Informacja

Rozmnażanie troposferyczne

Rozmnażanie troposferyczne

Na częstotliwościach powyżej 30 MHz stwierdzono, że troposfera ma coraz większy wpływ na sygnały radiowe i systemy łączności radiowej. Sygnały radiowe mogą podróżować na większe odległości, niż wynikałoby to z obliczeń linii wzroku. Czasami zmieniają się warunki i sygnały radiowe mogą być wykrywane na dystansach 500 lub nawet 1000 km i więcej. Zwykle jest to forma wzmocnienia troposferycznego, często nazywana w skrócie „tropo”. Czasami sygnały mogą być nawet uwięzione w podniesionym kanale w formie propagacji sygnału radiowego, znanej jako przewody troposferyczne. Może to zakłócać wiele łączy radiokomunikacyjnych (w tym dwukierunkowych łączy radiokomunikacyjnych), ponieważ mogą wystąpić zakłócenia, których normalnie nie ma. W rezultacie przy projektowaniu łącza lub sieci radiokomunikacyjnej należy rozpoznać tę formę zakłóceń, aby można było podjąć kroki w celu zminimalizowania ich skutków.

Sposób, w jaki sygnały przemieszczają się na częstotliwościach VHF i wyższych, ma ogromne znaczenie dla tych, którzy patrzą na zasięg radiowy systemów takich jak telefonia komórkowa, telefonia komórkowa i inne systemy bezprzewodowe, a także dla innych użytkowników, w tym krótkofalówek.

Łączność radiowa w linii wzroku

Można by pomyśleć, że większość łączy radiokomunikacyjnych na falach VHF i wyższych przebiega wzdłuż linii widzenia. Nie jest to do końca prawdą i stwierdzono, że nawet w normalnych warunkach sygnały radiowe mogą podróżować lub propagować na odległościach większych niż linia wzroku.

Przyczyną zwiększania się odległości pokonywanej przez sygnały radiowe jest to, że są one załamywane przez niewielkie zmiany zachodzące w ziemskiej atmosferze blisko ziemi. Stwierdzono, że współczynnik załamania światła powietrza blisko ziemi jest bardzo nieznacznie wyższy niż wyżej. W efekcie sygnały radiowe są wyginane w kierunku obszaru o wyższym współczynniku załamania światła, który jest bliżej ziemi. Tym samym rozszerza zasięg sygnałów radiowych.

Współczynnik załamania atmosfery zmienia się w zależności od różnych czynników. Temperatura, ciśnienie atmosferyczne i ciśnienie pary wodnej mają wpływ na wartość. Nawet niewielkie zmiany tych zmiennych mogą mieć istotne znaczenie, ponieważ sygnały radiowe mogą być załamywane na całej ścieżce sygnału, co może rozciągać się na wiele kilometrów.

Jednostki N.

Stwierdzono, że średnia wartość współczynnika załamania światła powietrza na poziomie gruntu wynosi około 1 0003, ale z łatwością może zmieniać się od 1 00027 do 1 00035. Ze względu na bardzo małe zmiany, które można zaobserwować, wprowadzono system, który umożliwia łatwiejsze odnotowanie niewielkich zmian. Często używane są jednostki zwane jednostkami „N”. Te jednostki N uzyskuje się przez odjęcie 1 od współczynnika załamania światła i pomnożenie pozostałej części przez milion. W ten sposób uzyskuje się łatwiejsze do opanowania liczby.
N = (mu-1) x 10 ^ 6

Gdzie mu jest współczynnikiem załamania światła

Stwierdzono, że jako bardzo przybliżona wskazówka w normalnych warunkach w strefie temperaturowej, współczynnik załamania światła powietrza spada o około 0,0004 na każdy kilometr wzrostu wysokości, tj. 400 N jednostek / km. Powoduje to, że sygnały radiowe mają tendencję do podążania za krzywizną Ziemi i przemieszczania się poza horyzont geometryczny. Rzeczywiste wartości poszerzają horyzont radiowy o około jedną trzecią. Współczynnik ten jest często używany w większości obliczeń zasięgu komunikacji radiowej dla zastosowań, takich jak nadajniki radiowe i innych użytkowników dwukierunkowej komunikacji radiowej, takich jak mobilna komunikacja radiowa, telekomunikacja komórkowa i tym podobne.

Ulepszone warunki

W pewnych warunkach warunki propagacji radiowej zapewniane przez troposferę są takie, że sygnały przemieszczają się na jeszcze większe odległości. Ta forma „podnoszenia” w warunkach jest mniej wyraźna w dolnych częściach widma VHF, ale jest bardziej widoczna na niektórych z wyższych częstotliwości. W pewnych warunkach sygnały radiowe mogą być słyszane z odległości 2000 lub więcej kilometrów, przy czym w rzadkich przypadkach możliwe są odległości 3000 kilometrów. Może to powodować znaczące poziomy zakłóceń przez pewien czas.

Te wydłużone odległości wynikają ze znacznie większych zmian wartości współczynnika załamania światła na torze sygnału. Dzięki temu sygnał osiąga większy stopień ugięcia, a co za tym idzie podąża za krzywizną Ziemi na większych odległościach.

W pewnych okolicznościach zmiana współczynnika załamania światła może być wystarczająco duża, aby skierować sygnały z powrotem na powierzchnię Ziemi, w którym to momencie są one ponownie odbijane w górę od powierzchni Ziemi. W ten sposób sygnały mogą podróżować po krzywizny Ziemi, odbijając się od jej powierzchni. Jest to jedna z form „przewodu troposferycznego”, która może wystąpić.

Możliwe jest również wystąpienie kanałów troposferycznych nad powierzchnią Ziemi. Te podwyższone kanały troposferyczne występują, gdy masa powietrza o wysokim współczynniku załamania ma masę powietrza o niższym współczynniku załamania pod i nad nim w wyniku ruchu powietrza, który może wystąpić w pewnych warunkach. Gdy wystąpią takie warunki, sygnały mogą być zamknięte w podwyższonym obszarze powietrza o wysokim współczynniku załamania światła i nie mogą uciec i powrócić na ziemię. W rezultacie mogą podróżować przez kilkaset mil i uzyskać stosunkowo niskie poziomy tłumienia. Mogą również nie być słyszalne dla stacji znajdujących się pod przewodem, tworząc w ten sposób przeskok lub martwą strefę, podobną do tej występującej w przypadku propagacji jonosferycznej HF.

Mechanizm propagacji troposferycznej

Efekty propagacji troposferycznej występują stosunkowo blisko powierzchni Ziemi. Na sygnały radiowe ma wpływ region znajdujący się poniżej wysokości około 2 kilometrów. Ponieważ te regiony są w dużym stopniu dotknięte pogodą, istnieje silny związek między warunkami pogodowymi a warunkami i zasięgiem propagacji radiowej.

W normalnych warunkach występuje stały gradient współczynnika załamania światła wraz z wysokością, przy czym powietrze jest najbliżej powierzchni Ziemi i ma najwyższy współczynnik załamania. Jest to spowodowane kilkoma czynnikami. Powietrze o większej gęstości i zawierające większe stężenie pary wodnej prowadzą do wzrostu współczynnika załamania światła. Ponieważ powietrze najbliżej powierzchni Ziemi jest zarówno bardziej gęste (w wyniku ciśnienia wywieranego przez gazy nad nim), jak i ma większe stężenie pary wodnej niż to, które znajduje się wyżej, oznacza to, że współczynnik załamania światła powietrza najbliżej ziemi powierzchnia jest najwyższa.

Zwykle temperatura powietrza najbliżej powierzchni Ziemi jest wyższa niż na większej wysokości. Efekt ten ma tendencję do zmniejszania gradientu gęstości powietrza (a tym samym gradientu współczynnika załamania światła), ponieważ powietrze o wyższej temperaturze jest mniej gęste.

Jednak w pewnych okolicznościach zachodzi tak zwana inwersja temperatury. Dzieje się tak, gdy gorące powietrze w pobliżu ziemi unosi się, umożliwiając zimniejsze, gęstsze powietrze zbliżające się do Ziemi. Kiedy to nastąpi, powoduje to większą zmianę współczynnika załamania światła wraz z wysokością, co skutkuje bardziej znaczącą zmianą współczynnika załamania światła.

Odwrócenia temperatury mogą zachodzić na wiele sposobów. Jeden z najbardziej dramatycznych ma miejsce, gdy występuje obszar wysokiego ciśnienia. Obszar wysokiego ciśnienia oznacza, że ​​warunki pogodowe będą stabilne, a latem kojarzą się z ciepłą pogodą. Warunki te powodują, że powietrze blisko gruntu nagrzewa się i unosi. Gdy to się dzieje, zimniejsze powietrze wpływa pod nią, powodując inwersję temperatury. Ponadto stwierdzono, że największa poprawa występuje zwykle, gdy obszar wysokiego ciśnienia oddala się, a ciśnienie dopiero zaczyna spadać.

Inwersja temperatury może również wystąpić podczas przejścia frontu zimnego. Zimny ​​front występuje, gdy obszar zimnego powietrza styka się z obszarem ciepłego powietrza. W tych warunkach ciepłe powietrze unosi się ponad zimne, powodując inwersję temperatury. Zimne fronty mają tendencję do przemieszczania się stosunkowo szybko, w wyniku czego poprawa warunków propagacji jest zwykle krótkotrwała.

Zblakły

Gdy sygnały są propagowane na duże odległości w wyniku ulepszonych warunków propagacji troposferycznej, sygnały te zwykle ulegają powolnemu głębokiemu zanikaniu. Wynika to z faktu, że sygnały są odbierane różnymi drogami. Ponieważ wiatry w atmosferze poruszają powietrze, oznacza to, że różne ścieżki będą się zmieniać z upływem czasu. Odpowiednio, sygnały pojawiające się w odbiorniku będą wchodzić i wychodzić z fazy względem siebie w wyniku różnych i zmieniających się długości ścieżek, w wyniku czego zmieni się siła całego odbieranego sygnału.

Wszelkie sygnały naziemne odbierane na falach VHF i wyższych będą podlegać dominującym warunkom propagacji spowodowanym przez troposferę. W normalnych warunkach należy oczekiwać, że sygnały będą mogły być odbierane poza normalną odległością w linii wzroku. Jednak w pewnych okolicznościach odległości te będą znacznie zwiększone i mogą wystąpić znaczne poziomy zakłóceń.


Obejrzyj wideo: Onwa MK3 + President Indiana - propagacja fal radiowych na CB (Styczeń 2022).