В наши дни быть ребенком, интересующимся радио, должно быть трудно. Когда я был ребенком, на коротких волнах было много интересного. Кабельного телевидения не было (по крайней мере, там, где я жил), поэтому было легко взломать антенны и попытаться подключить слабое телевидение и вещательные станции. Телеканалы были особенно интересны.
Одним делом для меня было построить параболическую антенну, чтобы ловить «Звездный путь» со станции, едва находящейся вне зоны досягаемости. Но иногда можно было поймать какую-нибудь очень далекую телестанцию. Мировой рекорд - прием телеканала BBC в Австралии (расстояние 10 800 миль). Это экстремально, но даже из дома моего детства недалеко от Нового Орлеана я лично ловил телевизионные станции даже из Нью-Мексико. Вы когда-нибудь задумывались, как это возможно?
Радиосигналы ведут себя по-разному в зависимости от их частоты. Телевизионные частоты, используемые в старых аналоговых сигналах, были сигналами VHF (ну, во всяком случае, каналы между 2 и 13 в Соединенных Штатах). Как правило, эти сигналы обычно проходят по воздуху, но не отражаются ни от какой части атмосферы. Поэтому, если вы не находитесь в прямой видимости с передатчиком, вы не сможете увидеть трансляцию. Другая проблема заключается в том, что местные станции имеют тенденцию заглушать слабые удаленные станции. Телевизионщик (любительский жаргон для тех, кто пытается услышать отдаленные сигналы) должен ждать, пока местные станции замолчат, или слушать на частотах, где нет местных станций.
Основное распространение радио
Изображение Muttley (CC BY 3.0) через Wikimedia Commons
На коротковолновых частотах гораздо чаще встречается дальнее распространение. Короткие волны распространяются через земную волну (короткое расстояние) и небесную волну. Тем не менее, части нашей атмосферы - в частности, часть на высоте от 25 до 250 миль, называемая ионосферой, - могут отражать сигналы обратно на Землю (технически радиосигналы преломляются или искажаются; см. изображение слева). Что делает ионосферу особенной, так это то, что атмосферное давление достаточно низкое, чтобы ионы могли путешествовать в течение длительного времени, не сталкиваясь с другими атомами и не становясь нейтральными..
Ионосфера разделена на разные слои, и каждый слой имеет свои особенности. Нижний слой - это слой D, который имеет тенденцию поглощать радиосигналы, особенно на более низких частотах. Однако слой D также исчезает ночью, что является одной из причин того, почему нижние коротковолновые диапазоны обычно мертвы днем и активны ночью.
Над слоем D находится слой E. Это также дневной слой, и на низких частотах он может поглощать радиоволны (хотя и не так сильно, как слой D). Слой E не очень важен для коротковолновых частот, но для диапазонов ТВ (и FM-радио) он может обеспечивать пропуск E (см. ниже).
Если вам интересно, почему эти слои исчезают ночью, то это потому, что нижние слои почти полностью ионизированы энергией солнца. Слой E получает некоторую ионизацию из других источников (таких как рентгеновские лучи и метеоры), но большая часть ионов исходит от солнца.
Слой F является следующей частью ионосферы и обычно разбивается на слои F1 и F2. Эти слои интересны тем, что, хотя солнце ионизирует их, плотность атмосферы настолько мала, что ионы, образующиеся в течение дня, могут не рекомбинировать всю ночь, поэтому слой F не всегда исчезает ночью - по крайней мере, не весь. Слой F1 почти идентичен слою E и исчезает ночью. Слой F2 остается ночью.
Плотность слоя F2 и частота волны определяют, насколько сильно изгибается или преломляется радиоволна, а это, в свою очередь, определяет, насколько далеко друг от друга могут находиться приемник и передатчик, сохраняя при этом контакт. Если слой F2 не очень плотный с ионами, высокочастотные сигналы не будут достаточно преломляться, чтобы вернуться на Землю, а вместо этого просто улетят в космос. Чем плотнее ионы в слое F2, тем выше частота преломления обратно на Землю. Люди, изучающие распространение, указывают MUF (максимальную используемую частоту) как показатель плотности ионосферы. Телевизионные сигналы имеют довольно высокую частоту, поэтому, чтобы получить преломление в слое F, МПЧ должна быть очень высокой.
F2 Пропустить
МУФ не везде на Земле одинаков. Вы должны учитывать MUF между двумя точками (скажем, из Хьюстона в Париж). Естественно, это меняется в зависимости от времени суток и других факторов, таких как солнечные пятна и другие солнечные погодные явления.
Вы можете увидеть карту MUF почти в реальном времени для 1800-мильных маршрутов онлайн. Вы, вероятно, заметите, что самые высокие значения на карте обычно находятся в диапазоне от 30 до 40 МГц, что слишком мало для телевизионных сигналов. Однако при достаточной солнечной активности МПЧ может подниматься достаточно высоко, чтобы преломлять даже телевизионные сигналы, и возможен прием на расстоянии более 2000 миль..
E Пропустить
Другой частью ионосферы является слой E, и он подвержен спорадической ионизации. Эти ионизированные области будут отражать радиосигналы на расстоянии до 1400 миль. Спорадические ионные облака в слое E измеряются с помощью ионозондов, и вы можете найти карты, показывающие, где находятся эти ионные облака.
Пропуск E имеет тенденцию появляться и исчезать быстро, но также может быть очень сильным. Например, считается, что спорадический пропуск E отвечает за прием в 1939 году раннего итальянского телепередатчика в Англии. В 1957 году высокочастотный сигнал (каналы с 7 по 13) был получен через E skip в Арканзасе. Передатчик находился в 2 300 милях отсюда, в Венесуэле.
Тропосферный воздуховод
Обычно телевизионные сигналы не отражаются от атмосферы, потому что МПЧ слишком низкая, но определенные погодные условия (температура, плотность и влажность) заставляют тропосферу (самый нижний слой атмосферы) преломлять его. Когда происходит температурная инверсия (теплый воздух над холодным воздухом), тропосфера может образовать канал, по которому сигналы могут передаваться на тысячи миль.
Протоки имеют тенденцию образовываться между одними и теми же двумя точками, и в некоторых частях мира они могут длиться месяцами. Зрители часто привыкают смотреть удаленные станции.
Трансэквиториал
Существует специальный режим распространения, который позволяет передатчикам поражать приемники на расстоянии до 5 000 миль, когда приемник находится примерно на том же расстоянии от экватора, что и передатчик (но на противоположных сторонах экватора). Например, телевидение из Японии иногда принимается в Австралии благодаря трансэкваториальному распространению.
На самом деле этот тип распространения происходит в два разных времени: от полудня до раннего вечера и позднего вечера. Более ранний период обычно не поддерживает очень высокие частоты. Более поздний период, как правило, приходится на период высокой солнечной активности и низкого индекса геомагнитной возмущенности.
Метеор
Когда идет метеоритный дождь, радиолюбители используют специальное программное обеспечение для связи с другими радиолюбителями на больших расстояниях. Это часто называют рассеянием метеоров, но на самом деле оно основано на ионных облаках, созданных метеорами в слое E. Так что с этой точки зрения это то же самое, что и E skip, но, как правило, очень короткое время. Облака обычно держатся всего несколько секунд.
Наибольший эффект наблюдается в ранние утренние часы, хотя при правильных условиях распространение метеоров может произойти в любое время суток.
Луна
Хотя вы не будете отражать сигналы непосредственно от метеоров, вы можете отразить сигнал от Луны. Луна находится на расстоянии около 239 000 миль, поэтому потери на трассе составляют около 240 дБ. Это означает, что у вас должны быть довольно хорошие антенны и приемники, чтобы хотя бы попытаться поймать сигналы, отраженные от Луны.
«I2FZX UHF EME Antenna» от Spamhog (общественное достояние через Commons)
Когда телеканалов было меньше, было немного проще. Например, в середине 70-х в Соединенных Штатах было всего две телестанции на канале 68 УВЧ, и [Джон Юрек] смог поймать их через Moonbounce, используя какое-то самодельное оборудование. Большая тарелка в Аресибо также принимала телевизионные сигналы, отраженные от Луны. Эта тарелка, однако, немного недосягаема для большинства хакеров, поскольку это тарелка высотой 1000 футов. Однако радиолюбители часто отражают сигналы от Луны с помощью несколько более скромных антенн (см. справа).
Аврора
Еще одно космическое явление, которое может вызвать удаленный телевизионный прием, - это полярное сияние. Солнечные вспышки (как и другие солнечные погодные явления) достигают Земли примерно за день и могут создать полярное сияние. В зависимости от характеристик события может наблюдаться полярное сияние, которое может привести к тому, что часть атмосферы будет отражать радиоволны. Однако сигналы, распространяемые через распространение полярных сияний, имеют тенденцию к искажению и трепетанию (то есть быстро увеличиваются и уменьшаются в громкости). Кроме того, из-за того, что частицы плазмы имеют разные скорости, также имеет место доплеровский сдвиг частоты.
А как насчет ЦТВ?
Цифровое телевидение подвержено аналогичным эффектам распространения. Есть две проблемы. Сегодня у вас больше шансов иметь кабель и меньше шансов иметь внешнюю антенну, хорошо расположенную для приема на расстоянии. Другая проблема заключается в том, что цифровые сигналы имеют тенденцию ухудшаться сразу. На старом аналоговом сигнале можно было щуриться и использовать мокрый видеопроцессор между ушами, чтобы выделить позывной из снежной картинки. С цифровым телевидением вы, вероятно, получаете сигнал или нет. Конечно, вы можете пропустить несколько кадров, но вы не получите таких же слабых сигналов, как в старой системе.
Таким образом, DXing на телевидении (и FM-радио DXing) не умер, но это не так просто, как раньше. На видео ниже показано, как [WD0AKX] исполняет DTV DX во время открытия группы. Если вам интересно попробовать себя, есть несколько хороших ресурсов в Worldwide TV FM DX Association (да, это вещь).
Если вас интересует распространение в целом, группа радиолюбителей использует всемирную систему радиомаяков, которая может помочь вам оценить условия в различных частях мира. Маяки идентифицируются с помощью азбуки Морзе, но, поскольку они вещают на известной частоте и времени, вам не нужно копировать азбуку Морзе, чтобы использовать систему.