HFProp v.1.3
Program pro předpověď šíření KV vln
Copyright
2000 – 2004
Autor: Julian Moss, G4ILO
Přeložil: Dušan Hanák, OK2SWD
WEB: http// www.tech-pro.net/g4ilo
Úvod
autora
Program HFProp byl zhotoven pro mou potřebu
aby mi ukázal, jaké jsou podmínky šíření radiových vln v určitý den na určitém
pásmu. Existuje mnoho programů pro podmínky šíření. Mnohé byly zhotoveny experty pro šíření a používají rozsáhlé
výpočtové modely. Mnohé z nich jsou
uzpůsobeny pro předpovědi pro určitou cestu. Potřeboval jsem program, který by
mi dal „velký obrázek“ jaké jsou podmínky šíření na celém světě a aby běžel
poměrně rychle, abych mohl rychle změnit pásmo nebo čas a podívat se, jak se
mění podmínky šíření. Toto vše program HFProp umí, ale aby běžel rychle,
používá mnohá zjednodušení ve výpočtech. Je rovněž založen na tom, že podmínky
šíření jsou závislé pouze na dvou veličinách: sluneční tok (solar flux) a koeficient K (K index). Program nazývám
raději „software pro zobrazení šíření“ než „software pro předpověď šíření“. Je
zhotoveno pro to, aby zobrazilo podmínky šíření a jak se tyto mění v závislosti
na čase, datumu a podmínkách na Slunci. Dá vám návod, které komunikace pro
určitá místa jsou možné, ale nedá vám předpověď možností procentní možnosti
komunikace pro určitou cestu ani nejlepší dobu pro tuto komunikaci. Toto vám
dají více složité matematické modely. Pokud chcete pouze vědět , který den a
čas se můžete pokusit pracovat s nějakou expedicí, toto vám zodpoví program
HFProp.
Hlavní okno
Spuštění programu.
Klikněte na mapu pravým tlačítkem (dále jen
tl.) myši pro nastavení vlastního stanoviště (Set home location). Podobně
vyberte „nastavení žádaných záložek“ (Set
visible tabs) a vyberte pásma, která chcete mít zobrazena. HFProp může zobrazit
rozhlasová pásma (broadcast bands) nebo amatérská pásma (amateur bands).
Ujistěte se, že alespoň jedna volba z „ukaž sílu signálu“(Show signal strenghs)
nebo „ukaž značky, se kterými je možno pracovat“ (Show workable call areas) je
zatržena. Síla signálu je měřena relativně propojenými čarami pro sílu S1, S5 a
S9. Značky jsou zobrazeny prefixy a
jejich barva odpovídá síle nejsilnějšího signálu. Žluté písmena ukazují oblasti
s šířením pomocí E-vrstvy.
Zatrhněte čtvereček „automatické obnovení“
(Auto update) pro znázornění podmínek šíření podle aktuálního času ve vašem
počítači s ohledem na vaši časovou zónu (včetně event. korekce na letní čas).
Klikněte na tl. „Solar data“ (údaje o Slunci)
a pak klikněte na tl. „Update“ (obnovení) pro stáhnutí nejnovějších údajů o
Slunci z WEBu (pokud jste připojeni na Internet p.p.). Z WEBu budou automaticky
zavedeny hodnoty slunečního toku a koeficient K po dobu, kdy máte
zatrženo“automatické obnovení (Auto update).
Vyberte pásmo nebo typ mapy o kterou se
zajímáte. Nastavte běžec (vpravo nahoře hlavního okna) mezi „High“ (nejvyšší) a
„Low“ (nejnižší) podle vybavení vaší stanice. Pro přibližné nastavení použijte:
High pro TX 1KW+beam,
Medium pro TX 100W+dipole,
Low pro TX 0.1W+krátký
drát (short wire.)
(Pro rozhlasová pásma použijte 100KW / 1KW / 10W.)
Předpověď
pro určitou cestu (path)
Můžete chtít zjistit nejlepší čas pro
komunikaci s určitým místem pomocí kliknutí myší na toto místo. (nebo můžete
kliknout pravým tl. myši na mapu a vybrat „nastav DX místo“ (Set DX location)).
Bude vykreslena cesta žlutou čarou (pro „dlouhou cestu (Long path) zatrhněte
čtvereček „Long path“). S-metr (zobrazený vpravo dole hlavního okna) vám ukáže
sílu signálu z tohoto místa (p.p. bohužel to ale nefunguje v programu). Pokud
si necháte zobrazit IARU majáky (bacon) ukáže vám S-metr sílu signálu z právě
vysílaného majáku (p.p. opět nefunguje v programu).
Nyní klikněte na „ukaž graf“ (Show chart) pro
zobrazení grafu s podmínkami šíření pro určitou cestu (path) během dne.
Nejlepší čas pro komunikaci se nachází v době, kdy je největší rozdíl mezi MUF
(nejvyšší použitelná frekvence) a LUF (nejnižší použitelná frekvence). a
nejlepší frekvence je v blízkosti vrcholu MUF křivky.
Poznámky
Pokud není vybráno "Auto update"
můžete vybrat jakýkoli datum a čas a pak vložit vlastní hodnoty slunečního toku
(SF) a K-indexu. Pokud tak neuděláte, HFProp sám vloží průměrné měsíční hodnoty
slunečního toku z vnitřní databáze programu, která pokrývá období od r.1995 do
r.2009. Pokud vkládáte vlastní hodnoty SF a K vložte buď SF nebo
počet slunečních skvrn (smoothed sunspot number (SSN)), a buď A-index nebo K-index. Lepší je vložit hodnoty SF
a K-index, jelikož tyto hodnoty lépe presentují dané podmínky. Mezi páry těchto
hodnot není přímý vztah ale jen nepřímý.
Program HFProp stanoví jednu hodnotu z druhé při použití daných rovnic.
Vysvětlení
podmínek šíření radiových signálů
Autor, G4ILO, není expertem na podmínky
šíření. Má odborná znalost je pouze v převedení publikovaných algoritmů
(postupů) a kódů do snadno použitelného programu. Následně jsou uvedeny pojmy
použité v programu:
F2 kritická frekvence (F2 Crit) v daném
bodě je nejvyšší frekvence, při které signál jdoucí přímo nahoru se odráží zpět
dolů z vrstvy (layer) F2. Nad touto frekvencí prochází radiové vlny přes vrstvu
F2 a následně mohou být odraženy vrstvou F nebo projít do kosmického
prostoru.
E kritická frekvence (E Crit) je
nejvyšší frekvence, při které signál jdoucí přímo nahoru se odráží zpět dolů z
vrstvy (layer) E. Nad touto frekvencí vlny procházejí přes vrstvu E a následně
mohou být odraženy vrstvou F nebo projít do kosmického prostoru.
Nejnižší použitelná
frekvence (lowest usable frequency (LUF)) je
určována absorbcí (pohltivostí) v nejnižších ionosférické vrstvě t.zv. D
vrstvě. Pod hodnotou LUF je šíření radiových vlny značně pohlcováno pro
jakoukoli vzdálenost. 4ím nižší je frekvence radiového přenosu, tím větší je
tato pohltivost. Během dne, kdy je LUF nejvyšší jsou signály na nejnižších
pásmech zcela pohlceny (utlumeny p.p.) dříve, než se dostanou do ionosféry,
takže spojení je omezeno na šíření
povrchovou vlnou. Program HFProp
neumí spočíst anebo znázornit povrchové šíření radiových vln.
Šíření
pomocí skoků (hops)
Jestliže se radiové vlny setkají s vrstvou F2
nebo E pod určitým úhlem místo kolmo, vyšší frekvence budou odraženy. Pokud se
vlny šíří pod nízkým vyzařovacím úhlem, (na příklad z HF DX beamu), tak se lehce dotknou ionosférické vrstvy pod
mírným úhlem a jsou odraženy dlouhým skokem. Pro tyto podmínky je odražená
frekvence obvykle odrazí 3x pro
kritickou frekvenci vrstvy F2 a 4x pro kritickou frekvenci vrstvy E. Při
vyšších vyzařovacích úhlech jsou odrazy menší. Toto je uváženo při výpočtu pro MUF (maximum usable frequency).
Ale čím více se blížíte k MUF, tím více
výkonu vysílače je potřebí k získání kontaktu, jelikož není rozdíl mezi
nenadálým odrazem a dotekem bez odrazu (průchodem přes vrstvu p.p.) jak se blížíte k MUF a úměrné zvýšení vysílané
energie je ztraceno ve vesmíru. Proto nejlepší frekvencí pro přenos je
komunikace pod MUF.
Radiové vlny jsou šířeny jedním nebo více
skoky anebo vyskočí z ionosféry. Existuje střední bod (midpoint) MUF pro každý
skok, který určuje šíření nikoliv hodnota MUF na straně vysilače nebo
přijímače.
E vrstva je přítomna pouze v době denního světla.
Je umístěna v nižší výšce než vrstva F takže může být použita pouze pro
kratší skoky. Pokud je E kritická frekvence (E Crit) vysoká, tak je některým radiovým
signálům bráněno dosáhnutí F vrstvy, takže je komunikace omezena na krátké
skoky. Jelikož odraz z E vrstvy je nejlepší, když je absorbce (pohlcování)
v D vrstvě nejsilnější, sehrává E vrstva menší úlohu v komunikaci na
velké vzdálenosti než byste očekávali.
E kritická frekvence (E Crit) se může značně měnit v různých
oblastech, kde určité oblasti mohou mít kritickou frekvenci větší než 50 MHz.
Pokud se toto stane, vzniknou podmínky pro spojení na velké vzdálenosti na 50
MHz a 144 MHz pásmu (podmínky sporadické E vrstvy). Bohužel tento úkaz je
nemožné předpovídat.
Nejnižší použitelná frekvence
(LUF) je široce pojatá
aproximace (odhad). Není to přesná hodnota, takže následně je možno použít
frekvence pod touto hodnotou LUF, pokud obě stanice mají zařízení
s dostatečným výkonem a anténou s velkým ziskem. Hodnota LUF závisí
na slunečním vyzařování a je nejvyšší v poledne a rychle klesá za
soumraku. Je rovněž ovlivněna sluneční aktivitou. Radiové vlny, které mají
vysoký vyzařovací úhel, uniknou z D
vrstvy brzy a tak jsou méně pohlcovány. Pokud se tak stane, tak se odrazí zpět
na krátkou vzdálenost. Tomuto jevu se říká Výskyt
blízkého vertikálního vyzařování (Near
Vertical Incidence Radiation).
Monitorování (sledování)
pomocí radiových majáků (Beacon monitoring)
HFProp může být použit jako monitor majáků IARU na vyšších frekvencích
amatérských pásem. Poslech těchto majáků je dobrá cesta pro porovnání
skutečných podmínek šíření s jejich znázorněním pomocí programu HFProp.
Postup pro monitorování majáků:
Klikněte pravým tl. myši na mapu a ujistěte se, že je zatrhnuta volba
“ukaž IARU majáky” (Show IARU beacons).
Ujistěte se, že je vybráno jedna z tabulek pásem 14.0, 18.1,21.0, 24.9
nebo 28.0 MHz.
Nalaďte svůj přijímač na frekvenci uvedenou ve stavovém řádku (status
line).
Pokud jsou hodiny na vašem počítači nastaveny přesně, objeví se ikonka
majáku na mapě ve stejný okamžik jak se předpokládá vysílání majáku. Existuje
mnoho sharewarových programů, které je možno použít pro synchronizaci času
vašeho počítače se serverem atomového času. Pokud nemáte takovýto program, pak
vám doporučuji Clock
Sync ( http://www.tech-pro.net/clocksync.html
), část mých stránek Tech-Pro Utilities (http://www.tech-pro.net/utilities.html
), kde je k dispozici freeware, vzniklé pomocí peněžitých darů.
“S-meter” na stavovém řádku vám bude indikovat předpokládanou sílu
signálu každého majáku. Majáky jsou někdy vypnuty a nejsou v etéru. Program
HFProp ukazuje pouze ty majáky, které jsou skutečně v provozu. Pro zjištění
skutečného stavu majáku klikněte na „Status hyperlink“ na stavovém řádku, kde
je ukázáno, který maják je v provozu. Otevře se vám WEB stránka, na které je
uveden skutečný stav majáku. Rovněž si můžete stáhnout soubor s nejnovějšími
údaji o majácích spolu s tím, v jakém
jsou stavu.
Sluneční údaje (Solar data)
HFProp používá sluneční údaje z WWV ( http://www.sec.noaa.gov/ftpdir/latest/wwv.txt
). Soubor zahrnuje vestavěný obnovovač dat (built-in updater) pro získání
nejnovějších údajů a automaticky čte hodnoty slunečního toku (solar flux) a
K-indexu z datového souboru. Toto poskytuje rychlou a snadnou cestu získat
obrázky pro předpověď šíření na základě nejnovějších slunečních údajů. Nicméně
obnovovač dat vám nemusí pracovat, pokud máte zapnutý firewall nebo proxy
server, který vám zabrání v přístupu na Internet. Pro tento případ použijte
WEBový prohlížeč pro stáhnutí datového souboru a data vložte do programu HFProp
ručně.
Pro více informací se podívejte
na následující WEB stránky:
The
ARRL Web Propagation page: ( http://www.aeel.org/tis/info/propagation )
The
RSGB Propagation Studies Committee:
(http://www.keele.ac.uk/depts/por/psc
)
The DX Zone: Propagation resources: (http://www.dxzone.com/catalog/Propagation/Resources/
)
AC6V's
Propagation pages: ( http://www.acbv.com/propagation.htm
)
Ionospheric
Physics of Radio Wave Propagation: (http://ecjones.org/physics.html )