The concept of a parametric antenna in ionospheric plasma is analyzed. Such antennas are capable of exciting electromagnetic radiation fields, specifically the creation of whistler waves generated at the very low frequency (VLF) range, which are also capable of propagating large distances away from the source region. The mechanism of whistler wave generation is considered a parametric interaction of quasi-electrostatic whistler waves (also known as low oblique resonance (LOR) oscillations) excited by a conventional loop antenna. The interaction of LOR waves with quasi-neutral density perturbations in the near field of an antenna gives rise to electromagnetic whistler waves on combination frequencies. It is shown in this work that the amplitude of these waves can considerably exceed the amplitude of whistler waves directly excited by a loop. Additionally, particle-in-cell simulations, which demonstrate the excitation and spatial structure of VLF waves excited by a loop antenna, are presented. Possible applications including the wave-particle interactions to mitigate performance anomalies of low Earth orbit satellites, active space experiments, communication via VLF waves, and modification experiments in the ionosphere will be discussed.
電離圏プラズマにおけるパラメトリックアンテナの概念を解析する。このようなアンテナは、電磁放射場を励起することが可能であり、具体的には、超低周波（VLF）帯域で生成されるホイスラー波の生成が挙げられ、これらの波は、発生源から長距離にわたって伝播することも可能である。ホイスラー波の生成メカニズムは、従来型のループアンテナによって励起される準静電的ホイスラー波（低斜め共鳴（LOR）振動としても知られる）のパラメトリック相互作用であると考えられている。アンテナ近傍場における準中性密度擾乱とLOR波との相互作用は、組み合わせ周波数における電磁ホイスラー波を生じさせる。本研究では、これらの波の振幅が、ループアンテナによって直接励起されるホイスラー波の振幅を大幅に上回り得ることを示す。さらに、ループアンテナによって励起されるVLF波の励起と空間構造を実証する粒子インセルシミュレーションを提示する。低軌道衛星の性能異常を軽減するための波動粒子相互作用、能動的宇宙実験、VLF波を用いた通信、電離圏の改変実験などの応用可能性についても議論する。