Dalekosiężna łączność ultrakrótkofalowa

Fale ultrakrótkie rozchodzą się wzdłuż linii prostych w sposób podobny do promieniowania świetlnego. Oznacza to, że tylko z miejsc wzajemnie widocznych można liczyć na stałą obustronną łączność ultrakrótkofalową. Jeżeli jednak zrezygnujemy z warunku „stałości” obustronnej łączności UKF, to otwiera się przed nami możliwość nadawania i odbierania użytecznych sygnałów UKF z bardzo dużych odległości, ze stacji pozostających poza zasięgiem horyzontu optycznego. Muszą jednak zaistnieć chwilowo sprzyjające ku temu warunki, jak na przykład:

1. Inwersja temperaturowa dolnych warstw atmosfery, powodująca załamywanie fal ultrakrótkich w kierunku ku Ziemi. Inwersja temperaturowa występuje najczęściej latem. Dogodne warunki dla propagacji fal tego zakresu mogą wtedy trwać od kilku do kilkunastu godzin. Obustronna łączność UKF możliwa jest na odległość kilkuset do tysiąca kilometrów zarówno fonią jak i telegrafią. Siła sygnału UKF jest zmienna, wykazuje szybkie i głębokie zaniki, aby po kilku sekundach ponownie osiągnąć pełnię czytelności i intensywności. Taka łączność radiowa to Troposcatter (Tropospheric Scatter lub Tropo-scattering).

2. Zorze polarne odbijające fale ultrakrótkie.

Zjawisko odbić od zorzy może być wykorzystywane tylko przez kraje leżące „bliżej” bieguna. W naszych szerokościach geograficznych można liczyć na odbicia od zórz kilka razy w roku na północnych obszarach Polski, a raz w roku lub rzadziej na terenach południowych. Przy skierowanej na północ antenie można odbierać wtedy w ciągu 1 do 3 godzin telegraficzne sygnały UKF (Al) ze stosunkowo dużą siłą. Fonia jest nieczytelna. Taka łączność radiowa to Aurora-Scatter (Aurora-scattering).

3. Sporadyczne odbicia od warstw E Kennelly-Heaviside (Kennelly-Heaviside'a).

Warstwy takie (względnie warstwę) tworzy powietrze silnie zjonizowane ultrafioletowym promieniowaniem słońca. Wysokość warstwy jonosfery nad ziemią oraz jej zdolności refleksyjne podlegają znacznym wahaniom zależnie od intensywności promieniowania Słońca. Niestałość charakteru jonosfery może powodować w pewnym momencie odbijanie fal. Zjawisko takie trwa zwykle od kilku do kilkunastu minut i nie da się z góry przewidzieć. Ewentualna łączność UKF przez chwilowe odbicia od warstw E jest więc dziełem przypadku. Nawet jeśli łączność została zrealizowana, to stwierdzenie, że nawiązano ją w odbiciu od warstw E natrafia najczęściej na poważne trudności. Siła odbieranych sygnałów fonii czy telegrafii jest zwykle duża.
4. Odbicia od powierzchni księżyca (EME)

Technika EME (Earth-Moon-Earth) jest największym wtajemniczeniem sportu krótkofalarskiego. Wymaga nadajników o mocy rzędu 1 kW, ogromnych zestawów anten śledzących księżyc (anteny paraboliczne lub Yagi), oraz odbiornika, którego szerokość wstęgi przenoszenia zespołu odbiorczego (telegrafią Al ) ze względu na występujący przy odbiorze sygnału EME efekt Doplera, powinna wynosić ok 600 Hz do 1 kHz (filtry 300 Hz są zbyt wąskopasmowe). Łączności przeprowadza się na pasmach 2-metrowych, 70-centymetrowych i 23 centymetrowych. Łącznościom EMF towarzyszy efekt Doplera, który w paśmie 144 MHz powoduje przesunięcie częstotliwości odbitej o około 300 Hz. Fale radiowe rozchodzą się z prędkością światła c 299792458 m/s. Czas od wysłania do odbioru odbitej od powierzchni Księżyca informacji wynosi t=2d/c, gdzie d oznacza odległość Księżyca od Ziemi i odpowiednio: t= 2,4s podczas perygeum, t=2,7s podczas apogeum, jako wartość średnią przyjmuje się 2,56s.

5. Krótkotrwałe odbicia od śladów meteorów wpadających w atmosferę Ziemi Meteor Scatter (Meteor-scattering lub MS). Meteory mogą występować bądź jako pojedyncze okazy o znacznych rozmiarach i wtedy są w stanie przebyć atmosferę i upaść na powierzchnię Ziemi w postaci meteorytu (zjawisko bardzo rzadkie), bądź też jako roje drobnych cząstek materii o masie jednostkowej 1 do 250 miligramów, tworząc olbrzymią „chmurę” meteorów, która swymi rozmiarami może przewyższać kilkakrotnie kulę ziemską. Ilość meteorów, wchodzących w takim roju w atmosferę Ziemi, może wynosić do kilkunastu tysięcy na godzinę. Niektóre z tych „chmur” obiegają Słońce w sposób regularny po drogach eliptycznych, przy czym czas ich obiegu wokół Słońca jest dość precyzyjnie określony. Jeżeli drogi roju meteorów przetną się z orbitą Ziemi, to część meteorów musi dostać się w strefę atmosfery ziemskiej, gdzie lecąc z prędkością 20-30 km/s. Wskutek tarcia o atmosferę szybko się rozgrzewają, spalają i wyparowują. Jarzenie meteoru zaczyna się na wysokości ok. 100 km nad Ziemią. Meteory mogą zawierać metale, głównie żelazo oraz inne minerały. Spalanie się meteoru powoduje jonizację cząstek powietrza, a parowanie meteoru metalicznego wytwarza „chmurę” par metali, które razem tworzą przez mniej niż 1/10 sekundy na wysokości ok. 100 km nad ziemią ekran odbijający fale ultrakrótkie na odległość 1000-2500 km. Rój meteorów może przecinać drogę Ziemi nawet przez kilku dni. Jeżeli więc w takim roju pojawi się większa koncentracja meteorów, to kolejne parowanie pędzących „zagęszczonych” cząstek może trwać do kilkunastu sekund. Koncentracja par metali i zjonizowanych cząstek bardzo szybko maleje. Większe „koncentracje” meteorów w roju pojawiają się dość często, można więc liczyć, że uda nam się nawiązać łączność z bardzo odległym korespondentem. Do łączności będziemy stosować najszybszy rodzaj emisji, jaką jest telegrafia Al. Łączności są zwykle wcześniej uzgadniane ze względu na krótkotrwałość zjawiska. Polegają na nadawaniu tekstów ze znacznie zwiększoną prędkością. rejestrowanych u korespondenta za pomocą magnetofonu lub komputera. Prędkość wynosi minimum 120 do 160 znaków na minutę. Trzeba wiedzieć, w jakich terminach droga Ziemi przecina drogę „regularnych” rojów meteorów. W tym celu można posłużyć się niniejszym zestawieniem:

https://pl.wikipedia.org/wiki/Lista_rojów_meteorów

Gęstość roju meteorów przecinanego aktualnie przez Ziemię jest bardzo różna i to właśnie może przekreślić wysiłki nawet najlepiej przygotowanego i cierpliwego nadawcy, próbującego nawiązać łączność systemem MS. Stwierdzono, że najlepsze odbicia od śladów meteorów uzyskuje się w paśmie 50 MHz. Łączność MS wymaga posiadania odpowiednio przygotowanego transceivera oraz odpowiedniej anteny. Antena powinna zapewniać zysk energetyczny rzędu 10-12 dB i mieć wąską, poziomą charakterystykę promieniowania. Dziesięcio-elementowa długa Yagi, w zupełności wystarczy. Warunek dobrego dopasowania anteny do fidera jest rzeczą samo przez się zrozumiałą. Jak wykazuje doświadczenie, moc wyjściowa stopnia Pa transceivera powinna wynosić 100 do 250 W. Szerokość wstęgi przenoszenia zespołu odbiorczego (telegrafią Al) ze względu na występujący przy odbiorze sygnału MS efekt Dopiera który na częstotliwości 144 MHz powoduje przesunięcie sygnału odbitego o 500 do 600 Hz, nie powinna być mniejsza niż 1 do 2 kHz. QSO z odległą stacją musi być uprzednio umówione drogą e-mail, listowną lub radiową na falach krótkich. Umawiać należy datę i godziny prób, system wołania oraz dokładne częstotliwości pracy obu radiostacji. Sprawdzony okazał się system wołania na przemian przez 5 minut. Trzeba więc posiadać dobry zegar z sekundnikiem, precyzyjnie ustawiony według radiowego sygnału czasu nadawanego z radiostacji WWV należącej do United States National Institute of Standards and Technology's (NIST). O umówionej godzinie, przy użyciu mapy i kompasu, ustawiamy antenę w kierunku korespondenta, przy czym przez umówione 5 minut nadajemy telegrafią Al na uzgodnionej częstotliwości pasma 50 MHz lub 145 MHz. Wywołanie musi być bardzo krótkie, dlatego kluczowanie w tempie 120 do 160 znaków na minutę jest bardzo pożądane. Wywołanie zawiera jedynie znak wołanego i znak wołającego. Na przykład: „SP6NXI de HB9ERK” powtarzane bez przerwy w ciągu 5 minut. Z kolei stacja HB9ERK woła P6NXI przez następne 5 minut. Łatwo stwierdzić, że jednokrotne przetelegrafowanie wywołania musi trwać 4 do 5 sekund; zatem w okresie 5 minut wywołanie powtórzy się około 50 razy. Cykl wołania powtarzany jest tak długo przez obie stacje, dopóki któraś nie odbierze w całości nadawanego sygnału (prefiksów obu stacji). Wtedy operator, który pierwszy odebrał sygnał, nadaje już tylko raport, na przykład S25. W łącznościach MS nie nadaje się raportu według systemu RST. Trwałoby to zbyt długo. Nadaje się więc tylko literę „S”, a następnie pierwszą cyfrą po S określa się czas trwania (w sekundach) zasłyszanego sygnału MS oraz drugą cyfrą — siłę sygnału według skali S.

Czas trwania odebranego sygnału podawany jest według następującej skali:
1— sygnał krótszy niż jeden znak (krótszy od 0,5 sekundy). Sygnał taki nazywa się „pingiem” i w zasadzie nie daje żadnej informacji,
2— sygnał słyszany do 5 sekund (zwany „burstem”),
3— sygnał słyszany 5 do 15 sekund,
4— sygnał słyszany 15 do 120 sekund,
5— sygnał słyszany przez okres dłuższy niż 120 sekund.

Jeżeli stacja odbierze wspomniany wyżej raport S25 i przed tym usłyszała już znak naszej stacji, wtedy zaczyna nadawać znaki rrr rrr, co wskazuje że odebrała nasz prefiks i raport. Jeżeli my z kolei odbierzemy jej znaki rrr, należy zażądać brakujących nam danych, posługując się następującym kodem umownym:

all all all — podawaj (lub powtórz) wszystko, to znaczy prefiksy obu stacji i raport,
bc bc bc — podawaj (lub powtórz) prefiksy obu stacji
ys ys ys — podawaj lub powtórz twój prefiks i raport
ms ms ms — podawaj lub powtórz mój prefiks i raport
sss sss sss — podawaj lub powtórz tylko twój raport dla mnie.

Ponieważ usłyszeliśmy już stację (bo podaliśmy dla niej raport S25), a teraz odebraliśmy jej sygnał rrr, to zażądamy już tylko raportu, nadając przez umowne 5 minut sygnał sss sss sss. Załóżmy, że już w następnych 5 minutach nasłuchu odebraliśmy upragniony dla nas raport, Via przykład S27; wtedy nadajemy tylko sygnał rrr, co właściwie kończy MS-QSO, ponieważ obie strony odebrały prefiksy i raport. Jeśli zdarzyło by się, że nasz partner odebrał tylko raport, a nie odebrał prefiksu, to będzie nadawał grupy bc bc bc i dopiero po odebraniu prefiksu naszej stacji nada końcowe rrr rrr. MS-QSO nie przebiega jednak tak łatwo, jak to wyżej opisano. Doświadczeni nadawcy MS, podają, że przeciętnie jedno MS-QSO udaje się im na 10 prób. Czas trwania jednej próby wynosi zwykle 3 do 4 godzin i to przeważnie w nocy ze względu na mniejsze zakłócenia przemysłowe.

Home

Telekomunikacja

Propagacja fal radiowych