1 / 36

4. Atmosfera

4. Atmosfera. Pregled tema. Atmosfera Ionosfera Gubitci u slobodnom prostoru Utjecaj hidrometeora Sunčeve pjege Polarizacija i depolarizacija. Atmosfera. Troposfera Stratosfera Mezosfera D sloj ionosfere Termosfera E sloj ionosfere F slojevi ionosfere Egzosfera. Atmosfera.

kellie-travis
Download Presentation

4. Atmosfera

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 4. Atmosfera

  2. Pregled tema • Atmosfera • Ionosfera • Gubitci u slobodnom prostoru • Utjecaj hidrometeora • Sunčeve pjege • Polarizacija i depolarizacija FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  3. Atmosfera • Troposfera • Stratosfera • Mezosfera • D sloj ionosfere • Termosfera • E sloj ionosfere • F slojevi ionosfere • Egzosfera FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  4. Atmosfera FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  5. Atmosfera • Troposfera • Od razine mora do 8 km na polovima ili 15 km na ekvatoru • Najgušći sloj atmosfere • Temperatura pada od +17 do -52 stupnja Celzijusa • Svi vremenski i klimatski utjecaji nalaze se u ovom sloju • Naziva se još i donja atmosfera • Najveći utjecaj na komunikacije – gušenje signala FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  6. Atmosfera • Temperaturna inverzija u troposferi Različite gustoće hladnog i toplog zraka – ogib Moguće širenje na velike udaljenosti - stotine km FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  7. Atmosfera • Stratosfera • Sloj atmosfere iznad troposfere na visini do 50 km • Suh i manje gust sloj od troposfere • Temperatura raste do – 3 stupnja Celzijusa zbog ultraljubičastog zračenja • Ozonski sloj nalazi se u stratosferi • 99% zraka nalazi se u stratosferi i troposferi • Vrlo malen utjecaj na elektromagnetske valove i komunikaciju FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  8. Atmosfera • Mezosfera • Sloj atmosfere iznad stratosfere na visini do 85 km • Temperatura opet pada do -93 stupnja Celzijusa zbog CO2 • CO2 grije donju atmosferu, hladi srednji i viši sloj atmosfere ispuštajući toplinu u svemir • Najhladnije mjesto na Zemlji • Stratosfera i mezosfera nazivaju se srednjom atmosferom • D sloj ionsfere FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  9. Atmosfera • Termosfera • Sloj atmosfere iznad mezosfere do visine od 600 km • Temperatura raste s visinom zbog zračenja Sunca do 17127 stupnjeva Celzijusa • Gustoća plinova je jako malena pa se njihovo toplinsko djelovanje ne može osjetiti • Kemijske reakcije su puno brže nego na površini Zemlje • Još se naziva višim slojem atmosfere • E i F slojevi ionosfere FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  10. Atmosfera • Egzosfera - svemir • Sloj iznad termosfere • Sastoji se od vrlo malih količina vodika i helija • Prelazak u svemir • Teško odrediva granica atmosfere i svemira FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  11. Ionosfera • Ionizacija nastaje kad ultraljubičasti valovi visoke energije iz Sunca ulaze u atmosferu, udaraju atome plina i doslovno izbijaju elektron od atoma – atom postaje pozitivno nabijen (ion). • Elektroni apsorbiraju energiju ultaljubičastih valova i stvaraju se ionizirani slojevi. • Stupanj ionizacije ovisi o gustoći atoma u atmosferi i jakosti ultraljubičastog zračenja koje ovisi o aktivnosti Sunca. • Ultraljubičasti valovi imaju različite frekvencije što dovodi do više slojeva na različitim visinama. • Ultraljubičasti valovi niže frekvencije manje prodiru u atmosferu pa stvaraju sloj na većoj visini, dok oni više frekvencije stvaraju sloj na manjoj visini jer prodiru dublje. FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  12. Ionosfera • Kut elevacije Sunca određuje debljinu ioniziranih slojeva i mijenja se ovisno o dobu dana i godine. • Rekombinacija – obrnut postupak od ionizacije – slobodni elektroni i pozitivni ioni se sudaraju. • Od ranog jutra do kasnog popodneva ionizacija nadmašuje rekombinaciju – najveći utjecaj na elektromagnetske valove. • Od popodneva, kroz noć i do zore rekombinacija je jača od ionizacije. • Iako se zove ionosfera, elektroni su ti koji utječu na širenje elektromagnetskih valova. FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  13. Ionosfera • Više slojeva električki nabijenih atoma plina - ioni • D sloj • E sloj • F1 sloj • F2 sloj FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  14. Ionosfera • D sloj (50 – 80 km) – samo po danu • Reflektira VLF (3-30 kHz), LF (30-300 kHz) i MF (0,3-3 MHz) frekvencije • Prigušuje HF (3-30 MHz) valove, malo utječe tj. propušta VHF (30-300 MHz) i više frekvencije • E sloj (100-125 km) • Praktički nestaje po noći (24:00h) • Ogib signala, u HF području ogiba signal nazad na Zemlju na udaljenosti i do 2000 km • F sloj • Jedan sloj po noći a dva po danu • F1 300 km, F2 – 400 km • Domet vrlo velik • Više frekvencije prolaze kroz atmosferu FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  15. Ionosfera • Promjene u ionosferi • Dnevne • Okretanje Zemlje (dan – noć) • 27-dnevne • Okretanje Sunca (Sunčeve pjege) • Sezonske • Okretanje Zemlje oko Sunca • D, E, F1 najveća ionizacija ljeti • F2 najveća ionizacija zimi • 11-godišnje • zbog Sunčevih pjega - jača ionizacija FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  16. Ionosfera • 4D Google Earth Ionosfera FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  17. Gubitci u slobodnom prostoru • Načini širenja elektromagnetskog vala • Površinski val – po površini Zemlje • Prostorni val – kroz donju atmosferu • Svemirski val – refleksija više atmosfere • Kod satelitskih komunikacija – LOS • Nužna je optička vidljivost • Vrlo velike udaljenosti • Gubici ovise o: • Udaljenosti d • Frekvenciji f FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  18. Gubitci u slobodnom prostoru FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  19. Gubitci u slobodnom prostoru FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  20. Utjecaj hidrometeora • Kiša - gušenje i raspršenje EM vala • Magla • Oblaci • Snijeg • Jačina kiše • Frekvencija signala • Temperatura • Veličina kapljica • Plinovi u atmosferi – gušenje EM vala • Sastav atmosfere • Magnetski moment FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  21. Utjecaj hidrometeora • Kiša • Iznad 10 GHz kiša predstavlja najveći problem • Prigušenje signala, razlika u fazi, depolarizacija • Gubitak u sredstvu zbog kiše g - gušenje po jedinici duljine kod jačine kiše R, le- ekvivalentni put kiše jačine R p(R) je vjerojatnost jačine kiše R u % FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  22. Utjecaj hidrometeora • g ovisi o jačini kiše, veličini kapljica i temperature Rje jačina kiše dok sua i b konstante • Kod T = 0°C, a i bovise o frekvencij (u GHz)prema a=GafEa Ga=6,39x10-5, Ea=2,03 za f<2,9 GHz, Ga=4,21x10-5, Ea=2,42 za 2,9 GHz <= f <= 54 GHz, Ga=4,09x10-2, Ea=0,699 za 54 GHz <= f<= 100 GHz, Ga=3,38, Ea=-0,151 za f>100 GHz FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  23. Utjecaj hidrometeora b=GbfEb Gb=0,851, Eb=0,158 za f<8,5 GHz, Gb=1,41, Eb=-0,0779 za 8,5 GHz <= f <= 25 GHz, Gb=2,63, Eb=-0,272 za 25 GHz <=f <= 164 GHz, Gb=0,616, Ea=-0,0126 za f>164 GHz. • le- intenzitet kiše nije jednak cijelim putem veze, aproksimira se kao le(R) = [0,00741R0,766 + (0,232 – 0,00018R) sinq]–1 q - kut elevacije FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  24. Utjecaj hidrometeora • Ukupna vjerojatnost (u %) kiše jačine R data je s M- srednja godišnja vrijednost padavina u mm b -Rice-Holmbergov omjer oluje FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  25. Utjecaj hidrometeora • Gušenje kiše u ovisnosti o frekvenciji i jačini R FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  26. Utjecaj hidrometeora • Veličine kapljica kiše za različite jačine oborina • Utjecaj ostalih hidrometeora: magle, leda, snijega temelji se na sličnim principima kao i kiša, ali je njihov utjecaj barem red veličine manji. FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  27. Utjecaj hidrometeora • Sastav suhe atmosfere od razine mora do 90 km FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  28. Utjecaj hidrometeora • Hidrometeori djeluju na širenje elektromagnetskog vala prigušenjem i raspršenjem, dok plinovi djeluju samo kao prigušivači. • Ipak neki plinovi imaju stalne (permanentne) električne i (ili) magnetske dipole pa mogu prigušivati mikrovalove. • Molekule dušika, npr., nemaju permanentne električne ili magnetske dipole pa ne prigušuju mikrovalove. • Većina plinova neznatno utječe na valove ispod 30 GHz. FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  29. Utjecaj hidrometeora • Kisik ima mali magnetski moment koji ima za rezultat malo prigušenje vala na frekvencijama iznad 30 GHz. • Vodena para je plin s permanentnim električnim dipolom i prigušuje valove iznad 10 GHz. • Količina vodene pare može iznositi 1 mg/m3 u hladnim suhim klimama a do 30g/m3 u toplim vlažnim klimama. • U pustinji nema vodene pare a u džungli je može biti do 4%. FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  30. Sunčeve pjege • Temperatura od 4000 K prema okolnoj temperaturi od 5800 K • Može se vidjeti sa Zemlje teleskopom • Broj i veličina se mijenja svakih 11 godina • Utječe na klimatske uvjete na Zemlji • Magnetska aktivnost - X zračenje i ioni koji smetaju elektromagnetskim valovima blizu površine Zemlje, posebice ionosfera • Okretanje Sunca oko svoje osi - 27 dnevni ciklus sunčevih pjega • Sunčeve pjege više utječu na niske frekvencije a manje na UHF i mikrovalne frekvencije. FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  31. Sunčeve pjege Aktivnost sunčeve pjege – dolje lijevo Ultraljubičasta slika – 25.09. 2009 FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  32. Polarizacija i depolarizacija • Linearna polarizacija • Okomita – E komponenta • Vodoravna – E komponenta • Kružna E H Okomita antena zemlja Vodoravna antena E H zemlja FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  33. Polarizacija i depolarizacija Linearna polarizacija Kružna polarizacija FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  34. Polarizacija i depolarizacija • Depolarizacija • Nastaje kad EM val putuje kroz medij koji je anizotropan tj. nesimetričan u odnosu na upadni val. • Vrlo velik utjecaj u frekvencijskom pojasu 6/4 GHz a manju u pojasu 14/11 GHz. • Depolarizacija nastaje od različitog prigušenja i faznog pomaka ortogonalnih komponenata upadnog vala. • Ovisi o frekvenciji, kutu elevacije i jačini kiše. FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  35. Polarizacija i depolarizacija • Utjecaj kiše može se smanjiti kružnom polarizacijom. • Polarizacija se mijenja tijekom jedne periode EM vala u smjeru kazaljke na satu ili u suprotnom. • Odašiljač i prijamnik moraju biti sinkronizirani. • Orijentacija se određuje dizajnom antene i ne može se lako mijenjati tijekom uporabe. FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

  36. Polarizacija i depolarizacija • Helikoidne žičane antene • Reflektirani val od okruglih kišnih kapi odbija se na antenskom sustavu koji jeosjetljiv samo na izvornu polarizaciju. • Refleksije od zrakoplova (koji nije okrugao) ima nešto energije od ispravne polarizacije, pa će radar, napr. moći detektirati zrakoplov a ignorirati kišu! FER-Zagreb, Satelitske komunikacijske tehnologije 2009/10

More Related