nedeľa, 28. decembra 2014

Aká dobrá je naša ionosféra?

Pri listovaní v starých časopisoch som natrafil na tento článok, ktorého autorom je Karl Hille, DL1VU [1]. Ide o porovnanie vlastností ionosféry a káblového vedenia z hľadiska útlmu. Ako je to teda s útlmom pri šírení krátkych vĺn a odrazoch od ionosféry a zemského povrchu?


Predpokladajme, že u nás v strednej Európe prijímame na 14 MHz signál stanice W1XYZ zo Severnej Ameriky. Stanica používa vysielač s výkonom 100 W a dipól. Ďalej predpokladajme, že stanicu prijímame s reportom 599. Tomuto reportu zodpovedá napätie signálu 50 µV na impedancii 50 Ohm. Z toho môžeme vypočítať výkon, ktorý k nám prichádza od stanice W1XYZ.

Výkon je    P = U2/R


Teda    P = (50.10-6 V)2/50 Ohm = 50.10-12 W


Výkon, ktorý k nám dorazil je 50 pikowatt. Teraz môžeme určiť aký je útlm trasy medzi W1XYZ a našou stanicou v strede Európy:


a i = 10 log (100 W/50.10-12 W) dB = 123 dB


Toto sa zdá veľa a môžeme sa sťažovať na kvalitu ionosféry. Preto budeme hľadať lepšie riešenie. Možno prvé, čo každého napadne je prepojenie metalickým káblom. Bežne používaný kábel typu RG213 má na 14 MHz útlm 0,8 db/ft čomu zodpovedá útlm 26,25 dB/km. Položme kábel pozdĺž rovnobežky zo stredu Európy ku stanici W1XYZ. Jeho dĺžka bude 6226 km. Celkový útlm spoja bude:


a = 26,25 dB . 6226 = 163 433 dB


Je jasné, že bude treba použiť kábel s nižším útlmom. Útlm kábla klesá pri zväčšovaní jeho priemeru. Predpokladáme kábel z rovnakého materiálu. Kábel RG213 má priemer 1 cm, potom pri priemere 2 cm bude útlm polovičný, priemere 4 cm bude útlm štvrtinový atď.  Teraz určíme priemer kábla, ktorý bude mať rovnaký útlm ako rádiová trasa:


D = 163 433 dB/123 dB = 1 329 cm = 13,3 m


Teda koaxiálny kábel, ktorý bude mať rovnaký útlm ako rádiová trasa stredná Európa – W1 bude mať priemer 13,3 m. To zodpovedá výške štvorpodlažného domu. Vodiče tienenia kábla RG213 majú priemer 0,18 mm. Na našom monštre tomu zodpovedá opletenie s vodičmi, ktoré majú priemer 24 cm. Stredný vodič kábla RG213 je lanko zložené zo siedmich vodičov s priemerom 0,74 mm. Vodiče nášho monštra budú mať priemer 98,4 cm. Priemer „lanka“ by bol 295 cm, teda takmer 3 m.


A aká by bola hmotnosť tohto monštra? Meter kábla RG213 má hmotnosť 160 g. Jeden kilometer má potom hmotnosť 160 kg. Hmotnosť nášho monštra rastie kvadraticky s priemerom:


13302 . 160 kg = 283 024 000 kg


Hmotnosť kábla pre celú trasu do W1 bude:


283 000 t . 6226 = 1 761 958 000 t

čo je 1 762 miliárd ton


Ak sa raz budete chcieť sťažovať na špatné podmienky, odpovedzte si čestne na otázku: Je naša ionosféra skutočne taká zlá?



Literatúra:
[1] Karl Hille: Wie gut ist unsere Ionsphäre?, QSP, Februar 1997, str. 64 - 66