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動態電離層探測儀簡介:

      傳統的電離層探測儀(Ionosonde),探測電離層的方式是垂直向上發射一系列頻率範圍由0.1~30 MHz 的電磁波脈衝訊號至電離層,遇到與發射之電磁波訊號頻率相同的電離層區域則會有反射的回波傳至地面接收機,經由電離層反射回波的資訊,使我們可以瞭解電離層物理特性及其概況動態電離層探測儀(Dynosonde)則是利用了三種干涉法(空間、時間、頻率干涉)來量測,空間干涉主要是利用天線陣列的擺設, 時間干涉是利用一個脈衝波組包含4個PULSES,由後來接收到之脈波減去前面所接收之脈波則可得知其都卜勒頻移,其不但可以做整個的回波訊號處理,並有個全頻接收器來提供對於電磁波偏極化和回波接收的測量。利用適合的天線系統Dynasonde可以測量到許多的回波特性,也可以達到以下目的和測量︰
1. 以最小的硬體成本來得到回波資訊和特性。
2. 即時資料的分析和顯示,必要時能夠自動獲得資料。
3. 控制其他類似的探測儀來達成遠距探測。
4. 描述回波的頻率與虛高的相對關係,並測量回波的振幅、相位、脈衝延遲量、
都卜勒頻移、延遲時間量等。
5. 抵達方向、波偏極化和電磁波的其他不規則結構等量測。

      中壢的國立中央大學(24.5N,121.0E)於民國92年設置了一部動態電離層探測儀。動態電離層探測儀早期為NOAA(美國大氣協會)所研發設計,共有六台散佈於各地,各自的研發團隊各自發展自己的儀器,因為由PC控制所以有很高的升級空間,1991年後發展出軟體"FAIS"的雷達控制軟體使得dynasonde的控制更容易和人性化。 中壢的動態電離層探測儀屬於中高頻雷達,它包含一個發射機,四個接收機(其他Dynasonde 均為兩個接收機),發射、接收天線和一部PC,操作頻率為 0.1 ~ 30 MHz,但通常觀測時都是由1 MHz 開始(因為1 MHz 以下會被低層大氣所吸收,而且天線的設計也須很長,以1MHz 為例,λ/ 2=150,需要150 公尺的天線,而且所發射的功率相對的也要非常的大),而發射機的設計是可以重複發射每秒100次寬度60 μs 的脈衝波,接收機是屬於兩個波相(Phase)同時到達的匹配-外插式接收機並因為接受訊號的不同而使用不同的天線(如:方向),因一共有6 根天線,在同一時間下只能收4根天線的訊號,所以需要切換器來切換。在線性天線的接收控制主要的範圍有30dB~40dB ,主要用來調整脈衝之間為相同的高度,其接收天線的頻寬為3dBm ,頻率為33KHz,可量測的虛高範圍約776km,由於脈波組接受序列及相位計算程序的設計,Dynasonde 能夠在一脈波組中,獲得所有的電離層參數。且其開放的軟體設計,使Dynasonde 能依實驗需要,由我們設計適當的脈波組接受序列和天線陣列的擺放方式。目前 dynasonde 的接收天線陣列主要分為X-WERPOLL-WERPOL兩種,WERPOL代表英文”where polarization”,意指具備了估算回波位置和回波極化的能力, 中壢dynasonde 中所採用的則是”Chung-Li Crossed-WERPOL”的天線擺設方式。

 中壢的動態電離層探測儀是一部能夠提供高精確性的空間及時間量測之全方位數位電離層探測儀其探測模式主要又可分為兩種,即主動探測(active sounding)和被動探測(passive sounding)。其中被動探測模式是用來觀測當地的電離層及中壢上空的無線電波頻率環境(RF environments3Hz to 300GHz)主動探測模式則能發射高頻無線電波脈衝來做電離層遙測

     中壢動態電離層探測儀的觀測資料以電離圖為主,此外也包含畫出這些電離圖時的數值資料。目前該資料庫由本所的蔡龍治教授所領導的電離層探測實驗室所負責處裡分析及維護。2008年10月29日以後的電離圖及數值資料可在蔡龍治教授電離層探測實驗室網站上直接下載。相關實驗合作事宜,則請各位使用者直接洽詢蔡龍治教授。