Troposzférikus hullámterjedés

A troposzférikus hullámterjedés a rádióhullámok terjedésének az a módja, amikor a troposzférában olyan inhomogenitás jön létre, ami a rádióhullámokat visszatükrözi. A troposzférában kétféle inhomogenitás jöhet létre:

• réteges inverzió
• globuláris inverzió

A réteges inverzió nem előrejelezhető, időszakos, instabil hullámterjedési forma. Leginkább a tavaszi és az őszi időszakokban fordulhat elő.

A globuláris inverzió mindig jelen van, gyenge visszaverő hatású, és az évszakok változása szerint periodikus változást mutat. Mindkét inhomogenitás okozója a troposzférában létrejövő hőmérséklet-különbségek hatásán alapszik.

A réteges inverzión történő terjedés mechanizmusa

Hullámterjedés inverziós rétegeken

A troposzféra hőmérséklete általában a magassággal csökken, de időnként hirtelen hőmérsékletugrások (inverziók) is előfordulnak, amelyek a légsűrűség változásával, az pedig a közeg törésmutatójának változásával járnak. Az ultrarövid hullámok az inverziós rétegbe érve megtörnek, és a Föld felé visszaverődnek.

Előfordulhat, hogy különböző magasságokban több inverziós réteg képződik, és az ultrarövid hullámok e két réteg között addig verődnek oda-vissza, amíg az alsó réteg elvékonyodása helyén a Föld felé kilépnek. Ilyen esetben az adás és a lehetséges vétel helye között nagy holt zóna alakul ki.

A réteges inverzión történő terjedésben érintett frekvenciatartomány

A réteges inverzión történő terjedés leginkább a VHF (URH) tartomány alsó részén szokott előfordulni, 30–150 MHz-es tartományban. A troposzférikus terjedés általi visszaverődés frekvenciafüggő, nem minden esetben érinti a teljes tartományt. 100 MHz fölött ritkábban ritkábban jelentkezik.

A troposzférikus terjedés a következő alkalmazásokra van kihatással:

• 6 m, 4 m, 2 m rádióamatőr sávok
• CCIR műsorszórás
• Légiforgalmi kommunikációs sáv

Gyakorlati jelentősége

A réteges inverziókon történő terjedés által (VHF) URH tartományban rádióhorizonton túli összeköttetéseket lehet létrehozni. Egyszeres visszaverődés esetén 500 ~ 1000km, többszörös visszaverődés esetén 1000 ~ 3000km is áthidalható, az inverziós réteg méretétől és helyzetétől függően.

Mivel ez a terjedési forma instabil, időszakos és nem előrejelezhető, így gyakorlati jelentősége leginkább a rádióamatőrök körében van. Az URH műsorszórást és egyéb alkalmazásokat tekintve inkább zavaró tényező.

A globuláris inverzión történő terjedés mechanizmusa

Troposzférikus szóródás

Mivel a levegő nem jó hővezető, így mind a felmelegedéskor, mind a lehűléskor keletkeznek benne szigetszerű képződmények, melyek hőmérséklete eltér a környező légtömeg hőmérsékletétől. Mivel a hőmérséklet kisebb-nagyobb mértékben állandóan változik, így az ilyen hőszigetek, globuluszok keletkezése is állandó jellegű. A globuluszok mérete köbcentiméteres nagyságrendtől többször 10 köbméteres nagyságrendű intervallumban lehet. A hőmérséklet eltérés a globuluszok és a környezetük között néhány °C. Egyidejűleg minden mérettartományban jelen van a légkörben.

A globuláris inverzió a rádióhullámokat szórja, a törési jelenség hasonlatos ahhoz, mint amikor a ködön szóródik a látható fény. A jelenségre akkor figyeltek fel, amikor elterjedtek a deciméteres hullámú televízió műsorszóró adók, és a deciméteres hullámban üzemelő radarberendezések. Nagyon gyenge, de stabil térerővel tudták venni a kisugárzott jeleket, többszörös távolságokon, mint amit a diffrakciós rádióhorizont számítással számoltak. A jelenség kutatását 1950 körül kezdték.

A globuláris inverzión történő terjedésben érintett frekvenciatartomány

A teljes URH tartomány (VHF), a deciméteres hullámok, és a cm-es hullámok alsó része. Hatása 100 MHz-től 4 GHz-ig enyhe mértékben csökken, 5GHz fölött már nem tapasztalható a jelenség.

Gyakorlati jelentősége

Nagy távolságú URH és deciméteres hullámú összeköttetések létesítésére alkalmas. Mivel gyenge terjedés, így nagy teljesítményű, minimum 10kW-os adóvégfok, valamint erősen irányított antenna szükséges, mindkét végponton. A horizonton túl, évszakos periodicitással 100 ~ 120 db körüli a csillapítás, de ez még nagyobb távolságoknál sem csökken tovább jelentősen, 500 ~ 600 km után mutat a vett jel ugrásszerű csökkenést, így ebben a távolságban veszti gyakorlati jelentőségét. A terjedés nyáron a legerősebb, télen a leggyengébb. Nagy távolságú, maximálisan 500km pont-pont kapcsolatok létrehozására alkalmas. Költséges mivolta miatt leginkább katonai jellegű kommunikációra használják.

Mivel nagy tartományban nem frekvenciafüggő terjedési mód, így szélessávú digitális összeköttetések hozhatók létre.

Rádióhullámok terjedését hátrányosan befolyásoló légköri hatások

Vízgőz, vízpára

2.3 – 2.5 GHz körül fejt ki jelentős csillapító hatást. Ennek köszönhető, hogy a Wifi- és Bluetooth eszközöknek ezt a sávot osztották ki, mivel kis hatósugarú, beltéri kommunikációra tervezték.

A vízgőznek erős elnyelő hatása van a következő frekvenciákra: 22.3 GHz, 183.3 GHz 323.8 GHz.

Oxigén

Az oxigénnek egy izolált elnyelési frekvenciavonala van 118.74 GHz-en és nagyon sok egymáshoz közeli elnyelési vonala 50 és 70 GHz között. Az atmoszféra alsó részében ezek a vonalak folytonos sávvá szélesednek.

Eső

Függ az eső intenzitásától, cseppmérettől. A cseppméret eloszlás az esőintenzitás függvénye, nagyobb esőcseppekkel a nagyobb esőintenzitásokkor. Jelentős hatása a GHz-es tartományban van. Hatása van pl. a műholdas televízióvételre. Sűrű esőben jelentősen lecsökken a jelszint. Egyéb hatásai:

• rádióhullámok depolarizációja: olyan rendszerekben fejti ki hatását, ahol egy frekvencián eltérő polarizációval sugárzunk külön-külön jelet. A két jel ilyenkor zavarja egymást.
• bisztatikus szórás: Ez a hatás a térosztásos multiplex rendszereknél jelentkezik, ahol szomszédos csatornás interferenciát okozhat, ha az egyik nyalábból szórt jel a másik szektorban elhelyezkedő vevőantennára jut.

Köd

Hatása hasonló az eső hatásához, csak jóval nagyobb frekvenciákon és jóval kisebb hatással. A szubmilliméteres sávokon kezd jelentősebb hatást kifejteni.

Lásd még

Kapcsolódó szócikkek:

• BARSZ (távközlési rendszer)