CAS-DIS数字电离层测高仪系统研制

提出了将射频直接采样数字化的接收方式应用于数字电离层测高仪系统的设计方案,并详细介绍了该方案在CAS-DIS(Chinese Academy of Sciences,Digital Ionosonde)电离层测高仪系统的应用,给出了CAS-DIS电离层测高仪在中国武汉电离层探测标校试验场和武汉-北京斜向电离层探测系统中的实验结果.观测结果表明,采用本文提出的数字化方案设计的电离层测高仪系统性能优越,且可以分别工作在垂直和斜向探测模式,满足了电离层探测的多种应用需求.

敏捷数字电离层测高仪系统研制及初步观测

在小型天线和低发射功率条件下,保证电离层测高仪观测数据质量和提高观测速度一直是电离层垂测的技术难点.针对这一问题,基于新近发展的高速数字芯片和射频器件,采用窄带跟踪滤波、脉冲压缩、编码复用和天线均衡匹配等技术,设计和研制一种敏捷数字电离层测高仪.该系统采用数米高的小型收发天线和便携式主机系统,配置任意频率扫描方式频高图、高分辨率多普勒频高图和斜向探测等多种工作模式,具有可流动观测布站、系统参数灵活捷变及适合快速电离层扰动探测等能力.敏捷数字电离层测高仪为组网观测获得大范围电离层时空变化和电离层快速扰动及传播提供了一种有效的探测手段.

2014年黑龙江漠河站电离层数字测高仪数据集

电离层测高仪是最常用的地基电离层观测设备之一。子午工程中,中国科学院地质与地球物理研究所在黑龙江漠河台站(122.3°E,53.5°N)建成了我国最北端的电离层数字测高仪,不间断地积累电离层常规探测数据,有力地支撑了我国电离层区域特性和扰动传播的观测研究。本数据集包含2014年全年漠河站DPS4D电离层数字测高仪观测的原始电离层频高图数据和自动度量分析的电离层参数数据。本数据集原始观测精确可靠、数据记录完整连续,可为中纬电离层空间天气学和气候学研究提供重要数据支持。

电离层数字测高仪实时控制处理系统

电离层数字测高仪是地面观测研究电离层的主要常规设备,在电离层无线电探测与诊断中发挥着重要作用。本文利用CADI电离层数字测高仪硬件平台,开发并实现了电离层数字测高仪实时控制处理系统。实验观测结果表明:新开发的CADI电离层数字测高仪实时控制处理系统界面友好,操作方便,运行可靠,系统采集数据准确连续,完全满足电离层观测研究需要。

电离层数字测高仪中的脉冲压缩技术及其FPGA实现

使用现代雷达信号处理系统中广泛应用的数字脉冲压缩技术,在FPGA硬件平台上设计实现了电离层数字测高仪接收机模块中用于对13位巴克码进行解码的相关运算电路,解决了电离层数字测高仪中目标作用距离与距离分辨率之间的矛盾.实验结果表明:基于FPGA的相关运算电路处理速度快,精度高,实时性好,完全满足电离层数字测高仪对解码电路的性能指标和技术要求.

基于FPGA的高性能电离层测高仪数控系统设计

为建立天地一体化电磁观测系统,实现电离层等的实时准确观测,为地震机理的研究与地震预报工作提供科学有效的数据,提出了一种高性能电离层测高仪数控系统设计方案将应用于电磁卫星的地面同步验证系统中,给出了数控系统的时序控制单元、发射单元和接收单元等的具体实现.在收发延迟可变的雷达时序控制下,发射单元利用直接数字合成技术产生1~30 MHz的脉冲信号,40位类巴克码对脉冲信号进行二进制相位调制编码,随后交替发射正交极化波;接收单元利用高速模数转换器实现信号的数字化,采用FPGA技术进行下变频处理.本数控系统的设计可直接获取回波信号的极化信息,高度分辨率为1.5 km,探测周期小于2 min.实验结果表明,该数控系统方案切实可行.

敏捷数字测高仪正交有源环天线设计与应用

为减少接收天线占地面积,降低架设难度,实现敏捷数字电离层测高仪的流动组网观测,设计了一种可用于1 MHz^30 MHz电离层回波探测的小型正交有源环天线,配合敏捷数字电离层测高仪,组成了具有多种工作模式的电离层高频回波探测系统.测试结果表明:该正交有源环天线与传统的正交折合偶极子天线相比,接收到的频高图质量基本相当,均可接收到电离层多次回波并区分电离层回波的O波与X波.结果表明:正交有源环天线在保证探测频高图质量条件下很好地解决了接收天线小型化问题,具有性价比高、架设简单的优点.为观测场地受限及需要临时流动观测的实际应用场景提供了良好的解决方案,具有广阔的应用前景.