Вестник МГТУ. 2016, №1.2.

Вестник МГТУ, том 19, № 1/2, 2016 г. стр. 232–239 233 Так как на частотах выше частоты поперечного резонанса волновода Земля – ионосфера (1.8–2.0 кГц) в волноводе могут распространяться несколько волноводных мод, обладающих разными групповыми и фазовыми скоростями и разным затуханием, для оценки модового состава необходимо измерять вертикальную электрическую E z и две горизонтальные магнитные B x и B y компоненты электромагнитного поля в точках, разнесенных на расстояние 100–200 км, и анализировать фазовые соотношения между компонентами. Учитывая, что фазовая скорость распространения волноводных мод вблизи критических частот волновода Земля – ионосфера может в несколько раз превышать скорость света, такая задача требует обеспечить высокую точность синхронизации времени регистраторов с допустимой ошибкой не более нескольких микросекунд. В данной работе приведены результаты наземных измерений локальных параметров поля ионосферного источника, образованного мощным двухчастотным КВ излучением стенда "EISCAT/Heating", в двух пространственно разнесенных точках. Оборудование Для непрерывной регистрации вариаций электромагнитного поля в диапазонах сверхнизких (СНЧ) и очень низких (ОНЧ) частот в Полярном геофизическом институте (ПГИ) был разработан трехкомпонентный СНЧ/ОНЧ приемник, функциональная схема которого представлена на рис. 1. Данный приемник представляет собой программно-аппаратный комплекс, состоящий из двух магнитных рамочных и вертикальной электрической антенн, предусилителей и блока, состоящего из аналого-цифрового преобразователя (АЦП), микроконтроллера и GPS/GLONASS приемника. Регистратор имеет несколько модификаций, отличающихся в основном способом сохранения данных. Запись данных может производиться как на встроенную FLASH память, так и на компьютер через интерфейс Ethernet. Рис. 1. Функциональная схема трехкомпонентного СНЧ/ОНЧ приемника Антенная система. Для регистрации горизонтальных компонент магнитного поля в данном приемнике используются две ортогонально расположенные друг к другу и к поверхности земли рамочные антенны. Геометрическая форма, количество витков и размеры рамочных антенн были выбраны, исходя из соображений удобства установки и необходимой чувствительности для приема как естественных, так и искусственных СНЧ/ОНЧ сигналов. В описываемом эксперименте использовались антенны, содержащие 14 витков медного провода диаметром 0.85 мм и имеющие форму равностороннего треугольника с длиной стороны 7.5 м. Для регистрации вертикальной компоненты электрического поля использована вертикальная электрическая антенна, которая представляет собой металлический шар диаметром 35 см, расположенный на высоте 10 м над поверхностью земли. Для ослабления влияния мелких неровностей земной поверхности и возможных локальных неоднородностей проводимости на результаты измерений вертикальной электрической компоненты поля в месте установки антенны развернута система противовесов, которые растянуты радиально от мачты антенны на длину в 3 раза больше высоты антенны. При исследовании как естественных, так и искусственных СНЧ/ОНЧ сигналов доминирующим источником помех, наводимых на магнитные и электрическую антенны, является электромагнитное поле от местных линий электропередач. При этом гармоники сетевой помехи распространяются до нескольких кГц, а их мощность на несколько порядков выше, чем мощность регистрируемых СНЧ/ОНЧ сигналов. Благодаря высокой линейности приемника сетевая помеха и ее гармоники могут быть отслежены и вычтены при пост- обработке данных, но это возможно лишь при условии, что уровень мощности помех не приведет к перегрузке усилительного тракта.