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        

Když se elektromagnetické vlny, a v tomto případě rádiové signály, šíří, interagují s předměty a médii, ve kterých se pohybují. Rádiové signály se přitom mohou odrážet, lámat nebo ohýbat. Tyto interakce způsobují, že rádiové signály změní směr a dosáhnou oblastí, které by nebylo možné, pokud by rádiové signály putovaly v přímé linii.

Šíření ionosférického rádia je notoricky proměnlivé. Pro mnoho aplikací je však predikce šíření rádia nezbytná. Například pro vysílání a také pro uživatele obousměrných rádiových komunikačních spojů, které využívají HF pásma, stejně jako mobilní rádiovou komunikaci, námořní rádiovou komunikaci a mnoho dalších uživatelů rádiových zařízení z bodu do bodu, znalost vzorců šíření, které budou v existence v určité době jsou téměř zásadní. Tímto způsobem si uživatelé rádiových komunikací, kteří vyžadují šíření přes ionosféru, mohou vybrat nejlepší časy a frekvence, ve kterých navazují své rádiové spojení.

Predikce rádiového šíření

Existuje mnoho indikátorů, které umožňují předvídat podmínky šíření HF rádia. Nicméně právě indikátory úrovně slunečního záření a geomagnetické aktivity dávají nejlepší vodítko k možnému stavu podmínek šíření radiokomunikací přes ionosféru. Hlavní sluneční indexy jsou sluneční tok a geomagnetické indexy známé jako indexy A a K. Pomocí nich je možné ručně odvodit, jaké mohou být podmínky. Existuje však několik balíčků softwaru pro predikci šíření rádia, které jsou k dispozici. Ty berou v úvahu různé indexy spolu s polohou na zeměkouli, denní dobou, ročním obdobím a pozicí v cyklu slunečních skvrn.

Sluneční tok

Jeden z hlavních indikátorů sluneční aktivity, který se používá pro předpověď šíření rádiového signálu, je známý jako sluneční tok a má velký vliv na podmínky šíření rádiových komunikací. Poskytuje indikaci úrovně záření, které je přijímáno ze Slunce. Tento sluneční index se měří detekcí úrovně rádiového šumu vyzařovaného na frekvenci 2800 MHz (10,7 cms). Index je kotován v jednotkách slunečního toku (SFU). SFU má jednotky 10-22 ^Wattů na metr ² na Hz.

Úroveň slunečního záření se po celé zeměkouli liší. I když byly použity korekční faktory, není snadné být schopni poskytnout složenou řadu čísel. Abychom to překonali, standard se bere jako údaj z Penticton Radio Observatory v Britské Kolumbii v Kanadě. Tyto údaje jsou tedy velmi zajímavé pro předpověď šíření rádiového signálu v ionosféře.Úroveň ionizujícího záření, které je přijímáno ze Slunce, je přibližně úměrná slunečnímu toku. Existuje spíše statistický vztah než přímý, protože úroveň rádiového šumu přijímaného na frekvenci 2800 MHz je asi milionkrát nižší než intenzita záření, které vytváří ionizaci v ionosféře. Sluneční tok však poskytuje dobrou aproximaci prvního řádu, zejména pro oblast F, která je zodpovědná za šíření většiny dálkových ionosférických rádiových komunikací. Nejlepší korelace je s úrovněmi čísla Smoothed Sunspot Number (SSN).

Je možné vztáhnout denní počet slunečních skvrn na sluneční tok. K dispozici je řada rovnic, ale níže uvedená je pro většinu účelů jednoduchá a dostatečně přesná:

Kde R je denní sluneční skvrna

O něco přesnější, i když složitější rovnice ukazuje, že vztah mezi těmito dvěma hodnotami není zcela lineární.

Hodnoty slunečního toku se mění v širokém rozmezí. V jejich nejnižších hodnotách (typicky během období minima slunečních skvrn) mohou být až 50, ale mohou stoupat až k maximálním hodnotám kolem 300 (přibližně v obdobích maxim slunečních skvrn).

Protože hodnoty slunečního toku poskytují indikaci úrovně ionizace v ionosféře. To zase ukazuje, jaká může být maximální použitelná frekvence (MUF) pro rádiovou komunikaci. Nízké hodnoty slunečního toku naznačují, že hodnoty MUF mohou být nízké. Vysoké hodnoty slunečního toku naznačují, že MUF může být vyšší. Je třeba mít na paměti, že musí existovat několik po sobě jdoucích dnů trvalého vysokého slunečního záření s absencí slunečních poruch pro vysoké MUF pro rádiovou komunikaci v pásmu HF.

Geomagnetické indexy

Kromě slunečního toku je dalším důležitým vlivem na ionosféru a tím i předpověď rádiového šíření úroveň geomagnetické aktivity. Zatímco geomagnetická aktivita je měřítkem stavu zemského magnetického pole, toto je zase ovlivněno Sluncem. K označení stavu geomagnetické aktivity se používají dva indexy, které spolu souvisí:

• K index
• index

I když se oba tyto indexy liší, indikují závažnost magnetických fluktuací, a tedy i úroveň narušení ionosféry.

K index

Index K je tříhodinové měření změn zemského magnetického pole ve srovnání s podmínkami „klidného dne“. Měření se provádí pomocí magnetometru. To ukazuje na změnu magnetického toku v nanoTesla. Tato hodnota je pak převedena na K index. Vztah je kvazi-logaritmický, tedy téměř přímo úměrný na logaritmické škále.

Index K se měří na mnoha různých místech po celém světě. Magnetické pole se po celé zeměkouli mění a podle toho se na každé měřicí stanici vytváří jiná hodnota pro index K. Vzhledem k tomu, že magnetické pole se po celé zeměkouli mění různými způsoby v závislosti na způsobu ovlivnění magnetosféry, není možné mít jednoduchý vztah mezi jednou stanicí a globálním K indexem. Místo toho jsou jednotlivé indexy K zprůměrovány po celém světě, aby se získalo to, co se nazývá Kp nebo planetární K index.

Kp index

Planetární nebo Kp index má hodnoty, které se pohybují mezi 0 a 9. Hodnoty kp indexu dávají dobrou indikaci geomagnetické aktivity: hodnoty mezi 0 a 1 indikují tiché magnetické podmínky a nevedly by prakticky k žádné degradaci rádiové komunikace v pásmu HF. podmínky. Hodnoty pro index kp mezi 2 a 4 poskytují indikaci neusazených magnetických podmínek, které indikují možnost určité degradace na HF pásmech pro rádiovou komunikaci. Hodnota 5 znamená menší bouři a 6 větší. Hodnoty až do 9 indikují stále se zhoršující podmínky, přičemž 9 představuje velkou bouři, která pravděpodobně povede k výpadku HF ionosférického šíření na několik hodin.

Index

Index A je lineární míra pole Země. V důsledku toho se jeho hodnoty rozšiřují v mnohem širším rozsahu. Je odvozen z indexu K jeho škálováním tak, aby poskytl lineární hodnotu, která se nazývá index "a". To se pak zprůměruje za období dne a získá se index A. Stejně jako index K jsou hodnoty zprůměrovány po celém světě, aby se získal planetární index Ap.

Hodnoty indexu A se během bouře pohybují do 100 a při silné geomagnetické bouři mohou vzrůst až na 400.

Vztah indexu a indexu Kp

Přestože index A a index K jsou různé hodnoty, je možné tyto indexy spojit dohromady. Shrnutí tohoto vztahu je uvedeno v tabulce níže.

Geomagnetické a ionosférické bouře spolu velmi úzce souvisí. Jsou to však samostatné efekty. Geomagnetické bouře se týkají poruch zemského magnetického pole a ionosférické bouře se týkají poruch ionosféry. Bylo však zjištěno, že geomagnetické bouře často vedou k ionosférickým, ale ne při každé příležitosti.

Výklad čísel

Nejjednodušší způsob, jak použít tyto údaje pro predikci rádiového šíření, je zadat je do softwaru pro predikci rádiového šíření. To poskytne nejpřesnější předpověď toho, co se může stát. Tyto programy budou brát v úvahu faktory, jako jsou signální cesty, protože některé překročí póly a budou mnohem více ovlivněny bouřemi, než ty přes rovník.

Stále je však možné získat dobrý přehled o tom, co čísla znamenají z hlediska rádiového šíření pro všechny formy rádiové komunikace využívající ionosférické šíření, čistě jejich mentálním posouzením. Je zřejmé, že pro dobré šíření rádiové komunikace jsou zapotřebí vysoké úrovně slunečního toku. Obecně platí, že čím vyšší tok, tím lepší budou podmínky. Hladiny je však třeba několik dní udržet. Tímto způsobem se zvýší celková úroveň ionizace ve vrstvě F2. Typicky hodnoty 150 a více zajistí dobré podmínky šíření VF, i když úrovně 200 a více zajistí, že budou na svém vrcholu. Tímto způsobem se zvýší maximální využitelné frekvence, čímž se vytvoří dobré podmínky pro rádiovou komunikaci v pásmu HF.Nepříznivě působí úroveň geomagnetické aktivity, která snižuje maximální využitelné frekvence. Čím vyšší je úroveň aktivity, a tedy čím vyšší jsou indexy Ap a Kp, tím větší je deprese MUF. Skutečná výše deprese bude záviset nejen na síle bouře, ale také na jejím trvání.

Pochopení slunečních indexů je velkou pomocí při používání vysokofrekvenční radiové komunikace, ať už se jedná o obousměrnou rádiovou komunikaci, mobilní rádiovou komunikaci, rádiové vysílání nebo jakoukoli formu radiové komunikace bod-bod využívající ionosférické nebo vysokofrekvenční šíření. Pomáhá s predikcí šíření rádiového signálu a umožňuje rychlé posouzení možnosti narušení komunikace. Také obecné porozumění umožňuje rychle zaznamenat a opravit jakékoli chyby při zadávání dat do programů. Tímto způsobem umožňuje to nejlepší z radiokomunikačního zařízení a získávání nejspolehlivějších komunikací.