RADIOFORUM

Teoria i praktyka - Propagacja fal radiowych
SP3AYA - 04-06-2009, 00:35
: Temat postu: Propagacja fal radiowych
Łączności lokalne robimy na fali bezpośredniej. Oznacza to, że obie anteny przynajmniej teoretycznie powinny się "widzieć". O zasięgu decyduje wysokość umieszczenia anteny, a w mniejszym stopniu moc nadajnika.

Fala przyziemna rozchodzi się wzdłuż powierzchni Ziemi (ulega zakrzywieniu zgodnie z jej krzywizną). W przypadku łączności za pośrednictwem tej fali anteny nie muszą być w bezpośredniej widoczności. O zasięgu głównie decyduje moc nadajnika.

Łączności na wielkie odległości robimy na fali odbitej od zjonizowanych warstw gazów w jonosferze. Stacje nadawcze i odbiorcze nie muszą być w bezpośredniej widoczności. Moc nadajnika, oraz jego wysokość nad powierzchnią ziemi nie ma tak istotnego znaczenia.

W zależności od kąta elewacji promieniowania anteny, oraz długości fali [różna wysokość warstwy odbijającej], zasięg takiej łączności może wynosić od kilkuset do kilku tysięcy kilometrów przy pojedynczym odbiciu. Możliwe jest wielokrotne odbicie od ziemi i jonosfery, dzięki czemu możemy przy wyjątkowo sprzyjających warunkach objąć zasięgiem łączności całą Ziemię.

Cecha charakterystyczną jest to, że występują strefy martwe w miejscach gdzie fala "wędruje" ku wyższym warstwom atmosfery i doskonałej łączności, gdzie dotyka ziemi. Niejednokrotnie stacje oddalone o tysiące kilometrów są słyszalne lepiej niż te lokalne.


Jak to się dzieje, że możemy rozmawiać na odległość tysięcy kilometrów?

Schemat odbicia fal radiowych od jonosfery. Opis: 1. Ziemia, 2. Troposfera, 3. Jonosfera, 4. Fala powierzchniowa, 5. Fala jonosferyczna, 6. Fala troposferyczna.
portos - 07-06-2009, 19:59
:
Zasadniczy wpływ na rozchodzenie się fal radiowych ma budowa atmosfery oraz zjawiska w niej zachodzące. Tylko w niektórych przypadkach mamy do czynienia z propagacją fal w przestrzeni swobodnej (okołoziemskiej). W wielkim uproszczeniu w atmosferze można wyróżnić dwie istotne dla radiokomunikacji warstwy: troposferę i jonosferę, przedzielone dość obojętną stratosferą.

2. Propagacja fal w troposferze
--------------------------------------------------------------------------------
Troposfera rozciąga się od powierzchni Ziemi do wysokości od około lOkm nad biegunami do 18km nad równikiem. Charakteryzuje się ona stałym składem powietrza i spadkiem temperatury z wysokością.
Propagacja fal w troposferze jest silnie uzależniona od zjawisk meteorologicznych. Fale radiowe mogą być tłumione i rozpraszane w stopniu zależnym od zakresu. Może w niej zachodzić refrakcja, czyli odchylenie toru fali od linii prostej.
Jonosfera jest znacznie bardziej skomplikowanym mechanizmem. Jest ona mocno zjonizowaną przez promieniowanie słoneczne częścią atmosfery znajdującą się powyżej 60 km nad powierzchnią Ziemi. Oprócz Słońca, czynnikami jonizującymi są promieniowanie kosmiczne i pył kosmiczny wchodzący w kontakt z atmosferą.

3. Propagacja fal w jonosferze
--------------------------------------------------------------------------------
W jonosferze wyróżniono szereg warstw o różnych właściwościach. Ich grubość zmienia się zależnie od intensywności czynników jonizujących, szczególnie dobowej.

W ciągu dnia wyróżnia się cztery warstwy:
D (60-90km),
E (100-120km),
F1 (180-240km, istnieje tylko latem),
F2 (230-400km, dość niestabilna).

Nocą warstwy D i F1 zanikają, a pozostałe warstwy wykazują własności słabsze niż za dnia. Zasadniczo fale radiowe odbijają się od jonosfery. Wiry i wiatry jonosferyczne, związane z oddziaływaniem mas Słońca i Księżyca, powodują dodatkowo rozproszenie fal. Częstym zjawiskiem są odbicia fal od zjonizowanych śladów przejścia meteorów (czasem sięgających w dół do stratosfery).
Przejście fal elektromagnetycznych przez jonosferę jest uzależnione od długości fal i kątów padania na powierzchnię jonosfery.
Fale długie, wskutek bardzo małego tłumienia w gruncie, który dla tego zakresu zachowuje się praktycznie jak przewodnik, oraz dużej dyfrakcji, rozchodzą się w postaci fali powierzchniowej na dość duże odległości. Jednakże w dalekosiężnej komunikacji na falach długich wykorzystuje się falę jonosferyczną. Zasięg łączności na falach długich wzrasta w nocy, co wynika z faktu, że tłumienie tych fal przez warstwę E jonosfery jest mniejsze, niż tłumienie ich przez warstwę D, która w nocy zanika.

Jest to urywek z jakiegoś kursu krótkofalarskiego który mam na komputerze. Sciągmąłem to gdzieś z internetu nie pamiętam z jakiej strony.

tutaj są dokładniejsze rysunki
duderyk - 08-06-2009, 20:38
:
Bardzo ładnie wyjaśnione :padam:
Góral - 30-06-2009, 12:42
:
ya1 napisał/a:
Łączności lokalne robimy na fali bezpośredniej.


Tylko w wypadku gdy anteny się widzą. Jeśli nasz rozmówca znika za nierównością terenu, to mimo, iż jest od nas oddalony o 500m mamy do czynienia z falą odbitą.

ya1 napisał/a:
Fala przyziemna rozchodzi się wzdłuż powierzchni Ziemi (ulega zakrzywieniu zgodnie z jej krzywizną). W przypadku łączności za pośrednictwem tej fali anteny nie muszą być w bezpośredniej widoczności. O zasięgu głównie decyduje moc nadajnika.


To zjawisko w naszym paśmie w zasadzie nie występuje. Fala radiowa w paśmie cb nie ulega zakrzywieniu, więc zasięg jest horyzontalny + kilka(naście) % w zależności od wysokości anteny naszego rozmówcy.
SP3AYA - 17-07-2009, 01:24
:
A skąd te kilkanaście procent jeśli anteny muszą się "widzieć", lub fala lecieć po odbitej? Bo jeśli tylko się przejęzyczyłeś, to w przypadku anten umieszczonych na tej samej wysokości - odległość do horyzontu + 100%.
Góral - 26-07-2009, 20:58
:
ya1 napisał/a:
A skąd te kilkanaście procent jeśli anteny muszą się "widzieć", lub fala lecieć po odbitej?


I własnie odbicia są rozwiązaniem zagadki. Ale nie chodzi o fale odbite od jonosfery, a te idące nisko nad ziemią ulegające dyfrakcji, interferencji.
SP3AYA - 26-07-2009, 21:10
:
Góral napisał/a:
ya1 napisał/a:

Fala przyziemna rozchodzi się wzdłuż powierzchni Ziemi (ulega zakrzywieniu zgodnie z jej krzywizną). W przypadku łączności za pośrednictwem tej fali anteny nie muszą być w bezpośredniej widoczności. O zasięgu głównie decyduje moc nadajnika.

To zjawisko w naszym paśmie w zasadzie nie występuje.

Góral napisał/a:
a te idące nisko nad ziemią ulegające dyfrakcji
:] :] :]

A na poważnie... fale radiowe małych częstotliwości ulegają zakrzywieniu na granicy ośrodka, czy jak?
Góral - 26-07-2009, 21:47
:
JArku, fala przyziemna to nie załamanie na przeszkodzie tylko ugięcie się wraz z krzywizna ziemi. Fala przyziemna propaguje przy granicy ziemia-powietrze, a częściowo rozhodzi się w ziemi. Zjawisko to występuje tym mocniej, im dłuższa jest fala.

ya1 napisał/a:
fale radiowe małych częstotliwości ulegają zakrzywieniu na granicy ośrodka, czy jak?


Każda fala ulega dyfrakcji, załamując sie na każdej napotkanej przeszkodzie.

Żeby nie przepisywac internetu, polecam lekturę:
http://www.anex.pl/anteny/rozdzial_b2.htm
SP3AYA - 26-07-2009, 22:42
:
Zjawiska te są jasne i zrozumiałe na poziomie kursu fizyki szkoły średniej. ;)
Góral napisał/a:
fala przyziemna to nie załamanie na przeszkodzie tylko ugięcie się wraz z krzywizna ziemi. Fala przyziemna propaguje przy granicy ziemia-powietrze, a częściowo rozchodzi się w ziemi.

Czyli jak pisałem post wyżej?

Natomiast fale krótsze, które nie wnikają [albo słabiej] w gęsty ośrodek, jakim jest ziemia - ulegają jedynie dyfrakcji na elementach przeszkód terenowych. Co wraz ze zjawiskiem odbicia, daje nam możliwość łączności przy braku widoczności anten?

Ale nie nazwiemy tego falą przyziemną :oczami:
Góral - 27-07-2009, 06:41
:
Wedle mojej skromnej wiedzy tak to jest.
SP3AYA - 13-01-2010, 20:29
:
W Download w formacie PDF-ie bardzo fajny artykuł [do pobrania po zalogowaniu]:

Wprowadzenie do propagacji KF
tłumaczenie artykułu z miesięcznika Radio Communication, maj 2007
Autor: Gwynn Williams; tłumaczenie: Krzysztof Słomczyński