Комплекс для многокомпонентных измерений СНЧ–ОНЧ электромагнитных полей

Abstract

При исследованиях нижней ионосферы методом радиопросвечивания волновода «Земля–ионосфера» низкочастотными радиоволнами возникает задача измерений как узкополосных сигналов, излучаемых навигационными и связными радиостанциями, так и широкополосных сигналов – излучений разрядов молний. Создание универсального приемного комплекса для синхронных измерений естественных и искусственных сигналов представляет интерес для увеличения информативности получаемых данных. В работе рассмотрены вопросы расчета конструктивных параметров датчиков магнитного и электрического полей для обеспечения широкой полосы пропускания, требуемого динамического диапазона и согласования с входными цепями антенных усилителей по шумовым параметрам. Представлены алгоритмы расчета конструктивных параметров датчиков поля и описание программно-аппаратного комплекса для измерений импульсных и узкополосных электромагнитных полей в диапазонах СНЧ и ОНЧ. Программная часть комплекса, реализованная на персональном компьютере, позволяет оценивать абсолютный уровень, спектральный состав, а также поляризационные характеристики регистрируемых импульсных, узкополосных полей в реальном времени и накапливать полученные данные в круглосуточном режиме.

У дослідженнях нижньої іоносфери методом радіопросвічування хвилеводу «Земля–іоносфера» низькочастотними радіохвилями виникає задача вимірювань як вузькосмугових сигналів, випромінюваних навігаційними та зв’язко-вими радіостанціями, так і широкосмугових випромінювань розрядів блискавок. У роботі розглянуті питання оптимізації конструктивних параметрів датчиків магнітного та електричного полів для забезпечення широкої смуги пропускання, необхідного динамічного діапазону та узгодження з вхідними колами антенних підсилювачів за шумовими параметрами. Наведені алгоритми розрахунку конструктивних параметрів датчиків поля та опис програмно-апаратного комплексу для вимірювань імпульсних і вузькосмугових електромагнітних полів у діапазонах ННЧ і ДНЧ. Програмна частина комплексу, реалізована на персональному комп’ютері, дозволяє оцінювати абсолютний рівень, спектральний склад, а також поляризаційні характеристики реєстрованих імпульсних, вузькосмугових полів у реальному часі і накопичувати отримані дані в цілодобовому режимі.

The task of measurements of the narrowband signals emitted by navigation and communication radios and broadband signals – radiation lightning arises in studies of the lower ionosphere by radio occultation of the Earth-ionosphere waveguide by low-frequency radio waves. Creating a universal receiver set for synchronous measurements of natural and artificial signals is of interest for increasing the information content of the data. The article discusses how to optimize the parameters of magnetic and electric field sensors to provide required bandwidth, dynamic range and matching with the input circuits of antenna amplifiers for noises. We present the algorithms for calculating the design parameters of the field sensors and a description of the pro-program-hardware complex for measurement of pulse and narrow band electromagnetic fields in the ELF and VLF ranges. The software part of the complex, implemented on a personal computer, allows estimating the absolute level, spectral composition, and polarization characteristics of the recorded pulse and narrowband fields in real time and storing the data around the clock.