臺灣第二代動態式電離層探測儀之建置與資料處理

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姓名

陳明煌(Ming-huang Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

太空科學研究所

論文名稱

臺灣第二代動態式電離層探測儀之建置與資料處理
(The establishment and data processing of the second-generation dynasonde in Taiwan.)

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摘要(中)

2010年年初，國立中央大學於花蓮東華大學架設台灣第二代動態式電離層探測儀，第一代動態式電離層探測儀為70年代晚期美國國家海洋暨大氣局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)之高頻雷達，採類比收發機設計。新一代的收發機配合現今的數位科技，利用數位收發機技術，設計了第二代動態式電離層探測儀。論文中分別介紹雷達系統硬體與軟體部分，由於其軟體原始碼都是開放的，因此使用者可以依照自己的分析軟體進行資料處理。此套雷達系統不僅可用來做電離層研究，其被動模式也可用來監測臺灣東部地區背景環境噪音，找出適當的頻率來做中高頻通訊傳播。

摘要(英)

A new dynasonde in second generation has been established by National Central University at Dong-Hwa University in Hualien, Taiwan since the beginning of 2010. The first-generation dynasonde which is an analog transceiver was built by National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) in the late 1970’s. The second-generation dynasonde was developed by taking the advantage of the digital technology today and utilizing the technique of digital transceiver. In this study, we introduce hardware and software of the system separately. Because of the open source software, users can develop their own analysis software to process the data. Not only does the radar system benefit the ionospheric research, but it also helps to survey the radio frequency interferences in order to study the appropriate bands for MF/HF communication in eastern Taiwan.

關鍵字(中)

★ 中高頻雷達
★ 中高頻通訊
★ 動態式電離層探測儀

關鍵字(英)

★ dynasonde
★ MF/HF radar
★ MF/HF communication

論文目次

中文摘要……Ⅰ
英文摘要……Ⅱ
致謝……………Ⅲ
目錄……………IV
圖表目錄………VII
第一章前言..........................................1
1.1 研究目的與動機.......................................1
1.2 內容組織大綱.........................................2
1.3 電離層簡介...........................................3
1.4 動態式電離層探測儀的發展歷史簡介.....................5
1.5 其它電離層觀測系統簡介...............................7
1.6 Dynasonde觀測應用於中高頻通訊傳播簡介...............10
第二章雷達系統天線介紹............................14
2.1 電離層探測儀探測原理...............................14
2.2 符合雷達系統之發射天線與接收天線...................16
2.2.1 花蓮雷達系統所用之發射天線.....................17
2.2.2 花蓮雷達系統使用之接收天線.....................18
第三章雷達系統硬體介紹............................21
3.1 雷達系統硬體概述...................................21
3.2 主動接收天線前置放大器.............................24
3.3 平衡轉換器(balun) .................................28
3.4 前端(Front-end) ...................................29
3.5 系統校時(system reference) ........................32
3.6 雷達接收機(receiver) ..............................34
3.7 資料多工器 (data multiplexer) .....................37
3.8 雷達擴大機(exciter) ...............................39
3.9 功率放大器(amplifier) .............................42
第四章雷達系統控制軟體介紹........................44
4.1 雷達系統控制軟體...................................44
4.2 系統控制程式.......................................45
4.2.1 平衡轉換器 (g_balun_*.c) ......................45
4.2.2 前端 (g_frontend_*.c) .........................46
4.2.3 系統校時系統校時(g_reference_*.c & g_nmea_*.c).47
4.2.4 接收機 (rx_*.c & receiver “g” code) .........47
4.2.5 擴大機 (tx_*.c & exciter “g”code) ...........49
4.2.6 雷達功率放大器 (g_pa_monitor) .................50
4.2.7 其他程式 ......................................50
4.3 軟體執行檔與腳本(script) ..........................51
4.3.1 ionogram_init-dg21.sh..........................55
4.3.2 run_mode.sh....................................56
4.3.3 run_mode_passive.sh............................58
4.3.4 frequency_settings.txt.........................58
第五章雷達離線(off-line)資料處理與初始結果........60
5.1 雷達系統資料彙集與離線分析.........................60
5.1.1 基本相位參數定義與分析.........................62
5.1.2 相位參數的精準度...............................66
5.2 離線資料處理.......................................70
5.2.1 原始電離圖繪製.................................70
5.2.2 環境電波監測...................................71
5.2.3 雷達系統校準...................................72
5.2.4 自動化電離圖判讀...............................73
5.3 初始結果...........................................83
第六章討論與未來展望..............................95
參考文獻................................................97

參考文獻

1.Alexander, A broadband antenna for ionospheric sounding, Master’s Degree Project, Stockholm, Sweden June 2008.
2.Davies N. C., A high performance HF software radio, Proc Eighth Int. Conf. ON HF Systems and Techniques, IEE Conf. Publ. 474 (IEE 2000), pp. 249-256.
3.Grubb R. N., The NOAA SEL HF radar system (Ionospheric Sounder), NOAA Tech. Memo. ERL SEL, 55, Space Environ. Lab., Boulder, CO, 1979.
4.Grubb R. N., Proposed design for a new dynasonde, Aug. 2002.
5.Grubb R. N., R. C. Livingston, and T. W. Bullett, A new general purpose high performance HF Radar, URSI General Assembly, Chicago, IL, 2008.
6.Hsiao T. T., L. C. Tsai, F. T. Berkey, The initial results of the Chung-Li, NCU MF/HF ionospheric dynamics observation radar (dynasonde), 2004全國大氣科學學術研討會, May 17-20, 2004, Acer’s Aspire Park, Taiwan.
7.Hsiao T. Y., L. C. Tsai, and F. T. Berkey, The initial results of the Chung-Li dynasonde for the RF environment surveillance and ionospheric observations, TAO, in press, 2007.
8.Jarvis M. J. and J. R. Dudeney, Reduction of ambiguities in HF radar results through a revised receiving antenna array and sounding pattern, Radio Science, VOL. 21, NO. 1, Pages 151-158, January-February 1986.
9.Klaus Bibl, Evolution of the ionosonde, ANNALI DI GEOFISICA, VOL. 41, NO. 5-6, November-December 1998.
10.Pitteway M. L. V., J. W. Wright, Toward an optimum receiving array and pulse set for the dynasonde, Radio Science, VOL. 27, NO. 4, Pages 481-490, July-August 1992.
11.Rob Redmon and Terence Bullett, Transmit Antenna for Ionospheric Sounding Applications, URSI General Assembly, Chicago, IL, 2008.
12.Robert Livingston, HF radar description and HF radar software.
13.Tsai L. C., Improvements of dynasonde analysis tools, Master's thesis, Dept. of Electrical Engineering, Utah State Univ., 90 pp., 1991.
14.Tsai L. C., F. T. Berkey, G. S. Stiles, On the derivation of an improved parameter configuration for the dynasonde, Radio Science, VOL. 28, NO. 5, Pages 785-793, September-October 1993.
15.Tsai L. C., F. T. Berkey, G. S. Stiles, Derivation and error analysis of echo phase parameters for the dynasonde, Radio Science, VOL. 32, NO. 2, Pages5 57-566, March-April 1997.
16.Tsai L. C., F. T. Berkey, Ionogram analysis using fuzzy segmentation and connectedness techniques, Radio Science, VOL. 35, NO. 5, pages 1173~1186, September-October 2000.
17.Wright J. W., Some current developments in radio systems for sounding ionospheric structure and motions, PROCEEDINGS OF THE IEEE, VOL. 57, NO. 4, APRIL 1969.
18.Wright J. W., M. L. V. Pitteway, Real-time data acquisition and interpretation capabilities of the dynasonde data acquisition and real-time display, Radio Science, VOL. 14, NO. 5, pages 815-825, September-October 1979.
19.Zatobin N. A., J. W. Wright, Principles of dynasonde data acquisition and processing, URSI General Assembly, Chicago, IL, 2008.
20.連家慶，中壢動態式電離層探測儀系統控制卡(CRAM Card)重建及測試，碩士論文，國立中央大學太空科學研究所，2006。
21.臺灣太空科學研究資料庫
http://sdbweb.ss.ncu.edu.tw/dynasonde/dynasonde_description.html
22.鄭惇仁，蔡龍治，應用模糊集合理論於自動化電離圖判讀之研究，第六屆全國大氣科學學術研討會, April 29 - May 1, 1999, Taipei, Taiwan.
23.蕭棟元，中壢動態式電離層觀測儀訊號處理，碩士論文，國立中央大學太空科學研究所，2002。

指導教授

蔡龍治(Lung-chih Tsai)

審核日期

2010-7-28

推文