Антенная диагностика радиосигналов и параметров космической плазмы

Частотно-угловая фильтрация сигналов приемной антенной как основа новых методов диагностики параметров плазмы по данным синхронных измерений на двух спутниках Cluster II. Интенсивная узкая линия на частоте 31,5 кГц на фоне шумового спектра соответствует локальной плазменной частоте электронов в солнечном ветре, сигнал которой резко возрастает для направлений приема вдоль скорости ветра

Антенные измерения электромагнитных сигналов служат одним из основных методов исследований ионосферной и магнитосферной плазмы Земли, плазмы солнечного ветра, плазменных оболочек других планет, проводимых с помощью различного рода космических аппаратов. К наиболее важным аспектам этих измерений относятся регистрация и анализ регулярных и шумовых излучений, а также разработка активных методов диагностики ионосферно-магнитосферной плазмы.
Разработана теория резонансного возбуждения дипольной антенной квазимонохроматического импульсного излучения, его распространения и отклика антенны при приеме такого импульса в средах с анизотропной дисперсией, включая движущуюся и магнитоактивную плазму. Показано, что при возбуждении резонансного конуса волн в магнитоактивной плазме уже на коротких дистанциях наблюдается значительное групповое запаздывание и аномальное расплывание (в несколько раз) импульса излучения. Установлено, что в подобных условиях эффективная длина приемной дипольной антенны может сильно возрастать (в десятки и сотни раз по сравнению с вакуумным значением) в направлениях приема излучения, соответствующих резонансному возбуждению волн. Согласно работам группы Ю. В. Чугунова приемная антенна в этих условиях ведет себя как частотно-угловой фильтр, вырезающий из пространственно-частотного спектра падающего излучения углы приема и частоты, отвечающие резонансному возбуждению волн.
Результаты теории позволили в деталях объяснить данные волновых экспериментов в ионосфере Земли (двухточечный эксперимент OEDIPUS-C по излучению и приему импульса нижнегибридных волн) и в плазме солнечного ветра (измерения на спутниках Cluster II), а также предложить новые методы диагностики параметров космической плазмы.