极低频和甚低频无线电磁波在地球物理现象和近地空间环境的研究方面提供了丰富的频谱信息。甚低频接收机是一种监测自然界辐射和人工台站发射的极低频和甚低频无线电磁波信号的低噪、高灵敏度接收机系统。甚低频接收机被广泛的应用于太阳活动监测、地球空间地基遥感、闪电定位、全球航海通信与导航系统等领域。采用MSK调制方式的甚低频人工台站信号具有恒包络和相位连续特点。在应用于电离层地基遥测和太阳活动监测时,通过分析接收甚低频人工台站信号的幅度和相位变化是研究电离层D区时空变化的有效手段。本文采用电流电压转换器的方式进行甚低频接收机前端硬件的设计。从天线模型出发,考虑宽带甚低频接收机的带宽要求和对环境噪声要求对电流电压转换器进行模拟仿真以及实际制作调试,完成对甚低频接收机前端硬件的实现。设计虚拟磁环天线测试电路对前端硬件进行测试和结合数字接收机进行数据采集,数据分析表明接收机前端能够实现对自然界天电辐射和人工台站信号的甚低频电磁波的接收。针对人工台站信号,首先,介绍MSK信号调制解调基本原理和MSK信号特点,采用Matlab对MSK信号调制解调进行仿真分析并深入分析MSK信号的特征;然后,采用软件无线电思想对甚低频人工台站信号进行解调,分析其中MSK信号附加相位函数的特征;最后,采用FPGA实现对MSK台站信号的解调并验证。基于甚低频接收机数据,介绍应用于电离层探测中甚低频人工台站信号相位求解的三种方法并设计相应数据处理平台。根据数据处理平台结果分析人工台站信号的基本变化特征并与LWPC模型计算对比以验证处理方法正确性。利用GOES卫星太阳耀斑通量数据与甚低频接收机幅度数据对比,统计分析甚低频接收机幅度数据对太阳耀斑事件的响应量。甚低频接收机前端硬件上的设计和测试以及数据处理方法验证和统计分析结果表明前端硬件、数据和算法的可靠性和实用性。