Информация

Тропосферно размножаване

Тропосферно размножаване

При честоти над 30 MHz се установява, че тропосферата има нарастващ ефект върху радиосигналите и радиокомуникационните системи. Радиосигналите могат да пътуват на по-големи разстояния, отколкото биха предположили изчисленията на линията на видимост. Понякога условията се променят и радиосигналите могат да бъдат открити на разстояния от 500 или дори 1000 км и повече. Това обикновено е под формата на тропосферно усилване, често наричано накратко "тропо". Понякога сигналите могат дори да бъдат уловени в повдигнат канал под формата на разпространение на радиосигнал, известен като тропосферен канал. Това може да наруши много радиокомуникационни връзки (включително двупосочни радиокомуникационни връзки), тъй като може да се срещнат смущения, които обикновено не са там. В резултат на това при проектирането на радиокомуникационна връзка или мрежа тази форма на смущения трябва да бъде призната, за да могат да се предприемат стъпки за минимизиране на нейните ефекти.

Начинът, по който сигналите се движат на честоти на УКВ и по-висока, е от голямо значение за тези, които търсят радио покритие на системи като клетъчни телекомуникации, мобилни радиокомуникации и други безжични системи, както и други потребители, включително радио хам.

Радиокомуникация на зрителното поле

Може да се мисли, че повечето радиокомуникационни връзки на УКВ и по-горе следват линия на видимост. Това не е точно вярно и се установява, че дори при нормални условия радиосигналите могат да пътуват или да се разпространяват на разстояния, които са по-големи от линията на видимост.

Причината за увеличаването на изминатото разстояние от радиосигналите е, че те се пречупват от малки промени, които съществуват в земната атмосфера близо до земята. Установено е, че коефициентът на пречупване на въздуха близо до земята е много малко по-висок от този по-висок. В резултат радиосигналите се огъват към зоната с по-висок коефициент на пречупване, която е по-близо до земята. По този начин той разширява обхвата на радиосигналите.

Индексът на пречупване на атмосферата варира в зависимост от различни фактори. Температурата, атмосферното налягане и налягането на водните пари влияят върху стойността. Дори малките промени в тези променливи могат да направят значителна разлика, тъй като радиосигналите могат да се пречупват по целия път на сигнала и това може да се простира на много километри.

N единици

Установено е, че средната стойност за индекса на пречупване на въздуха на нивото на земята е около 1.0003, но може лесно да варира от 1.00027 до 1.00035. С оглед на много малките промени, които се наблюдават, е въведена система, която позволява малките промени да бъдат отбелязани по-лесно. Често се използват единици, наречени "N" единици. Тези N-единици се получават чрез изваждане на 1 от показателя на пречупване и умножаване на остатъка по милион. По този начин се получават по-управляеми числа.
N = (mu-1) x 10 ^ 6

Където mu е коефициентът на пречупване

Установено е, че като много груб ориентир при нормални условия в температурна зона, индексът на пречупване на въздуха пада с около 0,0004 за всеки километър увеличение на височината, т.е. 400 N единици / км. Това кара радиосигналите да са склонни да следват земната кривина и да преминават отвъд геометричния хоризонт. Действителните стойности удължават радиохоризонта с около една трета. Този фактор често се използва в повечето изчисления на покритие на радиокомуникациите за приложения като излъчващи радиопредаватели и други двупосочни потребители на радиокомуникации като мобилни радиокомуникации, клетъчни телекомуникации и други подобни.

Подобрени условия

При определени условия условията за разпространение на радиото, осигурени от тропосферата, са такива, че сигналите преминават на още по-големи разстояния. Тази форма на "повдигане" при условия е по-слабо изразена в по-ниските части на VHF спектъра, но е по-очевидна при някои от по-високите честоти. При някои условия радиосигналите могат да се чуват на разстояния от 2000 или повече километра, като в редки случаи са възможни разстояния от 3000 километра. Това може да доведе до значителни нива на смущения за периоди от време.

Тези удължени разстояния са резултат от много по-големи промени в стойностите на показателя на пречупване по пътя на сигнала. Това позволява на сигнала да постигне по-голяма степен на огъване и в резултат да следва кривината на Земята на по-големи разстояния.

При някои обстоятелства промяната в показателя на пречупване може да бъде достатъчно висока, за да огъне сигналите обратно към повърхността на Земята, в който момент те отново се отразяват нагоре от земната повърхност. По този начин сигналите могат да се движат около кривината на Земята, като се отразяват от нейната повърхност. Това е една от формите на "тропосферния канал", които могат да възникнат.

Възможно е също тропосферните канали да се появят над повърхността на Земята. Тези издигнати тропосферни канали се появяват, когато маса въздух с висок показател на пречупване има маса въздух с по-нисък показател на пречупване отдолу и над нея в резултат на движението на въздуха, което може да възникне при някои условия. Когато тези условия настъпят, сигналите могат да бъдат ограничени във високата зона на въздуха с висок индекс на пречупване и те не могат да избягат и да се върнат на земята. В резултат на това те могат да изминат няколкостотин мили и да получат сравнително ниски нива на затихване. Те може също да не се чуват на станции под канала и по този начин да създадат зона за пропускане или мъртва зона, подобна на тази, наблюдавана при разпространението на високочестотна йоносфера.

Механизъм зад разпространението на тропосферата

Ефектите на разпространение на тропосферата се проявяват сравнително близо до повърхността на Земята. Радиосигналите са засегнати от региона, който е под надморска височина от около 2 километра. Тъй като тези региони са тези, които са силно засегнати от времето, съществува силна връзка между метеорологичните условия и условията на радиоразпространение и покритие.

При нормални условия a има стабилен градиент на показателя на пречупване с височина, като въздухът е най-близо до повърхността на Земята и има най-високия показател на пречупване. Това се дължи на няколко фактора. Въздухът с по-висока плътност и този, съдържащ по-висока концентрация на водна пара, водят до увеличаване на показателя на пречупване. Тъй като въздухът, който е най-близо до повърхността на Земята, е едновременно по-плътен (в резултат на натиска, упражняван от газовете над него) и има по-висока концентрация на водна пара от тази по-висока, означава, че индексът на пречупване на въздуха, най-близък до земния повърхността е най-високата.

Обикновено температурата на въздуха, най-близо до повърхността на Земята, е по-висока от тази на по-голяма надморска височина. Този ефект има тенденция да намалява градиента на плътността на въздуха (а оттам и градиента на индекса на пречупване), тъй като въздухът с по-висока температура е по-малко плътен.

При някои обстоятелства обаче се получава това, което се нарича температурна инверсия. Това се случва, когато горещият въздух в близост до земята се издига, позволявайки на по-студения плътен въздух да дойде близо до Земята. Когато това се случи, това поражда по-голяма промяна в показателя на пречупване с височина и това води до по-значителна промяна в показателя на пречупване.

Температурните инверсии могат да възникнат по различни начини. Един от най-драматичните се случва, когато има зона с високо налягане. Областта с високо налягане означава, че ще има стабилни метеорологични условия, а през лятото те са свързани с топло време. Условията означават, че въздухът близо до земята се загрява и издига. Тъй като това се случва, по-студен въздух тече отдолу, причинявайки температурна инверсия. Освен това се установява, че най-големите подобрения обикновено се случват, тъй като зоната с високо налягане се отдалечава и налягането едва започва да пада.

По време на преминаването на студен фронт може да възникне и температурна инверсия. Студен фронт възниква, когато зона със студен въздух се среща с зона на топъл въздух. При тези условия топлият въздух се издига над студения, създавайки температурна инверсия. Студените фронтове са склонни да се движат сравнително бързо и в резултат подобряването на условията на размножаване е краткотрайно.

Затихване

Когато сигналите се разпространяват на големи разстояния в резултат на подобрените условия на разпространение в тропосферата, сигналите обикновено са обект на бавно дълбоко избледняване. Това се дължи на факта, че сигналите се приемат по множество различни пътища. Тъй като ветровете в атмосферата движат въздуха около нея, това означава, че различните пътища ще се променят за определен период от време. Съответно, сигналите, които се появяват в приемника, ще падат във и извън фазата помежду си в резултат на различните и променящи се дължини на пътя и в резултат на това силата на общия получен сигнал ще се промени.

Всички наземни сигнали, получени при УКВ и по-горе, ще бъдат предмет на преобладаващите условия на разпространение, причинени от тропосферата. При нормални условия трябва да се очаква, че сигналите ще могат да се приемат извън нормалното разстояние на видимост. Въпреки това при някои обстоятелства тези разстояния ще бъдат значително увеличени и може да се получат значителни нива на смущения.


Гледай видеото: Тони Раут-Тропосфера (Януари 2022).