Propagighprognozo por mallongaj ondoj senelektronile

Andreas Kück, Rechtenfleth, Germanio

Sekvonte estas proponita, kiel la S-metro-valoro de mallongondligo povas esti malfajne taksata ankau senhelpe de elektronaj helpiloj, ekz. per (mehhanika) glitkalkulilo. La bazo de la taksado estas matematikaj interrilatoj, kiuj estas prezentitaj kiel ekvacioj au ankau en grafika formo ("nomogramoj") en [1], [2], [3] kaj [4]. Por la celata taksado, tiuj chi interrilatoj estas simplifigitaj pri du punktoj:

• Eldonvaloroj (ekz. signalpovumperdoj) estas proksimumitaj forme de "faktoro x eldonvaloro (ekz. distanco) plus konstanto" (rezultas "linearigo"). Por tio estis parte necese determini la eldonvalorojn unue per la "precizaj" ekvacioj au nomogramoj por diversaj endonvaloroj. Due oni linearigis tion.
• La zenitangulo de la suno estas unuflanke tre decida por la S-metro-valoro, aliaflanke estas precize determinebla nur per ekstensa kalkulado au diagramoj. Tamen, ambau oni volis rifuzighi. Tial, por elektitaj endonvaloroj, antaue estis kalkulitaj tiaj valoroj (nomataj p kaj q sekvonte), kiuj dependas de la zenitangulo de la suno. Tiuj chi estas tagparto kaj sezono kaj krome latitudoj kun absolutvaloroj 0, 30 kaj 60 gradoj, konsiderataj kiel reprezentativaj. Tiam oni averaghigis p kaj q rilate al la latitudo. Tial oni ekhavis tabelon, kiu listas p kaj q nur depende de tagparto kaj sezono.

La "elektronika" kaj programita realigo de la taksado (sen la supremenciitaj simplifigoj!) ekzistas kiel programo por la poshkomputilo CASIO PV-S460.

Supozoj

Jen la supozoj:

• En la ionosfero estas reflektoj ekskluzive al la F2-tavolo, kies alto estas supozata kiel neshanghighanta (alto: 320 km).
• Por distancoj malpli grandaj ol 3000 km, estas nur unu reflektopunkto. Ghi situas duonvoje lau longe de la grandcirklo tra dissendilon kaj ricevilon, pli precize en la ionosfero.
• Por distancoj de 3000 km kaj pli, la mallongonda saltdistanco estas 3000 km. (La saltdistanco estas la distanco inter la dissendilo resp. grundtrafpunkto kaj la neksta grundtrafpunkto.) La reflektopunkto situas chiujn 1500 km lau longe de la grandcirklo tra dissendilon kaj ricevilon, pli precize lauvice en la ionosfero kaj al la grundo (tie au al la lando au al la maro). La unua reflektopunkto (ekirante de la dissendilo) chiam estas en la ionosfero.

Jenaj endonvaloroj estas necesaj:

• la lokkoordinatoj (latitudo kaj longitudo) de dissendilo kaj ricevilo
• la relativa sunmakulnombro
• dato kaj horo de la mallongondligo
• la sendopovumo
• gajno per dissendila kaj ricevila anteno
• opcie: la distanco inter dissendilo kaj ricevilo (se forestas tiu chi indiko, la distanco povas esti determinata el la lokkoordinatoj, vidu malsupren)

Eldonvaloroj

Por la maksimume uzebla frekvenco MUF, jeno validas proksimume lau [1]:

MUF = (1+R/250)*M*radiko(6 MHz*MHz + q*58 MHz*MHz)

• MUF: maksimume uzebla frekvenco en MHz
• M: "M-faktoro", geometrifaktoro, per kiu la oblikva enradiigo de la mallongaj ondoj estas enkalkulata; kun la antaukondichoj metitaj chi tien estas supozata proksimume M = 1 + 2*d/(3000 km) (se rezultas M > 3, M = 3 estas metenda); d estas la distanco inter dissendilo kaj ricevilo en km
• R: relativa sunmakulnombro
• q: valoro por chiu reflektopunkto en la ionosfero; decida por la reflekto; prenenda el Tabelo 1 (en kazo de pli ol unu refekto en la ionosfero estas uzenda la malplej granda rezultonta valoro de q)

Alie la povumo E che la ricevilo proksimume estas:

Kazo 1 (d ≤ 3000 km):

E = -42 dB + G + 10 dB*log(P/kW) - 20 dB*log(f/MHz)

    - 0,005 dB/km*d

    - (267+0,79*d/km) MHz*MHz*dB

    * a*(1+0,0037*R)/(f+1,3 MHz)^2

    * p1

Kazo 2 (d > 3000 km):

E = -56 dB + G + 10 dB*log(P/kW) - 20 dB*log(f/MHz)

    - 0,00088 dB/km*d - 2,5 dB*l - 0,5 dB*s

    - 2800 MHz*MHz*dB*a*(1+0,0037*R)/(f+1,3 MHz)^2

    * (p1+p2+...pj)

• a: faktoro por la enkalkulado de la tiel nomata vintroanomalio (a povas esti 1, 1,2 au 1,5); simplige estas supozita chi tie a = 1,2
• E: povumo che la ricevilo en dB rilate al 1 mW
• d: distanco inter dissendilo kaj ricevilo en km
• f: frekvenco en MHz
• j: nombro de la reflektoj en la ionosfero
• l: nombro de la reflektoj al la lando
• s: nombro de la reflektoj al la maro
• R: relativa sunmakulnombro
• G: gajno per dissendila kaj ricevila antenoj en dB rilate al 1 mW
• P: sendopovumo en kW
• p1, p2, ... pj: valoro por chiu reflektopunkto en la ionosfero; decida por ensorbo; prenenda el Tabelo 1
  

El tio, la S-metro-valoro rezultas sekvontmaniere:

S-metro-valoro = 1 + int([E + 121 dB]/6 dB), en kazo de E <= -73 dB
S-metro-valoro = S9 + E + 73 dB alikaze

La distanco d inter dissendilo kaj ricevilo povas esti kalkulata sekvontmaniere:

d = 111 km*arccos(sin B1*sin B2+cos B1*cos B2*cos [L1-L2])

• d: distanco inter dissendilo kaj ricevilo en km
• B1: latitudo de la dissendilo en gradoj; sudaj latitudoj estas negativaj
• L1: longitudo de la dissendilo en gradoj; okcidentaj longitudoj estas negativaj
• B2: latitudo de la ricevilo en gradoj; sudaj latitudoj estas negativaj
• L2: longitudo de la ricevilo en gradoj; okcidentaj longitudoj estas negativaj

 
          |loka horo che reflektopunkto
          |-------------------------------------------------
          |         |1-4 au   |4-8 au   |9-11 au  |
          |23-1     |20-23    |16-20    |13-16    |11-13
          |-------------------------------------------------
sezono    |p   |q   |p   |q   |p   |q   |p   |q   |p   |q
------------------------------------------------------------
vintro    |    |    |    |    |    |    |    |    |    |
          |0,00|    |0,00|    |0,00|    |0,30|    |0,60|
          |    |0,10|    |0,23|    |0,35|    |0,48|    |0,60
------------------------------------------------------------
printempo |    |    |    |    |    |    |    |    |    |
kaj autuno|    |    |    |    |    |    |    |    |    |
          |0,00|    |0,00|    |0,11|    |0,46|    |0,80|
          |    |0,10|    |0,25|    |0,40|    |0,55|    |0,70
------------------------------------------------------------
somero    |    |    |    |    |    |    |    |    |    |
          |0,00|    |0,00|    |0,25|    |0,58|    |0,90|
          |    |0,20|    |0,35|    |0,50|    |0,65|    |0,80

Ekzemplo

La atendenda S-metro-valoro che la ricevilo en Rechtenfleth (B2 = 53,5° norde; L2 = 8,5° oriente) estu prognozota por disradiado de mallongaj ondoj kun frekvenco f = 11,660 MHz (sendopovumo P = 100 kW) el la australia urbo Shepparton (B1 = 36° sude; L1 = 145° oriente) por la 29-a de Augusto je la 16:00 horo lau la Universala Tempo (relativa sunmakulnombro R = 115). Antengajno estu neglektenda, do G = 0.

Jen la resumitaj endonvaloroj kaj interrezultoj:

• d = 16100 km
• j = 5 (reflektoj en la ionosfero)
• l = 4 (reflektoj al la lando)
• s = 1 (reflekto al la maro)
• P = 100 kW
• f = 11,66 MHz
• R = 115
• G = 0
• q = 0,10 (pro unu reflektopunkto kun vintro kaj meznokto; taksite!)
• p1 ghis p4 = 0,00 (pro la situado de la reflektopunktoj en la nokta hemisfero)
• p5 = 0,25 (pro unu reflektopunkto kun somero kaj loka horo inter la 16-a kaj 20-a; taksite!)

• MUF = 14,1 MHz (la operacia frekvenco estas malpli granda, do tiurilate, la transigho estas vershajna)
• E = -99 dB rilate al 1 mW
• S-metro-valoro = 4; konformas al SINPO-S de 2

[1] R. B. Rose, J. N. Martin: "MINIMUF-3: A Simplified hf MUF-Prediction Algorithm", Naval Ocean Systems Center, San Diego, 1978
[2] Gerhard Braun: "Planung und Berechnung von Kurzwellenverbindungen", Siemens AG, Berlin kaj München, 2. Auflage, 1986
[3] Gerd Klawitter: "Ionosphäre und Wellenausbreitung", 3. Ausgabe, Siebel-Verlag, Meckenheim, 2000
[4] H. Rohrbacher, Th. Cohen, G. Jacobs: "Kurzwellenausbreitung, Voraussage bis zum Jahr 2050", Frech-Verlag, Stuttgart, 1985