Информации

Тропосферско ширење

Тропосферско ширење

На фреквенции над 30 MHz, откриено е дека тропосферата има сè поголем ефект врз радио сигналите и системите за радио комуникации. Радио сигналите можат да патуваат на поголеми растојанија отколку што би се предложиле со пресметките на линијата на видот. На моменти се менуваат условите и може да се детектираат радио сигнали на растојанија од 500 или дури 1000 км и повеќе. Ова е нормално преку форма на тропосферско подобрување, честопати наречено „тропо“ накратко. На моменти сигналите дури можат да бидат заробени во покачен канал во форма на ширење на радио сигнал познато како тропосферско канализирање. Ова може да наруши многу врски за радио комуникации (вклучително и двонасочни врски за радио комуникации) затоа што може да се сретнат пречки што вообичаено ги нема. Како резултат при дизајнирање на радиокомуникациска врска или мрежа, оваа форма на пречки мора да се препознае за да може да се преземат чекори за минимизирање на нејзините ефекти.

Начинот на кој сигналите патуваат на фреквенции од VHF и погоре е од голема важност за оние што гледаат радио покриеност на системи како што се мобилни телекомуникации, мобилни радио комуникации и други безжични системи, како и други корисници, вклучувајќи радио шунки.

Радиокомуникации со линија на видот

Може да се смета дека повеќето врски за радио комуникации на VHF и погоре следат линија на видот. Ова не е строго точно и откриено е дека дури и во нормални услови радио сигналите се во можност да патуваат или да се шират на растојанија поголеми од видното поле.

Причината за зголемувањето на растојанието поминато од радио сигналите е што тие се прекршуваат од малите промени што постојат во Земјината атмосфера близу до земјата. Откриено е дека индексот на рефракција на воздухот близу до земјата е многу малку поголем од оној повисок. Како резултат, радио сигналите се наведнуваат кон областа со поголем индекс на рефракција, што е поблиску до земјата. Со тоа се проширува опсегот на радио сигналите.

Индексот на рефракција на атмосферата варира според различни фактори. Температурата, атмосферскиот притисок и притисокот на водената пареа влијаат на вредноста. Дури и малите промени во овие променливи можат да направат значителна разлика затоа што радио сигналите можат да се прекршат низ целата патека на сигналот и тоа може да се протега на многу километри.

N единици

Откриено е дека просечната вредност на индексот на рефракција на воздухот на ниво на земјата е околу 1.0003, но лесно може да варира од 1.00027 до 1.00035. Со оглед на многу малите промени што се гледаат, воведен е систем што овозможува полесно да се забележат малите промени. Често се користат единици наречени единици "N". Овие N-единици се добиваат со одземање на 1 од индексот на рефракција и мултиплицирање на остатокот со милион. На овој начин се добиваат повеќе управувани броеви.
N = (му-1) x 10 ^ 6

Каде што му е индекс на рефракција

Откриено е дека како многу груб водич под нормални услови во температурна зона, индексот на рефракција на воздухот паѓа за околу 0.0004 за секој километар пораст во висина, односно 400 N единици / км. Ова предизвикува радио сигналите да имаат тенденција да ја следат кривината на земјата и да патуваат подалеку од геометрискиот хоризонт. Вистинските вредности го зголемуваат хоризонтот на радиото за околу една третина. Овој фактор често се користи во повеќето пресметки на покриеност на радио комуникациите за апликации како што се радио предаватели и други корисници на радио комуникација на два начина, како што се мобилни радио комуникации, мобилни телекомуникации и слично.

Подобрени услови

Под одредени услови, условите за радио размножување обезбедени од тропосферата се такви што сигналите патуваат на уште поголеми растојанија. Оваа форма на „подигнување“ во услови е помалку изразена на долните делови од спектарот VHF, но е повидлива на некои од повисоките фреквенции. Под некои услови, радио сигналите може да се слушнат на растојанија од 2000 или повеќе километри, а растојанија од 3000 километри се можни во ретки прилики. Ова може да доведе до значителни нивоа на мешање за временски периоди.

Овие проширени растојанија се резултат на многу поголеми промени во вредностите на индексот на рефракција преку сигналната патека. Ова му овозможува на сигналот да постигне поголем степен на виткање и како резултат да се следи закривеноста на Земјата на поголеми растојанија.

Под некои околности, промената на индексот на рефракција може да биде доволно висока за да ги свитка сигналите назад кон површината на Земјата во која точка тие повторно се рефлектираат нагоре од површината на Земјата. На овој начин сигналите може да патуваат околу искривување на Земјата, рефлектирани од нејзината површина. Ова е една форма на "тропосферски канал" што може да се појави.

Исто така е можно тропосферските канали да се појават над површината на Земјата. Овие покачени тропосферски канали се јавуваат кога маса на воздух со висок индекс на рефракција има маса на воздух со помал индекс на рефракција под и над неа како резултат на движење на воздухот што може да се појави под некои услови. Кога ќе се појават овие услови, сигналите може да бидат ограничени во зголемената површина на воздухот со висок индекс на рефракција и тие не можат да избегаат и да се вратат на земјата. Како резултат, тие можат да патуваат неколку стотици милји и да добијат релативно ниско ниво на слабеење. Тие, исто така, не можат да се чујат на станиците под каналот и на овој начин да создадат прескок или мртва зона слична на онаа што се доживува со HF јоносферното размножување.

Механизам зад тропосферското размножување

Ефектите на тропосферско размножување се јавуваат релативно близу до површината на Земјата. Радио сигналите се под влијание на регионот што е под надморска височина од околу 2 километри. Бидејќи овие региони се оние на кои влијаат многу временските услови, постои силна врска помеѓу временските услови и условите на радио размножување и покриеност.

Под нормални услови a има стабилен градиент на индексот на рефракција со висина, а воздухот е најблиску до површината на Земјата со најголем индекс на рефракција. Ова е предизвикано од повеќе фактори. Воздухот кој има поголема густина и оној што содржи поголема концентрација на водена пареа, доведуваат до зголемување на индексот на рефракција. Бидејќи воздухот е најблизок до површината на Земјата и е подебел (како резултат на притисокот што го вршат гасовите над него) и има поголема концентрација на водена пареа отколку што е повисока, значи дека индексот на рефракција на воздухот најблиску до површината е највисока.

Нормално, температурата на воздухот што е најблиску до површината на Земјата е поголема од онаа на поголема надморска височина. Овој ефект има тенденција да го намали градиентот на густината на воздухот (а со тоа и градиентот на индексот на рефракција) бидејќи воздухот со повисока температура е помалку густ.

Меѓутоа, под некои околности, се јавува она што се нарекува инверзија на температурата. Ова се случува кога топол воздух близу до Земјата се крева овозможувајќи постуден густ воздух да дојде близу Земјата. Кога тоа се случи, тоа доведува до поголема промена на индексот на рефракција со висината и ова резултира во позначителна промена во индексот на рефракција.

Инверзиите на температурата може да се појават на повеќе начини. Една од најдраматичните се јавува кога е присутна област со висок притисок. Област под висок притисок значи дека ќе бидат присутни стабилни временски услови, а во текот на летото тие се поврзани со топло време. Условите значат дека воздухот близу до земјата се загрева и се крева. Бидејќи ова се случува, постуден воздух тече под него и предизвикува инверзија на температурата. Дополнително, откриено е дека најголемите подобрувања имаат тенденција да се случуваат бидејќи областа со висок притисок се оддалечува и притисокот штотуку почнува да опаѓа.

Инверзија на температурата може да се појави и при премин на студен фронт. Студен фронт се јавува кога област на ладен воздух се среќава со област на топол воздух. Под овие услови топлиот воздух се издига над студениот воздух создавајќи инверзија на температурата. Студените фронтови имаат тенденција да се движат релативно брзо и како резултат, подобрувањето на условите за размножување има тенденција да трае кратко.

Избледува

Кога сигналите се шират на поголеми растојанија како резултат на засилени услови на ширење на тропосфери, сигналите нормално подлежат на бавно длабоко избледување. Ова е предизвикано од фактот дека сигналите се примаат преку низа различни патеки. Бидејќи ветровите во атмосферата го движат воздухот околу него, тоа значи дека различните патеки ќе се менуваат за одреден временски период. Соодветно на тоа, сигналите што се појавуваат на приемникот ќе паднат во и надвор од фазата едни со други како резултат на различните и менување на должината на патеката, и како резултат на тоа, силата на вкупниот примен сигнал ќе се промени.

Било кои копнени сигнали примени на VHF и погоре ќе бидат предмет на преовладувачките услови на размножување предизвикани од тропосферата. Во нормални услови треба да се очекува дека сигналите ќе можат да се примаат над нормалното растојание на видот. Сепак, под некои околности, овие растојанија ќе бидат значително зголемени и може да се доживеат значителни нивоа на мешање.