电离层是地球高层大气的一部分,是短波无线通信的主要传输介质,也是低轨卫星等航天器所在区域。电离层易受宇宙射线等因素影响,呈现不规则变化,对无线通信和卫星导航等造成不良影响。因此,研制出能够探测电离层空间分布和变化规律的设备非常重要。目前,国际上已建成一套由几十部相干雷达组成的电离层探测网络,称为超级双极光雷达网络。然而,我国中高纬地区的电离层探测仍处于空白状态。国家“863计划”项目地基相干高频雷达系统旨在填补这一空白,在黑龙江佳木斯建立一部相控阵雷达。本文的研究内容即为高频雷达系统的实现及其关键技术。本文首先介绍了课题研究背景和系统设计思想,进而对重要的硬件、软件技术进行了论述。硬件关键技术包括全数字相控阵、以FPGA为核心的硬件设计、系统定标、定时同步等;软件技术方面,实现了系统相参性设计、多通道幅相校正、自动增益控制、以及自动化的系统稳定性测试平台与数据校验平台,并列举了性能测试结果和系统实现成果。该雷达系统通过全数字相控阵和相应的数字信号处理技术,可达到相位连续变化、波位数可调的灵活扫描,相对于只能探测固定波位数和相位间隔的超级双极光雷达,具有很大的提升;并且创造性地设计了双频探测模式,扩展了雷达系统的功能,提高了探测效率。在此基础上,还将对探测数据作进一步的科学和技术研究,推动全球电离层数据共享,对通信、导航、地球物理等领域的研究发展具有重大意义。