| V předešlých článcích jsme si ukázali základní obrazy postihující problamatiku vlnění. |
| Nejednou byla a zajistě i bude, na pásmu diskutována otázka jak to vlastně s tou silou signálu je a jaký vliv má na vzdálenost, kam se lze dovolat, případně proč já protistanici slyším a ona mne neslyší vůbec. Existuje řada téměř originálních názorů i vysvětlení, která svými nositeli jsou prezentována s velkým nasazením a tak se občas stane, že podstatě věci nějak "něco" chybí... K přiblížení této problematiky snad poslouží obsah tohoto článku, kde sice není podrobně popsáno vše, co lze z obrázků vyčíst, ale důležité bude seznámit se s vazbami týkající se obecné problematiky vlnění. |
| Obrázek níže ukazuje šíření vlnění v prostoru, který je homogenní bez překážek. Jako zdroj vlnění je pro zjednodušení použitý bodový zdroj, který vytváří vlnu šířící se všemi směry stejně. Na Obrázku je zdroj vlnění označen terčíkem vpravo dole. Největší intenzita vlnění je v blízkém okolí zdroje. Nejmenší intenzita je ve vzdálenosti blížící se nekonečnu. Pokles intenzity lze vyjádřit matematicky, ale nepovažuji za účelné se podrobně zabývat výpočty ap. Na obrázku je intenzita vyjádřena gradací tmavé barvy (černé), kdy největší intenzita je nejtmavší, nejmenší - nejsvětlejší. |
| Obrázek ukazuje postupující vlnění, které se na své cestě setká s překážkou (modrá barva) |
| Zde je možno si prohlédnout situaci, kdy postupující vlnění tzv. "obtéká" překážku. Při průchodu vlny okolo horní strany překážky, se vlivem difrakce vytvoří podružné vlny které se fázově sčítají se základní postupující vlnou. V určitých vzdálenostech ve vztahu k vlnové délce, lze pozorovat oblasti se zvýšenou intenzitou a opačně. Uvedená maxima a minima se periodicky opakují a to ve směru postupujícího vlnění. Se vzdáleností se mění intenzita v závislosti od fázového posuvu mezi vlnou postupující a vlnou odraženou. Na obrázku je tato oblast patrna na čele překážky a lze si povšimnout i vzájemného posuvu vlny postupující a vlny odražené. Intenzita se vzdáleností klesá. Za oblastí tvorby fázového posuvu lze vidět oblast tzv. "stínu". |
| Oblast stínu se za překážkou tzv. rozevírá a ovlivňuje postupující vlnu. Intenzita vlny ve vlnovém stínu klesá. Tento stav je možno takto definovat jen za určitých podmínek či předpokladů. Za povšimnutí jistě stojí to, že vlivem difrakce na překážce, je ovlivněna postupující vlna i ve značných vzdálenostech. Na obrázku pozorný čtenář může vysledovat periodicky se opakující zvýraznění a zeslabení postupující vlny. Je to patrné na změně odstínu tmavého zabarvení. V souhrnu můžeme vidět i vytváření tzv. svazků poklesu a vzrůstu intenzity postupující vlny ovlivněné difrakcí. Tyto svazky svírají určitý úhel ve vztahu k postupující vlně. Je zřejmé, že takové ovlivnění postupující vlny je patrno ve značných vzdálenostech. |
| Zde je možno v modelové situaci si promítnout vliv difrakce, ohybu a fázových závislostí postupující vlny v terénu, kdy vlnová délka je několikanásobně menší, než uvažovaná překážka. Na obrázku je zřejmé, že pokud vlna přichází na překážku, která svírá se směrem postupující vlny jistý úhel, tak na čele překážky lze pozorovat zvýšenou intenzitu postupující vlny. Stín za překážkou je velmi výrazný a ovlivnění postupující vlny difrakcí, fázovým posuvem i lomem na hřebenu překážky je patrný ve značných vzdálenostech. Důsledkem je tvorba oblastí pole, kde lze zaznamenat výrazná tzv. maxima a minima intenzity vlny, včetně významných oblastí vlnového stínu. |
| Zde je možné si prohlédnout modelovou situaci, kdy vlna postupuje členitým terénem. Patrny jsou oblasti stínu, oblasti se zvýšenou i sníženou intenzitou vlny a jejich rozložení v příčném řezu. Za pozornost určitě stojí i vliv podružné odražené vlny za překážkou, která ovlivňuje celé pole. Velikost ovlivnění je dána zejména fázovými posuvy přicházející a odražené vlny v přímé vazbě k prostorovému úhlu. Je zřejmé, že největší intenzita vlny je v těsném okolí zdroje. Další pole s výraznou intenzitou vlny se nachází na čele první překážky, kdy může za jistých předpokladů dosahovat intenzity blízké intenzitě v okolí zdroje i v tom případě, že čelo překážky je ve velké vzdálenosti od zdroje. Pole je orientovéno ve směru sklonu překážky a může dosahovat do značných vzdáleností. |
| Z předchozího je zřejmé, že vzájemného ovlivnění postupující vlny a vlny odražené vlivem difrakce či ohybu má zásadní vliv na celkovou homogenitu uvažovaného pole. Z pohledu možného využití znalostí spadajících do oblasti teorie vlnění lze poměrně dobře stanovit mezní podmínky pro uvažované spojení na pásmu. Obrázek ukazuje model situace, kdy zdroj je umístěn na ne právě vysoké kótě v pravé části obrázku. V levé části je znázorněna kóta, která zjevně je nejvyšší. Z této kóty je přímá viditelnost na kótu se zdrojem a opačně. Máme zde otázku: Je možno na té vysoké kótě slyšet signál ze zdroje umístěném na nízké kótě vpravo na obrázku? Obvyklá odpověď by pravděpodobně vypadala tak, že to možné je a zdá se, že bez problémů. Jenže to nemusí být vždy pravda. Jak takové tvrzení vysvětlit? Postačí zakomponovat do uvažovaného rozhodování vliv difrakce vlnění, vlastnosti vstupních obvodů přijímače, antény budeme uvažovat jako shodné a namodelovat si uvedenou záležitost. Výsledek může být i překvapivý... |
| Na modelovém obrázku je přemístěný zdroj na vrchol druhé kóty zprava. Za povšimnutí jistě stojí změněná struktura pole. Výrazná maxima pole směřují pod vysokými úhly vzhůru. Intenzita v horizontálním směru není významně vysoká ani v blízkém okolí. Oblasti stínu za překážkami jsou výrazné. |
| Následné obrázky dokumentují některé modelové situace, kdy je zdroj umístěn postupně na různé kóty a to ne vždy na vrchol, ale i těsně pod vrchol. |
| ...za povšimnutí určitě stojí vliv zemního obrazu zdroje. Viz teorie antén... |
| ...v teorii antén je v úvodě uvedeno, že vliv meteorologických podmínek je pro šíření, zejména v HF pásmu (kam CB určitě patří) nezanedbatelný... Obrázek ukazuje situaci, kdy vlnění přihází na rozhraní dvou vzduchových hmot s výrazně odlišnými vlastnostmi. Rozhraní vzduchových hmot je označeno modrou křivkou. Rozhraní dvou vzduchových hmot není ostře ohraničená vrstva, podobná dokonalé a ostře vymezené ploše, ale je to oblast, kde se vzájemně mísí dvě vrstvy, které se vyznačují výrazným zvlněním, ktré označujeme jako turbulentní vrstvu. Na rozhraní dochází mimo jiné k lomu vlnění s průvodní interferencí a fázovým posuvem, který má v důsledku vliv na formování homogenity pole. Jistě lze položit otázku, jak je to s lomem na rozhraní, není to jen pouhá fikce? Pro zjednodušení lze tento stav přirovnat k poměrně dobře známému rčení, které říká: "...hůl do vody vnořená - jeví se nám jako zlomená...". Na tomto pricipu je založen i lom na rozhraní dvou vzduchových hmot s výrazně odlišnými vlastnostmi. Za nejvýznamnější vlastnost vzduchové hmoty lze označit její hustotu, která se zvyšující teplotou klesá a opačně. Hustotu vzduchové hmoty významě ovlivňuje krom teploty, také obsah částic, jako jsou kondenzační jádra, obsah vody atp. Z toho je zřejmé, že rychlost postupu vlny bude ovlivněna rychlostí šíření v daném prostředí, jinak řečeno - rychlost šíření je vyjádřena impedancí prostředí ve kterém se vlna pohybuje. Impedance prostředí je součin měrné hustoty a rychlosti šíření vlny v daném prostředí. Poměr dvou impedancí nám vyjadřuje míru průchodu a dorazu postupující vlny přes uvažované rozhraní. Lze vypočítat (po zjednodušení a při splnění určitých předpokladů), jaká část vlny se odrazí a jaká část vlny nám přes rozhraní projde do druhého prostředí. Uvedené platí při kolmém dopadu vlny na rozhraní. Pokud vlna bude dopadat pod jiným úhlem, než je kolmý dopad, bude se výsledný směr postupu vlny za rozhraním měnit - vlna změní směr, dojde k lomu. Výsledný úhel lomu můžeme označit jako lom ke kolmici nebo od kolmice, což je známá záležitost z fyziky (viz rčení o holi vložené do vody). Připomenu, že lom na rozhraní má dva významné úhly, kdy můžeme říci, že se vlna téměř zcela odráží na rozhraní a v druhém případě téměř zcela prochází rozhraním. Lom, přesněji ohyb vlnění na rozhraní je velmi závislý na úhlu, pod kterým vlnění do rozhraní vstupuje. Je známo, že oblast výrazného rozhraní je z pohledu vlnové délky nejširší blíže k zemi a s výškou se ztenšuje, což znamená, že lom se bude nejvíce uplatňovat právě v nejširší oblasti rozhraní. Takto vytvořené pole je charakterizováno výraznou nehomogenitou, která za určitých předpokladů napomáhá vyplnit oblasti vlnového stínu. V takových podmínkách se uplatní v provozu na straně poslouhající stanice zejména antény krátké, obvykle typu GP. U dlouhých, případně směrových antén je vlivem výrazné nehomogenity poslech spíše problematický. |
| ...postup rozhraní dvou vzduchových hmot s výrazně odlišnými vlastnostmi blíže ke zdroji. Za povšimnutí stojí změna struktury a směru postupu vlnění ve vazbě na intenzitu... Rozhraní postupuje zleva doprava a obrázky zachycují významné fáze postupu. |
| ...po přechodu rozhraní vzduchových s výrazně odlišnými vlastnostmi přes zdroj vlnění, nastane situace zachycená na modelovém příkladě... |
| ...zde je znázorněna situace, zvaná inverze... Modrá horizontální čára označuje schematicky rozhraní mezi vrstvami vzduchové hmoty a její výšku ve vztahu k terénu. U inverze, zvláště za klidného bezvětrného počasí, lze pozorovat rozhraní, které je poměrně ostře ohraničeno s relativně tenkou turbulentní vrstvou. |
| Zvláštním úkazem, ne zcela ojedinelým je stav, kdy se vytvoří dvě zvlněné rozhraní vzduchových hmot s výrazně odlišnými vlastnostmi, vzájemně skloněné. Na obrázku jsou znázorněny tenkou červenou barvou. Je zajímavé sledovat na modelovém příkladě intenzitu vlny v určitých oblastech. Pro názornost je stav rozložen do několika obrázků: |
| V ustáleném stavu je zcela zřetelná oblast velmi vysoké intenzity vlnění znázorněná tmavým odstínem na odvrácené straně překážky ve značné vzdálenosti od zdroje vpravo na obrázku. S uvedeným příkladem je možné se za provozu na pásmu setkat poměrně často. Typickým projevem je nebývalá síla se kterou je možno poslouchat stanici jinak velmi vzdálenou. Za určitých podmínek lze tohoto typu šíření využít pro zajímavá spojení. Dokladem může být modelová situace znázorněná na obrázcích. Druhý obrázek ukazuje modelovou situaci, kdy je přemístěn zdroj. |
| V článku je popsán jen velmi stručně vliv terénu na vlnění a to v obecné podobě. V závěru je zmíněn vliv rozhraní vzduchových hmot s výrazně odlišnými vlastnostmi, jako je studená fronta nebo inverze. Po zkušenostech jsem vypustil z textu složité vzorce a matematická vyjádření vzájemných vazeb souvisejících s tématikou vlnění. Předpokládám, že pro některé čtenáře může být povídání o vlnění zpestřením práce na pásmu a možná napomůže k objasnění některých zaležitostí přímo souvisejících s praktickým provozem. Podstata některých přímých zkušeností z provozu má jistě spojitost s vlněním a jeho chováním v reálném prostředí. Ne vždy musí platit - kam vidím, tam se určitě dovolám, a obráceně (což ne vždy musí pravdou být!). Zkušení uživatelé jistě najdou v provozu vzájemné souvislosti s výše popsaným a tím, co lze na pásmu za provozu poslouchat, zejména pokud si přejí dosáhnout výsledků, které by za jiných okolností byly předem ztraceny. Pokud některému čtenáři přinese obsah článku něco nového pro jeho práci na pásmu, budu potěšen. V opačném případě se omlouvám za promarněný čas, který věnoval čtení článku. |
Autor: Láďa Fórum
Fousáč Plzeň CL-51