中坜VHF 雷达的简介与其方块图说明 - 国立中央大学太空科学研究所.PDFVIP

中壢VHF 雷達的簡介與其方塊圖說明 起源 ： 於民國七十年時 ，劉兆漢教授當時正在大力推動之 ”國際中層大氣計畫” (Middle Atmosphere Program, 稱為MAP) 為基礎建議建造一種新發展之， ”特高 頻雷達”(VHF Radar) ，用以測量傳統上極難連續觀測之中層大氣風速與擾動， 以及時間及空間解析力都很高之對流層三維風場，以研究中層大氣之動態及與對 流層、電離層之交互作用。七十年十月開始執行 ”選擇建造VHF 雷達適當環境” 計畫，選定中央大學西側校園一甲多空地為雷達站及天線矩陣場地，頻率經交通 部郵電司核定為52MHz ，七十一年九月正式提出 “極高頻雷達之建造及對中層 大氣之觀測研究”之大型研究計劃 ，委託美國TYCHO 公司負責建造。 在劉兆漢教授及Röttger 博士 (德籍) 之指導及推動 ，以及中大趙寄昆教授 盡心盡力歷經二年之光景，整套系統於七十四年五月下旬運抵中大。由於劉兆漢 教授及Röttger 博士之親自參與 ，TYCHO 公司之優越工程水準 ，配合中大師生 努力協助，僅費時一週就將整套系統安裝完成，並於五月三十一日首度接收雷達 回波信號。經過半年來之測試與運轉 ，確實本雷達系統幾經達到最初設計之基本 規格和性能，為有效運用雷達此站所收之貴資料，以從事整合性基礎及應用學術 研究 。 簡介： 中壢VHF 雷達位於北緯25°，東經121°，係於民國七十四年五月正式建造完 成。雷達所使用的頻率為52MHz ，最大發射功率為0.18Mw 。中壢VHF 雷達簡 單可分為室內設備及室外設備 ，室外一共有三座天線陣列 ，分別為MST Array 、 Ionosphere Array 、Interferometer Array (FIG. 1) 。室內設備主要是發射機 、接收機 和電腦，來控制天線發射及接收的狀態，電腦用於給予雷達參數及儲存所接收的 資料 。 室外設備 ： (1) MST Array (FIG. 1.1) ： 由三組各自獨立的天線陣列( Antenna Array )組成，MST Array 為這三組天線 陣列排列成一品字形的天線陣列所組成 (FIG. 1.2) ，每組天線陣列是以8X8 根排 列成正方形的的八木天線( Yagi Antenna )構成一組 ，一共有 192 根Yagi 天線。三 組天線陣列正面均朝地理北偏西22.3°，其三組天線陣列的中心間距分別為44.72 公尺、44.72 公尺、40 公尺。相鄰兩根天線的間距為4.905 公尺。天線增益( Antenna Gain )約為27 。每組天線波束的半功率波束寬( Half Power Beam Width )約為7.4 ° ，每組天線陣列都可以朝東 、朝南 、朝西 、朝北及垂直5 個方向分別發涉及接 收回波 ，其斜向發射的波束 ，與天頂夾角差 17° 。 (2) Ionosphere Array (FIG. 1.3) ： 由三組各自獨立的天線陣列( Antenna Array )組成，其排列方式如圖 (FIG. 1.4) 每組天線陣列是以4X8 根排列成矩形的的八木天線( Yagi Antenna )構成一組 ，一 共有96 根Yagi 天線 。每根天線都固定指向天頂角41 度 ，三組天線陣列正面均 朝地理北偏西 17° ，相鄰兩根天線的間距為4.905 公尺。 (3) Interferometer Array (FIG.1.5) ： 由三根八木天線( Yagi Antenna )構成 ，接收訊號時 ，具有非常寬的主波束及 較低的增益，主要在觀測閃電或流星尾事件時，因為回波可能發生在相當大的空 間分布中，寬的主波束可接收到空間中不同位置的回波，雖然無法利用如窄波束 天線之指向性，得知回波發生的位置，但我們可利用回波在不同天線間所造成的 相位差，藉由干涉法推導出流星尾回波在空間中的位置。相鄰兩根天線的間距為 4.905 公尺。 (4)功率分配箱 (FIG. 2) ： 每組天線陣列的中心皆有一個功率分配箱，藉由RG-213/U 的同軸電纜，將 發射機所產生的功率傳達到此，接著由功率分配箱藉由等長的RG-213/U 的同軸 電纜將功率分配到每根八木天線( Yagi Antenna )