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Fréquence utilisable la plus basse et maximale, fréquence critique

Fréquence utilisable la plus basse et maximale, fréquence critique

Il existe un certain nombre de fréquences qui sont importantes lorsque l'on travaille avec la propagation radio ionosphérique. Fréquences, y compris la fréquence critique; Fréquence utilisable la plus basse, LUF; Fréquence maximale utilisable, MUF; et la fréquence de travail optimale, OWF, sont tous d'une grande importance pour déterminer quelles fréquences fourniront les meilleures performances pour une liaison radio à ondes courtes et de radiocommunications HF.

Ces fréquences sont souvent mentionnées dans les prévisions de propagation des radiocommunications. En tant que tel, un aperçu de ces termes est important pour quiconque utilise les communications radio HF.

Fréquence critique

La fréquence critique est un chiffre important qui donne une indication de l'état de l'ionosphère et de la propagation HF qui en résulte. Il est obtenu en envoyant une impulsion de signal directement vers le haut. Ceci est réfléchi et peut être reçu par un récepteur sur le même site que l'émetteur. L'impulsion peut être réfléchie vers la terre et le temps mesuré pour donner une indication de la hauteur de la couche. Au fur et à mesure que la fréquence augmente, un point est atteint où le signal passera à travers la couche, puis à la suivante, ou dans l'espace extra-atmosphérique. La fréquence à laquelle cela se produit est appelée la fréquence critique.

L'équipement utilisé pour mesurer la fréquence critique est appelé une ionosonde. À bien des égards, il ressemble à un petit radar, mais pour les bandes HF. En utilisant ces ensembles, un tracé des réflexions par rapport à la fréquence peut être généré. Cela donnera une indication de l'état de l'ionosphère pour cette région du monde

Fréquence maximale utilisable, MUF

Lorsqu'un signal est transmis en utilisant la propagation HF, sur un trajet donné, il existe une fréquence maximale qui peut être utilisée. Cela résulte du fait qu'à mesure que la fréquence du signal augmente, il traversera plus de couches et finira par se déplacer dans l'espace extra-atmosphérique. Lorsqu'il passe à travers une couche, il se peut que la communication soit perdue car le signal se propage alors sur une distance plus grande que nécessaire. De même, lorsque le signal passe à travers toutes les couches, la communication sera perdue.

La fréquence à laquelle les communications radio commencent tout juste à échouer est connue sous le nom de fréquence maximale utilisable (MUF). En règle générale, il est généralement de trois (pour la région F) à cinq (pour la région E) fois le facteur critique et c'est vrai pour les faibles angles d'incidence, bien que des méthodes plus exactes soient disponibles pour déterminer ce chiffre.

Il est possible de calculer la relation plus précisément:

Où:
MUF = fréquence maximale utilisable
CF = fréquence critique
θ = l'angle d'incidence.

Le facteur sec θ est appelé facteur MUF et est fonction de la longueur du chemin si la couche de hauteur est connue. En utilisant des chiffres typiques pour les hauteurs des différentes régions ionosphériques, les facteurs peuvent être déterminés.

Région ou coucheDistance
1000 km2000 km3000 kmEnviron 4000 km
Sporadique E4.05.2
E3.24.8
F12.03.23.9
F2 hiver1.83.23.74.0
F2 été1.52.43.03.3

Facteurs MUF pour différentes distances
en supposant des hauteurs représentatives pour les principales régions ionosphériques

Un format "opérationnel" pour la fréquence maximale utilisable peut également être vu à l'occasion. Il s'agit de la fréquence maximale utilisable, MUF, qui permettrait un fonctionnement acceptable d'un service radio entre des terminaux donnés dans des conditions de travail spécifiques. Cette forme de MUF met l'accent sur l'acceptabilité opérationnelle du circuit. Cela signifie que des facteurs tels que l'antenne, les niveaux de puissance, etc. sont pris en compte et donne une indication sur la possibilité d'une communication réelle à une station donnée.

Fréquence utilisable la plus basse, LUF

Lorsque la fréquence d'une transmission est réduite, d'autres réflexions de l'ionosphère peuvent être nécessaires, et les pertes de la couche D augmentent. Ces deux effets signifient qu'il existe une fréquence en dessous de laquelle les communications radio entre deux stations seront perdues. En fait, la fréquence la plus basse utilisable (LUF) est définie comme la fréquence en dessous de laquelle le signal tombe en dessous de la force minimale requise pour une réception satisfaisante.

De cela, on peut voir que la LUF dépend des stations à chaque extrémité du chemin. Leurs antennes, leurs récepteurs, leurs puissances d'émetteur, le niveau de bruit à proximité, etc. affectent tous la LUF. Le type de modulation utilisé a également un effet, car certains types de modulation peuvent être copiés à des intensités plus faibles que d'autres. En d'autres termes, la LUF est la limite pratique en dessous de laquelle la communication ne peut pas être maintenue entre deux stations de radiocommunications particulières.

S'il est nécessaire d'utiliser une fréquence inférieure à la LUF, à titre indicatif, un gain de 10 dB doit être effectué pour diminuer la LUF de 2 MHz. Ceci peut être réalisé par des méthodes comprenant l'augmentation des puissances de l'émetteur, l'amélioration des antennes, etc.

On constate que le LUF augmente en fait dans les périodes de forte activité solaire. Ceci est dû aux niveaux accrus de rayonnement solaire qui donnent lieu à des niveaux plus élevés d'ionisation dans la couche D. Cela augmente à son tour le niveau d'atténuation introduit par cette couche. Cela signifie qu'au pic du cycle des taches solaires, il y a dégradation des performances des bandes de basses fréquences pour les communications longue distance.

Fréquence de travail optimale

Pour pouvoir envoyer des signaux vers un emplacement donné, il est probable que plusieurs chemins différents puissent être utilisés. Parfois, il peut être possible d'utiliser les couches E ou F, et parfois un signal peut être réfléchi d'abord sur l'une, puis sur l'autre. En fait, l'image est rarement aussi bien définie qu'elle peut apparaître dans les manuels. Cependant, il est toujours possible de choisir une fréquence parmi une variété d'options pour aider à prendre contact avec une zone donnée.

En général, plus la fréquence est élevée, mieux c'est. En effet, l'atténuation provoquée par la couche D est moindre. Bien que les signaux puissent traverser la couche D, ils peuvent encore subir des niveaux d'atténuation significatifs. Comme l'atténuation diminue d'un facteur quatre pour doubler la fréquence d'utilisation, cela montre à quel point cela peut être important.

En augmentant également la fréquence, il est probable qu'une couche plus élevée dans l'ionosphère soit utilisée. Cela peut entraîner moins de réflexions nécessaires. Comme des pertes sont encourues à chaque réflexion et à chaque fois que le signal traverse la couche D, l'utilisation d'une fréquence plus élevée aide évidemment.

Lors de l'utilisation de fréquences plus élevées, il est nécessaire de s'assurer que les communications sont toujours fiables. Compte tenu de l'état en constante évolution de l'ionosphère, une règle générale consiste à utiliser une fréquence qui est d'environ 20% inférieure à la MUF. Cela devrait garantir que le signal reste en dessous de la MUF malgré les changements à court terme. Cependant, il faut se rappeler que le MUF changera de manière significative en fonction de l'heure de la journée, et qu'il faudra donc modifier périodiquement la fréquence pour en tenir compte.


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