Folytatnám a nagy hatótávolságú alacsony frekvenciájú radarok általános működésének és a problémáinak a boncolgatását, hogy minél többe értsék a működését. Most az ionoszféra és annak változásaival fellépő problémák kerülnek a boncolgatásra. Persze nem egyetemi szinten, mert minek, csak a működés / működtetés jobb megértéséhez kellenek az alapok. Mint azt gcsat is már korábban mondta, ha ilyen radarokat kíván valaki üzemeltetni, akkor folyamatosan monitorozniuk kell az ionoszféra paramétereit, ugyanis döntően befolyásolhatják a működést, állandó korrekcióra van szükség.
Először egy képpel kezdeném, hogy mindenkinek legyen fogalma az általános felépítéséről az ionoszférának.
Itt külön felhívnám a figyelmet arra a tényre, hogy a magassági skála NEM LINEÁRIS, HANEM LOGARITMIKUS, ami pld. azt jelenti, hogy a 0-10 km magasságú skálánál rövidebb a 10-100 km magasságig a skála, pedig itt már 9-szeres értékről van szó, ugyan így a felső része is így növekszik 100-1000 km magasságig. Tehát átlátnak a hegyeken a radarok, de kép a Mounteveresttel csalóka lehet sokaknak !!!
A képen jól látszik, hogy hol kezdődik az ionoszféra, tehát az ilyen radarok által használt visszaverő réteg. Ez nem egy fix réteg, folyamatosan változik, tehát a monitorozást és a számítások helyesbítést is folyamatosan kell végezni. Ebből cikkből való a kép, ez alapján ismertetem a fontosabb tényezőket és azok változásait is. Ez egy modellező oldal, de nagyon jó cikket írtak a rádiókommunikáció alapjairól a megértésükhöz, ami ide is nagyon jól jön ehhez a nagy hatótávolságú radar témához. Többféle anyagból is látok benne ábrákat, tehát elég jól összeszedték az általános anyagot, nem a modellezés alapján tárgyalja a témát.
Bevezetés a rádiókommunikációba
http://rchangar.hu/radiocomm-intro
A legfontosabb részeket szó szerint idézem belőle.
Az első rész a polarizáció ismertetése. Mint azt már
Hpasp korábban említette, az antennák vízszintes polarizációban állnak. A legtöbbe ezt a részét talán ismerik is a régebbi tv antennák és műholdvevők esetében is, mert a felszereléshez, beállításhoz ezt jó volt tudni aki csinálta. Ezeknél a radaroknál azért kell a vízszintes polarizáció, mivel átlagban a repülők legnagyobb kiterjedései ebben a síkban vannak, így ez az optimálisabb hozzá, nagyobb lesz a visszavert (vagy inkább sugárzott) jel.
A következő rész a reflexió, refrakció és diffrakció, vagyis a visszaverődés, a törés, és az elhajlás fogalmát ismerteti. Ezeknél a radaroknál az első kettő alapvetően kell, de az alacsony frekvencián az elhajlással számolni kell ha más miatt nem is, de a hibajel javítások miatt figyelni kell ezt az értéket is, mivel közelebbi működési tartományból ebből is jönnek visszavert jelek.
A következő rész az atmoszféra és tulajdonságainak, rétegzésének ismertetése, a rétegek felosztása és elnevezései. Az ionoszféra, ami minket érdekel, 50 km-es magasságtól kezdődik, de ez folyamatosan változik. Idézem: "Minthogy az ionoszféra folytonos állapotváltozásoknak van kitéve, a vázolt elrendezés nem tekinthető egymáson elhelyezkedő rétegek merev rendszerének: az ionizáció mértéke folytonosan változik az év- és napszak, a naptevékenység, a földrajzi szélesség és még egyéb tényezők függvényében."
Ami fontos: a rétegek nagyon gyorsan is megváltozhatnak, a rétegek között többszörös visszaverődés is keletkezhet, ezért folyamatosan monitorozni kell az állapotát. Szóval az előnyei mellett ezért igen küzdelmes fenntartani a számításokat végző algoritmusok paraméterezését, de még így is megéri a munkát a hatalmas előnyei miatt.
A következő rész az elektromágneses hullám terjedése. Ez minket rövidhullámú sávban érdekel. Ez a 4000kHz-től (4MHz) a 26000kHz (26MHz) tartomány, ami méterben 10 m -től a 70 m közötti tartományt foglalja el. (ez a frekvencia
λ (lambda) hullámhosszban kifejezett értéke, ugyan az jelenti mint az ezzel egyező kHz-ben vagy MHz-ben kifejezett értékei, semmi különbség nincs, ez kb. olyan mint amikor az Istvánt Stefánnak hívjuk, de ugyan arról a személyről van szó) Itt jegyezném meg, hogy korábban tévesen a hosszúhullámú jelöltem meg működési frekvenciának, de éppen annak a tetejétől indul.
Mondjuk én nem vagyok és nem is voltam rádióamatőr, hogy ezekre annyira kéne emlékeznem, szóval tévedtem, de csak kicsit, és csak ebben, ami lexikális adat. (megmondom őszintén nem néztem utána az értékeknek, azonnal kiderült volna a számomra, már a géphosszak és frekvenciák összevetésénél is, azonnal...
)
Szóval a terjedés, most értünk ahhoz a részhez, ami eléggé érdekes nekünk.
Idézek szó szerint a cikkből: (a legfontosabb részeket kiemeltem színesre)
"
Elektromágneses hullám terjedése. Az elektromágneses hullámok terjedésében jelentős szerepe van a földfelszín görbületének, a talaj eltérő konduktivitásának
és legfőképpen atmoszférájának. Ha az adó- és vevőantenna a föld felszínén van, a rádióhullámok az adótól a vevőig két úton juthatnak el:
- – a troposzférán át a földfelszín mentén, mint felületi vagy talajhullámok
- – az ionoszférától visszaverődve, mint térhullámok.
A felületi hullámok a Föld görbületét követik, és terjedésük során a felszíni abszorpciós hatások következtében veszteséget szenvednek. Ez a veszteség a frekvenciával növekszik.
Igen kis frekvenciák esetében (a leghosszabb hullámtartományban) a felületi hullám nagy távolságok áthidalását teszi lehetővé. (ez rádiózás, az US hadserege a mai napig üzemben tart egy ilyen hálózatot nukleáris háború esetére) A talaj elektromos vezetőképessége és a tereptárgyak (épületek, növényzet stb.) a felületi hullámok terjedését befolyásolják, a hatótávolságot azonban főleg a kisugárzott teljesítmény határozza meg. A rövidhullámok felületi hatósugara csekély. Közepes teljesítményű amatőr adóval a 80 m-es sávban kb. 100 km-es felületi hullámú hatótávolsággal lehet számolni; azonos teljesítményű 10 m-es sávban dolgozó adónál ez a távolság kb. 15 km-re csökken. Az ultrarövid hullámok tartományában a nagyobb távolságok áthidalását felületi hullámokkal a troposzférában létrejövő hullám-elhajlás, -törés és -szóródás teszi lehetővé.
A legnagyobb földi távolságok áthidalását a rövidhullámok térbeli terjedése teszi lehetővé, amikor is a térhullámok az ionoszférától visszaverődnek. A rádióhullámok terjedési sebessége az ionoszférában valamivel nagyobb, mint a troposzférában, és lényegében az elektronkoncentráció és a frekvencia függvénye. Az elektronkoncentráció növekedésével – adott frekvencián – a terjedési sebesség is növekszik. Ha a hullámhomlok nem merőlegesen, hanem 90°-nál kisebb szöggel lép be az ionoszférába, a hullámhomlok felső része “gyorsabb”, mint az alsó része. Az eltérő terjedési sebesség következtében a terjedési irány megtörik és elegendő nagy elektronkoncentráció esetén a hullám a Föld felé visszaverődik. A jelenséggel kapcsolatosan az alábbi összefüggések érvényesek:
- Minél nagyobb az üzemi frekvencia, annál nagyobb elektronkoncentráció szükséges a reflexió feltételeinek biztosítására.
- A térhullám visszaverődése a Föld felé annál könnyebben valósul meg, minél laposabban lép be az ionoszférába.
A reflexió sohasem veszteségmentes, ezért a visszavert térhullámoknál mindig kisebb-nagyobb járulékos csillapítással kell számolni. Az ionoszféra csillapítása frekvenciafüggő: a kisebb frekvenciák csillapítása nagyobb, mint a nagyobb frekvenciáké.
A térhullámok nagy távolságú terjedését azonban az árnyékolás akadályozhatja. Fedésről beszélünk akkor, amikor a hullámok már a viszonylag alacsony E-rétegről visszaverődnek, és így a magasabban elhelyezkedő F-rétegig el sem jutnak. Összefoglalóan megállapítható, hogy a térhullámok terjedése függ a felső határfrekvenciától (az a frekvencia, mely merőlegesen érkezve az ionoszférába meg visszaverődik), a csillapítástól és az árnyékolástól.
Az áthidalható legnagyobb távolság – egyszeres visszaverődéssel az ionoszférától 4000…4500 km. Mivel azonban a rövidhullámok a talaj és az ionoszféra között többszörösen is visszaverődhetnek, a térhullámok többszörös “ugrással” a legnagyobb lehetséges földi távolságokat is áthidalhatják."
Tehát nagyjából ennyi lenne, amit általánosan érdemes tudni a rövidhullámok terjedéséről használhatóságáról amit az előrejelző radarok használnak. Hacsak nem akar egyet valaki építeni...
Természetesen rengeteg helyen megtalálható információ magyar nyelven is a működés megértéséhez. Ebben a cikkben viszonylag jól egyben volt a lényeg ami ide kellett.
Próbáltam már keresni anyagot a helyzetmeghatározás részletesebb elmagyarázásához, de amik vannak azokat a legtöbben nem értenék meg. Egyébként a GPS 2D-vel egyezik nagyjából, de itt csak (minimum) két vevőt egy és sugárzót (impulzus üzemben) használunk a háromszögelés kiszámításához, meg persze rengeteg folyamatosan változó tényezővel kell dolgozni (itt is szinkronizált atomórák adják a mérések egyik fő alapját). Én azokhoz képest amiket találtam, egyszerűen és érthetően magyaráztam el a bemérési elvet.