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.