[发明专利]一种新体制电离层测高仪

说明书

技术领域

本发明涉及电离层无线探测技术领域，尤其涉及一种收发共用一套天线的新体制电离层测高设备。

背景技术

电离层测高仪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输时延，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。

目前广泛应用的电离层测高仪主要有澳大利亚的 IPS-71、加拿大的CADI、意大利的AIS－NGV、美国的DPS-4D、中科院的CAS－DIS以及中国电波传播研究所研制的TYC-1测高仪等，以上测高仪收发天线分开放置，其中发射天线采用Delta天线，接收天线大多采用正交Delta天线，也有采用对称折合阵子天线、有源交叉环天线等，探测信号形式采用脉冲相位编码，主要有16位互补码或13位巴克码。

现有的电离层测高仪接收、发射天线分开放置，为了避免或减少二者间的相互影响，要求收发天线间相距一定的距离，这样不但增加天线场的使用面积，而且对天线的架设场地也提出了要求。另外，采用脉冲相位编码造成带外杂散过大，恶化周围的电磁环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种收发共用一套天线的新体制电离层测高仪。

本发明采用如下技术方案：

一种新体制电离层测高仪，其改进之处在于：所述的测高仪包括收发共用天线、快速收发转换开关、接收通道、发射通道、定时器、时统控制器、信号处理及显控终端、电源；其中快速收发转换开关根据定时器的定时信号进行收发共用天线的接收、发射切换，当发射状态时，发射通道输出的大功率探测信号接入收发共用天线，当接收状态时，收发共用天线的回波信号馈入接收通道；时统控制器为定时器提供同步秒脉冲和高稳定时钟，并通过网络对信号处理及显控终端进行授时；信号处理及显控终端用于完成对接收通道的回波信号处理及数据显示；电源为测高仪各个组件供电。

进一步的，收发共用天线采用正交Delta 天线，天线架高不低于30 米。

进一步的，快速收发转换开关为双通道快速收发转换开关，由能通过400W大功率信号的高耐压PIN管实现，收发转换速率不大于15µs。

进一步的，接收通道主要由预选器、放大器、模数转换器、数字下变频器和基带数据存储器组成，回波信号通过预选器，对带外的干扰噪声进行抑制，然后输入到放大器，放大器由低噪放大器、可调增益放大器组成，增益调整范围为0dB至31dB，放大信号经过模数转换器调理电路进行抗混叠滤波和单端差分变换后进行模数转换，模数转换数据输入到数字下变频器进行下变频、滤波和抽取处理，输出数据速率为200kHz/s，输出数据存储于基带数据存储器内。

进一步的，发射通道主要由探测信号产生器、数字上变频器、滤波器、功率放大器和谐波滤波器组成，探测信号产生器产生的探测信号经过数字上变频器进行上变频和滤波器滤波，输入到功率放大器，功率放大器经过多级放大，输出200W功率，谐波滤波器对功率放大信号进行谐波抑制。

进一步的，探测信号采用20位互补码。

进一步的，定时器由FPGA和时钟驱动芯片组成，实现探测时序的控制和定时信号的产生，其产生的定时信号包括快速收发转换开关切换信号、谐波滤波器和预选器波段切换信号、功率放大器的键控信号、模数转换器和数字上变频器的时钟信号、数字下变频器的同步复位信号。

进一步的，时统控制器接收北斗导航信号，通过卫星进行授时和频率校准；连接其网口可进行NTP校时。

进一步的，电源输入AC 220V，输出两路AC 220V，输出三路直流电源分别为信号处理及显控终端、接收通道、发射通道和快速收发转换开关供电，并可以通过遥控接口实现远程开关机。

本发明的有益效果在于：

本发明所公开的新体制电离层测高仪，利用快速收发转换开关，使接收、发射通道共用一副正交Delta天线进行电离层垂直探测，探测信号采用20位互补码，在产生探测信号时，采用滤波技术有效降低带外杂散。

本发明所公开的新体制电离层测高仪，收发共用一套正交天线，省掉一套接收天线，降低天线成本；收发共用一套正交天线，减小天线占地面积，节约土地成本；收发共用一套正交天线，可以降低发射功率，减小对周围环境的电磁污染。

附图说明

图1是本发明实施例1所公开的新体制电离层测高仪的组成框图；

图2是本发明实施例1所公开新体制电离层测高仪的垂直探测时序图；

图3a—3f是使用本发明实施例1所公开的新体制电离层测高仪获得的电离图。