2 De voortplanting van radiogolven
De atmosfeer heeft een niet te verwaarlozen invloed
op de voortplanting van radiogolven. Radiogolven
met een lage frequentie volgen de aardkromming
zonder moeite, terwijl radiogolven met een hogere
frequentie zich rechtlijnig voortplanten en daarom
niet op grote afstanden van de zender ontvangen
kunnen worden. Figuur 1 maakt een en ander
duidelijk.
We kunnen de radiogolven verdelen in grond- en
gereflecteerde golven, waarbij de grondgolven ver
deeld kunnen worden in directe, oppervlakte- en
grond-gereflecteerde golven. Het pad dat gevolgd
wordt door een radiogolf wordt bepaald door de
gebruikte frequentie, en dit resulteert direct in het
door de zender bestreken gebied.
2.1 De effecten van de ionosfeer
Een belangrijk effect op de voortplanting van radio
golven is de graad van ionisatie. We beschouwen
de ionosfeer als opgebouwd uit een aantal lagen
met verschillende ionisatiegraden.
Het is dan mogelijk de ionosfeer te beschrijven vol
gens de wetten der optica, waarbij elke laag een
eigen refractie-index heeft.
Gebruikt wordt de formule:
»=V 1-8171
waarin N het aantal vrije elektronen per m3 gas is
en de frequentie van de beschouwde radiogolf.
Afhankelijk van de gebruikte frequentie zal de golf
in meer of mindere mate afbuigen op de overgang
van de ene naar de volgende laag. Hit de formule
is af te lezen dat bij een hogere frequentie een
getal 11 hoort dat dichter bij 1 ligt, wat dus minder
refractie betekent. Daarom is het eenvoudig te be
grijpen dat lange golven lange afstanden zullen over-
188
bruggen tussen de ionosfeer en de aarde, waar ze
opnieuw weerkaatst worden in de richting van de
ionosfeer, enz. Lage frequenties zullen zodoende een
lange weg afleggen en daarmee grote gebieden be
strijken. Kortere golven zullen verder in de iono
sfeer dringen alvorens naar de aarde terug te komen.
Langs hun paden worden de golven verzwakt, maar
de grootste verzwakking vindt plaats bij de reflectie
tegen de aarde. Kortere golven worden meer ver
zwakt dan langere, wat een tweede verklaring is van
het grotere gebied dat door de langere golven wordt
bestreken.
Nog kortere golven, zeg korter dan 10 meter, kun
nen beschouwd worden als zich rechtlijnig voort te
planten, aangezien de refractie-index vrijwel 1 is.
2.2 Voortplanting van ultrakorte golven, invloed
van de troposfeer
Aangezien het Syledis plaatsbepalingssysteem, dat
in hoofdstuk 4 beschreven zal worden, gebruik
maakt van een golflengte van ongeveer 70 centimeter
(frequentie ligt tussen 420 en 450 MHz), zullen we
de eigenschappen van de voortplanting van deze
golven nader toelichten. Gewoonlijk wordt aan
genomen dat golven met een lengte van 70 cm of
korter zich voortplanten tot aan de horizon of tot
10% verder. Tot aan de horizon neemt de signaal
sterkte evenredig af met de afstand met een gemid
delde waarde welke overeenkomt met die welke in
de vrije ruimte geldt.
De signalen worden alleen beïnvloed door ruimtelijk
pseudo-periodiek versterken en verzwakken, wat
overeenkomt met de interferentie tussen de directe
en de via de bodem gereflecteerde golven. Het ge
bied tot aan de horizon wordt daarom de „inter
ferentiezone" genoemd. Bij de horizon vinden we
de „tussenliggende zone" en voorbij de horizon de
„schaduwzone".
Onderzoekingen van ongeveer 20 jaar geleden
1 Sky wave
G - Ground
Fig. 1: Voortplanting van radiogolven
Fig. 2: Verband tussen de ionisatiegraad van de ionosfeer en
de hoogte
2 Direct wave
3 Ground reflected wave
l* - Surface wave
a Transm. aerial
b- Rec.aerial
i - Ionosphere
ngt 77
