Tiedot

Troposfäärinen leviäminen

Troposfäärinen leviäminen

Yli 30 MHz: n taajuuksilla havaitaan, että troposfäärillä on kasvava vaikutus radiosignaaleihin ja radioviestintäjärjestelmiin. Radiosignaalit pystyvät kulkemaan suurempia etäisyyksiä kuin mitä näköyhteyslaskelmat ehdottaisivat. Toisinaan olosuhteet muuttuvat ja radiosignaaleja voidaan havaita yli 500 tai jopa 1000 km: n tai pidemmillä etäisyyksillä. Tämä tapahtuu normaalisti troposfäärin parannuksen muodossa, jota kutsutaan usein "tropoksi". Toisinaan signaalit voivat olla jopa loukussa korotetussa kanavassa radiosignaalin etenemisen muodossa, joka tunnetaan nimellä troposfäärinen kanava. Tämä voi häiritä monia radioviestintälinkkejä (mukaan lukien kaksisuuntaiset radioviestintälinkit), koska häiriöitä voi esiintyä, joita normaalisti ei ole. Tämän seurauksena radioviestintälinkin tai -verkon suunnittelussa tämän tyyppinen häiriö on tunnistettava, jotta voidaan ryhtyä toimiin sen vaikutusten minimoimiseksi.

Tavoilla, joilla signaalit kulkevat VHF-taajuuksilla ja sitä suuremmilla taajuuksilla, on suuri merkitys niille, jotka etsivät järjestelmien, kuten matkapuhelin-, matkapuhelin- ja muut langattomat järjestelmät, radiopuhetta sekä muille käyttäjille, mukaan lukien radiokinkut.

Näköyhteyden radioviestintä

Voidaan ajatella, että useimmat radioviestintälinkit VHF: ssä ja sen yläpuolella seuraavat näköyhteyttä. Tämä ei ole ehdottomasti totta, ja havaitaan, että jopa normaaleissa olosuhteissa radiosignaalit pystyvät kulkemaan tai etenemään näköyhteyttä suuremmilla etäisyyksillä.

Syy radiosignaalien kulkemien etäisyyksien kasvuun on se, että maapallon lähellä maapallon ilmakehässä esiintyvät pienet muutokset heijastavat niitä. Todetaan, että maan lähellä olevan ilman taitekerroin on hyvin vähän korkeampi kuin korkeampi. Tämän seurauksena radiosignaalit taivutetaan kohti korkeamman taitekertoimen aluetta, joka on lähempänä maata. Se laajentaa siten radiosignaalien kantamaa.

Ilmakehän taitekerroin vaihtelee useiden tekijöiden mukaan. Lämpötila, ilmanpaine ja vesihöyrynpaine vaikuttavat kaikki arvoon. Jopa pienillä muutoksilla näissä muuttujissa voi olla merkittävä ero, koska radiosignaalit voivat taittua koko signaalipolun yli ja tämä voi jatkua useita kilometrejä.

N yksikköä

On havaittu, että ilman taitekertoimen keskiarvo maanpinnalla on noin 1.0003, mutta se voi helposti vaihdella välillä 1.00027 - 1.00035. Ottaen huomioon havaitut hyvin pienet muutokset on otettu käyttöön järjestelmä, jonka avulla pienet muutokset voidaan havaita helpommin. N-yksiköiksi kutsuttuja yksiköitä käytetään usein. Nämä N-yksiköt saadaan vähentämällä 1 taitekertoimesta ja kertomalla loput miljoonalla. Tällä tavalla saadaan hallittavampia lukuja.
N = (mu-1) x 10 ^ 6

Missä mu on taitekerroin

Havaitaan, että erittäin karkeana ohjeena normaaleissa olosuhteissa lämpötilavyöhykkeellä ilman taitekerroin putoaa noin 0,0004 jokaista kilometrin korkeuden lisäystä kohti, ts. 400 N yksikköä / km. Tämän vuoksi radiosignaalit pyrkivät seuraamaan maan kaarevuutta ja kulkemaan geometrisen horisontin ulkopuolelle. Todelliset arvot pidentävät radiohorisonttia noin kolmanneksella. Tätä tekijää käytetään usein useimmissa radioviestinnän peittolaskelmissa sovelluksille, kuten radiolähettimet, ja muille kaksisuuntaisille radioviestinnän käyttäjille, kuten matkaviestinnälle, matkapuhelimelle ja vastaaville.

Parannetut olosuhteet

Tietyissä olosuhteissa troposfäärin tarjoamat radion etenemisolosuhteet ovat sellaiset, että signaalit kulkevat vielä suuremmilla etäisyyksillä. Tämä "hissin" muoto olosuhteissa on vähemmän selvä VHF-spektrin alaosissa, mutta on ilmeisempi joillakin korkeammilla taajuuksilla. Joissakin olosuhteissa radiosignaaleja voidaan kuulla yli 2000 kilometrin etäisyydellä, ja harvoissa tapauksissa 3000 kilometrin etäisyydet ovat mahdollisia. Tämä voi aiheuttaa merkittäviä häiriötasoja tietyn ajanjakson ajan.

Nämä pitkät etäisyydet johtuvat paljon suuremmista muutoksista taitekerroinarvoissa signaalireitillä. Tämä mahdollistaa signaalin suuremman taipumisen ja seuraamaan maapallon kaarevuutta suuremmilla etäisyyksillä.

Joissakin olosuhteissa taitekertoimen muutos voi olla riittävän korkea taivuttamaan signaalit takaisin maapallon pintaan, missä vaiheessa maapinta heijastaa niitä jälleen ylöspäin. Tällä tavalla signaalit voivat kulkea maapallon kaarevuuden ympäri ja heijastuvat sen pintaan. Tämä on yksi "troposfäärin kanavan" muoto, jota voi esiintyä.

On myös mahdollista, että troposfääriset kanavat esiintyvät maapallon yläpuolella. Näitä kohonneita troposfäärin kanavia esiintyy, kun korkealla taitekerrolla varustetun ilman massalla on ilman massa, jonka taitekerroin on sen alapuolella ja yläpuolella matalammalla taajuusolosuhteissa esiintyvän ilman liikkeen seurauksena. Kun nämä olosuhteet ilmenevät, signaalit voidaan rajoittaa korkealle ilma-alueelle, jolla on korkea taitekerroin, eivätkä ne voi paeta ja palata maahan. Tämän seurauksena he voivat matkustaa useita satoja mailia ja saada suhteellisen alhaisen vaimennustason. Ne eivät myöskään voi kuulua kanavan alla oleville asemille ja luoda tällä tavoin ohitus- tai kuolleen vyöhykkeen, joka on samanlainen kuin HF-ionosfäärin etenemisessä.

Mekanismi troposfäärin etenemisen takana

Troposfäärin etenemisvaikutukset esiintyvät suhteellisen lähellä maapallon pintaa. Radiosignaaleihin vaikuttaa alue, joka on noin 2 kilometrin korkeuden alapuolella. Koska sää vaikuttaa suuresti näihin alueisiin, sääolosuhteiden, radion etenemisolosuhteiden ja peiton välillä on vahva yhteys.

Normaaleissa olosuhteissa a on taittokertoimen tasainen gradientti korkeuden kanssa, ilman ollessa lähinnä maapallon pintaa, jolla on korkein taitekerroin. Tämä johtuu useista tekijöistä. Ilma, jolla on suurempi tiheys ja joka sisältää korkeamman vesihöyrypitoisuuden, johtaa molemmat taitekertoimen nousuun. Koska maapallon pintaa lähinnä oleva ilma on tiheämpi (sen yläpuolella olevien kaasujen aiheuttaman paineen seurauksena) ja sillä on korkeampi vesihöyrypitoisuus kuin sitä korkeammalla, se tarkoittaa, että maapalloa lähinnä olevan ilman taitekerroin pinta on korkein.

Normaalisti maapallon pintaa lähinnä olevan ilman lämpötila on korkeampi kuin suuremmalla korkeudella. Tällä vaikutuksella on taipumus vähentää ilman tiheysgradienttia (ja siten taitekerroingradienttia), koska korkeamman lämpötilan ilma on vähemmän tiheä.

Joissakin olosuhteissa tapahtuu kuitenkin niin kutsuttu lämpötila-inversio. Näin tapahtuu, kun kuuma maapallon lähellä oleva ilma nousee, jolloin kylmempi tiheämpi ilma pääsee lähelle maata. Kun tämä tapahtuu, se aiheuttaa suuremman taitekertoimen muutoksen korkeuden kanssa ja tämä johtaa merkittävämpään taitekertoimen muutokseen.

Lämpötila-inversioita voi syntyä monin tavoin. Yksi dramaattisimmista tapahtuu, kun korkeapainealue on läsnä. Korkeapaine tarkoittaa, että sääolosuhteet ovat vakaat, ja kesällä niihin liittyy lämmin sää. Olosuhteet tarkoittavat, että lähellä maata oleva ilma lämpenee ja nousee. Kun näin tapahtuu, kylmempi ilma virtaa sen alle aiheuttaen lämpötilan muutoksen. Lisäksi havaitaan, että suurimpia parannuksia tapahtuu yleensä, kun korkeapainealue on siirtymässä ja paine on vasta alkamassa laskea.

Lämpötilan vaihtelu voi tapahtua myös kylmän rintaman kulkiessa. Kylmä rintama tapahtuu, kun kylmän ilman alue kohtaa lämpimän alueen. Näissä olosuhteissa lämmin ilma nousee kylmän ilman yläpuolelle aiheuttaen lämpötilan muutoksen. Kylmillä rintamilla on taipumus liikkua suhteellisen nopeasti ja sen seurauksena lisääntymisolosuhteiden parantuminen on yleensä lyhytikäistä.

Häipyminen

Kun signaaleja etenee pitkiä matkoja lisääntyneiden troposfääristen etenemisolosuhteiden seurauksena, signaalit ovat yleensä hitaasti syvähäipymiä. Tämä johtuu siitä, että signaalit vastaanotetaan useiden eri polkujen kautta. Kun ilmakehän tuulet liikuttavat ilmaa sen ympärillä, eri polut muuttuvat tietyn ajan kuluessa. Vastaavasti vastaanottimessa näkyvät signaalit putoavat vaiheesta toiseen ja pois toisistaan ​​erilaisten ja muuttuvien polkupituuksien seurauksena, ja seurauksena koko vastaanotetun signaalin voimakkuus muuttuu.

Mahdolliset VHF: ssä ja sitä korkeammalla vastaanotetut maanpäälliset signaalit ovat troposfäärin aiheuttamien vallitsevien leviämisolosuhteiden alaisia. Normaaleissa olosuhteissa on odotettavissa, että signaalit voidaan vastaanottaa normaalin näköetäisyyden ulkopuolella. Joissakin olosuhteissa nämä etäisyydet kuitenkin kasvavat huomattavasti ja häiriöitä voi esiintyä huomattavasti.


Katso video: . NOx (Joulukuu 2021).