Informatie

Troposferische voortplanting

Troposferische voortplanting


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Op frequenties boven 30 MHz blijkt dat de troposfeer een toenemend effect heeft op radiosignalen en radiocommunicatiesystemen. De radiosignalen kunnen grotere afstanden afleggen dan door zichtlijnberekeningen zou worden gesuggereerd. Soms veranderen de omstandigheden en kunnen radiosignalen worden gedetecteerd over afstanden van 500 of zelfs 1000 km en meer. Dit is normaal gesproken door een vorm van troposferische verbetering, vaak afgekort "tropo" genoemd. Soms kunnen signalen zelfs worden opgevangen in een verhoogd kanaal in een vorm van voortplanting van radiosignalen, bekend als troposferische kanalen. Dit kan veel radiocommunicatieverbindingen verstoren (inclusief bidirectionele radiocommunicatieverbindingen) omdat er interferentie kan optreden die er normaal niet is. Daarom moet bij het ontwerpen van een radiocommunicatieverbinding of -netwerk deze vorm van interferentie worden herkend, zodat maatregelen kunnen worden genomen om de effecten ervan te minimaliseren.

De manier waarop signalen reizen met frequenties van VHF en hoger is van groot belang voor diegenen die kijken naar radiodekking van systemen zoals cellulaire telecommunicatie, mobiele radiocommunicatie en andere draadloze systemen, evenals voor andere gebruikers, waaronder radioamateurs.

Zichtlijn radiocommunicatie

Men zou kunnen denken dat de meeste radiocommunicatieverbindingen op VHF en hoger een zichtlijnpad volgen. Dit is niet helemaal waar en het blijkt dat zelfs onder normale omstandigheden radiosignalen kunnen reizen of zich kunnen voortplanten over afstanden die groter zijn dan de gezichtslijn.

De reden voor de toename van de afstand die de radiosignalen afleggen, is dat ze worden gebroken door kleine veranderingen in de atmosfeer van de aarde dicht bij de grond. Het blijkt dat de brekingsindex van de lucht dicht bij de grond iets hoger is dan die hoger. Als gevolg hiervan worden de radiosignalen afgebogen naar het gebied met een hogere brekingsindex, dat dichter bij de grond ligt. Het vergroot daarmee het bereik van de radiosignalen.

De brekingsindex van de atmosfeer varieert afhankelijk van een aantal factoren. Temperatuur, atmosferische druk en waterdampdruk hebben allemaal invloed op de waarde. Zelfs kleine veranderingen in deze variabelen kunnen een significant verschil maken, omdat radiosignalen over het gehele signaalpad kunnen worden gebroken en dit kan zich kilometers ver uitstrekken.

N eenheden

Het blijkt dat de gemiddelde waarde voor de brekingsindex van lucht op grondniveau rond de 1.0003 ligt, maar deze kan gemakkelijk variëren van 1.00027 tot 1.00035. Gezien de zeer kleine veranderingen die worden waargenomen, is een systeem geïntroduceerd waarmee de kleine veranderingen gemakkelijker kunnen worden opgemerkt. Eenheden genaamd "N" -eenheden worden vaak gebruikt. Deze N-eenheden worden verkregen door 1 af te trekken van de brekingsindex en de rest met een miljoen te vermenigvuldigen. Op deze manier worden meer beheersbare nummers verkregen.
N = (mu-1) x 10 ^ 6

Waarbij mu de brekingsindex is

Het blijkt dat als een zeer ruwe richtlijn onder normale omstandigheden in een temperatuurzone, de brekingsindex van de lucht met ongeveer 0,0004 daalt voor elke kilometer toename in hoogte, d.w.z. 400 N eenheden / km. Dit zorgt ervoor dat de radiosignalen de neiging hebben om de kromming van de aarde te volgen en voorbij de geometrische horizon te reizen. De werkelijke waarden verlengen de radiohorizon met ongeveer een derde. Deze factor wordt vaak gebruikt in de meeste berekeningen van de radiocommunicatiedekking voor toepassingen zoals omroepradiozenders en andere gebruikers van tweewegradiocommunicatie zoals mobiele radiocommunicatie, cellulaire telecommunicatie en dergelijke.

Verbeterde voorwaarden

Onder bepaalde omstandigheden zijn de radiovoortplantingscondities van de troposfeer zodanig dat signalen over nog grotere afstanden reizen. Deze vorm van "lift" in omstandigheden is minder uitgesproken op de lagere delen van het VHF-spectrum, maar is duidelijker op sommige van de hogere frequenties. Onder bepaalde omstandigheden kunnen radiosignalen worden gehoord over afstanden van 2000 of meer kilometer, terwijl in zeldzame gevallen afstanden van 3000 kilometer mogelijk zijn. Dit kan gedurende langere tijd aanleiding geven tot aanzienlijke interferentieniveaus.

Deze grotere afstanden zijn het resultaat van veel grotere veranderingen in de waarden van de brekingsindex over het signaalpad. Hierdoor kan het signaal een grotere mate van buiging bereiken en daardoor de kromming van de aarde over grotere afstanden volgen.

Onder sommige omstandigheden kan de verandering in brekingsindex voldoende hoog zijn om de signalen terug te buigen naar het aardoppervlak, waar ze weer naar boven worden gereflecteerd door het aardoppervlak. Op deze manier kunnen de signalen rond de kromming van de aarde reizen en worden gereflecteerd door het oppervlak. Dit is een vorm van "troposferisch kanaal" die kan voorkomen.

Het is ook mogelijk dat troposferische kanalen boven het aardoppervlak ontstaan. Deze verhoogde troposferische kanalen ontstaan ​​wanneer een luchtmassa met een hoge brekingsindex een luchtmassa met een lagere brekingsindex eronder en erboven heeft als gevolg van de beweging van lucht die onder bepaalde omstandigheden kan optreden. Wanneer deze omstandigheden zich voordoen, kunnen de signalen worden opgesloten binnen het verhoogde gebied van lucht met de hoge brekingsindex en kunnen ze niet ontsnappen en terugkeren naar de aarde. Als resultaat kunnen ze honderden kilometers reizen en relatief lage niveaus van verzwakking ontvangen. Ze kunnen ook niet hoorbaar zijn voor stations onder het kanaal en op deze manier een overslaan- of dode zone creëren vergelijkbaar met die welke wordt ervaren bij HF-ionosferische voortplanting.

Mechanisme achter troposferische voortplanting

Troposferische voortplantingseffecten treden relatief dicht bij het aardoppervlak op. De radiosignalen worden beïnvloed door de regio die zich onder een hoogte van ongeveer 2 kilometer bevindt. Aangezien deze regio's sterk worden beïnvloed door het weer, is er een sterk verband tussen weersomstandigheden en radiovoortplantingsomstandigheden en -dekking.

Onder normale omstandigheden is er een gelijkmatige gradiënt van de brekingsindex met de hoogte, waarbij de lucht die zich het dichtst bij het aardoppervlak bevindt, de hoogste brekingsindex heeft. Dit wordt veroorzaakt door verschillende factoren. Lucht met een hogere dichtheid en lucht met een hogere concentratie waterdamp leiden beide tot een verhoging van de brekingsindex. Omdat de lucht die zich het dichtst bij het aardoppervlak bevindt zowel dichter is (als gevolg van de druk die wordt uitgeoefend door de gassen erboven) en een hogere concentratie waterdamp heeft dan die hoger, betekent dat de brekingsindex van de lucht die het dichtst bij de aarde ligt. oppervlak is het hoogst.

Normaal gesproken is de temperatuur van de lucht die zich het dichtst bij het aardoppervlak bevindt hoger dan die op grotere hoogte. Dit effect heeft de neiging de luchtdichtheidsgradiënt (en dus de brekingsindexgradiënt) te verminderen, aangezien lucht met een hogere temperatuur minder dicht is.

Onder sommige omstandigheden treedt echter een zogenaamde temperatuurinversie op. Dit gebeurt wanneer de hete lucht dicht bij de aarde stijgt waardoor koudere, dichtere lucht dicht bij de aarde kan komen. Wanneer dit gebeurt, geeft dit aanleiding tot een grotere verandering in brekingsindex met de hoogte en dit resulteert in een significantere verandering in brekingsindex.

Temperatuurinversies kunnen op verschillende manieren optreden. Een van de meest dramatische gebeurtenissen is wanneer er een gebied met hoge druk aanwezig is. Een hogedrukgebied betekent dat er stabiele weersomstandigheden aanwezig zijn, en in de zomer worden ze geassocieerd met warm weer. De omstandigheden zorgen ervoor dat lucht dicht bij de grond opwarmt en stijgt. Als dit gebeurt, stroomt er koudere lucht onder waardoor de temperatuur omkeert. Bovendien blijkt dat de grootste verbeteringen de neiging hebben om op te treden naarmate het hogedrukgebied weggaat en de druk net begint te dalen.

Een temperatuurinversie kan ook optreden tijdens het passeren van een koufront. Een koufront treedt op wanneer een gebied met koude lucht een gebied met warme lucht ontmoet. Onder deze omstandigheden stijgt de warme lucht boven de koude lucht waardoor een temperatuurinversie ontstaat. Koudefronten hebben de neiging relatief snel te bewegen en als gevolg daarvan is de verbetering van de voortplantingsomstandigheden meestal van korte duur.

Vervagen

Wanneer signalen over grotere afstanden worden verspreid als gevolg van verbeterde troposferische voortplantingscondities, zijn de signalen normaal gesproken onderhevig aan langzame diepe fading. Dit komt doordat de signalen via een aantal verschillende paden worden ontvangen. Omdat de wind in de atmosfeer de lucht rond beweegt, betekent dit dat de verschillende paden in de loop van de tijd zullen veranderen. Dienovereenkomstig zullen de signalen die aan de ontvanger verschijnen in en uit fase met elkaar vallen als gevolg van de verschillende en veranderende padlengtes, en als gevolg daarvan zal de sterkte van het totale ontvangen signaal veranderen.

Alle terrestrische signalen die op VHF en hoger worden ontvangen, zijn onderhevig aan de heersende voortplantingscondities veroorzaakt door de troposfeer. Onder normale omstandigheden mag worden verwacht dat signalen kunnen worden ontvangen buiten de normale gezichtslijnafstand. Onder sommige omstandigheden zullen deze afstanden echter aanzienlijk worden vergroot en kunnen er aanzienlijke storingsniveaus optreden.


Bekijk de video: Войска Связи техника связи (Mei 2022).