Propagatie
Hoe propagatie op de verschillende frequentiebanden werkt is
door de jaren heen
onderdeel geweest van het zendexamen.
Voor mensen die niet uit de amateurwereld komen, is het misschien abracadabra,
hoe de verschillende signalen zich over het land, of over de wereld verspreiden.
Hoe zit dat nou met een line-of-sight verbinding? komt het signaal op 2 GHZ echt
nooit verder dan de horizon? een eenvoudig overzicht.
Op de twee meterband (144 - 146 MHz) klopt het inderdaad: onder normale
omstandigheden komt een signaal niet verder dan de horizon. Dat wil zeggen
dat het bereik van je zender zich beperkt tot dezelfde afstand die je
vanuit een uitkijkpost op de hoogte van de antenne kunt zien. De horizon
als je op de grond staat, beperkt zich tot hooguit een kilometer of tien,
maar door antennes hoger te plaatsen kun je de horizon wel verplaatsen tot
30 à 50 kilometer. Doordat het tegenstation hetzelfde doet, zie je elkaars
antennes zo over de horizon heen, en is de overbrugde afstand in de
praktijk tussen de 60 en de 100 km. Overigens buigen radiogolven op twee
meter wel een beetje mee met de aarde, zodat je met deze radiogolven iets
verder komen dan je in werkelijkheid kunt zien.
Twee-meterstations die elkaar nog net over de horizon heen kunnen bereiken,
Zet een van beide de antenne lager, dan gaat dit niet meer.
In principe geldt hetzelfde ook voor banden die hoger liggen dan 146 MHz,
en banden die lager liggen dan 144 MHz. Er zijn een paar dingen die
verschillen. Signalen op hogere frequenties reflecteren vaker tegen
gebouwen, en daardoor heb je daar meer last van, naarmate de frequentie
hoger wordt. Vooral bij mobiel gebruik wordt de 'flutter' steeds sneller.
Gebouwen absorberen de signalen ook eerder als de frequentie hoger wordt.
Daarnaast wordt bij een verdubbeling van de frequentie de trajectdemping
twee maal zo groot, zeg maar de hoeveelheid vermogen die je onderweg
verliest. Daar staat overigens wel tegenover dat een antenne van dezelfde
afmetingen ook tweemaal zoveel versterking geeft, wat het weer een beetje
goed maakt in het geval van richtantennes. Rondstralers gaan, als ze niet
uit meerdere elementen bestaan, naarmate de frequentie hoger wordt steeds
minder goed werken. Maar goed, ze worden ook steeds kleiner, wat weer
handig kan zijn. Overigens is er nog wat extra verlies aan signaalsterkte,
doordat naarmate de frequentie hoger wordt, de signalen ook weer wat minder
makkelijk met de aarde meebuigen. Ga je omlaag in frequentie, dan doet zich
het omgekeerde effect voor: het signaal buigt meer met de aarde mee. Op de
midden- en langegolffrequenties kan dit zelfs vele honderden kilometers zijn.
'Goede condities'
Interessant voor amateurs zijn vooral de uitzonderingsgevallen, die voor
professionele gebruikers juist vaak een plaag zijn. De eerste groep noemt
het 'goede condities', de tweede groep vaak 'atmosferische omstandigheden'
ook al ligt de oorzaak van de storing buiten de atmosfeer... Met goede
condities zijn de te overbruggen afstanden vaak spectaculair groter.
Bij frequenties boven pakweg 50 MHz spelen daarbij vooral weerkundige
verschijnselen (binnen de aardatmosfeer) een rol. Een uitzondering daarop
zijn reflecties van de signalen tegen de E-laag in de ionosfeer
(sporadische-E reflectie), wat normaal alleen onder de 30 MHz gebeurt maar
af en toe ('sporadisch') ook daarboven. Andere uitzonderingen zijn het
reflecteren tegen de sporen van in de dampkring verbrandende meteorieten
(Meteor Scatter), communiceren via door geïoniseerde lagen buiten de
dampkring onder invloed van deeltjes vanaf de zon die ook het noorderlicht
veroorzaken (aurora) en de bijna topsport onder het radioamateurisme: het
reflecteren van signalen tegen de maan (Moon Bounce).
Daarnaast zijn er dus de meteorologische (weerkundige) verschijnselen zoals
het door ongewone temperatuurverschillen tussen verschillende luchtlagen
meebuigen van het signaal, en het vrij zeldzame 'ducten' waarbij een
signaal tussen twee temperatuurbegrenzingen bijna als in golfpijp wordt
getransporteerd. Voor deze laatste vormen kan het zelfs zijn dat een hoge
antenne onder bepaalde omstandigheden zelfs minder goed werkt dan een laag
opgestelde antenne. Het is bij iedere vorm van goed condities verbazend hoe
enorm de reikwijdte van een zender groter wordt. Een voorbeeld. In de
streken rond de Perzische Golf komt een scheepsmarifoon (rond de 160 MHz),
die in onze streken normaal niet verder dan een kilometer of 50, 60 werkt,
meestal wel 600 à 800 km ver. Dit wordt veroorzaakt door een permanente
temperatuursinversie. Dat is een toestand waarbij als je hoger komt de
lucht steeds warmer wordt, in plaats van andersom, zoals normaal op de
meeste plaatsen het geval is.
Meteor Scatter, Aurora en sporadische-E doen zich af en toe voor in de twee
meter amateurband, en vaker naarmate de frequentie lager wordt. Moon Bounce
gebeurt vanaf 28 MHz, hoewel die frequentie heel zelden gebruikt wordt,
omdat je daarbij zulke grote antennes nodig hebt. Voor deze modus zijn
enorme antennes en grote zendvermogens sowieso eigenlijk onontbeerlijk.
De HF-banden.
Op de kortegolfbanden (tot aan 30 MHz) doet zich een totaal andere situatie
voor. De E-laagreflectie die op twee meter zo zelden voorkomt, is hier een
tamelijk normaal verschijnsel. Signalen reflecteren afhankelijk van de tijd
van de dag, van het jaargetijde en van de elfjaarlijkse cyclus van het
aantal zonnevlekken (uitbarstingen op de zon) tegen lagen op verschillende
hoogtes in de ionosfeer. Hoe lager de frequentie, hoe meer geladen deeltjes
het signaal tegenkomt, voordat dit de aarde kan verlaten. Op lage banden,
zoals 80 meter (3,5 MHz) reflecteert het signaal daarom ook recht naar
beneden en onder een grote hoek met het aardoppervlak terug. Daarom zijn de
afstanden die daar overbrugd kunnen worden klein, hoewel ook grotere
afstanden goed mogelijk zijn. Door de grote hoeveelheid deeltjes in de
lagen die het signaal op deze frequenties tegenkomt is de demping van de
signalen ook groter, en is een groter zendvermogen nodig dan op
bijvoorbeeld tien meter (28 MHz).
Het ontvangststation 'C' in de dode zone kan het signaal van
zender 'A' niet horen, station 'B' kan dat wel.
Op tien meter bijvoorbeeld reflecteert een signaal als de band open is
eigenlijk alleen maar, als het signaal vlak over de horizon wordt
weggestraald. Alleen dan komt het voldoende geïoniseerde deeltjes tegen om
te kunnen reflecteren. Er is op deze band vrij weinig zendvermogen nodig,
omdat de demping in de lagen voor deze frequenties niet groot is. Het
gevolg is dat het signaal pas over een grote afstand naar beneden komt,
afhankelijk van de hoogte waarop het gereflecteerd wordt, vaak 1000 of 1500
km. Een signaal kan ook meerdere keren tussen aarde en ionosfeer worden
gereflecteerd. Er wordt dan gesproken van multi-hop. Op die manier kunnen
nog veel grotere afstanden overbrugd worden. Ook kan het signaal op de
kortegolf een keer de wereld rond gaan, en daardoor een echo op het geluid
veroorzaken.
Multihop.
Op nog lagere frequenties spelen weer andere factoren een rol, maar het
voert waarschijnlijk te ver om daar in het kader van dit niet al te
ingewikkeld bedoelde artikel op in te gaan.
"copyright John Piek, geplaatst met toestemming van BDU/RAM"
onderdeel geweest van het zendexamen.
Voor mensen die niet uit de amateurwereld komen, is het misschien abracadabra,
hoe de verschillende signalen zich over het land, of over de wereld verspreiden.
Hoe zit dat nou met een line-of-sight verbinding? komt het signaal op 2 GHZ echt
nooit verder dan de horizon? een eenvoudig overzicht.
Op de twee meterband (144 - 146 MHz) klopt het inderdaad: onder normale
omstandigheden komt een signaal niet verder dan de horizon. Dat wil zeggen
dat het bereik van je zender zich beperkt tot dezelfde afstand die je
vanuit een uitkijkpost op de hoogte van de antenne kunt zien. De horizon
als je op de grond staat, beperkt zich tot hooguit een kilometer of tien,
maar door antennes hoger te plaatsen kun je de horizon wel verplaatsen tot
30 à 50 kilometer. Doordat het tegenstation hetzelfde doet, zie je elkaars
antennes zo over de horizon heen, en is de overbrugde afstand in de
praktijk tussen de 60 en de 100 km. Overigens buigen radiogolven op twee
meter wel een beetje mee met de aarde, zodat je met deze radiogolven iets
verder komen dan je in werkelijkheid kunt zien.
Twee-meterstations die elkaar nog net over de horizon heen kunnen bereiken,
Zet een van beide de antenne lager, dan gaat dit niet meer.
In principe geldt hetzelfde ook voor banden die hoger liggen dan 146 MHz,
en banden die lager liggen dan 144 MHz. Er zijn een paar dingen die
verschillen. Signalen op hogere frequenties reflecteren vaker tegen
gebouwen, en daardoor heb je daar meer last van, naarmate de frequentie
hoger wordt. Vooral bij mobiel gebruik wordt de 'flutter' steeds sneller.
Gebouwen absorberen de signalen ook eerder als de frequentie hoger wordt.
Daarnaast wordt bij een verdubbeling van de frequentie de trajectdemping
twee maal zo groot, zeg maar de hoeveelheid vermogen die je onderweg
verliest. Daar staat overigens wel tegenover dat een antenne van dezelfde
afmetingen ook tweemaal zoveel versterking geeft, wat het weer een beetje
goed maakt in het geval van richtantennes. Rondstralers gaan, als ze niet
uit meerdere elementen bestaan, naarmate de frequentie hoger wordt steeds
minder goed werken. Maar goed, ze worden ook steeds kleiner, wat weer
handig kan zijn. Overigens is er nog wat extra verlies aan signaalsterkte,
doordat naarmate de frequentie hoger wordt, de signalen ook weer wat minder
makkelijk met de aarde meebuigen. Ga je omlaag in frequentie, dan doet zich
het omgekeerde effect voor: het signaal buigt meer met de aarde mee. Op de
midden- en langegolffrequenties kan dit zelfs vele honderden kilometers zijn.
'Goede condities'
Interessant voor amateurs zijn vooral de uitzonderingsgevallen, die voor
professionele gebruikers juist vaak een plaag zijn. De eerste groep noemt
het 'goede condities', de tweede groep vaak 'atmosferische omstandigheden'
ook al ligt de oorzaak van de storing buiten de atmosfeer... Met goede
condities zijn de te overbruggen afstanden vaak spectaculair groter.
Bij frequenties boven pakweg 50 MHz spelen daarbij vooral weerkundige
verschijnselen (binnen de aardatmosfeer) een rol. Een uitzondering daarop
zijn reflecties van de signalen tegen de E-laag in de ionosfeer
(sporadische-E reflectie), wat normaal alleen onder de 30 MHz gebeurt maar
af en toe ('sporadisch') ook daarboven. Andere uitzonderingen zijn het
reflecteren tegen de sporen van in de dampkring verbrandende meteorieten
(Meteor Scatter), communiceren via door geïoniseerde lagen buiten de
dampkring onder invloed van deeltjes vanaf de zon die ook het noorderlicht
veroorzaken (aurora) en de bijna topsport onder het radioamateurisme: het
reflecteren van signalen tegen de maan (Moon Bounce).
Daarnaast zijn er dus de meteorologische (weerkundige) verschijnselen zoals
het door ongewone temperatuurverschillen tussen verschillende luchtlagen
meebuigen van het signaal, en het vrij zeldzame 'ducten' waarbij een
signaal tussen twee temperatuurbegrenzingen bijna als in golfpijp wordt
getransporteerd. Voor deze laatste vormen kan het zelfs zijn dat een hoge
antenne onder bepaalde omstandigheden zelfs minder goed werkt dan een laag
opgestelde antenne. Het is bij iedere vorm van goed condities verbazend hoe
enorm de reikwijdte van een zender groter wordt. Een voorbeeld. In de
streken rond de Perzische Golf komt een scheepsmarifoon (rond de 160 MHz),
die in onze streken normaal niet verder dan een kilometer of 50, 60 werkt,
meestal wel 600 à 800 km ver. Dit wordt veroorzaakt door een permanente
temperatuursinversie. Dat is een toestand waarbij als je hoger komt de
lucht steeds warmer wordt, in plaats van andersom, zoals normaal op de
meeste plaatsen het geval is.
Meteor Scatter, Aurora en sporadische-E doen zich af en toe voor in de twee
meter amateurband, en vaker naarmate de frequentie lager wordt. Moon Bounce
gebeurt vanaf 28 MHz, hoewel die frequentie heel zelden gebruikt wordt,
omdat je daarbij zulke grote antennes nodig hebt. Voor deze modus zijn
enorme antennes en grote zendvermogens sowieso eigenlijk onontbeerlijk.
De HF-banden.
Op de kortegolfbanden (tot aan 30 MHz) doet zich een totaal andere situatie
voor. De E-laagreflectie die op twee meter zo zelden voorkomt, is hier een
tamelijk normaal verschijnsel. Signalen reflecteren afhankelijk van de tijd
van de dag, van het jaargetijde en van de elfjaarlijkse cyclus van het
aantal zonnevlekken (uitbarstingen op de zon) tegen lagen op verschillende
hoogtes in de ionosfeer. Hoe lager de frequentie, hoe meer geladen deeltjes
het signaal tegenkomt, voordat dit de aarde kan verlaten. Op lage banden,
zoals 80 meter (3,5 MHz) reflecteert het signaal daarom ook recht naar
beneden en onder een grote hoek met het aardoppervlak terug. Daarom zijn de
afstanden die daar overbrugd kunnen worden klein, hoewel ook grotere
afstanden goed mogelijk zijn. Door de grote hoeveelheid deeltjes in de
lagen die het signaal op deze frequenties tegenkomt is de demping van de
signalen ook groter, en is een groter zendvermogen nodig dan op
bijvoorbeeld tien meter (28 MHz).
Het ontvangststation 'C' in de dode zone kan het signaal van
zender 'A' niet horen, station 'B' kan dat wel.
Op tien meter bijvoorbeeld reflecteert een signaal als de band open is
eigenlijk alleen maar, als het signaal vlak over de horizon wordt
weggestraald. Alleen dan komt het voldoende geïoniseerde deeltjes tegen om
te kunnen reflecteren. Er is op deze band vrij weinig zendvermogen nodig,
omdat de demping in de lagen voor deze frequenties niet groot is. Het
gevolg is dat het signaal pas over een grote afstand naar beneden komt,
afhankelijk van de hoogte waarop het gereflecteerd wordt, vaak 1000 of 1500
km. Een signaal kan ook meerdere keren tussen aarde en ionosfeer worden
gereflecteerd. Er wordt dan gesproken van multi-hop. Op die manier kunnen
nog veel grotere afstanden overbrugd worden. Ook kan het signaal op de
kortegolf een keer de wereld rond gaan, en daardoor een echo op het geluid
veroorzaken.
Multihop.
Op nog lagere frequenties spelen weer andere factoren een rol, maar het
voert waarschijnlijk te ver om daar in het kader van dit niet al te
ingewikkeld bedoelde artikel op in te gaan.
"copyright John Piek, geplaatst met toestemming van BDU/RAM"