Teave

Troposfääri levik

Troposfääri levik

Sagedustel üle 30 MHz leitakse, et troposfäär avaldab üha suuremat mõju raadiosignaalidele ja raadiosidesüsteemidele. Raadiosignaalid suudavad liikuda suuremate vahemaade taha, kui vaatenurga arvutused soovitaksid. Mõnikord muutuvad tingimused ja raadiosignaale võib tuvastada 500 või isegi 1000 km ja kaugemal. Tavaliselt toimub see troposfääri paranemise vormis, mida lühidalt nimetatakse sageli tropoks. Mõnikord võivad signaalid isegi kõrgendatud kanalisse kinni jääda raadiosignaali leviku kujul, mida nimetatakse troposfääriliseks kanaliks. See võib häirida paljusid raadiosidesidemeid (sealhulgas kahesuunalisi raadiosidesidemeid), kuna võib esineda häireid, mida tavaliselt seal pole. Selle tulemusena tuleb raadioside lingi või võrgu kavandamisel tunnistada seda häirete vormi, et oleks võimalik astuda samme selle mõju minimeerimiseks.

Viis, kuidas signaalid liiguvad VHF-i ja kõrgematel sagedustel, on väga oluline neile, kes vaatavad selliste süsteemide raadiosidet, nagu mobiilside, mobiilne raadioside ja muud traadita süsteemid, samuti teistele kasutajatele, sealhulgas raadiosinkidele.

Vaatevälja raadioside

Võib arvata, et enamik raadiosideühendusi VHF-is ja kõrgemal järgivad vaatevälja. See ei ole rangelt tõsi ja leitakse, et isegi tavatingimustes suudavad raadiosignaalid liikuda või levida vaateväljast suuremal kaugusel.

Raadiosignaalide läbitud vahemaa suurenemise põhjus on see, et neid murravad väikesed muutused, mis toimuvad Maa atmosfääris maapinna lähedal. On leitud, et maapinna lähedal oleva õhu murdumisnäitaja on veidi kõrgem kui kõrgemal. Selle tulemusena on raadiosignaalid kõverdunud maapinnale lähemal asuva suurema murdumisnäitajaga ala suunas. Seeläbi laiendab see raadiosignaalide ulatust.

Atmosfääri murdumisnäitaja varieerub sõltuvalt paljudest teguritest. Väärtust mõjutavad kõik temperatuur, atmosfäärirõhk ja veeauru rõhk. Isegi väikesed muutujad nendes muutujates võivad märkimisväärselt muutuda, sest raadiosignaale saab kogu signaalitee ulatuses murda ja see võib kesta mitu kilomeetrit.

N ühikut

On leitud, et õhu murdumisnäitaja keskmine väärtus maapinnal on umbes 1 0003, kuid see võib kergesti varieeruda vahemikus 1 000 27–1 000 35. Nähtavaid väga väikeseid muudatusi silmas pidades on kasutusele võetud süsteem, mis võimaldab väikseid muudatusi hõlpsamini märkida. Sageli kasutatakse ühikuid, mida nimetatakse "N" ühikuteks. Need N-ühikud saadakse murdumisnäitajast lahutades 1 ja korrutades ülejäänud miljoniga. Nii saadakse hallatavamad numbrid.
N = (mu-1) x 10 ^ 6

Kus mu on murdumisnäitaja

Leitakse, et temperatuuri tsoonis normaalsetes tingimustes väga karmi juhisena langeb õhu murdumisnäitaja iga kilomeetri kõrguse kasvu korral, st 400 N ühikut / km, umbes 0,0004 võrra. See põhjustab raadiosignaalide kalduvust järgima maa kumerust ja liikuma üle geomeetrilise horisondi. Tegelikud väärtused pikendavad raadiohorisondi umbes kolmandiku võrra. Seda tegurit kasutatakse sageli enamikes raadioside leviala arvutustes selliste rakenduste jaoks nagu ringhäälingu raadiosaatjad ja muud kahesuunalised raadioside kasutajad, nagu mobiilne raadioside, mobiilside jms.

Tõhustatud tingimused

Teatud tingimustel on troposfääri pakutavad raadio levimistingimused sellised, et signaalid liiguvad veelgi suuremate vahemaade taha. See "lifti" vorm tingimustes on vähem väljendunud VHF-spektri madalamates osades, kuid mõnel kõrgemal sagedusel on see ilmsem. Teatud tingimustel võib raadiosignaale kuulda 2000 või enama kilomeetri kaugusel, harvadel juhtudel on võimalik 3000 kilomeetrit. See võib teatud aja jooksul tekitada märkimisväärset sekkumist.

Need pikendatud vahemaad tulenevad murdumisnäitaja väärtuste märksa suurematest muutustest signaali rajal. See võimaldab signaalil saavutada suurema painde ja selle tulemusel jälgida Maa kumerust suurematel vahemaadel.

Teatud asjaoludel võib murdumisnäitaja muutus olla piisavalt kõrge, et painutada signaalid tagasi Maa pinnale, kusjuures Maa pind peegeldab neid uuesti ülespoole. Nii võivad signaalid liikuda ümber Maa kumeruse, peegeldudes selle pinnal. See on üks "troposfäärilise kanali" vorme, mis võib tekkida.

Samuti on võimalik, et troposfäärilised kanalid tekivad Maa pinna kohal. Need kõrgenenud troposfäärilised kanalid tekivad siis, kui kõrge murdumisnäitajaga õhumassil on õhu mass, mille all ja kohal on madalam murdumisnäitaja, teatud tingimustes tekkida võiva õhu liikumise tagajärjel. Nende tingimuste ilmnemisel võivad signaalid olla piiratud kõrge murdumisnäitajaga õhupiirkonnas ning nad ei saa põgeneda ja maa peale tagasi pöörduda. Selle tulemusena võivad nad sõita mitusada miili ja saada suhteliselt madalat summutust. Samuti ei pruugi need olla kanali all paiknevate jaamade jaoks kuuldavad ja tekitavad sel viisil vahelejäämise või surnud tsooni, mis on sarnane HF ionosfääri levimisega.

Troposfääri levimise mehhanism

Troposfääri levimisefektid ilmnevad suhteliselt lähedal Maa pinnale. Raadiosignaale mõjutab piirkond, mis asub umbes 2 kilomeetri kõrgusel. Kuna need piirkonnad on ilmastiku poolt väga mõjutatud, on ilmastikutingimuste ja raadio levimistingimuste ning levialade vahel tugev seos.

Normaalsetes tingimustes on murdumisnäitaja püsiv gradient koos kõrgusega, kusjuures kõige kõrgem murdumisnäitaja on õhul Maa pinnale kõige lähemal. Selle põhjuseks on mitu tegurit. Suurema tihedusega ja suurema veeauru kontsentratsiooniga õhk viib murdumisnäitaja suurenemiseni. Kuna Maa pinnale lähim õhk on nii tihedam (selle kohal olevate gaaside poolt avaldatava rõhu tagajärjel) kui ka kõrgema veeauru kontsentratsioon kui see, mis on kõrgemal, tähendab see, et maapinnale lähima õhu murdumisnäitaja pind on kõige kõrgem.

Tavaliselt on Maa pinnale lähima õhu temperatuur kõrgemal kui kõrgemal. See mõju vähendab õhutiheduse gradienti (ja seega ka murdumisnäitaja gradienti), kuna kõrgema temperatuuriga õhk on vähem tihe.

Mõnel juhul toimub aga temperatuuri inversioon. See juhtub siis, kui kuum maa lähedal õhk tõuseb, võimaldades külmemal tihedamal õhul Maa lähedale tulla. Kui see juhtub, põhjustab see suurema murdumisnäitaja muutuse koos kõrgusega ja selle tulemuseks on murdumisnäitaja olulisem muutus.

Temperatuuri inversioone võib tekkida mitmel viisil. Üks dramaatilisemaid ilmneb siis, kui kõrgrõhkkond on olemas. Kõrgrõhuala tähendab, et valitsevad stabiilsed ilmastikutingimused ja suvel on need seotud sooja ilmaga. Tingimused tähendavad, et maapinna lähedal olev õhk soojeneb ja tõuseb. Kui see juhtub, voolab selle alla külmem õhk, mis põhjustab temperatuuri inversiooni. Lisaks leitakse, et suurimad parendused kipuvad toimuma siis, kui kõrgrõhuala eemaldub ja rõhk alles hakkab langema.

Temperatuuri inversioon võib toimuda ka külma frondi läbimise ajal. Külm front tekib siis, kui külma õhu piirkond kohtub sooja õhu piirkonnaga. Nendes tingimustes tõuseb soe õhk külma õhu kohale, tekitades temperatuuri inversiooni. Külmad rinded kipuvad suhteliselt kiiresti liikuma ja seetõttu kipub paljunemistingimuste paranemine olema lühiajaline.

Hääbuv

Kui signaale levitatakse troposfääri suurenenud levimistingimuste tõttu pikema vahemaa tagant, alluvad signaalid tavaliselt aeglaselt sügavale hääbumisele. Selle põhjuseks on asjaolu, et signaale võetakse vastu mitmel erineval viisil. Kuna atmosfääri tuuled liigutavad õhku selle ümber, tähendab see, et erinevad teed muutuvad teatud aja jooksul. Vastavalt sellele langevad vastuvõtjas ilmuvad signaalid teineteise faasist välja ja faasist välja erineva ja muutuva teepikkuse tõttu ning selle tulemusena muutub kogu vastuvõetud signaali tugevus.

Kõigile VHF-is ja kõrgemal vastuvõetud maapealsetele signaalidele kehtivad troposfääri põhjustatud levimistingimused. Normaalsetes tingimustes peaks eeldama, et signaale on võimalik vastu võtta tavalisest vaateväljast kaugemal. Mõnes olukorras suurendatakse neid vahemaid märkimisväärselt ja võib esineda märkimisväärset häiret.


Vaata videot: Revontulet - Northern Lights (September 2021).