Informacije

Troposfersko razmnoževanje

Troposfersko razmnoževanje

Na frekvencah nad 30 MHz je ugotovljeno, da ima troposfera vse večji učinek na radijske signale in radijske komunikacijske sisteme. Radijski signali lahko potujejo na večje razdalje, kot bi predlagali izračuni vidnega polja. Včasih se razmere spremenijo in radijske signale lahko zaznamo na razdaljah 500 ali celo 1000 km in več. Običajno gre za obliko troposferske izboljšave, ki jo na kratko pogosto imenujemo tudi "tropo". Včasih se lahko signali celo ujamejo v povišan kanal v obliki širjenja radijskega signala, znanega kot troposferski kanal. To lahko moti številne radijske komunikacijske povezave (vključno z dvosmernimi radijskimi komunikacijskimi povezavami), ker lahko pride do motenj, ki jih običajno ni. Kot rezultat tega je treba pri načrtovanju radijske komunikacijske povezave ali omrežja to obliko motenj prepoznati, da lahko sprejmemo ukrepe za zmanjšanje njenih učinkov.

Način potovanja signalov na frekvencah VHF in več je zelo pomemben za tiste, ki iščejo radijsko pokritost sistemov, kot so celične telekomunikacije, mobilne radijske komunikacije in drugi brezžični sistemi, pa tudi za druge uporabnike, vključno z radijskimi sprejemniki.

Radijske zveze vidnega polja

Lahko bi mislili, da večina radijskih komunikacijskih povezav na VHF in več sledi vidni poti. To ni povsem res in ugotovljeno je, da lahko tudi v običajnih pogojih radijski signali potujejo ali se širijo na razdalje, večje od vidne črte.

Razlog za povečanje razdalje, ki jo prevozijo radijski signali, je, da se lomijo zaradi majhnih sprememb, ki obstajajo v zemeljski atmosferi blizu tal. Ugotovljeno je, da je lomni količnik zraka blizu tal zelo malo višji od tistega višjega. Posledično so radijski signali upognjeni proti območju z višjim lomnim količnikom, ki je bližje tlom. S tem se razširi obseg radijskih signalov.

Lomni količnik ozračja se spreminja glede na različne dejavnike. Na vrednost vplivajo temperatura, atmosferski tlak in tlak vodne pare. Že majhne spremembe teh spremenljivk lahko bistveno spremenijo, ker se radijski signali lahko lomijo po celotni signalni poti, kar lahko traja več kilometrov.

N enot

Ugotovljeno je, da je povprečna vrednost lomnega količnika zraka na tleh okoli 1.0003, vendar se lahko zlahka spreminja od 1.00027 do 1.00035. Glede na zelo majhne spremembe, ki jih opazimo, je bil uveden sistem, ki omogoča lažje opazovanje majhnih sprememb. Pogosto se uporabljajo enote, imenovane "N". Te N-enote dobimo tako, da od lomnega količnika odštejemo 1, preostanek pa pomnožimo z milijonom. Na ta način dobimo bolj obvladljive številke.
N = (mu-1) x 10 ^ 6

Kjer je mu lomni količnik

Ugotovljeno je, da kot zelo grobo vodilo v normalnih razmerah v temperaturnem območju indeks loma zraka pade za približno 0,0004 za vsak kilometer povečanja višine, to je 400 N enot / km. Zaradi tega radijski signali ponavadi sledijo ukrivljenosti Zemlje in potujejo čez geometrijsko obzorje. Dejanske vrednosti razširjajo radijsko obzorje za približno tretjino. Ta faktor se pogosto uporablja pri večini izračunov pokritosti radijskih komunikacij za aplikacije, kot so radiodifuzni oddajniki in drugi dvosmerni uporabniki radijskih komunikacij, kot so mobilne radijske komunikacije, celična telekomunikacija in podobno.

Izboljšani pogoji

Pod določenimi pogoji so pogoji širjenja radia, ki jih zagotavlja troposfera, takšni, da signali potujejo na še večje razdalje. Ta oblika "dviga" v razmerah je manj izrazita na spodnjih delih VHF spektra, vendar je bolj očitna na nekaterih višjih frekvencah. Pod nekaterimi pogoji se radijski signali lahko slišijo na razdalji 2000 ali več kilometrov, pri čemer je redko možna razdalja 3000 km. To lahko povzroči znatne stopnje motenj za določena časovna obdobja.

Te podaljšane razdalje so posledica veliko večjih sprememb vrednosti lomnega količnika na poti signala. To signalu omogoča večjo stopnjo upogibanja in posledično sledi ukrivljenosti Zemlje na večje razdalje.

V nekaterih okoliščinah je lahko sprememba lomnega količnika dovolj velika, da se signali upognejo nazaj na zemeljsko površje, pri čemer jih zemeljska površina spet odbije navzgor. Na ta način lahko signali potujejo po ukrivljenosti Zemlje in se odražajo na njeni površini. To je ena od oblik "troposferskega kanala", ki se lahko pojavi.

Možno je tudi, da se troposferski kanali pojavijo nad površjem Zemlje. Ti povišani troposferski kanali se pojavijo, kadar ima masa zraka z visokim lomnim količnikom spodaj in nad njo maso zraka z nižjim lomnim količnikom, kar je posledica gibanja zraka, ki se lahko pojavi pod nekaterimi pogoji. Ko se ti pogoji pojavijo, so lahko signali v povišanem območju zraka z visokim lomnim količnikom in ne morejo uiti in se vrniti na zemljo. Posledično lahko prevozijo nekaj sto kilometrov in imajo razmeroma nizko stopnjo dušenja. Postaje pod kanalom jih morda tudi ne slišijo in na ta način ustvarijo preskočeno ali mrtvo cono, podobno tisti, ki jo imamo pri širjenju visokofrekvenčne ionosferske vode.

Mehanizem za troposferskim razmnoževanjem

Učinki razmnoževanja troposferi se pojavljajo sorazmerno blizu površine Zemlje. Na radijske signale vpliva regija, ki je pod višino približno 2 kilometra. Ker so te regije tiste, ki jih vremenske razmere močno prizadenejo, obstaja močna povezava med vremenskimi razmerami in pogoji razširjanja in pokritosti radia.

V normalnih pogojih a obstaja enakomeren gradient lomnega količnika z višino, pri čemer je zrak najbližji površini Zemlje in ima najvišji lomni količnik. To je posledica več dejavnikov. Zrak z večjo gostoto in zrak, ki vsebuje višjo koncentracijo vodne pare, privede do povečanja lomnega količnika. Ker je zrak, ki je najbližji površini Zemlje, hkrati bolj gost (zaradi pritiska plinov nad njim) in ima višjo koncentracijo vodne pare kot višja, pomeni, da lomni količnik zraka, ki je najbližji zemeljski površina je najvišja.

Običajno je temperatura zraka, ki je najbližje površju Zemlje, višja od temperature na večji nadmorski višini. Ta učinek običajno zmanjša gradient gostote zraka (in s tem gradient lomnega količnika), saj je zrak z višjo temperaturo manj gost.

Vendar se v nekaterih okoliščinah zgodi, kar imenujemo temperaturna inverzija. To se zgodi, ko se vroč zrak v bližini zemlje dvigne, tako da hladnejši gost zrak prihaja blizu Zemlje. Ko se to zgodi, pride do večje spremembe lomnega količnika z višino, kar ima za posledico pomembnejšo spremembo lomnega količnika.

Temperaturne inverzije se lahko pojavijo na več načinov. Eno najbolj dramatičnih se zgodi, ko je prisotno območje visokega tlaka. Območje visokega tlaka pomeni, da bodo prisotne stabilne vremenske razmere, poleti pa so povezane s toplim vremenom. Pogoji pomenijo, da se zrak v bližini tal segreva in dviguje. Ko se to zgodi, pod njim teče hladnejši zrak, ki povzroča temperaturno inverzijo. Poleg tega je ugotovljeno, da se največje izboljšave ponavadi pojavijo, ko se območje visokega tlaka odmika in tlak šele začne padati.

Med prehodom hladne fronte se lahko pojavi tudi temperaturna inverzija. Hladna fronta se pojavi, ko se območje hladnega zraka sreča s prostorom toplega zraka. V teh pogojih se topel zrak dvigne nad hladen in ustvari temperaturno inverzijo. Hladne fronte se ponavadi premikajo razmeroma hitro, zato je izboljšanje pogojev razmnoževanja običajno kratkotrajno.

Bledenje

Kadar se signali širijo na daljše razdalje kot rezultat izboljšanih pogojev širjenja troposfere, so signali običajno podvrženi počasnemu globokemu bledenju. To je posledica dejstva, da se signali sprejemajo na več različnih poteh. Ker vetrovi v ozračju premikajo zrak okoli njega, to pomeni, da se bodo različne poti v določenem časovnem obdobju spreminjale. V skladu s tem se signali, ki se pojavijo na sprejemniku, med seboj spreminjajo in spreminjajo zaradi različnih in spreminjajočih se dolžin poti, posledično pa se spremeni moč celotnega sprejetega signala.

Za vse zemeljske signale, prejete na VHF in več, bodo veljali prevladujoči pogoji širjenja, ki jih povzroča troposfera. V normalnih razmerah je treba pričakovati, da bodo lahko signali sprejeti tudi preko običajne vidne razdalje. Vendar se bodo v nekaterih okoliščinah te razdalje znatno povečale in lahko se bodo pojavile znatne motnje.


Poglej si posnetek: Termosfera características. Thermosphere main characteristics (Januar 2022).