Отдел верхней атмосферы и распространения радиоволн

Дигизонд

Внешний вид дигизонда

Внешний вид дигизонда

Мировая сеть дигизондов

Мировая сеть дигизондов

ОСОБЕННОСТИ DPS

ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА

Цифровая регистрация осуществляется на ПЧ 225 кГц.
Итогом оцифровки являются квадратуры сигнала a(tk), b(tk).

Параметры оцифровки:

шаг по времени между a(tk) и b(tk) (мкс) 1.11 ;
между a(tk), b(tk) и a(tk+1), b(tk+1) (мкс) 16.6, 33.3, 66.6 ;
в пересчете на действующую высоту (км) 2.5 , 5 , 10 ;
количество точек по времени (высоте) 128, 256, 512

МАЛАЯ МОЩНОСТЬ

2 передатчика по 150 Вт = 300 Вт

Достоинства:

  1. Электромагнитная совместимость.
  2. Компактность.
  3. Относительная дешевизна

Недостаток: проигрыш в с/ш.

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ С/Ш

  1. Поиск частот с минимальным уровнем помех
  2. Фильтрация сигнала на несущей частоте
  3. Поляризационное согласование (в 2 раза, 3дБ)
  4. Импульсное сжатие (в 32 раза, 15дБ)
  5. Когерентное накопление (в 128 раз, 21дБ)

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННОГО
ЗОНДИРУЮЩЕГО СИГНАЛА С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ
КОРРЕЛЯЦИОННОЙ ОБРАБОТКОЙ
(ИМПУЛЬСНОЕ СЖАТИЕ).

Вместо традиционного импульса вида:
традиционный импульс
используется 2
фазоманипулированных
комплиментарных кода вида:		 фазоманипулированный комплиментарный код
фазоманипулированный комплиментарный код
сумма АКФ которых имеет вид треугольного импульса:
Треугольный импульс

Параметры комплиментарных кодов:

длительность одного элемента 33.33 мкс;
количество элементов 16;
полная длительность сигнала 533.33 мкс;
ширина суммарной АКФ по уровню 0.5 33.33 мкс;
ожидаемый выигрыш в с/ш 32 (15дБ)

КОГЕРЕНТНОЕ ДОПЛЕРОВСКОЕ ИНТЕГРИРОВАНИЕ.

Пусть мы излучаем последовательность импульсов: u1(t), u2(t), ..... uN(t),
и принимаем последовательность комплексных огибающих: q1(tk), q2(tk), ..... qN(tk).
Когерентное доплеровское интегрирование - это дискретное преобразование Фурье:
дискретное преобразование Фурье

Параметры Фурье преобразования:

число точек N 8, 16, 32, 64, 128;
минимальный шаг по времени 0.01 с;
максимальный доплеровский диапазон +/- 50 Гц;
минимальное время интегрирования 0.08 с;
максимальный шаг по времени 0.32 с;
максимальное время интегрирования 40.96 с;
максимальное доплеровское разрешение 0.024 Гц;
максимальный ожидаемый выигрыш в с/ш 128 (21дБ)

Модернизированное преобразование Фурье:

Модернизированное преобразование Фурье

РАЗНЕСЕННЫЙ ПРИЕМ

Вид приемной антенны Вид приемной антенны.
размеры рамки: 1.6x1.4 м
высота рамки над землей: 0.7 м

Настройка на поляризацию достигается
сложением сигналов с двух рамок
со сдвигом фаз +/- pi/2.

Схема расположения антенн

Схема расположения антенн

Алгоритм измерения углов прихода:

Алгоритм измерения углов прихода
где lambda - длина волны, R=34.64 м

ИЗМЕРЯЕМЫЕ ПАРАМЕТРЫ

амплитуда (максимальное разрешение 3/4 дБ);
фаза (максимальное разрешение 2p/256 рад);
задержка (максимальное разрешение 16.66 мкс);
доплеровский сдвиг частоты (максимальное разрешение 0.024 Гц);
вертикальный и азимутальный углы прихода;

Фактически же измеряется набор доплеровских спектров Fmjkn,
где m - номер доплеровской линии, k - номер высотного отсчета,
j - номер антенны, n - номер действующей высоты.

Основу ионограммы представляет матрица амплитуд Ank.

матрица амплитуд

Отдельная матрица для o-компоненты, отдельная для x-компоненты.

При дрейфовых измерениях записываются спектры Fmjkn

Кокубуджи. Япония. Кокубуджи. Япония.
35.7 o с.ш., 139.5 o в.д.
31.10.2001 03:50 L.T.
Миллстон Хилл. США Миллстон Хилл. США.
42.6 o с.ш., 71.5 o з.д.
26.07.1990 14:30 L.T.
Джикамарка. Перу Джикамарка. Перу.
12.0 o ю.ш., 76.8 o з.д.
09.04.2002 12:45 L.T.
Джикамарка. Перу Джикамарка. Перу.
12.0 o ю.ш., 76.8 o з.д.
08.04.2002 22:15 L.T.
Сондрестром.Гренландия Сондрестром.Гренландия.
67.0 o с.ш., 50.7 o з.д.
08.04.2000 21:00 L.T.
Сондрестром.Гренландия Сондрестром.Гренландия.
67.0 o с.ш., 50.7 o з.д.
14.03.2001 21:15 L.T.

ОБРАБОТКА ИОНОГРАММ

    Обработка состоит из 2-х частей:
  1. Выделение треков, т.е. ВЧХ h'(fn), соответствующих E, F1 и F2-слою.
  2. Восстановления профиля электронной концентрации.

Восстановление осуществляется по o-компоненте.

В основе алгоритма лежит аппроксимация:
,

где f - несущая частота, z - высота отражения на частоте f,
fs и fm - начальная и максимальная частота слоя,
Ti* - смещенные полиномы Чебышева i-ого порядка.

Используется модель E-F-долины, построенная на основе НР измерений.
При отсутствии E-трека на ионограмме используется модельный
параболический E-слой (hmE = 110 км, ymE = 20 км, foE - на основе IRI).
Выше hmF2 профиль прописывается слоем Чепмена.

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ДРЕЙФА

Основная идея:


, fdi - доплеровский сдвиг частоты

Каждая доплеровская линия
- потенциальный источник

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ДРЕЙФА

Высокоширотная ионосфера

Сравнение с данными РНР в Сондрестроме (67.0 o с.ш., 76.0 o г.с.ш)

Оба метода показывают смену знака восточной скорости в 11.00 C.L.G.T, что соответствует переходу станции из утреннего в вечерний сектор полярного овала.

Оба метода идентифицируют разрыв Харанга южным направлением скорости в 00.00 C.L.G.T

Существенное различие в методах наблюдается при резком падении электронной концентрации.