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这个电离层频高图咋看 [复制链接]

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离线zly
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10070
只看该作者 20楼 发表于: 2011-06-14
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晚上翻了翻arrl的handbook,其中p892的一段对电离层的描述证实js的推断应该是正确的,横轴表示的是频率,单位是mhz,这个频率应该指的是当前时间的电离层临界频率,临界频率和路径传输最高频率muf应该是两个概念,muf有时会数倍于当前电离层临界频率。
实际上图中显示的应该是好几层电离层的参数。
图表最下面两行d代表是距离,下面一行muf对应该距离的路径最高可用频率。因为不同距离的muf也是不同的,距离越远,muf就会高一些。
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谢谢ba6iv及各位。我在ba6iv的提示下,也查了查2008年的arrl handbook,在第二十章“propagation of rf signals”中,有如下文字。按此,图中的曲线应该表示电离层各层垂直反射的频率。左边是根据探测得出的电离层各项参数。右边的不同色块,应该表示反射强度或者自由电子密度之类的。
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iionospheric refraction
the refractive index of an ionospheric layer decreases as the density of free-moving electrons increases (this is opposite from the refractive index in the troposphere since the ionosphere is a dispersive medium). in the densest regions of the f layer,that density can reach a trillion electrons per cubic meter (1012 e/m3). even at this high level, radio waves are refracted gradually over a considerable vertical distance, usually amounting to tens of km. radio waves become useful for terrestrial propagation only when they are refracted enough to bring them back to earth. see fig 20.6.
although refraction is the primary mechanism of ionospheric propagation, it is usually more convenient to think of the process as a reflection. the virtual height of an ionospheric layer is the equivalent altitude of a reflection that would produce the same effect as the actual refraction. the virtual height of any ionospheric layer can be determined using an ionospheric sounder, or ionosonde, a sort of vertically oriented radar. the ionosonde sends pulses that sweep over a wide frequency range, generally from 2 mhz to 6 mhz or higher, straight up into the ionosphere. the frequencies of any echoes are recorded against time and then plotted as distance on an ionogram. fig 20.7 depicts a simple ionogram.
the highest frequency that returns echoes at vertical incidence is known as the vertical incidence or critical frequency. the critical frequency is almost totally a function of ion density. the higher the ionization at a particular altitude, the higher becomes the critical frequency. physicists are more apt to call this the plasma frequency, because technically gases in the ionosphere are in a plasma, or partially ionized state. f-layer critical requencies commonly range from about 1 mhz to as high as 15 mhz.
离线BD7OZG
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4304
只看该作者 21楼 发表于: 2011-06-14
用高频无线电波从地面对电离层进行日常观测的技术。这种技术使用的探测设备称为电离层测高仪(或称垂测仪)。它垂直向上发射频率随时间变化的无线电脉冲,在同一地点接收这些脉冲的电离层反射信号,测量出电波往返的传递时延,从而获得反射高度与频率的关系曲线。这种曲线称为频高图或垂测电离图。

反射高度与频率的关系曲线,这个够明确了,900是高度,12是频率(兆赫)

通过适当的换算还可从频高图得出电子密度随高度的分布。这些资料可用于短波通信频率预报、电离层骚扰预报、电离层形态分析和其他电离层物理问题的研究。   垂直探测技术采用脉冲压缩、视频信号鉴别、调频连续波等技术,提高了测高仪的抗干扰能力,同时,还出现了能探测电离层运动信息的测高仪。但是,垂直探测技术有它的局限性,例如,难于探测 d层的电离程度、难于获得e层和f层之间谷区(120~140公里)的信息、不能研究f层峰以上的电离层等,这些缺陷须用其他探测方法加以弥补
离线zly
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10070
只看该作者 22楼 发表于: 2011-06-14
仪器名称:数字式电离层测高仪(dps-4)
仪器型号:dps-4
研制单位:美国麻州大学lowell大气物理研究中心
技术特性:
  数字式电离层测高仪是由计算机控制的,集收、发为一体的电离层地面探测仪。它能详细地记录无线电信号经电离层传播时的各种物理参量,如信号的振幅、相位、极化、多普勒频移等,并通过事后处理的软件包(artist、adep和dda)得到电离层的电子浓度剖面、不均匀体的空间位置分布及运动特性等。
  数字式电离层测高仪采用了多任务的dsp卡,使系统的能耗很低;采用天线阵系列,对回波相位进行精确的测量。采用dj/dg技术,使高度的测量精度可达1km;采用gps信号作为时间基准,可对实现精确时间同步,实现两站斜测。控制精确的频率,实现绝对多普勒测量。
  系统硬件的实时控制是由嵌入主机的微处理器完成的,它与数字化板、信号处理单元相连,并通过接口与lowell大气物理研究中心研制的时间卡、振荡卡、信号合成卡、反射卡及四块接收卡相连。
  1、数字式电离层测高仪的系统组成
a)     1付正交菱形发射天线,发射功率为2´250w,扫频范围为1~45mhz。
b)     4付环形正交接收天线。
c)     高速a/d转换板,通过传输率为20mbyte/s的接口与信号处理器相连。
d)     16通道取样率为1mbyte/s的数字化板。
e)     时间卡、振荡卡、信号合成卡、反射卡及四块接收卡
f)     数据记录为1/4”、150m可拆装数据流磁带,软件artist可自动实时进行真高度量换算。
2、 性能指标
频率范围:1至40mhz
带宽(6分贝点):20khz(最小脉冲宽度66.7ms)
接收机灵敏度:-120dbm±6dbm
接收机动态范围:70db±10db,附加计算机控制的可变增益至少48db
增益控制:自动或手动可选
增益和相位校正:利用自动定标的结果进行校正,以补偿增益和相位上的不平衡
接收天线:
结构:4付有源交叉环
极化:电子开关
前置放大器噪声:-122dbm±6dbm(20khz带宽时)
前置放大器增益:10db或30db可选
发射天线:
垂直正交菱形(塔高60米)
发射功率:对50欧姆负载为500w,标称变化<3db;每个天线上馈入       250w,它们之间相差90°
发射波形:a) 8相位互补码的脉冲(533ms脉冲),提供信号增益9db;
      b) 单相位编码的脉冲(67ms),0增益;c)127个相位编码的波形,占空比为100%,用于两站斜测,提供信号增益21db。
脉冲重复频率:50,100或200hz
距离精度:2.5km、5km或10km,当采用dj/df技术时优于1km.
距离门数目:在扫频电离图模式时为128或256个采样点,在漂移模式时为2至128个。
幅度分辨率:最大强度的0.025%(12位数字化采样时)或0.0015%(16位采样)。
幅度存储:从3/8db至96db,步长为6db
相位存储:按2p/256间隔
信号处理增益:30db(经脉冲压缩和多普勒积分)
最大多普勒范围:±50hz
最大多普勒分辨率:0.012hz
时间标准:采用gps信号或内置铷钟
备用电池:在停电时,两个12v的蓄电池可为整个系统供电,容量可维持1天。在有市电供应的情况下,电池即可充电,又可消除加电时的瞬态尖形脉冲的影响。
环境:15°c~30°c,相对湿度20%至90%
3、 实时观测与数据处理
1) 可实时记录距离(虚高)、频率、幅度、多普勒频移、极化方向、相位。同时artist可实时对e层、f层的描迹,并进行真高的换算。
2) 系统可自动根据频高图的度量参数,来进行漂移模式频率参数的选择,并自动进行漂移测量。
3) 用软件adep对频高图进行度量,可得到包括foe、foes、fof1、fof2、fminf、h’e、h’f、muf及电子浓度剖面等30个物理量的值。
4) 漂移模式可记录到电离层等离子体的运动。
4、 主要工作模式
1)     扫频电离图(采用频率搜索和自动增益)
2)     漂移测量(采用固定频率)
3)     高分辨率多普勒电离图(采用dj/dg技术提高高度分辨率)
4)     斜测电离图(两站联测)
记录媒体:1/4”, 150m可拆装数据流磁带
启用时间:1995.1.