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대류권 전파

대류권 전파

30MHz 이상의 주파수에서 대류권은 무선 신호 및 무선 통신 시스템에 미치는 영향이 증가하는 것으로 나타났습니다. 무선 신호는 가시선 계산에서 제안하는 것보다 더 먼 거리를 이동할 수 있습니다. 때때로 조건이 바뀌고 500km 또는 1000km 이상의 거리에서 무선 신호가 감지 될 수 있습니다. 이것은 일반적으로 대류권 강화의 한 형태로, 종종 줄여서 "tropo"라고합니다. 때로는 신호가 대류권 덕트로 알려진 무선 신호 전파의 형태로 높은 덕트에 갇힐 수도 있습니다. 일반적으로 존재하지 않는 간섭이 발생할 수 있기 때문에 많은 무선 통신 링크 (양방향 무선 통신 링크 포함)가 중단 될 수 있습니다. 따라서 무선 통신 링크 또는 네트워크를 설계 할 때 이러한 형태의 간섭을 인식하여 영향을 최소화하기위한 조치를 취할 수 있어야합니다.

신호가 VHF 이상의 주파수에서 이동하는 방식은 셀룰러 통신, 이동 무선 통신 및 기타 무선 시스템과 같은 시스템의 무선 커버리지와 무선 햄을 포함한 다른 사용자에게 매우 중요합니다.

가시선 무선 통신

VHF 이상에서 대부분의 무선 통신 링크는 가시선 경로를 따른다고 생각할 수 있습니다. 이것은 엄격하게 사실이 아니며 정상적인 조건에서도 무선 신호가 가시 선보다 더 큰 거리를 이동하거나 전파 할 수 있음이 밝혀졌습니다.

무선 신호가 이동하는 거리가 증가하는 이유는 지상에 가까운 지구 대기에 존재하는 작은 변화에 의해 굴절되기 때문입니다. 지면에 가까운 공기의 굴절률은 높은 곳보다 약간 높은 것으로 나타났습니다. 결과적으로 무선 신호는 굴절률이 높은 영역으로 구부러져지면에 더 가깝습니다. 따라서 무선 신호의 범위가 확장됩니다.

대기의 굴절률은 다양한 요인에 따라 달라집니다. 온도, 대기압 및 수증기압이 모두 값에 영향을 미칩니다. 무선 신호가 전체 신호 경로에 걸쳐 굴절 될 수 있고 이는 수 킬로미터까지 확장 될 수 있기 때문에 이러한 변수의 작은 변화조차도 상당한 차이를 만들 수 있습니다.

N 개

지면에서 공기의 굴절률에 대한 평균값은 약 1.0003이지만 1.00027에서 1.00035까지 쉽게 변할 수 있습니다. 보이는 매우 작은 변화를 고려하여 작은 변화를보다 쉽게 ​​알아볼 수있는 시스템이 도입되었습니다. "N"단위라고하는 단위가 자주 사용됩니다. 이 N 단위는 굴절률에서 1을 빼고 나머지에 백만을 곱하여 얻습니다. 이러한 방식으로 더 관리하기 쉬운 숫자를 얻을 수 있습니다.
N = (mu-1) x 10 ^ 6

mu는 굴절률입니다.

온도 영역의 정상적인 조건에서 매우 대략적인 지침으로 공기의 굴절률은 높이가 킬로미터 증가 할 때마다 즉, 400N 단위 / km가 약 0.0004 감소하는 것으로 나타났습니다. 이로 인해 무선 신호가 지구의 곡률을 따르고 기하학적 지평선 너머로 이동하는 경향이 있습니다. 실제 값은 무선 지평선을 약 1/3까지 확장합니다. 이 계수는 방송 무선 송신기와 같은 애플리케이션 및 이동 무선 통신, 셀룰러 통신 등과 같은 기타 양방향 무선 통신 사용자에 대한 대부분의 무선 통신 커버리지 계산에 자주 사용됩니다.

향상된 조건

특정 조건에서 대류권이 제공하는 전파 전파 조건은 신호가 훨씬 더 먼 거리를 이동하도록합니다. 조건에서 이러한 형태의 "리프트"는 VHF 스펙트럼의 낮은 부분에서 덜 두드러 지지만 일부 높은 주파수에서는 더 분명합니다. 경우에 따라 2000km 이상의 거리에서 무선 신호가 들릴 수 있으며 드물게 3000km의 거리가 가능합니다. 이로 인해 일정 기간 동안 상당한 수준의 간섭이 발생할 수 있습니다.

이러한 확장 된 거리는 신호 경로에서 굴절률 값의 훨씬 더 큰 변화로 인해 발생합니다. 이것은 신호가 더 큰 구부러짐을 달성하고 결과적으로 더 먼 거리에서 지구의 곡률을 따를 수있게합니다.

어떤 상황에서는 굴절률의 변화가 충분히 높아서 신호가 지구 표면에 다시 반사되는 지점 인 지구 표면으로 신호를 구부릴 수 있습니다. 이런 식으로 신호는 표면에 반사되어 지구의 곡률 주위를 이동할 수 있습니다. 이것은 발생할 수있는 "대류권 덕트"의 한 형태입니다.

대류권 덕트가 지구 표면 위에 발생할 수도 있습니다. 이러한 상승 된 대류권 덕트는 일부 조건에서 발생할 수있는 공기 이동의 결과로 굴절률이 높은 공기 덩어리가 그 아래와 위에 낮은 굴절률을 가진 공기 덩어리를 가질 때 발생합니다. 이러한 조건이 발생하면 신호는 굴절률이 높은 높은 공기 영역 내에 갇히게되며 탈출하여 지구로 돌아갈 수 없습니다. 결과적으로 그들은 수백 마일을 여행하고 비교적 낮은 수준의 감쇠를받을 수 있습니다. 또한 덕트 아래의 스테이션에서 들리지 않을 수 있으며 이러한 방식으로 HF 전리층 전파에서 경험 한 것과 유사한 스킵 또는 데드 존을 생성합니다.

대류권 전파의 메커니즘

대류권 전파 효과는 비교적 지구 표면에 가깝게 발생합니다. 무선 신호는 고도가 약 2km 미만인 지역의 영향을받습니다. 이 지역은 날씨의 영향을 많이받는 지역이기 때문에 기상 조건과 전파 전파 조건 및 적용 범위 사이에 강력한 연관성이 있습니다.

정상적인 조건에서는 높이에 따른 굴절률의 일정한 기울기가 있으며, 공기는 ​​가장 높은 굴절률을 가진 지구 표면에 가장 가깝습니다. 이것은 여러 요인에 의해 발생합니다. 밀도가 높은 공기와 수증기 농도가 높은 공기는 모두 굴절률을 증가시킵니다. 지구 표면에 가장 가까운 공기는 (위의 가스에 의해 가해지는 압력의 결과로) 밀도가 더 높고 수증기 농도가 더 높기 때문에 지구에 가장 가까운 공기의 굴절률을 의미합니다. 표면이 가장 높습니다.

일반적으로 지구 표면에 가장 가까운 공기의 온도는 더 높은 고도의 온도보다 높습니다. 이 효과는 온도가 더 높은 공기가 밀도가 낮기 때문에 공기 밀도 구배 (따라서 굴절률 구배)를 줄이는 경향이 있습니다.

그러나 어떤 상황에서는 온도 반전이라고하는 것이 발생합니다. 이것은 지구에 가까운 뜨거운 공기가 상승하여 더 차가운 밀도가 높은 공기가 지구에 가깝게 들어올 때 발생합니다. 이것이 발생하면 높이에 따라 굴절률이 더 크게 변화하고 굴절률이 더 크게 변화합니다.

온도 반전은 여러 가지 방법으로 발생할 수 있습니다. 가장 극적인 현상 중 하나는 고압 영역이있을 때 발생합니다. 고압 지역은 안정적인 기상 조건이 존재하고 여름에는 따뜻한 날씨와 관련이 있음을 의미합니다. 조건은지면에 가까운 공기가 가열되고 상승한다는 것을 의미합니다. 이런 일이 발생하면 더 차가운 공기가 그 아래로 흘러 온도 반전이 발생합니다. 또한 고압 영역이 이동하고 압력이 이제 막 떨어지기 시작하면 가장 큰 개선이 발생하는 경향이 있습니다.

냉전 선이 지나가는 동안에도 온도 반전이 발생할 수 있습니다. 한랭 전선은 차가운 공기 영역이 따뜻한 공기 영역과 만날 때 발생합니다. 이러한 조건에서 따뜻한 공기는 차가운 공기 위로 상승하여 온도 반전을 만듭니다. 한랭 전선은 상대적으로 빠르게 움직이는 경향이 있으며 결과적으로 전파 조건의 개선은 수명이 짧은 경향이 있습니다.

페이딩

향상된 대류권 전파 조건의 결과로 신호가 장거리로 전파 될 때 신호는 일반적으로 느린 딥 페이딩의 영향을받습니다. 이는 신호가 여러 다른 경로를 통해 수신되기 때문에 발생합니다. 대기의 바람이 주변의 공기를 움직이면 일정 기간 동안 다른 경로가 변경됩니다. 따라서 수신기에 나타나는 신호는 서로 다르고 변화하는 경로 길이의 결과로 서로 위상이 바뀌고 그 결과 전체 수신 신호의 강도가 변경됩니다.

VHF 이상에서 수신되는 모든 지상파 신호는 대류권으로 인한 일반적인 전파 조건의 영향을받습니다. 정상적인 조건에서는 신호가 정상적인 가시선 거리를 넘어서 수신 될 수 있습니다. 그러나 어떤 상황에서는 이러한 거리가 상당히 증가하고 상당한 수준의 간섭이 발생할 수 있습니다.

비디오보기: 중국과 러시아, 지구의 전리층을 통제하는 기술 실험 중 (12 월 2020).