معلومات

انتشار التروبوسفير

انتشار التروبوسفير

في الترددات فوق 30 ميجاهرتز ، وجد أن طبقة التروبوسفير لها تأثير متزايد على إشارات الراديو وأنظمة الاتصالات الراديوية. الإشارات اللاسلكية قادرة على السفر عبر مسافات أكبر مما تقترحه حسابات خط البصر. في بعض الأحيان تتغير الظروف وقد يتم الكشف عن إشارات الراديو عبر مسافات تصل إلى 500 أو حتى 1000 كم وأكثر. هذا عادة عن طريق شكل من أشكال التعزيز التروبوسفير ، وغالبا ما يسمى "تروبو" باختصار. في بعض الأحيان ، قد تكون الإشارات محاصرة في قناة مرتفعة في شكل انتشار إشارة راديوية يُعرف باسم القناة التروبوسفيرية. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تعطيل العديد من روابط الاتصالات اللاسلكية (بما في ذلك روابط الاتصالات اللاسلكية ثنائية الاتجاه) لأنه قد يتم مواجهة تداخل غير موجود عادة. نتيجة لذلك ، عند تصميم ارتباط أو شبكة اتصالات لاسلكية ، يجب التعرف على هذا النوع من التداخل حتى يمكن اتخاذ خطوات لتقليل آثاره.

تعتبر الطريقة التي تنتقل بها الإشارات عند ترددات VHF وما فوق ذات أهمية كبيرة لأولئك الذين يبحثون عن التغطية الراديوية لأنظمة مثل الاتصالات الخلوية والاتصالات اللاسلكية المتنقلة والأنظمة اللاسلكية الأخرى بالإضافة إلى المستخدمين الآخرين بما في ذلك أجهزة الراديو اللاسلكية.

خط الاتصالات الراديوية

قد يُعتقد أن معظم روابط الاتصالات الراديوية على الموجات المترية (VHF) وما فوقها تتبع خط مسار الرؤية. هذا ليس صحيحًا تمامًا وقد وجد أنه حتى في ظل الظروف العادية ، يمكن للإشارات الراديوية أن تنتقل أو تنتشر عبر مسافات أكبر من خط البصر.

سبب الزيادة في المسافة التي تقطعها الإشارات اللاسلكية هو أنها تنكسر بسبب التغيرات الصغيرة الموجودة في الغلاف الجوي للأرض بالقرب من الأرض. لقد وجد أن معامل انكسار الهواء القريب من الأرض أعلى بقليل من ذلك الأعلى. ونتيجة لذلك ، تنحني الإشارات اللاسلكية نحو المنطقة ذات معامل الانكسار الأعلى الأقرب إلى الأرض. وبالتالي فإنه يوسع نطاق إشارات الراديو.

يختلف معامل انكسار الغلاف الجوي باختلاف العوامل. تؤثر درجة الحرارة والضغط الجوي وضغط بخار الماء على القيمة. حتى التغييرات الصغيرة في هذه المتغيرات يمكن أن تحدث فرقًا كبيرًا لأن إشارات الراديو يمكن أن تنكسر على كامل مسار الإشارة وقد يمتد هذا لعدة كيلومترات.

وحدات N

لقد وجد أن متوسط ​​قيمة معامل الانكسار للهواء عند مستوى الأرض يبلغ حوالي 1.0003 ، ولكن يمكن أن يختلف بسهولة من 1.00027 إلى 1.00035. في ضوء التغييرات الصغيرة جدًا التي يتم ملاحظتها ، تم تقديم نظام يتيح ملاحظة التغييرات الصغيرة بسهولة أكبر. غالبًا ما يتم استخدام الوحدات التي تسمى وحدات "N". يتم الحصول على وحدات N هذه بطرح 1 من معامل الانكسار وضرب الباقي في مليون. بهذه الطريقة يتم الحصول على أرقام أكثر قابلية للإدارة.
العدد = (مو -1) × 10 ^ 6

حيث mu هو معامل الانكسار

لقد وجد أنه كدليل تقريبي للغاية في ظل الظروف العادية في منطقة درجة حرارة ، ينخفض ​​معامل انكسار الهواء بحوالي 0.0004 لكل زيادة في الارتفاع بمقدار كيلومتر ، أي 400 نيوتن / كم. يؤدي هذا إلى تميل الإشارات الراديوية إلى تتبع انحناء الأرض والسفر إلى ما وراء الأفق الهندسي. تمد القيم الفعلية أفق الراديو بنحو الثلث. غالبًا ما يستخدم هذا العامل في معظم حسابات تغطية الاتصالات الراديوية للتطبيقات مثل أجهزة إرسال البث الإذاعي ومستخدمي الاتصالات الراديوية الأخرى ثنائية الاتجاه مثل اتصالات الراديو المحمول والاتصالات الخلوية وما شابه.

الظروف المحسنة

في ظل ظروف معينة ، تكون ظروف الانتشار الراديوي التي توفرها طبقة التروبوسفير بحيث تنتقل الإشارات عبر مسافات أكبر. هذا الشكل من "الرفع" في الظروف يكون أقل وضوحًا في الأجزاء السفلية من طيف الموجات المترية (VHF) ، ولكنه أكثر وضوحًا في بعض الترددات الأعلى. في بعض الظروف ، يمكن سماع إشارات الراديو عبر مسافات تصل إلى 2000 كيلومتر أو أكثر مع مسافات تصل إلى 3000 كيلومتر في حالات نادرة. يمكن أن يؤدي ذلك إلى مستويات كبيرة من التداخل لفترات زمنية.

تنتج هذه المسافات الممتدة عن تغييرات أكبر بكثير في قيم معامل الانكسار على مسار الإشارة. يتيح ذلك للإشارة تحقيق درجة أكبر من الانحناء ونتيجة لذلك تتبع انحناء الأرض على مسافات أكبر.

في بعض الظروف ، قد يكون التغيير في معامل الانكسار مرتفعًا بما يكفي لثني الإشارات مرة أخرى إلى سطح الأرض وعند هذه النقطة تنعكس مرة أخرى إلى الأعلى بواسطة سطح الأرض. بهذه الطريقة ، قد تنتقل الإشارات حول انحناء الأرض ، وتنعكس على سطحها. هذا شكل من أشكال "القناة التروبوسفيرية" التي يمكن أن تحدث.

من الممكن أيضًا أن تحدث قنوات التروبوسفير فوق سطح الأرض. تحدث هذه القنوات التروبوسفيرية المرتفعة عندما يكون لكتلة الهواء ذات معامل الانكسار العالي كتلة من الهواء مع معامل انكسار أقل تحتها وفوقها نتيجة لحركة الهواء التي يمكن أن تحدث في ظل بعض الظروف. عندما تحدث هذه الظروف ، قد تكون الإشارات محصورة في المنطقة المرتفعة من الهواء ذات معامل الانكسار العالي ولا يمكنها الهروب والعودة إلى الأرض. ونتيجة لذلك ، قد يسافرون لعدة مئات من الأميال ، ويتلقون مستويات منخفضة نسبيًا من التوهين. قد تكون أيضًا غير مسموعة للمحطات الموجودة أسفل القناة وبهذه الطريقة تخلق منطقة تخطي أو منطقة ميتة مماثلة لتلك التي تحدث مع انتشار الأيونوسفير HF.

آلية انتشار التروبوسفير

تحدث تأثيرات انتشار التروبوسفير نسبيًا بالقرب من سطح الأرض. تتأثر الإشارات اللاسلكية بالمنطقة التي تقل عن ارتفاع حوالي 2 كيلومتر. نظرًا لأن هذه المناطق هي تلك التي تتأثر بشكل كبير بالطقس ، فهناك صلة قوية بين الظروف الجوية وظروف الانتشار الراديوي والتغطية.

في ظل الظروف العادية ، يوجد تدرج ثابت لمؤشر الانكسار مع الارتفاع ، حيث يكون الهواء الأقرب إلى سطح الأرض له أعلى معامل انكسار. هذا ناتج عن عدة عوامل. يؤدي الهواء الذي يحتوي على كثافة أعلى والذي يحتوي على تركيز أعلى من بخار الماء إلى زيادة في معامل الانكسار. نظرًا لأن الهواء الأقرب إلى سطح الأرض يكون أكثر كثافة (نتيجة للضغط الذي تمارسه الغازات الموجودة فوقه) ولديه تركيز أعلى من بخار الماء عن ذلك الأعلى ، فإن معامل الانكسار للهواء هو الأقرب إلى الأرض. السطح هو الأعلى.

عادةً ما تكون درجة حرارة الهواء الأقرب إلى سطح الأرض أعلى من درجة حرارة الهواء على ارتفاع أكبر. يميل هذا التأثير إلى تقليل تدرج كثافة الهواء (وبالتالي تدرج معامل الانكسار) حيث يكون الهواء ذو ​​درجة الحرارة الأعلى أقل كثافة.

ومع ذلك ، في بعض الظروف ، يحدث ما يسمى بانقلاب درجة الحرارة. يحدث هذا عندما يرتفع الهواء الساخن بالقرب من الأرض مما يسمح لهواء أكثر برودة بالاقتراب من الأرض. عندما يحدث هذا فإنه يؤدي إلى تغير أكبر في معامل الانكسار مع الارتفاع وهذا يؤدي إلى تغيير أكثر أهمية في معامل الانكسار.

يمكن أن تحدث انعكاسات درجة الحرارة بعدة طرق. واحدة من أكثر الأحداث دراماتيكية تحدث عند وجود منطقة ذات ضغط مرتفع. تعني منطقة الضغط المرتفع وجود ظروف جوية مستقرة ، وخلال الصيف ترتبط بالطقس الدافئ. تعني الظروف أن الهواء القريب من الأرض يسخن ويرتفع. عندما يحدث هذا يتدفق الهواء الأكثر برودة تحته مما يتسبب في انعكاس درجة الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، فقد وجد أن أكبر التحسينات تميل إلى الحدوث عندما تتحرك منطقة الضغط العالي بعيدًا ويبدأ الضغط في الانخفاض.

قد يحدث انعكاس درجة الحرارة أيضًا أثناء مرور جبهة باردة. تحدث الجبهة الباردة عندما تلتقي منطقة من الهواء البارد بمنطقة من الهواء الدافئ. في ظل هذه الظروف يرتفع الهواء الدافئ فوق الهواء البارد مما يؤدي إلى انعكاس درجة الحرارة. تميل الجبهات الباردة إلى التحرك بسرعة نسبيًا ونتيجة لذلك فإن التحسن في ظروف الانتشار يميل إلى أن يكون قصير العمر.

بهوت

عندما تنتشر الإشارات عبر مسافات طويلة نتيجة لظروف الانتشار التروبوسفيرية المعززة ، تخضع الإشارات عادة لخبو عميق وبطء. يحدث هذا بسبب حقيقة أن الإشارات يتم استقبالها عبر عدد من المسارات المختلفة. نظرًا لأن الرياح في الغلاف الجوي تحرك الهواء حوله ، فهذا يعني أن المسارات المختلفة ستتغير خلال فترة زمنية. ووفقًا لذلك ، فإن الإشارات التي تظهر في المستقبل ستدخل وتخرج من الطور مع بعضها البعض نتيجة لاختلاف وتغير أطوال المسار ، ونتيجة لذلك ستتغير قوة الإشارة المستلمة الإجمالية.

أي إشارات أرضية يتم استقبالها على الموجات المترية (VHF) وما فوقها ستخضع لظروف الانتشار السائدة التي تسببها طبقة التروبوسفير. في ظل الظروف العادية ، ينبغي توقع إمكانية استقبال الإشارات بعد خط البصر الطبيعي. ومع ذلك ، في ظل بعض الظروف ، ستزداد هذه المسافات بشكل كبير وقد تظهر مستويات كبيرة من التداخل.


شاهد الفيديو: The structure of our atmosphere!! (ديسمبر 2021).