一种新体制电离层测高仪制造技术

本发明专利技术公开了一种新体制电离层测高仪，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。本发明专利技术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。

A new system for measuring Grohe in ionosphere

The present invention discloses a new kind of ionospheric measurement system Grohe, the Grohe test including fast transceiver duplexer, switch and channel, transmission channel, timer, timing controller, signal processing and display control terminal, power supply; the fast switch transceiver receiving, receiving antenna according to the timer timing signal the emission switch, when emission state, high power emission channel output signal access transceiver antenna, when the receiving state, echo signal feed transceiver antenna receiving channel; the controller provides synchronous second pulse and high stable clock for timer, and through the network of timing signal processing and display control terminal. The invention discloses a new type of ionospheric measurement Grohe, using fast transmit receive switch, receiving and transmitting channel sharing a pair of orthogonal Delta antenna for Ionospheric Vertical detection, the detection signal using 20 complementary codes, in signal detection, using filter technology to reduce stray.

【技术实现步骤摘要】
一种新体制电离层测高仪
本专利技术涉及电离层无线探测
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术采用如下技术方案：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AC220V，输出两路AC220V，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。本专利技术的有益效果在于：本专利技术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。本专利技术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是本专利技术实施例1所公开的新体制电离层测高仪的组成框图；图2是本专利技术实施例1所公开新体制电离层测高仪的垂直探测时序图；图3a—3f是使用本专利技术实施例1所公开的新体制电离层测高仪获得的电离图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种新体制电离层测高仪，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；定时器产生各种定时信号控制测高仪按照一定时序同步工作；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，其中回波信号处理包括干扰抑制、脉冲压缩、极化分离、信息提取和自动判图等，均可在上位机软件中完成；电源为测高仪各个组件供电。在本实施例中，收发共用天线采用正交Delta天线，天线架高不低于30米。在本实施例中，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，可以较好的实现收发隔离，收发转换速率不大于15µs。在本实施例中，接收通道主要由预选器、放大器、模数转换器（ADC）、数字下变频器（DDC）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，既满足噪声系数要求，又提高接收通道动态范围，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。在本实施例中，发射通道主要由探测信号产生器、数字上变频器（DUC）、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，减少谐波对环境的影响。在本实施例中，探测信号采用20位互补码。在本实施例中，定时器由FPGA（现场可编程门阵列）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。在本实施例中，时统控制器连接室外的北斗卫星天线，接收北斗导航信号，通过卫星进行授时和频率校准，输出高精度的秒脉冲和时钟信号；连接其网口可进行NTP校时。在本实施例中，电源输入AC220V，输出两路AC220V，输出三路直流电源分别为信号处理及显控终端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新体制电离层测高仪，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种新体制电离层测高仪，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的新体制电离层测高仪，其特征在于：收发共用天线采用正交Delta天线，天线架高不低于30米。3.根据权利要求1所述的新体制电离层测高仪，其特征在于：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。4.根据权利要求1所述的新体制电离层测高仪，其特征在于：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...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐东玉，孙广俊，李强，张成峰，马怀宇，谭帅，徐小权，高荣山，宋征，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37