大氣噪聲信號基本特征分析

王伯松　溫東　劉翠海

摘要：甚低頻通信因其傳播距離遠(yuǎn)、不易受干擾、穿透海水能力強(qiáng)等優(yōu)良特性，在航海通信與導(dǎo)航、空間環(huán)境探測等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而甚低頻通信疊加的噪聲成分主要是雷電產(chǎn)生的大氣噪聲。本文主要分析大氣噪聲產(chǎn)生的基本機(jī)理及噪聲信號的基本特征，并給出了大氣噪聲的簡單統(tǒng)計特性。

關(guān)鍵詞：大氣噪聲;基本特征;統(tǒng)計特性

中圖分類號：TNO11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）05-0038-02

0 引言

甚低頻（VLF）通信也稱為甚長波通信，是指利用波長為100km至10km（頻率為3-30kHz）的電磁波進(jìn)行的無線電通信[1]。由于該波段的無線電波具有傳播距離遠(yuǎn)、隱蔽性好、信號穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而甚低頻通信在遠(yuǎn)距離導(dǎo)航、地球物理學(xué)研究等軍用和民用領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。另外，由于其具有一定海水穿透能力，因此成為各國海軍進(jìn)行海上遠(yuǎn)距離通信和水下通信的重要手段。

甚低頻波段通信易受噪聲影響，其主要來源是自然界雷暴產(chǎn)生的大氣噪聲。

1 大氣噪聲的定義和分布

甚低頻通信中的大氣噪聲主要是由全球雷電的瞬時放電引起的，就其特征而言，它是由世界范圍內(nèi)的雷電瞬時放電并相互疊加產(chǎn)生的高斯白噪聲背景下的脈沖型噪聲[2]。它可視為由兩部分組成：低幅度的背景噪聲（可視為服從高斯分布）和高幅度的突發(fā)性脈沖噪聲。前者主要包括分布于全世界范圍內(nèi)的大量雷暴產(chǎn)生的噪聲疊加而成，后者則是信號接收機(jī)附近的脈沖噪聲疊加形成，這些脈沖噪聲聚集了絕大多數(shù)的噪聲能量。……