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應(yīng)用領(lǐng)域	電子/電池,航空航天,綜合

電離層測(cè)高儀

電離層測(cè)高儀用于測(cè)試電離層特性參量及其變化，從而判斷空間電場(chǎng)、電子密度等信息。主要特性參量包括組成成分、總電子含量、電子密度、電子溫度、離子密度、離子溫度、電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、不均勻結(jié)構(gòu)的尺度、高度分布和漂移運(yùn)動(dòng)等。

這種探測(cè)方法是美國(guó)G.布賴特和 M.A.圖夫二人于1925年發(fā)明的，至今仍是的基本的手段。以前，世界只有少量電離層垂測(cè)站。大戰(zhàn)期間,為了改善短波通信,在*建立了大量的垂測(cè)站。在期間,這種觀測(cè)站已有150處以上。中國(guó)在1949年前有重慶、武漢、蘭州三個(gè)站，1949年以后，先后增設(shè)了滿洲里、烏魯木齊、長(zhǎng)春、北京、廣州、?？诘日?，形成了一個(gè)較完整的協(xié)同觀測(cè)的垂測(cè)網(wǎng)，積累了兩個(gè)太陽黑子周期以上的資料。

此設(shè)備實(shí)質(zhì)上是一臺(tái)短波脈沖雷達(dá)，通常由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、天線、、顯示記錄器、程序控制器等組成。其工作頻率可在整個(gè)短波波段的頻率范圍（0.5～30兆赫）內(nèi)連續(xù)改變。此設(shè)備進(jìn)行探測(cè)時(shí)，發(fā)射機(jī)的高頻脈沖振蕩通過天線垂直向上輻射，不計(jì)碰撞和地磁場(chǎng)的影響,根據(jù)阿普頓-哈特里公式（見磁離子理論），電離層介質(zhì)的折射指數(shù)為

式中稱為;f為發(fā)射頻率（兆赫）。對(duì)應(yīng)于電離層中某一高度的電子密度值N(單位為米-3)各有一個(gè)fN值。利用測(cè)高儀對(duì)電離層某層進(jìn)行探測(cè)時(shí)，將發(fā)射機(jī)頻率f由低值逐漸增高,當(dāng)f=fN時(shí)，n=0，電波就從與N 相對(duì)應(yīng)的高度反射回來。如果該層大電子密度值為Nm，則從該層反射的電波頻率為

式中fC為該層的臨界頻率。如果f>fC,電波將穿過該層入射到更高的電離層次。當(dāng) f的值足夠高而使電波能穿過的層次時(shí)，這個(gè)頻率即為整個(gè)電離層的穿透頻率。

假設(shè)脈沖波群在電離層介質(zhì)中的傳播速度同在自由空間中一樣，那么，根據(jù)反射下來的回波脈沖與發(fā)射脈沖之間的時(shí)延t，即可決定反射點(diǎn)的高度為

式中 c為真空中的光速。但實(shí)際上電離層介質(zhì)中電波的群速度小于光速c。因此，由上式算出的 h′不是反射點(diǎn)的真正高度 h，它可能比h高得多。通常稱h′為等效高度或虛高。