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儀器設備:

  科學家在1920年代就知道利用垂直發射和接收電磁波的時間差估測出電離層電漿濃度隨高度變化。在1960年代,科學家發展出數位式電離層探測儀(digital ionosonde),數位式電離層探測儀整合了電腦控制功能,可測量多項電離層參數並進行運算分析。

  目前台灣用來觀測電離層的兩種電離層探測儀分別是IPS-42(Ionospheric Prediction Service,IPS)和DPS(Digital Portable Sounder)。
ballIPS-42之主控制台。
  IPS-42包括主控制台、天線系統、發射機和接收機,IPS-42整體重量約為52公斤。主控制台用以發射和接收電磁波、處理訊號並且儲存資料。天線系統是由兩組Delta天線構成,連接於發射機和接收機。發射機的最大操作功率為5kW,電磁波的發射頻率範圍為1-22.6MHz,發射頻率值依照對數方式漸增,並可設定發射間隔時間為1分鐘、5分鐘或15分鐘等。IPS-42是類比式裝置,訊號處理能力較弱,故其觀測結果僅能藉由電離圖表示,然而,此種電離層觀測儀的結構簡單且能長時間穩定操作,進行觀測,所以現今依然持續被使用著。[3]
ballDPS之主控制台外觀

  DPS主控制台具有類比式次系統(analog subsystem)、數位處理(digital processing)、控制次系統(control subsystem)以及電源供應次系統(power supply subsystem)四部份,整體重量約為50公斤。數位處理和控制次系統採用80486嵌入式系統-MBC和SBC,MBC用以控制DPS運作和處理訊號,SBC用以判讀電離層參數、算出實高和連接網路。DPS操作功率為300W,發射頻率範圍1-40MHz,發射頻率以線性方式遞增,遞增量可調整為1、25、50或100kHz。它由20-60公尺高的兩組Cross Delta天線構成發射天線,四個Cross Loop天線以陣列方式排列構成接收天線,接收天線分為平行地磁場和垂直地磁場兩組,用以接收因地磁場而極化的電磁波。故DPS能辨別接收的回波屬於正常波(O-mode,其電磁波電場平行地磁場)或是異常波(X-mode,其電磁波電場垂直地磁場)。
  DPS為數位式電離層觀測儀,當DPS接收回波信號後,經過一連串信號處理過程,針對傳播時間、頻率、振幅、相位、都卜勒頻移量、電磁波極化和折返角度進行運算,得出多項電離層參數,以對各種電漿結構進行定位及特性分析。DPS內建ARTIST實高轉換程式(Automatic Real Time Ionogram Scale True Height),能即時由回波虛高分佈算出實高,接著推算對應實高的各項參數值。DPS具備多種傳統電離層觀測模式和漂移觀測模式,漂移觀測模式能夠觀測電漿漂移速度。當DPS操作於漂移模式時,發射具有一或多個頻率的電磁波,接收天線接收回波信號,經由傅立葉轉換並採用干涉法原理進行計算,可得出反射點位置及其對應的電漿漂移速度。迄今超過80台的DPS運作於全球,觀測結果即時地公布於網路上。