Refleksi dan Refraksi Gelombang Radio

Refleksi, Refraksi, Difraksi

Gelombang radio dapat dipantulkan dari permukaan bumi, benda logam besar, dan lapisan ionosfer.
Ketika dipantulkan, gelombang radio mengalami perubahan fase polarisasi dari bagian depan gelombang.
Refraksi adalah pembengkokan berkas gelombang radio ketika melewati dari medium dengan kepadatan satu ke lainnya.
Jumlah gelombang apa pun yang dibiaskan atau dikalahkan karena mengalir dari satu medium ke medium lain disebut indeks bias.
Jika seberkas cahaya bersinar pada permukaan air yang halus, sebagian cahaya akan dipantulkan dan posisi yang tersisa akan menembus air.
Jika seberkas cahaya di ruangan yang gelap pudar bersinar di tepi layar buram, akan diamati bahwa layar tidak akan menghasilkan bayangan yang diuraikan dengan sempurna.
Tepi bayangan tidak diuraikan secara tajam karena sinar cahaya tertekuk di sekitar tepi objek dan mengurangi luas bayangan total.

Propagasi Gelombang Tanah

Propagasi gelombang tanah mengacu pada transmisi gelombang tanpa menggunakan ionosfir.
Intensitas medan gelombang tanah tergantung pada jenis medan dan jalur antara pemancar dan penerima; jenis, daya, dan frekuensi antena pemancar; dan ketinggian antena pengirim dan penerima.
Lengkungan bumi menyembunyikan antena pengirim dan penerima dari satu sama lain pada jarak di luar cakrawala.
Dalam hal ini, energi yang diterima adalah energi yang dibimbing oleh bumi.
Medan di luar garis penglihatan adalah karena pembiasan (perubahan arah karena perubahan indeks pembiasan atmosfer dengan ketinggian) dan difraksi (fenomena pembengkokan gelombang elektromagnetik di sekitar penghalang).

Pembiasan Troposfer

Hilangnya energi di tanah menyebabkan memiringkan gelombang di atas bumi ke depan, memiringkan memiliki efek mengulangi directioa energi perjalanan.
Hasilnya adalah pembiasan troposfer dan komunikasi mako yang mungkin terjadi pada jarak yang jauh lebih besar daripada yang dapat dicakup oleh gelombang tanah biasa.
A dari Gambar.8 menunjukkan penekukan ke bawah dari gelombang depan yang memasuki lapisan udara di mana konstanta dielektrik dan kadar air berkurang dengan ketinggian di atas permukaan bumi.
B dari Gambar.8 menunjukkan penekukan ke atas dari gelombang yang sama untuk kondisi yang berlawanan.
Karena jumlah pembiasan meningkat seiring dengan meningkatnya frekuensi, pembiasan troposfer lebih efektif pada frekuensi yang lebih tinggi, memberikan kemungkinan komunikasi pada 50 MHz ke atas.
Efek propagasi troposfer tergantung pada kondisi cuaca dan, karena ini bervariasi dari menit ke menit, mereka menyebabkan fading (perubahan kekuatan sinyal) atau intensitas medan variabel.
Dalam komunikasi gelombang troposfer, antena penerima dan pemancar harus memiliki jenis polarisasi yang sama, karena gelombang troposfer mempertahankan dasarnya polarisasi yang sama sepanjang perjalanannya.

Transmisi Saluran

Kadang-kadang, rentang gelombang tanah abnormal dapat diperoleh oleh gelombang troposfer.
Dalam kondisi cuaca yang tidak biasa, variasi dalam konstanta dielektrik atmosfer dengan ketinggian berbeda dari kondisi standar di mana konstanta dielektrik berkurang secara bertahap dengan ketinggian.
Kondisi abnormal menyebabkan lentur gelombang radio lebih besar atau lebih kecil dari pada kondisi normal.
Transmisi saluran dimungkinkan pada frekuensi yang sangat tinggi dalam kondisi ini.
Saluran-saluran ini adalah penuntun gelombang yang setara dengan energi perangkap sehingga dapat menempuh jarak abnormal di sekitar bumi.

Ringkasan

Perambatan gelombang tanah mengacu pada jenis-jenis transmisi radio yang tidak menggunakan pantulan ionosfer.
Komponen gelombang langsung bergerak langsung dari transmisi ke antena penerima.
Komponen yang dipantulkan dari tanah mengalami pembalikan fase cf 1800 setelah memantulkan tanah.
Pembalikan fase dapat menyebabkan pembatalan tegangan-sinyal yang serius antara komponen yang dipantulkan ke tanah dan komponen gelombang langsung.
Komponen gelombang permukaan dipengaruhi terutama oleh konduktivitas dan konstanta dielektrik bumi.
Polarisasi vertikal digunakan untuk transmisi menggunakan gelombang permukaan, dan komponen gelombang permukaan pada dasarnya terpolarisasi vertikal pada jarak aplikasi dari antena.
Komponen gelombang troposfer dibiaskan di atmosfer bawah oleh perubahan tajam dalam kepadatan dan kelembaban udara.
Salah satu penyebab umum pembiasan troposfer adalah inversi suhu.
Transmisi saluran dimungkinkan pada frekuensi yang sangat tinggi dalam kondisi cuaca abnormal.
Gelombang yang terperangkap kemudian dapat mengikuti lengkungan bumi untuk jarak yang jauh di luar cakrawala optik pemancar.
Karakteristik frekuensi gelombang tanah menentukan komponen apa yang akan menang di sepanjang jalur tertentu.
Untuk frekuensi di atas 30 MHz, kisaran jarak gelombang tanah dapat ditingkatkan dengan meningkatkan ketinggian antena serta dengan meningkatkan daya radiasi.
Pada siang hari ionosfer terdiri dari lapisan D, E, F1 dan F2.
Lonosfer malam hari hanya terdiri dari hanya lapisan F gabungan.

Frekuensi Variabel

Frekuensi jauh di bawah MUF akan sangat dilemahkan oleh penyerapan deviatif (penyerapan tidak disebabkan oleh retardasi / tekukan gelombang).
Frekuensi agak di bawah akan tercermin sebagai gelombang luar biasa biasa, salah satu atau keduanya dapat dilemahkan penyerapan deviatif (disebabkan oleh retardasi / pembengkokan).
Frekuensi dekat MUF akan tercermin sebagai gelombang biasa dan luar biasa, keduanya memiliki kekuatan yang adil.
Frekuensi di MUF akan menerima kekuatan sebesar mungkin sebagai satu gelombang.
Frekuensi di atas MUF akan lolos dan tidak diterima, kecuali sebagai gelombang yang tersebar.

Frekuensi Tetap

Pada jarak pendek, gelombang akan melompat dan tidak diterima, kecuali tentu saja sebagai gelombang tanah.
Pada jarak tertentu, disebut jarak lompatan (skip distance), gelombang akan diterima sebagai satu gelombang dan dengan kekuatan terbesarnya.
Pada jarak yang lebih jauh, gelombang masih akan diterima tetapi sebagai gelombang biasa dan gelombang luar biasa, dengan hasil fading yang disebabkan oleh polarisasi acak.
Frekuensi apa pun pada atau di bawah frekuensi kritika akan dikembalikan ke bumi, tetapi frekuensi di atas frekuensi irit juga akan dikembalikan jika disebarkan pada sudut tertentu.
Ini karena gelombang-gelombang ini dibiaskan oleh ionosfer dan kembali ke bumi.
Ketika ini terjadi, bidang gelombang langit berturut-turut memperkuat dan membatalkan gelombang tanah, menyebabkan pemudaran sinyal yang parah.

Maximum Usable Frequency (MUF)

Untuk setiap lapisan terionisasi tertentu dengan ketinggian tetap dan kerapatan ion, dan untuk antena pemancar dengan sudut radiasi tetap (keberangkatan), ada frekuensi (lebih tinggi dari yang lain) yang akan kembali ke bumi pada jarak tertentu.
Frekuensi ini adalah frekuensi maksimum yang dapat digunakan untuk jarak dimaksud.
Itu selalu merupakan frekuensi yang lebih tinggi daripada frekuensi kritis karena sudut keberangkatan kurang dari sudut vertikal.
Untuk setiap jarak lingkaran besar yang diberikan di sepanjang bumi, ada frekuensi maksimum yang dapat digunakan.
Ini adalah frekuensi tertinggi yang akan tercermin dari lapisan ionosfer yang diberikan dan yang akan kembali ke bumi pada jarak lingkaran-besar.
Jika jarak antara pemancar dan penerima meningkat, frekuensi maksimum yang dapat digunakan meningkat karena sudut keberangkatan harus lebih kecil.
Dalam memilih frekuensi operasi yang tepat untuk gelombang langit yang bergerak di sepanjang jalur radio tetap, MUF mungkin merupakan faktor paling penting untuk dipertimbangkan.
Jika frekuensi operasi berada di atas MUF, gelombang dikatakan lepas, karena kemudian melewati lapisan ionosfer.
Jika frekuensi operasi adalah MUF, pada siang hari, gelombang menjadi semakin dilemahkan, karena, dalam rentang frekuensi tinggi, semakin rendah frekuensinya, semakin banyak gelombang hilang melalui penyerapan ionosfer.
Karenanya, biasanya diinginkan agar transmisi terjadi pada frekuensi sedekat mungkin dengan MUF.
Ada hubungan langsung antara MUF, kondisi ionosfer, waktu dan sudut keberangkatan.
Hubungan ini ditunjukkan pada Gambar 20.
Dimungkinkan untuk memprediksi nilai-nilai MUF untuk propagasi di jalur apa pun untuk setiap saat di bulan mendatang.
Metode solusi masalah dalam prediksi melibatkan penggunaan diagram kontur dunia dan penggunaan prosedur yang rumit.

Interferensi Fading

Jika kerapatan ionosfer sedemikian rupa sehingga frekuensi maksimum yang dapat digunakan mendekati frekuensi kritis, efek medan magnet bumi memecah gelombang menjadi dua komponen.
Komponen-komponen ini, yang dikenal sebagai gelombang biasa dan gelombang luar biasa, berbeda terpolarisasi.
Gelombang komponen masing-masing membengkokkan jumlah yang berbeda di ionosfir dan bergerak melaluinya sepanjang jalur yang sedikit berbeda.
Efek medan magnet bumi pada gelombang di dalam ionosfer disebut pembelahan magnetoionik dan penting hanya sebagai kemungkinan penyebab gangguan fading.

Lowest Useful Frequency (LUF)/Frekuensi Berguna Terendah

Kehadiran ion-ion di atmosfer atas tidak hanya menyebabkan pembengkokan dan kembalinya gelombang radio ke frekuensi yang cukup rendah, tetapi juga penyerapan sebagian energi gelombang yang diserap.
Pada siang hari, penyerapan terjadi terutama di daerah D ionosfer.
Pada malam hari, ionisasi dan penyerapan di wilayah D menjadi diabaikan.
Namun, ada beberapa penyerapan di lapisan F2 untuk frekuensi di dekat MUF.
Semakin tinggi frekuensi yang digunakan, semakin sedikit penyerapan totalnya.
Penyerapan maksimum untuk frekuensi sekitar 500 kHz hingga 2 MHz di siang hari, dan berkurang untuk frekuensi yang lebih tinggi dan lebih rendah di malam hari.
Untuk frekuensi di atas sekitar 1 MHz, kekuatan gelombang langit yang diterima, pada siang hari, akan meningkat seiring frekuensi.
Akhirnya frekuensi akan dicapai untuk setiap jalur gelombang langit yang diberikan di mana kekuatan sinyal yang diterima hanya mengesampingkan tingkat kebisingan.
Frekuensi ini disebut frekuensi berguna terendah (LUF).
LUF tentu saja juga tergantung pada kekuatan pemancar serta jarak yang bersangkutan.