Information

Troposfärisk förökning

Troposfärisk förökning


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.

På frekvenser över 30 MHz visar man sig att troposfären har en ökande effekt på radiosignaler och radiokommunikationssystem. Radiosignalerna kan färdas över större avstånd än vad som skulle föreslås av synberäkningar. Ibland förändras förhållandena och radiosignaler kan upptäckas över avstånd på 500 eller till och med 1000 km och mer. Detta är normalt genom en form av troposfärisk förbättring, ofta kallad "tropo" för kort. Ibland kan signaler till och med fångas i en upphöjd kanal i en form av radiosignalutbredning som kallas troposfärisk ledning. Detta kan störa många radiokommunikationslänkar (inklusive tvåvägs radiokommunikationslänkar) eftersom störningar kan uppstå som normalt inte finns där. Som ett resultat vid utformningen av en radiokommunikationslänk eller ett nätverk måste denna form av störning erkännas så att åtgärder kan vidtas för att minimera dess effekter.

Det sätt på vilket signaler reser vid frekvenser av VHF och högre är av stor betydelse för dem som tittar på radiotäckning av system såsom cellulär telekommunikation, mobilradiokommunikation och andra trådlösa system såväl som andra användare inklusive radioskinkor.

Siktlinje radiokommunikation

Man kan tro att de flesta radiokommunikationslänkar vid VHF och högre följer en siktlinje. Detta är inte helt sant och det konstateras att även under normala förhållanden kan radiosignaler färdas eller spridas över avstånd som är större än synlinjen.

Anledningen till ökningen av sträcka som radiosignalerna har rest är att de bryts av små förändringar som finns i jordens atmosfär nära marken. Man har funnit att luftens brytningsindex nära marken är mycket något högre än det högre uppe. Som ett resultat böjs radiosignalerna mot området med högre brytningsindex, som ligger närmare marken. Det utökar därmed radiosignalernas räckvidd.

Atmosfärets brytningsindex varierar beroende på olika faktorer. Temperatur, atmosfärstryck och vattenångtryck påverkar alla värdet. Även små förändringar i dessa variabler kan göra en signifikant skillnad eftersom radiosignaler kan brytas över hela signalvägen och detta kan sträcka sig i många kilometer.

N enheter

Man har funnit att genomsnittsvärdet för brytningsindex för luft vid marknivå är cirka 1.0003, men det kan lätt variera från 1.00027 till 1.00035. Med tanke på de mycket små förändringarna som ses har ett system införts som gör det lättare att notera de små förändringarna. Enheter som kallas "N" -enheter används ofta. Dessa N-enheter erhålls genom att subtrahera 1 från brytningsindexet och multiplicera resten med en miljon. På detta sätt erhålls fler hanterbara siffror.
N = (mu-1) x 10 ^ 6

Där mu är brytningsindex

Det har visat sig att som en mycket grov guide under normala förhållanden i en temperaturzon faller luftens brytningsindex med cirka 0,0004 för varje höjdkilometerökning, dvs. 400 N enheter / km. Detta får radiosignalerna att följa jordens krökning och färdas bortom den geometriska horisonten. De faktiska värdena förlänger radiohorisonten med cirka en tredjedel. Denna faktor används ofta i de flesta beräkningar av radiokommunikationstäckning för applikationer såsom sändningssändare och andra tvåvägsradikommunikationsanvändare såsom mobilradiokommunikation, cellulär telekommunikation och liknande.

Förbättrade förhållanden

Under vissa förhållanden är radioförökningsförhållandena från troposfären sådana att signaler färdas över ännu större avstånd. Denna form av "lyft" under förhållanden är mindre uttalad på de nedre delarna av VHF-spektrumet, men är tydligare på vissa av de högre frekvenserna. Under vissa förhållanden kan radiosignaler höras över avstånd på 2000 eller fler kilometer med avstånd på 3000 kilometer är möjliga i sällsynta fall. Detta kan ge upphov till betydande störningar under perioder.

Dessa utsträckta avstånd beror på mycket större förändringar i värdena för brytningsindex över signalvägen. Detta gör det möjligt för signalen att uppnå en större grad av böjning och som ett resultat följa jordens krökning över större avstånd.

Under vissa omständigheter kan förändringen i brytningsindex vara tillräckligt hög för att böja signalerna tillbaka till jordytan vid vilken tidpunkt de reflekteras uppåt igen av jordytan. På detta sätt kan signalerna färdas runt krökningen på jorden och reflekteras av dess yta. Detta är en form av "troposfärisk kanal" som kan förekomma.

Det är också möjligt för troposfäriska kanaler att förekomma ovanför jordytan. Dessa förhöjda troposfäriska kanaler uppstår när en luftmassa med högt brytningsindex har en luftmassa med ett lägre brytningsindex under och över den som ett resultat av luftrörelse som kan uppstå under vissa förhållanden. När dessa förhållanden uppstår kan signalerna begränsas inom det förhöjda luftområdet med högt brytningsindex och de kan inte fly och återvända till jorden. Som ett resultat kan de resa flera hundra mil och få relativt låga dämpningsnivåer. De hör inte heller till stationer under kanalen och på detta sätt skapar en hopp eller död zon liknande den som upplevs med HF-jonosfärisk förökning.

Mekanism bakom troposfärisk förökning

Troposfäriska förökningseffekter förekommer relativt nära jordens yta. Radiosignalerna påverkas av regionen som ligger under en höjd av cirka 2 kilometer. Eftersom dessa regioner är de som påverkas starkt av vädret finns det en stark koppling mellan väderförhållanden och radioförökningsförhållanden och täckning.

Under normala förhållanden a finns det en jämn gradient av brytningsindex med höjd, där luften är närmast jordytan med det högsta brytningsindexet. Detta orsakas av flera faktorer. Luft med högre densitet och den som innehåller en högre koncentration av vattenånga leder båda till en ökning av brytningsindex. Eftersom luften närmast jordens yta både är tätare (som ett resultat av trycket som utövas av gaserna ovanför den) och har en högre koncentration av vattenånga än högre upp betyder att brytningsindex för luften närmast jordens ytan är den högsta.

Normalt är temperaturen på luften närmast jordytan högre än temperaturen på större höjd. Denna effekt tenderar att minska lufttäthetsgradienten (och därmed brytningsindexgradienten) eftersom luft med högre temperatur är mindre tät.

Under vissa omständigheter inträffar emellertid det som kallas temperaturinversion. Detta händer när den heta luften nära jorden stiger så att kallare, tätare luft kan komma in nära jorden. När detta inträffar ger det upphov till en större förändring av brytningsindex med höjd och detta resulterar i en mer signifikant förändring av brytningsindex.

Temperaturinversioner kan uppstå på ett antal sätt. En av de mest dramatiska inträffar när det finns ett område med högt tryck. Ett högtrycksområde innebär att stabila väderförhållanden kommer att finnas och under sommaren är de förknippade med varmt väder. Förhållandena innebär att luften nära marken värms upp och stiger. När detta händer strömmar kallare luft in under den och orsakar temperaturinversion. Dessutom har man funnit att de största förbättringarna tenderar att inträffa när högtrycksområdet rör sig bort och trycket precis börjar sjunka.

En temperaturinversion kan också inträffa under passage av en kallfront. En kallfront uppstår när ett område med kall luft möter ett område med varm luft. Under dessa förhållanden stiger den varma luften över den kalla luften och skapar en temperaturinversion. Kalla fronter tenderar att röra sig relativt snabbt och som ett resultat tenderar förbättringen av förökningsförhållandena att vara kortlivad.

Fading

När signaler förökas över längre avstånd som ett resultat av förbättrade troposfäriska utbredningsförhållanden utsätts signalerna normalt för långsam djupblekning. Detta beror på det faktum att signalerna tas emot via ett antal olika vägar. När vindarna i atmosfären rör sig runt luften betyder det att de olika vägarna kommer att förändras över en tidsperiod. Följaktligen kommer signalerna som uppträder vid mottagaren att falla in och ur fas med varandra som ett resultat av de olika och förändrade banlängderna, och som ett resultat kommer styrkan hos den totala mottagna signalen att förändras.

Eventuella markbundna signaler som tas emot vid VHF och högre kommer att vara föremål för de rådande formeringsförhållandena som orsakas av troposfären. Under normala förhållanden bör det förväntas att signaler kommer att kunna tas emot utöver det normala siktlinjen. Men under vissa omständigheter kommer dessa avstånd att ökas avsevärt och betydande störningar kan upplevas.