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仪器名称：数字式电离层测高仪（DPS-4）
仪器型号：DPS-4
研制单位：美国麻州大学LOWELL大气物理研究中心
技术特性：
数字式电离层测高仪是由计算机控制的，集收、发为一体的电离层地面探测仪。它能详细地记录无线电信号经电离层传播时的各种物理参量，如信号的振幅、相位、极化、多普勒频移等，并通过事后处理的软件包（ARTIST、ADEP和DDA）得到电离层的电子浓度剖面、不均匀体的空间位置分布及运动特性等。
数字式电离层测高仪采用了多任务的DSP卡，使系统的能耗很低；采用天线阵系列，对回波相位进行精确的测量。采用Dj/Dg技术，使高度的测量精度可达1km；采用GPS信号作为时间基准，可对实现精确时间同步，实现两站斜测。控制精确的频率，实现绝对多普勒测量。
系统硬件的实时控制是由嵌入主机的微处理器完成的，它与数字化板、信号处理单元相连，并通过接口与LOWELL大气物理研究中心研制的时间卡、振荡卡、信号合成卡、反射卡及四块接收卡相连。
1、数字式电离层测高仪的系统组成
a) 1付正交菱形发射天线，发射功率为2´250W，扫频范围为1～45MHz。
b) 4付环形正交接收天线。
c) 高速A/D转换板，通过传输率为20Mbyte/s的接口与信号处理器相连。
d) 16通道取样率为1Mbyte/s的数字化板。
e) 时间卡、振荡卡、信号合成卡、反射卡及四块接收卡
f) 数据记录为1/4”、150M可拆装数据流磁带，软件ARTIST可自动实时进行真高度量换算。
2、 性能指标
频率范围：1至40MHz
带宽（6分贝点）：20KHz（最小脉冲宽度66.7ms）
接收机灵敏度：-120dBm±6dBm
接收机动态范围：70dB±10dB，附加计算机控制的可变增益至少48dB
增益控制：自动或手动可选
增益和相位校正：利用自动定标的结果进行校正，以补偿增益和相位上的不平衡
接收天线：
结构：4付有源交叉环
极化：电子开关
前置放大器噪声：-122dBm±6dBm（20KHz带宽时）
前置放大器增益：10dB或30dB可选
发射天线：
垂直正交菱形（塔高60米）
发射功率：对50欧姆负载为500W，标称变化<3dB；每个天线上馈入 250W，它们之间相差90°
发射波形：a) 8相位互补码的脉冲（533ms脉冲），提供信号增益9dB；
b) 单相位编码的脉冲（67ms），0增益；c)127个相位编码的波形，占空比为100%，用于两站斜测，提供信号增益21dB。
脉冲重复频率：50，100或200Hz
距离精度：2.5km、5km或10km，当采用Dj/Df技术时优于1km.
距离门数目：在扫频电离图模式时为128或256个采样点，在漂移模式时为2至128个。
幅度分辨率：最大强度的0.025%（12位数字化采样时）或0.0015%（16位采样）。
幅度存储：从3/8dB至96dB，步长为6dB
相位存储：按2p/256间隔
信号处理增益：30dB（经脉冲压缩和多普勒积分）
最大多普勒范围：±50Hz
最大多普勒分辨率：0.012Hz
时间标准：采用GPS信号或内置铷钟
备用电池：在停电时，两个12V的蓄电池可为整个系统供电，容量可维持1天。在有市电供应的情况下，电池即可充电，又可消除加电时的瞬态尖形脉冲的影响。
环境：15°C~30°C，相对湿度20%至90%
3、 实时观测与数据处理
1） 可实时记录距离（虚高）、频率、幅度、多普勒频移、极化方向、相位。同时ARTIST可实时对E层、F层的描迹，并进行真高的换算。
2） 系统可自动根据频高图的度量参数，来进行漂移模式频率参数的选择，并自动进行漂移测量。
3） 用软件ADEP对频高图进行度量，可得到包括foE、foEs、foF1、foF2、fminF、h’E、h’F、MUF及电子浓度剖面等30个物理量的值。
4） 漂移模式可记录到电离层等离子体的运动。
4、 主要工作模式
1) 扫频电离图（采用频率搜索和自动增益）
2) 漂移测量（采用固定频率）
3) 高分辨率多普勒电离图（采用Dj/Dg技术提高高度分辨率）
4) 斜测电离图（两站联测）
记录媒体：1/4”, 150M可拆装数据流磁带
启用时间：1995.1. |
数字式电离层测高仪