+
Information

Troposfærisk formering

Troposfærisk formering

På frekvenser over 30 MHz viser det sig, at troposfæren har en stigende effekt på radiosignaler og radiokommunikationssystemer. Radiosignalerne er i stand til at bevæge sig over større afstande, end det ville blive foreslået ved beregning af synsfelt. Til tider ændres forholdene, og radiosignaler kan detekteres over afstande på 500 eller endda 1000 km og mere. Dette sker normalt ved en form for troposfærisk forbedring, ofte kaldet "tropo" for kort. Til tider kan signaler endda fanges i en forhøjet kanal i form af radiosignalformering kendt som troposfærisk kanalisering. Dette kan forstyrre mange radiokommunikationslink (inklusive tovejs radiokommunikationslink), fordi der kan forekomme interferens, der normalt ikke er der. Som et resultat ved design af et radiokommunikationsforbindelse eller netværk skal denne form for interferens genkendes, så man kan tage skridt til at minimere dens virkninger.

Den måde, hvorpå signaler bevæger sig ved frekvenser af VHF og derover, er af stor betydning for dem, der ser på radiodækning af systemer såsom cellulær telekommunikation, mobilradiokommunikation og andre trådløse systemer såvel som andre brugere inklusive radioskinker.

Sigtelinje radiokommunikation

Man kan tro, at de fleste radiokommunikationslink på VHF og derover følger en synslinje. Dette er ikke strengt sandt, og det viser sig, at radiosignaler, selv under normale forhold, er i stand til at bevæge sig eller sprede sig over afstande, der er større end synslinjen.

Årsagen til stigningen i radiosignalernes tilbagelagte afstand er, at de brydes ved små ændringer, der findes i Jordens atmosfære tæt på jorden. Det konstateres, at luftens brydningsindeks tæt på jorden er meget lidt højere end højere. Som et resultat bøjes radiosignalerne mod området med højere brydningsindeks, som er tættere på jorden. Dermed udvides radiosignalernes rækkevidde.

Atmosfæreets brydningsindeks varierer alt efter forskellige faktorer. Temperatur, atmosfærisk tryk og vanddamptryk påvirker alle værdien. Selv små ændringer i disse variabler kan gøre en væsentlig forskel, fordi radiosignaler kan brydes over hele signalstien, og dette kan strække sig over mange kilometer.

N enheder

Det konstateres, at gennemsnitsværdien for brydningsindeks for luft på jordoverfladen er omkring 1.0003, men den kan let variere fra 1.00027 til 1.00035. I betragtning af de meget små ændringer, der ses, er der indført et system, der gør det lettere at notere de små ændringer. Enheder kaldet "N" -enheder bruges ofte. Disse N-enheder opnås ved at fratrække 1 fra brydningsindekset og gange resten med en million. På denne måde opnås flere håndterbare tal.
N = (mu-1) x 10 ^ 6

Hvor mu er brydningsindekset

Det viser sig, at luftens brydningsindeks som en meget grov guide under normale forhold i en temperaturzone falder med ca. 0,0004 for hver kilometerforøgelse i højden, dvs. 400 N enheder / km. Dette får radiosignalerne til at følge jordens krumning og bevæge sig ud over den geometriske horisont. De faktiske værdier udvider radiohorisonten med ca. en tredjedel. Denne faktor anvendes ofte i de fleste radiokommunikationsdækningsberegninger til applikationer såsom rundsendede radiosendere og andre tovejsradiokommunikationsbrugere såsom mobilradiokommunikation, cellulær telekommunikation og lignende.

Forbedrede forhold

Under visse betingelser er radioformeringsforholdene fra troposfæren sådan, at signaler bevæger sig over endnu større afstande. Denne form for "løft" under forhold er mindre udtalt på de nedre dele af VHF-spektret, men er mere tydelig på nogle af de højere frekvenser. Under visse omstændigheder kan radiosignaler høres over afstande på 2000 eller flere kilometer, hvor afstande på 3000 kilometer er mulige i sjældne tilfælde. Dette kan give anledning til betydelige interferensniveauer i perioder.

Disse udvidede afstande skyldes meget større ændringer i værdierne for brydningsindeks over signalvejen. Dette gør det muligt for signalet at opnå en større grad af bøjning og som et resultat følge Jordens krumning over større afstande.

Under visse omstændigheder kan ændringen i brydningsindeks være tilstrækkelig høj til at bøje signalerne tilbage til Jordens overflade, på hvilket tidspunkt de reflekteres opad igen af ​​Jordens overflade. På denne måde kan signalerne bevæge sig rundt på jordens krumning og reflekteres af dens overflade. Dette er en form for "troposfærisk kanal", der kan forekomme.

Det er også muligt for troposfæriske kanaler at forekomme over jordens overflade. Disse forhøjede troposfæriske kanaler opstår, når en luftmasse med højt brydningsindeks har en luftmasse med et lavere brydningsindeks nedenunder og over den som et resultat af luftens bevægelse, der kan forekomme under visse forhold. Når disse forhold opstår, kan signalerne være begrænset inden for det forhøjede luftområde med det høje brydningsindeks, og de kan ikke flygte ud og vende tilbage til jorden. Som et resultat kan de rejse flere hundrede miles og modtage relativt lave dæmpningsniveauer. De kan heller ikke høres på stationer under kanalen og på denne måde skabe en spring- eller dødzone svarende til den, der opleves med HF-ionosfærisk udbredelse.

Mekanisme bag troposfærisk formering

Troposfæriske formeringseffekter forekommer forholdsvis tæt på jordens overflade. Radiosignalerne påvirkes af regionen, der ligger under en højde på ca. 2 kilometer. Da disse regioner er dem, der er stærkt påvirket af vejret, er der en stærk sammenhæng mellem vejrforhold og radioformeringsforhold og dækning.

Under normale forhold a er der en jævn gradient af brydningsindekset med højden, idet luften er tættest på jordens overflade med det højeste brydningsindeks. Dette skyldes flere faktorer. Luft med en højere densitet, og som indeholder en højere koncentration af vanddamp, fører begge til en stigning i brydningsindeks. Da luften tættest på jordens overflade både er tættere (som et resultat af det tryk, der udøves af gasserne over den) og har en højere koncentration af vanddamp end det højere, betyder det, at brydningsindekset for luften nærmest jordens overfladen er den højeste.

Normalt er temperaturen på luften tættest på jordens overflade højere end temperaturen i større højde. Denne effekt har tendens til at reducere lufttæthedsgradienten (og dermed brydningsindeksgradienten), da luft med en højere temperatur er mindre tæt.

Men under nogle omstændigheder forekommer det, der kaldes en temperaturinversion. Dette sker, når den varme luft tæt på jorden stiger, så koldere, tættere luft kommer ind tæt på jorden. Når dette sker, giver det anledning til en større ændring i brydningsindeks med højden, og dette resulterer i en mere signifikant ændring i brydningsindeks.

Temperaturinversioner kan opstå på en række måder. En af de mest dramatiske opstår, når der er et område med højt tryk. Et højtryksområde betyder, at stabile vejrforhold vil være til stede, og om sommeren er de forbundet med varmt vejr. Betingelserne betyder, at luft tæt på jorden varmer op og stiger. Når dette sker, strømmer koldere luft ind under det, hvilket forårsager temperaturinversion. Derudover viser det sig, at de største forbedringer har tendens til at forekomme, når højtryksområdet bevæger sig væk, og trykket lige er begyndt at falde.

En temperaturinversion kan også forekomme under passage af en koldfront. En koldfront opstår, når et område med kold luft møder et område med varm luft. Under disse forhold stiger den varme luft over den kolde luft og skaber en temperaturinversion. Kolde fronter har en tendens til at bevæge sig relativt hurtigt, og som følge heraf har forbedringen i formeringsforhold tendens til at være kortvarig.

Falmer

Når signaler formeres over længere afstande som et resultat af forbedrede troposfæriske formeringsforhold, er signalerne normalt udsat for langsom dyb falmning. Dette skyldes, at signalerne modtages via en række forskellige stier. Når vinden i atmosfæren bevæger sig luften rundt, betyder det, at de forskellige stier vil ændre sig over en periode. Følgelig vil de signaler, der vises på modtageren, falde ind og ud af fase med hinanden som et resultat af de forskellige og skiftende banelængder, og som et resultat vil styrken af ​​det samlede modtagne signal ændre sig.

Ethvert jordbaseret signal modtaget ved VHF og derover vil være underlagt de fremherskende formeringsforhold forårsaget af troposfæren. Under normale forhold bør det forventes, at signaler kan modtages ud over den normale synslinje. Imidlertid vil disse afstande under visse omstændigheder øges betydeligt, og der kan opleves betydelige niveauer af interferens.


Se videoen: Særlige skyer (Januar 2021).