Войти на сайт
МЕЖДУНАРОДНЫЕ ЕЖЕГОДНЫЕ КОНФЕРЕНЦИИ
"СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО
ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА"
(Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, природных и антропогенных объектов)
Архив конференций
Дополнительная информация
Подписка/отписка
на рассылку новостей

Шестнадцатая Всероссийская Открытая конференция «СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА (Физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений и объектов)»

XVI.I.368

Передающее устройство для коротко-импульсного ионозонда

Сафиуллин А.С. (1), Акчурин А.Д. (1)
(1) Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, РФ
Вертикальное зондирование является достаточно информативным методом исследования ионосферы при относительно небольшой излучаемой мощности. Одним из не полностью изученных явлений в слое F являются перемещающиеся ионосферные возмущения (ПИВ). Особенно мало изученным является их среднеширотная и среднемасштабная разновидность или СМ ПИВ. Для того чтобы получить их полный 3D-портрет необходимо применение высоко затратных радаров некогерентного рассеяния, что экономически не является оправданным. Более того, большинство существующих радаров расположено в экваториальных или авроральных областях. В средних широтах такие радары либо отсутствуют, либо они недостаточно мощные для наблюдения СМ ПИВ. В такой ситуации оптимальным вариантом является вертикальное зондирование. В данный момент существует несколько разновидностей приборов, позволяющих выполнять вертикальное зондирование, это коротко-импульсные ионозонды (излучение коротким импульсом в 40-50 мкс при излучаемой мощности в диапазоне 1 - 5 кВт на разных частотах), ЛЧМ зонды (с излучаемой мощностью от 10 до 100 Вт) (Иванов и др., 2003), и промежуточные длинно-импульсные ионозонды с длительностью излученного импульса 533 мкс (Акчурин, Юсупов, 2010). Считается, что ЛЧМ ионозонды являются более электромагнитно совместимыми, поскольку излучают малую мощность, и крайне эффективны в наклонном зондировании. По этой причине численность используемых коротко-импульсных ионозондов сокращается. Тем не менее, не решён вопрос, насколько эффективнее коротко-импульсные ионозонды регистрируют быстро протекающие процессы в ионосфере. По этой причине в Казанском университете поддерживается работоспособным коротко-импульсный ионозонд (Reinisch et al., 2008), так же как и dynasonde (Rietveld et al., 2008). Этот ионозонд использует передающее устройство, содержащее 2 выходных ламповых каскада и морально устаревшую схему возбуждения и управления, оставшуюся с 80-х годов. Для того чтобы повысить надежность работы излучающего узла и наладить многоточечные приемные пункты, необходимо надежное, устойчивое и легко заменяемое передающее устройство на современной элементной базе для задач наблюдения короткоживущих явлений и среднеширотных СМ ПИВ.
В настоящее время используется излучатель на основе двух каскадов радиоламп, большого числа высоковольтных источников напряжения, и усилителей на биполярных транзисторах. Такая схема имеет ряд недостатков – это устаревшая элементная база, низкая надежность. Для увеличения надёжности решено разработать новый передатчик на новой элементной базе с минимальным количеством радиоламп на выходном каскаде, оставив лишь один выходной ламповый каскад. Основой для управляющей электроники является микросхема ПЛИС, что значительно упрощает схему по сравнению с предыдущей реализацией на микросхемах ТТЛ серии (К155, К555). Предполагается, что выходной каскад радиоламп будет раскачиваться транзисторным каскадом с выходным сопротивлением близким к входному сопротивлению радиолампы. Этот каскад состоит из высоковольтных транзисторов с относительно небольшим током. Использовавшиеся ранее биполярные транзисторы с небольшим предельным напряжением и очень большим током (более 10 А) крайне неудобны в настройке и согласовании. Из ныне существующих транзисторов наиболее оптимально подходят карбидокремниевые (SIC) транзисторы (Лебедев, Сбруев, 2006), которые хотя и специально не были предназначены для подобных целей, но имеют в своем семействе высоковольтных транзисторов и малоточные, что подходит для поставленных задач.
Для нормальной работы выходных радиоламп излучающих сигнал с размахом 4 кВ необходимо раскачивающее напряжение в 600 В и более в диапазоне частот 1-15 МГц. Сейчас разрабатываемая схема стабильно выдает от 700 В до 370 В в диапазоне частот 4-10 МГц на нагрузке в 150 Ом (имитирующей нагрузку такую, как радиолампа). Работы над поиском оптимального по мощности и стабильности режима для схемы продолжаются.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-35-00593.

Ключевые слова: Слой F, среднемасштабные перемещающиеся ионосферные возмущения (СМ ПИВ), вертикальное зондирование, ионозонд
Литература:
  1. Акчурин А.Д., Юсупов К.М. Система управления ионозонда "ЦИКЛОН". // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2010. № 108. С. 49-56.
  2. Иванов В.А. ЛЧМ-ионозонд и его применение в ионосферных исследованиях / В.А. Иванов, В.И. Куркин, В.Е. Носов, В.П. Урядов, В.В. Шумаев // Известия Вузов. Радиофизика. 2003. Т. 46, № 11. С. 919–952.
  3. Лебедев А., Сбруев С. SiC-электроника: прошлое, настоящее, будущее // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес 2006. № 5, С. 28 – 41
  4. Reinisch B.W. Advancing digisonde technology: the DPS-4D / B.W. Reinisch, I.A. Galkin, G.M. Khmyrov et al. // Radio Sounding and Plasma Physics, AIP Conf. Proc. 974. 2008. P. 127–143.
  5. Rietveld M.T. The Tromso dynasonde / M.T. Rietveld, J.W. Wright, N. Zabotin, M.L.V. Pitteway // Polar Science. 2008. Vol. 2, N 1. P.55–71.

Дистанционное зондирование ионосферы

483