低周波大電流電磁パルス波の地中伝搬実験

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07650421
• 研究種目: 一般研究(C)
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 長野 勇 金沢大学, 工学部, 教授 (50019775)
• 研究分担者: 呉 向陽 金沢大学, 工学部, 助手 (80272946) ; 八木谷 聡 金沢大学, 工学部, 助手 (30251937)
• キーワード: 深地下探査レーダ / 低周波大電流電磁パルス / 広ダイナミックレンジ波形捕捉受信器 / コンピュータシミュレーション

研究概要

低周波大電流電磁パルスを用いた地下数百〜数kmまでの深地下探査レーダー開発の一環として、本年度は以下の研究を行った。
1.地表面付近に置かれたアンテナから放射された電磁パルスは、数百〜数kmの地下から反射してくる際に、その強度が著しく減衰してしまう。そのため、同じく地表面付近に置かれたサーチコイルによる受信磁界波形において、アンテナからの直接波のように比較的強い信号と同時に、地中からの反射波のような弱い信号の波形を正しく捕らえることのできる広ダイナミックレンジ波形捕捉受信器を設計、制作し、テスト信号を入力することによりその動作を確認した。これは、入力信号の絶対強度の大小により自動的に4段階(0〜36dB)のゲインコントロールを行い、12ビットのA/D変換器を用いて約100dBのダイナミックレンジが得られるもので、実際の電磁パルス地中伝搬実験で得られる観測波形から地中反射波のみを抜き出すために有用である。
2.一方、地表付近のアンテナから放射された低周波(〜10kHz)電磁パルスの地中伝搬の様子を知るために、地中を任意形状を持つ損失媒質でモデル化して、Maxwell方程式の差分化による電磁波伝搬のシミュレーションを行った。2次元モデルにより、例えば地中2kmに埋没している任意形状の金属板からの反射波を地上で観測した場合の受信波形をシミュレートすることが可能になった。
来年度は、送信ループアンテナ電流を約1000Aとする出力トランスを制作し、実際の電磁パルス地下伝搬実験を行い、信号処理により受信波形から地中反射波のみを抜き出すことを試みる。また、3次元モデルでのより実際に近い地中電磁波伝搬シミュレーションによる受信波形の解析を行い、深地下探査の実用化の可能性を探る。

研究成果

• [文献書誌] M.Ikeda,I.Nagano,T.Shimbo,and D.L.Carpenter: "Intensities and polarization rates of whistler mode VLF signals observed from a ground network near L=4" Journal of Geophysical Research22GD01:100. 5691-5703 (1995)
• [文献書誌] X.-Y.Wu,I.Nagano,Z.-T.Bao,and T.Shimbo: "Numerical simulation of the penetration and reflection of a whistler beam incident on the lower ionosphere at very low latitude" Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics. (in press). (1996)
• [文献書誌] I.Nagano,S.Yagitani,H.Kojima and H.Matsumoto: "Analysis of wave normal and Poynting vectors of the chorus emissions observed by GEOTAIL" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 48(in press). (1996)
• [文献書誌] S.Chettri,Y.Ishiwaka,H.Kimura,and I.Nagano: "Harmonic wavelets, constant Q transforms and the cone kernel TFD" Wavelet Applications III, SPIE's Aerospace/Defense Sensing and Controls Symposium. (in press). (1996)
• [文献書誌] S.Yagitani,I.Nagano,H.Matsumoto,Y.Omura,W.R.Paterson,L.A.Frank,and R.R.Anderson: "Generation and propagation of chorus emissions observed by GEOTAIL in the dayside outer magnetosphere" Proceedings of the 1996 International Symposium on Antennas and Propagation. (in press). (1996)
• [文献書誌] S.Yagitani,T.Toda,I.Nagano,K.Hashimoto,T.Okada,H.Matsumoto,and M.Tsutsui: "Neural network for plasma wave classfication onboard satellite" Proceedings of the 1996 International Symposium on Antennas and Propagation. (in press). (1996)
• [文献書誌] K.Miyamura,I.Nagano,S.Yagitani,and Y.Murakami: "Full wave calculation of 3d VLF/LF wave fields radiated from a lightning discharge" Proceedings of the 1996 International Symposium on Antennas and Propagation. (in press). (1996)
• [文献書誌] T.Fukami,I.Nagano,and J.MacDougall: "A new method obtaining the ionograms from the electron density and the collision frequency profiles in the lower ionosphere" Proceedings of the 1996 International Symposium on Antennas and Propagation. (in press). (1996)