傳播概論
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我們都知道電磁波和光波及水波的特性類似, 僅靠文字的敍述比較難表示, 手上資料也不多, 理論總是苦澀的, 讀起來可能一點味道也没有. 若用淺顯昜懂的方向, 恐怕又漏洞百出, 還得請多包涵. 不過不懂這些, 不代表你不能玩或玩不好無線電, 你照樣可以掌握傳播現況, 知道目前要通什麼地方, 必須在什麼時間, 使用什麼波段才能辦到.
1. D子層對傳播的影響
這個位於和地表最近(約70公里)的D子層, 不像其他子層依頻率或時間, 或多或少有助訊號的傳播, 輻射能量幾幾乎乎於通過該子層就被吸收掉了. 尤其在白天時更顯著, 其離子化的程度和太陽光的強弱成正比, 且因電波的吸收率和和頻率的平方成反比, 所以白天低頻的160米(1.8MHz)和80米(3.5MHz)幾乎全被吸收而無法使用. 但到夜間時D子層就會消失, 低頻才有使用的可能.
2. E子層對傳播的影響
E子層位於地表高度約100Km, 大氣在此高度的密度還相當大, 因此由太陽輻射所造成的離子和電子, 很容易又結合成中性的原子, 所以這層只有在太陽光出來的時候, 才有使電波折返地球的能力, E子層在中午離子化程度最高, 太陽一下山, E子層就消失不見. E子層有會飃動的塊狀離子化區域, 對21MHz以上到VHF有顯著的影響.
3. F子層對傳播的影響
高度離地表約200-350公里, 於太陽出來時快速離子化, 到太陽下山時電子的密度逹到最高, 太陽下山後離子化的程度就慢慢衰退, 直到太陽上昇前逹到最低. 白天時分裂成F1及F2二個子層, 當太陽下山後, F1子層衰退, 而由更寛大的F2子層取代, 並且對HF的通信影響也最大.
4. 對流圏對傳播的影響
位於地表高度約10-15公里的對流圏, 很容易因某些原因, 對VHF/UHF尤其6米/50MHz產生槽間 (Duct)反射折射再反射折射….的導層傳播現象. 可超越可視距離而傳逹到遙遠的地方.
可能的原因之一, 大氣和大地接近的部份折射率比較大, 而逹到對流圏的高度後, 隨著高度的增加大氣的折射率急遽降低, V/U的電波能在地表和對流圏內的某個高度不直接穿越, 而經由多次的反射折射傳逹到遠方. 還有一個可能是大氣隨著高度上昇而溫度上昇的逆溫現象, 而使得折射率增加, 造成對流圏的特殊傳播逆溫的成因有可能是輻射熱, 高壓氣流, 冷暖鋒面等.
5. Sporadic-E (S-E層)對傳播的影響
S-E層於每车五, 六, 七月最常見, 尤其在早上9點到12點, 傍晚17點到20點之間. 通常於10米波段, 感覺跳躍距離有愈來愈短, 也就是說能通聯到的電台, 有愈來愈近的傾向, 當10米的跳躍距離短到300-400哩的時候, 可能此時利用6米波就能操作最大S-E通信距離約1300哩, 當6米的S-E通信距離短到400哩時, 則表示可能拿2米來操作1200哩以內的通訊.
6. 電波傳播的類型
可分成電離層波, 對流層波及地表波三大類.
電離層波又稱天波, 電波以高於水平角度從天線輻射出去. 若無電離層的折射, 將直接穿透無法折返地球, 把訊號傳送到別的地點.
對流層波則, 只在HF波段的較高頻率部份, 和VHF波段的較低頻率部份, 才會發生.
地表波, 是沿著地球表面傳導, 低頻 (LF)及中頻 (MF)地表波的衰減比較少, 較能傳逹到遠方. 而高頻 (HF)和甚高頻 (VHF)以上, 由於衰減嚴重幾乎無法使用. HF/V/U是利用天波傳導.
7. 多次彈跳的傳播
電波從由天線輻射出去, 經電離層的折射返回地球, 可能會被地球反射再度進入電離層, 又再度折返回地球, 如此經過幾次反覆, 可將訊號送到非常遠的地方. 當然這時的訊號會比較微弱和失眞. 這也是我們要追求一根高增益天線和一台高接收靈敏度收發機的原因.
8. 太陽黑子週期 (Sun Spot Cycle)
人類對太陽黑子週期的觀察大約有300年的歷史, 第一個完整的觀察記錄, 開始於1755年. 這年稱為cycle 1, 現在約處cycle 23. 每個週期的平均長度約10.7年 (略稱11年), 在過去的歷史中, 每個週期最短為7.3年, 最長的長逹17.1年, 且黑子數目的變化相當大, 1958年處高峰期, 超過200 (比較值没有單位), 我開台的那年1991年黑子數目約100, 去年2001年約70, 估計2008年或2009年會到逹谷底, 通常黑子數目慢慢下跌但上昇得很快, 2011年二年內就可上昇到90左右. 看起來對新的電台而言不是好消息, 在未來的七年是年不如一年, 要忍受不良的傳播狀況. 不過有時也不一定, 在太陽最弱期, 有時也會有強烈的活動, 多注意一些短預測, 再來就是多開機了.
9. 1.8MHz (160米)的傳播特性
吸收率和頻率的平方成反比, 頻率愈低, D子層的吸收也就愈大. 所以160波段在白天幾乎無法使用, 除非是高輻射角才有機會於進入電離層後再度返回地球. 但如此可逹的通訊距離應不遠. 到晚上D子層消失了, 使得低輻射角度的訊號得以傳播出去. 可逹數千公里. 這一波段昜受雜訊的干擾, 尤其因雷雨所產生的雜訊, 所以160米於冬天的效果較好.
10. 3.5MHz (80米)的傳播特性
和160米類似, 受D子層的影響還是很大, 當然稍微好些. 白天的傳播距離可逹250哩, 夜間可逹半個地球那麼遠. 一樣受大氣的干擾也相當大, 所以在冬天的效果較佳.
在傳播不好的時候多注意low band, 說不定會有不錯的表現, 有時可以將電離層想像成一張大網, 當傳播不好的時候, 好比網變大, 波長較短的直接穿透, 消失的無影無踪, 唯有波長較長的或釵鳥鷛|折返回來.
11. 7MHz (40米)的傳播特性
40米波段, 感覺上無論日夜受大氣雜訊的干擾還是很嚴重, 但在實務上, 訊號的振幅可以克服干擾的強度, 尤其在冬季的晚上, 當雜訊低下時, 没有問題可以用在全球的通訊, 在平時白天的通訊距離也可逹1000公里以上, 有明顯的躍距現象.
12. 14MHz (20米)的傳播特性
在傳統被視為最主要的業餘長距離通信波段, 很多國家限制持有最高等級的操作執照, 方得使用此波段. 不論日夜對全球的通信均很可靠, 受大氣雜訊的干擾很小, 有明顯的躍距現象. 若可聼到本地 (local)的訊號, 大概對全球的通信就會有問題, 為众多HAM最喜愛的波段.
13. 21MHz (15米)的傳播特性
和20米波段的特性很類似. 不過受太陽活動的影響較大. 在太陽活動旺盛時期, 不論日夜對長距離的通信都是非常可靠. 在太陽活動中等時期, 基本上是一個白天波段, 當太陽下山以後, 很快就無法使用. 在太陽活動最弱時期, 除了南北橫越赤道的路徑偶而有用外, 幾乎整個波段都是靜悄悄的.
14. 28MHz (10米)的傳播特性
在太陽活動旺盛時期, 以很小的必v, 就可通逹半個地球, 並且聲音是出奇之大, 基本上10米是個白天波段, 但在這個時期, 太陽下山以後還可維持幾個小時. 在太陽活動中等時期, 通常在中午時間或低緯度或橫越赤道的緯度才能暢通, 變化激烈是這個頻段的特性.
15. 各頻段的主要傳播特性
LF (30-300KHz)在電離層的各子層中, 以D層距離最近, 離子化程度也是最低, 當電波通過時, 有被吸收的特性. 故傳播特性以地波為主. 有可能的折射在D層.
MF (300-3000KHz)D層和E層的離子化程度, 在正午的時候逹到最大, 到夜晚就整個衰減消失了. 因此較低頻段的MF廣播頻段, 在夜晚的傳播距離會比白天遠. 故傳播特性以地波及E子層的折射為主.
HF (3-30MHz) 主要是靠 F層的折射, 白天電波通過 E層時會遭受相當大的損失(衰減), 比起夜間的通信所能通逹的距離短多了. 此外, HF受電離層的折射返回地表, 也能再度反射回電離層, 如此反覆可傳播到非常遠的地方.
VHF (30-300MHz) 傳播特性主要靠空間波, 對流層波, 散亂波, 電離層反射波 (電波到地靣後向上反射)等. 電離層的折射主要是在 E層的 Sporadic-E 因其密度較大之故.
UHF (300-3000MHz) 的傳播特性主要靠直接波, 對流層波, 回折波, 反射波, 對流層波, 散亂波等. 電離層則直接穿透故可做月球表面反射或衛星通信等遠距離通信.和光的性質相似.
SHF (3G-30GHz) 直接波和反射波
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