PODMÍNKY ŠÍŘENÍ V PÁSMU 27 MHz (11 metrů)
Radiový styk na velké vzdálenosti umožňuje ionosféra, která se vytváří nad Zemí pod vlivem ultrafialového záření slunečních paprsků. Tato ionizovaná vrstva má především velký význam v oblasti šíření kmitočtů krátkých vln (2-30MHz). Samozřejmě, že do jisté míry ovlivňuje i podmínky šíření v celém radiovém spektru. Co to je ta ionosféra, co se v ní odehrává a co umožňuje elektromagnetickým vlnám vracet se zpět na zem? To je jenom několik otázek, na které bych chtěl co nejstručněji odpovědět.
IONOSFÉRA A JEJÍ NEJDŮLEŽITĚJŠÍ VRSTVY
Ionosférou nazýváme vrstvu atmosféry nad troposférou, která je velmi řídká a není přesně ohraničená, protože plynule přechází do druhé vrstvy. Ionosféra není nikdy v klidu, a neustále se mění. Tyto změny jsou výsledkem pohybu Země okolo Slunce. Stav ionosféry se potom odráží na momentálních podmínkách příjmu krátkých vln, tedy i v našem případě, na kmitočtu CB (27MHz), kde jsou tyto změny nejvíce patrné v letních podmínkách.
Ionosféra vzniká a zaniká, nebo lépe řečeno se zhušťuje, nebo řídne účinkem slunečního záření, tj. důsledkem střídání dne a noci. Částečně zaniká na té straně zeměkoule, která se dostává do vlastního stínu. Přes den, když je zem vystavena plnému účinku ionizačního záření (ultrafialovému záření), formuje se ve výšce kolem 50-100km nad Zemí tzv.vrstva D,která existuje ve dne .Vrstva D má pouze vliv na kmitočty dlouhých vln.
Dále se zde nachází, tzv.vrstva E ve výšce 90-150km. Tato vrstva E absorbuje jistou energii kmitočtů asi do 7MHz a začíná odrážet kmitočty nad tuto hodnotu. Tato vrstva E se uplatní i pro stanice s velmi malým výkonem.Poněkud zvláštní místo zde zaujímá sporadická vrstva Es, která má s oblastí E společnou jen výšku. Tato vrstva má v našem případě velice zvláštní postavení s ohledem k tzv."rušáků". Její výskyt je v našich polohách v období od května do srpna. Nad vrstvou E, ve výšce 180-400 km nad osvětlenou stranou Země, je oblast vrstvy F.
Tato vrstva F je nejdůležitější z hlediska šíření kmitočtů krátkých vln, tedy i 27MHz-CB.Bohužel i tato vrstva je značně nestabilní a podléhá různým vlivům. Její charakteristické hodnoty, jako výška, kritické kmitočty, závisí na denní a roční době.Dále je závislá na magnetických souřadnicích "pozorovatele", na intenzitě sluneční činnosti a na mnoha dalších činitelích, které můžeme nazývat třeba jako ionosférické změny.Vrstva F je ve dne rozdělená na 2 části, a to F1 a F2. V noci existuje jenom jedna vrstva F1, která je ve výšce 180-200km a její vzdálenost je od Země skoro konstantní. Na druhé straně vrstva F2 mění svojí vzdálenost od země v závislosti na zeměpisné šířce a roční době.Při západu slunce ionizace vrstvy F2 úplně nezmizí a tento efekt umožňuje ve večerních hodinách spojení na velké vzdálenosti.
LOM ELEKTROMAGNETICKÝH VLN V IONOSFÉŘE
Pomocí odrazu v ionosféře se mohou překlenout vzdálenosti několika tisíc km. Stačí jen vyslat signály pod určitým úhlem. Toto závisí jenom na úhlu dopadu a na výšce uvedené vrstvy F. Zde je právě velmi důležitá okolnost vyzáření elektromagnetické energie (signálu z antény) na kmitočtu 27MHz pod nízkým vyzařovacím úhlem, o kterém jsem se zmínil v minulých kapitolách.Dráhu signálu od vysílací antény až do ionosféry nazýváme "skokem". Mezi skokem signálu na ionosféru a odrazem zpět na zem (doskokem) je tzv. PÁSMO TICHA (SKEEP), které závisí na vlnové délce (kmitočtu) a denní době.
IONOSFÉRICKÉ ZMĚNY
Příčinou těchto změn, jak bylo výše uvedeno, je pohyb Země okolo Slunce. Tyto změny jsou hodinové, denní, roční a v periodě 11-ti letého slunečního cyklu (tzv.slunečního maxima). Všechny tyto změny se promítají do problematiky šíření elektromagn.vln. Ionosférické změny vyvolané 11-ti letým slunečním maximem, tedy periodicitou slunečních skvrn mají praktický význam pro dálková spojení na vyšších frekvencích krátkých vln i 27MHz - CB pásmu.Když v době slunečních skvrn aktivita Slunce klesá, klesá i ionizace atmosféry a podmínky šíření jsou horší a slyšitelnost na pásmech 20-30MHz se zhoršuje.
Jako zajímavost uvádím, že maxima sluneční činnosti jsou doprovázena magnetickými poruchami (magnetické bouře), které otvírají ionosféru, především v polárních oblastech, protože zde je ionosféra nejníže, a proto se spojení na krátkou dobu přeruší, takže není možné se dovolat ani na středně vzdálené stanice.
ODRAZOVÉ SKOKY
Vyzářený signál z antény proniká přes troposféru tak hluboko, dokud se nestřetne s tak koncentrovanou vrstvou ionosféry F, která stačí na odraz vlny. Pro tento odraz je třeba vyzářit šikmý paprsek, aby byl schopen odrazu, jinak proniká dále přes ionosféru do vesmíru. Vlny musí narazit pod šikmým úhlem , který musí být menší než 90°. Při pronikání přes vrstvu se signál postupně láme, až se odrazí pod tím samým úhlem nárazu a jedním skokem překlene menší vzdálenost . Jestliže se signál vyzáří pod ještě menším úhlem z antény , dosáhne se delší skok . Po dopadu na zem se může opakovaným odrazem od zemského povrchu dosáhnout i několika násobných odrazů do vzdálenosti i tisíců km. Prakticky se může stát a je i ověřeno, že za optimálních podmínek takto vyslaný signál oběhne Zem a tato ozvěna se může vrátit operátorovi zpět na anténu ( to se stane asi za 0,13s). Signál je za ideálních technických podmínek slyšitelný, jako ozvěna - echo.
Pokud chceme dosáhnout dlouhých skoků signálu (zde se vracím k anténám pro CB),musíme snížit vyzařovací úhel antény na takovou úroveň, která odpovídá požadavkům kmitočtu. Optimální pro pásmo CB 27MHz je úhel vyzařování kolem 5-15°, při výšce antény 10m nad zemí. Tomuto požadavku nejlépe vyhovuje "půlka" nebo 5/8.
PŘÍZEMNÍ VLNA, PÁSMO PŘESLECHU, VLIV VÝKONU VYSÍLAČE
Nyní budu konkrétnější k pásmu CB 27MHz, kde se pokusím vysvětlit slyšitelnost na uvedeném kmitočtu.Zvláštností toho kmitočtu 27MHz je, že tento spadá do poměrně kritického radiového spektra z hlediska šíření. Tento kmitočet je ovlivňován z velké míry především výše uvedenými jevy v atmosféře - ionosférou, která způsobuje za určitých okolností dálkové šíření. Na druhé straně si je nutno uvědomit, že na kmitočtu 27MHz dosahuje tzv."přízemní vlna " pouze vzdálenosti asi 30km. Na tuto vzdálenost, přízemní vlnou , se realizuje nejvíce spojení na CB pásmu. Za vhodných podmínek se může dosah přízemní vlnou zvětšit až na dvojnásobek, ale to závisí na stanovišti radiostanice. Největší vliv má nadmořská výška, nebo lépe řečeno "kóta" (členitost terénu, různé kopce, zástavba, ap.).
Pokud šíření přízemní vlnou není ovlivněno výskytem sporadické vrstvy Es, jsou tato spojení v poměrně dobré kvalitě, bez okolních projevů rušení. Standardní výkon radiostanic CB - 4W je pro tyto vzdálenosti zcela dostačující, jak víme ze zimních,nebo jarních měsíců. Použitím výkonových zesilovačů na straně vysílače si vytváříme pouze tzv. dominantní postavení na kanále, tím, že z hlediska zpracování našeho signálu (frekvenční modulace - FM) se uplatní vždy ten nejsilnější signál, který překrývá v plné míře signál slabší. (viz pravidlo tří decibelů)
Při provozu SSB se tento jev do značné míry eliminuje, protože zpracování signál ve vysílací a přijímací cestě je na zcela jiném principu.
Sebevětší zvýšení výkonu vysílače, nemá z hlediska šíření přízemní vlnou žádný význam. Pouze ten, že v maximálně vzdáleném místě příjmu přízemní vlny bude na straně příjmu signál z vysilače o výkonu 4W v síle např.S 6 a z vysilače s výkonem 50W - S 8.Otázka "esíček" v době normálního šíření nemá po určitou spodní hranici žádný větší vliv na komunikační srozumitelnost. Na tomto se podílí, jak víme čitelnost (rádio-R) , která vychází z kvality promodulování u toho, či onoho zařízení (modulační zdvih, kvalita a provedení samotného mikrofonu). V praxi sledujeme stanice, které mají signál S8 s radiem 2-3, a na druhé straně signál S2 a rádio 5. Po překročení vzdálenosti přízemní vlny, třeba kolem 50km nebude slyšitelná stanice s výkonem 4W ani 100W, jestliže se neuplatní odrazová vlna. Pokud tyto stanice slyšíme , jedná se již o přenos odrazem od Es vrstvy.
DÁLKOVÝ PŘÍJEM - " RUŠÁCI "
(ideální podmínky pro SSB provoz)
V současné době jsme svědky neustále zarušených kanálů na CB.Tento jev je způsoben aktivní vrstvou F a vrstvou sporadik Es, které se aktivují nejvíce v období, ,jak jsem již předeslal , od května do srpna.Ty způsobují dálkový přenos signálu několikanásobným odrazem. Signály k nám dochází od evropských stanic, i od okrajových částí Evropy v sílách i S 9+. Protože zahraniční stanice používají poněkud větších výkonů, i tento signál k nám dojde ve velkých hodnotách S. A zde jsme svědky "přemazávacího "efektu lokálních stanic, které mohou být u nás S9, a bez problémů nás "vygumuje " italský CBíčkář se signálem S9+5dB. Proti tomuto není žádné obrany, pokud lokální stanice na nás nevyrukuje alespoň signálem S9+10dB a více.Obranou budou jenom silné nervy a očekávání nastávajícího podzimu, kdy se nebude již uplatňovat v plné míře sporadická vrstva Es.
Nemusíme si dělat obavy, že jsme takto postiženi pouze my. Obdobným syndromem jsou postiženi uživatelé stanic v celém středním pásmu Země. Tak si může poslechnout italský, anglický, nebo arabský CBíčkář rozhovory Pardubičáků, Pražáků, Hradečáků ap.Bohužel, nezanedbatelný vliv bude mít na nežádaném příjmu také interference (mix) několika silných signálů, které vyprodukují součtové a rozdílové kmitočty, jež uslyšíme na zcela jiných kmitočtech-kanálech, než jsou ve skutečnosti vysílány.
Podíl na tom má poměrně jednoduchá koncepce u nás dostupných CB radiostanic, které neoplývají příliš velkou, tzv.odolností proti "křížové modulaci". V hrubých rysech je možné konstatovat, že staničky „starší“ jako jsou např. ALAN 87, ALAN 560 ap., které mají klasickou „analogovou“ konstrukci , vykazují podstatně lepší parametry při příjmu, rovněž i spektrum VF signálů je čistší.
PROČ ?
Radiostanice nové generace, využívají v „srdci“ těchto přístrojů tzv.mikroprocesor. Ten bohužel usnadňuje reprodukovatelnost ve výrobě, snižuje náklady výroby. Pro zákazníka je příznivější cena a dále umožňují tyto mikroprocesory nadstandardní funkční komfort v ovládání ap. Díky tomuto procesorovému zpracování dochází k nedokonalé filtraci generovaných signálů ve staničce (k pronikání nežádoucích kmitočtů) a tento nešvar vytváří negativní výsledek , který nazýváme - křížovka, přeslechy. Bohužel produktem těchto procesorů je také parazitní vyzařované kmitočtové spektrum z těchto stanic a když se všechno sečte - STANICE JE VZHLEDOVĚ PERFEKTNÍ, ALE JEJÍ ZÁKLADNÍ DYNAMICKÉ PARAMETRY JSOU . . . (však vy víte kde)...:-)
Největší efekt těchto tzv. "rušáků" se především projevuje v provozu FM..
Jiná situace nastává při přenosu signálů SSB. Díky jinému zpracování signálové cesty SSB, než je u zařízení s provozem FM, nebo AM je toto období nejvíce využitelné pro dálková spojení (pro DX). V tuto dobu je pásmo 27 MHz zaplněno množstvím stanic, ale signály FM a AM jsou díky těmto poruchám potlačeny. Pokud se týče parametrů a konstrukce zařízení (staniček) na SSB, mají rovněž ty samé problémy jak bylo výše uvedeno. Na závěr je možné říci, že přeslechy, křížovky, nežádoucí příjmy, špatná odolnost proti nežádoucím signálům má mnoho společných viníků a nikdy nelze přesně říci, kde je opravdu chyba. Jediným ukazatelem by bylo proměření radiostaničky ve všech dynamických a statických parametrech. To je ale nad možnosti kohokoli z nás. Mezi základní příčiny patří sloučení následujících faktorů:
n hustota „zástavby anténami CB“ v dané lokalitě
n typ antény
n typ používané radiostanice CB
n momentální podmínky šíření
n velikost modulačních indexů - zdvihů (a jiné amatérské zásahy do staniček)
Tím bych ukončil tuto stať. Jistě by snesla ještě několik stránek, ale o tom až někdy jindy.