УДК 537.872.32

Ослабление электромагнитных волн в нижней ионосфере в широком интервале частот
от 1 кГц до 10 МГц

 

А. В. Мошков, В. Н. Пожидаев

Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН, 125009, Москва, ул. Моховая, 11-7

 

Статья поступила в редакцию 31 июля 2019 г.

 

Аннотация. Проведены численные расчеты коэффициентов поглощения и отражения электромагнитных волн в нижней ионосфере в широком интервале частот 1 кГц – 10 МГц, используемом современными станциями воздействия на ионосферу («нагревными стендами»). Для определенности расчеты проводились для условий, характерных для станции HAARP (Аляска, США). Показано, что в дневных условиях выделяются две основных полосы поглощения вблизи частот гиро и верхне-гибридного резонансов. Ночью эти полосы практически сливаются в одну уширенную полосу. В ночное время выявлен минимум коэффициентов отражения и поглощения вблизи частоты 2 кГц.

Ключевые слова: нижняя ионосфера, коэффициенты отражения и поглощения, нагревной стенд, плазменные резонансы.

Abstract. Modern ionosphere heating facilities use power short wave (SW) ground-based transmitters with low frequency (LF) modulation for creation a virtual LF antenna in D and E layers of the ionosphere. A frequency of the SW transmitter must guarantee the maximum absorption capacity of modulated waves for a given parameters of the lower ionosphere. This heating absorption leads to plasma conductivity and auroral electrojet current LF modulation. Thus, the disturbed region of the lower ionosphere becomes the LF demodulator. We propose a relatively simple combined method of numerical calculation of wave reflection and absorption coefficients in a wide range of LF-SW frequencies, which are commonly used in ionosphere heating experiments. For SW frequencies, we use classical magneto-ionic approach and calculate height “profiles” of real and imagery parts of the wave refractive index for the ionosphere condition given. For LF frequencies, we use full wave approach when the ionosphere parameters are notably changed on one wavelength. All illustrative calculations are made for the HAARP station conditions. It is shown that for a daytime there are two distinct frequency bands with relatively high wave power attenuation near gyro-resonance and up hybrid resonance frequencies. In nighttime this bands consolidate to one wide frequency band. Full wave calculations show that in nighttime there is remarkable minimum of reflection and absorption coefficients near 2 kHz frequency. This frequency is slightly lower than cut-of frequency of the Earth-ionosphere waveguide. Hence, this frequency is very well for modulation frequency in case of upward radiation.

Key words: lower ionosphere, reflection and absorption coefficients, plasma resonances, heating facilities.

 

Для цитирования:

А. В. Мошков, В. Н. Пожидаев. Ослабление электромагнитных волн в нижней ионосфере в широком интервале частот от 1 кГц до 10 МГц. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. № 8. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/aug19/3/text.pdf

DOI 10.30898/1684-1719.2019.8.3