Výukový program ionosférického šíření zahrnuje . . . .
Ionosférické šíření     Ionosféra     Ionosférické vrstvy     Skywaves & skip     Kritická frekvence, MUF, LUF & OWF     Jak používat ionosférické šíření     Vícenásobné odrazy a skoky     Ionosférická absorpce     Únik signálu     Sluneční indexy     Propagační software     NVIS     Transekvatoriální šíření     Šíření po greyline    F spread        

Abychom získali přehled o stavu ionosféry pro různé formy rádiové komunikace, používá se testovací přístroj známý jako ionosonda.

Zkušební přístroj je někdy také známý jako siréna s vertikálním dopadem, VIS, a tento název naznačuje činnost ionosondy.

Ionosondy a ionogramy, které produkují, jsou základními testovacími nástroji používanými pro zkoumání stavu ionosféry. Výstupy, které produkují, jsou schopny poskytnout indikaci stavu ionosféry nad nimi, což lze použít k vytvoření obrazu toho, jaké jsou v danou chvíli ionosférické podmínky.

Detekcí stavu ionosféry pomocí ionosondy je možné sestavit obraz skutečného stavu ionosféry v daném okamžiku a také v daném bodě na zeměkouli. Pomocí sítě těchto testovacích přístrojů po celém světě lze vytvořit přesnější obraz a tato data lze použít k určení optimálních frekvencí pro vysokofrekvenční vysílání a rádiové komunikační spoje, a to jak na krátké, tak na dlouhé vzdálenosti.

Co je to ionosonda

Koncept ionosondy spočívá v tom, že jde o formu testovacího přístroje, který vysílá pulsy vysokofrekvenční energie svisle nahoru. Poté přijímá signál, který se odráží, a to ukazuje mnoho podrobností o ionosféře nad ním.

Z diagramu je vidět, že signál směřuje nahoru k ionosféře. Signál stoupá a v určitém okamžiku je možné, že se odráží zpět k Zemi a přijímá přijímací anténu a systém.

Signál je normálně pulzní, jako u konvenčního radaru, a pomocí časového zpoždění pro vrácený signál je možné určit výšku odrazu.V souladu s tím lze vidět, že ionosonda je ve skutečnosti specializovanou formou pulzního radaru, který se používá k detekci ionizace v ionosféře.Graf výstupu ionosondy se nazývá ionogram a v prvních dnech by byl vytištěn na papíře, ale moderní systémy budou samozřejmě používat počítačovou technologii, která data uloží pro zpracování a zobrazení podle potřeby.

Signál z ionosondy začíná na nízké frekvenci a frekvenčně se zvyšuje. Zpočátku se signál odráží zpět od ionosféry, ale jak se frekvence zvyšuje, proniká hlouběji do příslušné oblasti a nakonec přechází do další ionizované oblasti, kde dochází ke stejnému procesu, když se frekvence pohybuje směrem nahoru. Nakonec je dosaženo bodu, kdy signál prochází všemi oblastmi ionosféry a není odražen.

Mezi přenosem signálu a přijetím odraženého signálu je časové zpoždění. Při znalosti rychlosti, kterou signály cestují, je možné ji převést na vzdálenost nebo výšku.

Existuje celá řada nástrojů, které byly v průběhu let používány od různých výrobců a s různými specifikacemi, ale v podstatě všechny poskytují stejnou funkci.

V technologii ionosond došlo k mnoha vývojům. Analogové systémy se používaly až do 70. let 20. století. Všechny tyto systémy procházely příslušnými částmi spektra, běžně od asi 1 MHz až do 15 až 25 MHz.

Obvykle používaly relativně vysoký výkon, často až 25 kW. Záběry mohly trvat přibližně 30 sekund až 2 minuty, což jim dalo možnost podívat se na relativně krátkodobé změny v ionosféře.

Od 70. let se začaly používat digitální systémy. Ty poskytují v podstatě totéž, co analogové, ale poskytují podstatně více možností a jsou schopny mnohem snadněji manipulovat s daty, protože využívají výpočetní techniku ​​a technologii digitálního zpracování signálu.

I když je možné postavit ionosondu téměř na jakémkoli požadovaném místě, řada stanic je umístěna po celém světě a data z mnoha z nich jsou uložena ve World Data Center A v Boulder USA.

Řada ionosondových stanic je v provozu po celém světě, ale se snížením využití HF části spektra pro rádiovou komunikaci atd. se používá méně ionosond, ačkoli některé jsou přístupné pro příležitostné použití pro výzkum.

Co je ionogram

Ionogram je forma grafu, který vytváří ionosonda. Je to v podstatě graf závislosti výšky proti frekvenci.

Vertikální osa ukazuje výšku a horizontální osa ukazuje frekvenci.

Z ionogramu je možné vidět kritické frekvence pro každou z ionosférických oblastí nebo vrstev. Ty jsou označeny jako f ₀ pro každou vrstvu nebo oblast. Jinými slovy f ₀ E je kritická frekvence pro oblast E atd.

Z diagramu je vidět, že signál je vysílán nahoru a zpočátku je absorbován vrstvou D a není vidět žádný odraz.Jak se signál posouvá ve frekvenci nahoru, začíná se odrážet zpět k zemi oblastí E a zpoždění příjmu impulsu umožňuje určit přibližnou výšku.Se zvyšující se frekvencí se zvyšuje výška odrazu, jak signál proniká dále do oblasti E. Nakonec se rychlost, kterou signál proniká oblastí pro dané zvýšení frekvence, zvyšuje, když signál dosáhne bodu, ve kterém oblastí prochází. Skutečná frekvence, na které prochází oblastí E, se nazývá kritická frekvence, f ₀ E.

Nad f ₀ E signál dosáhne oblasti F ₁ (za předpokladu, že se oblast F rozdělí na dvě) a proces se opakuje. Znovu se stejný proces opakuje pro F2 _, dokud signál neprojde všemi různými oblastmi a nepostoupí dál do vesmíru.

Ve skutečnosti jsou skutečné ionogramy méně zřetelné než ty schematické, ale lze vytvořit stejné základní vzory.

I když je možné získat ionogramy nezpracovaných dat z ionosondy, většina dat je v dnešní době zpracovávána tak, aby poskytla více použitelných dat a obrázků.

V tomto zpracovaném ionogramu jsou surové tečky daty z ionosondy a poté byly křivky přizpůsobeny datům, aby snáze ukázaly stav ionosféry a způsob, jakým může podporovat rádiovou komunikaci.

Co je uvnitř a ionosonda

Ionosondy jsou sofistikované položky testovacích přístrojů. Jsou navrženy speciálně pro účely testování stavu ionosféry. I když mají mnoho podobností s jinými formami pulzního radaru, jsou specializované, protože jsou normálně určeny pro použití na frekvencích mezi velmi přibližně 1 MHz a 30 MHz.

Historie vývoje ionosondy

Moderní ionosondy mohou vystopovat své kořeny ve vývoji raných pulzních radarových systémů. Používají úplně stejné principy, i když jejich aplikace a použité frekvence jsou velmi odlišné.

Ačkoli první myšlenky na radar byly načrtnuty již na počátku 20. století, teprve s vypuknutím druhé světové války začaly obě strany ve velkém využívat samotný radar. Vývoj radaru během této doby pokročil dlouhou cestu.

Pokud jde o vývoj samotné ionosondy, první pulzní radar byl vyvinut v USA a prováděly se zde experimenty s využitím technologie ke stanovení výšky vodivé vrstvy v horních vrstvách atmosféry. Testovací přístroj byl brzy označován jako ionosonda a byl dále vyvíjen pro zlepšení jeho výkonu.

V době, kdy přišla sedmdesátá léta, digitální technologie a technologie zpracování začaly ovlivňovat způsob, jakým byly ionosondy navrhovány. Pomocí technologie zpracování bylo možné zpracovat výsledky, spíše než jen ručně analyzovat nezpracovaná data.

Dalším velkým dopadem na vývoj ionosondy bylo zavedení osobního počítače. To umožnilo vyhodnocení dat ze samotné ionosondy v rámci lokálního počítače. Tyto osobní počítače byly schopny poskytovat významné úrovně zpracování.

V současné době je většina ionosond spojena s počítačem a obrazovkou, aby bylo možné data zpracovávat okamžitě a produkovat okamžité výsledky, a také je propojit s jinými ionosondami v síti, aby poskytly úplnější pohled na ionosférické podmínky a zlepšily příjem vysílání, stejně jako obousměrná rádiová komunikace na HF pásmech, která podléhají ionosférickým změnám.

Použití ionosond je klíčovou metodou zjišťování skutečného stavu ionosféry. S řadou těchto zařízení rozmístěných po celém světě lze určit dobrou indikaci skutečného stavu a to lze spolu s dalšími indikátory použít k předpovědi nejlepších frekvencí pro vysokofrekvenční radiovou komunikaci na krátké i dlouhé vzdálenosti. dálkové rádiové komunikační spoje.