Maklumat

Penyebaran Troposfera

Penyebaran Troposfera

Pada frekuensi di atas 30 MHz, didapati bahawa troposfera mempunyai kesan yang meningkat pada isyarat radio dan sistem komunikasi radio. Isyarat radio dapat bergerak dalam jarak yang lebih jauh daripada yang disarankan oleh pengiraan garis penglihatan. Kadang-kadang keadaan berubah dan isyarat radio dapat dikesan pada jarak 500 atau bahkan 1000 km dan lebih. Ini biasanya dengan bentuk peningkatan tropospheric, yang sering disebut "tropo". Kadang kala isyarat mungkin terperangkap dalam saluran tinggi dalam bentuk penyebaran isyarat radio yang dikenali sebagai saluran troposfer. Ini boleh mengganggu banyak pautan komunikasi radio (termasuk pautan komunikasi radio dua hala) kerana gangguan mungkin berlaku yang biasanya tidak ada. Akibatnya semasa merancang pautan atau rangkaian komunikasi radio, bentuk gangguan ini harus diketahui agar langkah-langkah dapat diambil untuk meminimumkan kesannya.

Cara di mana isyarat bergerak pada frekuensi VHF dan ke atas sangat penting bagi mereka yang melihat liputan radio sistem seperti telekomunikasi selular, komunikasi radio bergerak dan sistem tanpa wayar lain serta pengguna lain termasuk radio hams.

Komunikasi radio talian penglihatan

Mungkin difikirkan bahawa kebanyakan pautan komunikasi radio di VHF dan ke atas mengikuti jalan pandang. Ini tidak benar dan didapati bahawa walaupun dalam keadaan normal isyarat radio dapat bergerak atau menyebarkan jarak yang lebih besar daripada garis penglihatan.

Sebab peningkatan jarak yang ditempuh oleh isyarat radio adalah kerana ia dibiaskan oleh perubahan kecil yang ada di atmosfer Bumi yang dekat dengan tanah. Didapati bahawa indeks biasan udara yang dekat dengan tanah sangat tinggi sedikit daripada yang lebih tinggi ke atas. Akibatnya isyarat radio dibengkokkan ke arah kawasan indeks biasan yang lebih tinggi, yang lebih dekat dengan tanah. Dengan demikian memperluas jangkauan isyarat radio.

Indeks biasan atmosfera berbeza mengikut pelbagai faktor. Suhu, tekanan atmosfera dan tekanan wap air semuanya mempengaruhi nilainya. Bahkan perubahan kecil dalam pemboleh ubah ini dapat membuat perbezaan yang signifikan kerana isyarat radio dapat dibiaskan pada keseluruhan jalur isyarat dan ini boleh meluas selama beberapa kilometer.

N unit

Didapati bahawa nilai rata-rata untuk indeks biasan udara di permukaan tanah adalah sekitar 1.0003, tetapi dapat dengan mudah bervariasi dari 1.00027 hingga 1.00035. Mengingat perubahan yang sangat kecil yang dilihat, sistem telah diperkenalkan yang memungkinkan perubahan kecil dapat diperhatikan dengan lebih mudah. Unit yang dipanggil "N" sering digunakan. N-unit ini diperoleh dengan mengurangkan 1 dari indeks biasan dan mengalikan selebihnya dengan satu juta. Dengan cara ini nombor yang lebih terkawal diperolehi.
N = (mu-1) x 10 ^ 6

Di mana mu adalah indeks biasan

Didapati bahawa sebagai petunjuk yang sangat kasar dalam keadaan normal di zon suhu, indeks biasan udara jatuh sekitar 0.0004 untuk setiap kenaikan ketinggian setiap kilometer, iaitu 400 N unit / km. Ini menyebabkan isyarat radio cenderung mengikuti kelengkungan bumi dan bergerak melampaui ufuk geometri. Nilai sebenarnya memperluas cakrawala radio sekitar sepertiga. Faktor ini sering digunakan dalam kebanyakan perhitungan liputan komunikasi radio untuk aplikasi seperti pemancar radio siaran, dan pengguna komunikasi radio dua hala lain seperti komunikasi radio bergerak, telekomunikasi selular dan sejenisnya.

Keadaan yang dipertingkatkan

Dalam keadaan tertentu, keadaan penyebaran radio yang disediakan oleh troposfera sedemikian rupa sehingga isyarat bergerak dalam jarak yang lebih jauh. Bentuk "angkat" dalam keadaan kurang jelas pada bahagian bawah spektrum VHF, tetapi lebih jelas pada beberapa frekuensi yang lebih tinggi. Dalam keadaan tertentu, isyarat radio dapat didengar pada jarak 2000 atau lebih kilometer dengan jarak 3000 kilometer dapat dilakukan pada waktu yang jarang berlaku. Ini dapat menimbulkan tahap gangguan yang signifikan untuk jangka masa.

Jarak yang dilanjutkan ini disebabkan oleh perubahan yang jauh lebih besar dalam nilai indeks biasan di atas jalur isyarat. Ini membolehkan isyarat mencapai tahap lenturan yang lebih besar dan sebagai hasilnya mengikuti kelengkungan Bumi pada jarak yang lebih jauh.

Dalam keadaan tertentu, perubahan indeks biasan mungkin cukup tinggi untuk membengkokkan sinyal kembali ke permukaan Bumi dan pada saat itu mereka dipantulkan ke atas lagi oleh permukaan Bumi. Dengan cara ini, isyarat boleh bergerak mengelilingi kelengkungan Bumi, yang dipantulkan oleh permukaannya. Ini adalah salah satu bentuk "saluran troposfera" yang boleh berlaku.

Saluran troposferik juga mungkin berlaku di atas permukaan Bumi. Saluran troposfera yang tinggi ini berlaku apabila jisim udara dengan indeks biasan tinggi mempunyai jisim udara dengan indeks biasan yang lebih rendah di bawahnya dan di atasnya sebagai akibat pergerakan udara yang dapat terjadi dalam beberapa keadaan. Apabila keadaan ini berlaku, isyarat mungkin terkurung dalam kawasan udara yang tinggi dengan indeks biasan tinggi dan mereka tidak dapat melepaskan diri dan kembali ke bumi. Akibatnya, mereka mungkin menempuh jarak beberapa ratus batu, dan menerima tahap pelemahan yang relatif rendah. Mereka juga tidak dapat didengar ke stesen di bawah saluran dan dengan cara ini membuat lompat atau zon mati serupa dengan yang dialami dengan penyebaran ionosfera HF.

Mekanisme di sebalik perambatan troposfera

Kesan penyebaran troposfera berlaku secara relatif dekat dengan permukaan Bumi. Isyarat radio dipengaruhi oleh wilayah yang berada di bawah ketinggian kira-kira 2 kilometer. Oleh kerana kawasan ini adalah kawasan yang sangat dipengaruhi oleh cuaca, ada kaitan kuat antara keadaan cuaca dan keadaan penyebaran radio dan liputan.

Dalam keadaan normal terdapat kecerunan stabil indeks biasan dengan ketinggian, udara yang paling dekat dengan permukaan Bumi mempunyai indeks biasan tertinggi. Ini disebabkan oleh beberapa faktor. Udara yang mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi dan yang mengandungi kepekatan wap air yang lebih tinggi menyebabkan peningkatan indeks biasan. Kerana udara yang paling dekat dengan permukaan Bumi keduanya lebih padat (akibat tekanan yang dikeluarkan oleh gas-gas di atasnya) dan mempunyai kepekatan wap air yang lebih tinggi daripada yang lebih tinggi bererti indeks biasan udara yang paling dekat dengan bumi permukaan adalah yang tertinggi.

Biasanya suhu udara yang paling dekat dengan permukaan Bumi lebih tinggi daripada pada ketinggian yang lebih besar. Kesan ini cenderung mengurangkan kecerunan udara (dan oleh itu kecerunan indeks biasan) kerana udara dengan suhu yang lebih tinggi kurang padat.

Walau bagaimanapun, dalam beberapa keadaan, apa yang disebut pembalikan suhu berlaku. Ini berlaku apabila udara panas yang dekat dengan bumi naik memungkinkan udara yang lebih sejuk lebih padat untuk mendekati Bumi. Apabila ini berlaku, ia akan menghasilkan perubahan yang lebih besar dalam indeks biasan dengan ketinggian dan ini menghasilkan perubahan yang lebih ketara dalam indeks biasan.

Pembalikan suhu boleh timbul dalam beberapa cara. Salah satu yang paling dramatik berlaku apabila terdapat kawasan tekanan tinggi. Kawasan tekanan tinggi bermaksud keadaan cuaca yang stabil akan ada, dan pada musim panas ia dikaitkan dengan cuaca panas. Keadaan tersebut bermaksud bahawa udara yang dekat dengan tanah akan memanas dan naik. Oleh kerana ini berlaku udara sejuk mengalir di bawahnya sehingga menyebabkan suhu berubah. Selain itu didapati bahawa peningkatan yang paling besar cenderung berlaku ketika kawasan tekanan tinggi menjauh dan tekanannya mulai turun.

Pembalikan suhu juga boleh berlaku semasa laluan depan sejuk. Bahagian depan sejuk berlaku apabila kawasan udara sejuk memenuhi kawasan udara hangat. Di bawah keadaan ini, udara hangat naik di atas udara sejuk yang mewujudkan perubahan suhu. Bahagian depan yang sejuk cenderung bergerak agak cepat dan akibatnya peningkatan dalam keadaan penyebaran cenderung berumur pendek.

Pudar

Apabila isyarat disebarkan pada jarak yang jauh sebagai akibat dari keadaan penyebaran troposfera yang ditingkatkan, isyarat biasanya mengalami pudar dalam yang perlahan. Ini disebabkan oleh kenyataan bahawa isyarat diterima melalui sebilangan jalan yang berbeza. Oleh kerana angin di atmosfer menggerakkan udara di sekitarnya, jalan yang berbeza akan berubah dalam jangka masa tertentu. Oleh itu, isyarat yang muncul pada penerima akan jatuh dan keluar dari fasa satu sama lain sebagai hasil dari panjang jalan yang berbeza dan berubah, dan sebagai hasilnya kekuatan isyarat yang diterima secara keseluruhan akan berubah.

Segala isyarat terestrial yang diterima di VHF dan ke atas akan tertakluk kepada keadaan penyebaran yang berlaku disebabkan oleh troposfera. Dalam keadaan normal, diharapkan isyarat dapat diterima melebihi jarak jarak penglihatan yang normal. Walau bagaimanapun dalam beberapa keadaan jarak ini akan meningkat dan tahap gangguan yang ketara mungkin dialami.

Tonton videonya: Tingkatan 1. Sains PT3. Sistem dan Struktur Bumi I. (Oktober 2020).