스카이웨이브

Skywave
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천파 전파 중 전리층(빨간색)에 반사되는 전파(검은색)

무선통신에서 하늘파 또는 스킵은 상층 대기의 전하층인 전리층에서 반사되거나 굴절된 전파가 지구로 전파되는 것을 말한다.그것은 지구의 곡률에 의해 제한되지 않기 때문에, 하늘 파장의 전파는 지평선 너머 대륙간 거리에서의 통신에 사용될 수 있다.주로 단파 주파수 대역에서 사용됩니다.

하늘파 전파의 결과로, 원격 AM 방송국, 단파 방송국 또는 산발적인 E 전파 조건(주로 양쪽 반구의 여름 몇 달 동안)에서 원격 VHF FM 또는 TV 방송국처럼 선명하게 신호를 수신할 수 있다.대부분의 장거리 단파 (고주파) 무선 통신은 (3 ~ 30 MHz) 하늘파 전파의 결과입니다.1920년대 초반부터 방송국에 비해 낮은 송신 전력으로 제한된 아마추어 무선 통신사(또는 "햄")는 장거리(또는 "DX") 통신에 하늘파를 이용해왔다.

천파 전파는 다음과는 다릅니다.

  • 대류권 산란, 더 높은 주파수에서 고주파 전송을 실현하는 대체 방법,
  • 전파가 대기에 반사되거나 굴절되지 않고 지구 표면을 따라 이동하는 지상파 전파 - 낮은 주파수에서 지배적인 전파 모드
  • 가시선 전파: 전파가 직선으로 이동하며 고주파에서 지배적인 모드입니다.

국소 및 원거리 천파 전파

하늘파 전송은 낮은 각도로 향하는 파동에 의한 장거리 통신(DX)과 수직에 가까운 방향의 파동을 통한 비교적 국지적인 통신(NVIS)에 사용할 수 있다.

저각도 하늘파

전리층은 태양 광자와 우주선에 의해 중성 공기가 이온화되는 고도 약 80km에서 1000km 사이의 상층 대기권이다.고주파 신호가 낮은 각도로 전리층에 들어오면 전리층에 [1]의해 지구로 다시 구부러집니다.피크 이온화가 선택한 주파수에 충분히 강할 경우, 마치 거울에서 비스듬히 반사된 것처럼 파동이 층의 바닥을 지구로 빠져나갑니다.그러면 지구의 표면(지상 또는 물)은 다시 전리층을 향해 하강하는 파동을 반사한다.

MUF 바로 아래의 주파수로 작동할 경우 손실이 매우 작을 수 있으므로, 무선 신호는 지구의 곡률을 따라도 지구와 전리층 사이를 두 번 이상 효과적으로 "돌격"하거나 "건너뛰기"할 수 있습니다(멀티 홉 전파).그 결과, 단 몇 와트의 신호라도 수천 마일 떨어진 곳에서 수신될 수 있습니다.이것이 단파 방송이 전 세계를 여행할 수 있게 하는 것이다.이온화가 충분하지 않으면 파동은 약간 아래쪽으로만 휘어지며 이온화 피크가 통과할 때 위쪽으로 휘어지며 층의 상단에서 약간만 이탈한다.그리고 나서 파도는 우주에서 사라진다.이를 방지하려면 더 낮은 주파수를 선택해야 합니다.단일 "홉"으로 최대 3500km의 경로 거리에 도달할 수 있다.홉이 2개 [2]이상일 경우 전송 시간이 길어질 수 있습니다.

수직에 가까운 하늘파

거의 수직으로 향하는 하늘파를 NVIS(near-vertical-incidence skywaves)라고 합니다.일부 주파수(일반적으로 낮은 단파 영역)에서는 고각 하늘파가 지상으로 직접 반사됩니다.파도는 지상으로 돌아오면 넓은 지역에 퍼져 송신 안테나로부터 수백 마일 이내에 통신이 가능합니다.NVIS를 사용하면 저지대 계곡에서 넓은 지역(예: 주 전체 또는 작은 국가)까지 로컬 및 지역 통신이 가능합니다.가시선 VHF 송신기를 통해 유사한 지역을 커버하려면 매우 높은 산꼭대기에 위치해야 합니다.따라서 NVIS는 긴급통신에 [3]필요한 네트워크 등 주 전체의 네트워크에 도움이 됩니다.단파 방송에서는, NVIS는, 송신기지로부터 수백 마일까지의 지역을 대상으로 하는 지역 방송(국경내에서 도달하는 나라나 언어 그룹등)에 매우 편리합니다.이는 다중 FM(VHF) 또는 AM 브로드캐스트 송신기를 사용하는 것보다 훨씬 경제적입니다.적합한 안테나는 높은 각도로 강한 로브를 만들 수 있도록 설계되었습니다.AM 방송사가 지상파와 하늘파 사이의 간섭을 피하고 싶을 때처럼 단거리 하늘파가 바람직하지 않은 경우에는 안티페이드 안테나를 사용하여 높은 각도로 전파되는 파형을 억제한다.

중간 거리 범위

하늘파 전파에 필요한 안테나 수직각 대 거리

로컬에서 최대 거리 전송(DX)까지의 모든 거리에는 다음과 같이 안테나의 최적의 "이륙" 각도가 있습니다.예를 들어 밤에 F층을 사용하여 500마일 떨어진 수신기에 가장 잘 도달하려면 40도의 고도에서 강한 로브를 가진 안테나를 선택해야 합니다.또한 가장 먼 거리에는 낮은 각도(10도 이하)의 로브가 가장 좋다는 것을 알 수 있다.NVIS의 경우 45도 이상의 각도가 최적입니다.장거리 안테나는 높은 Yagi 또는 마름모꼴이며, NVIS의 경우 지상 약 0.2 파장의 쌍극자 또는 쌍극자 배열이며, 중간 거리의 경우 지상 약 0.5 파장의 쌍극자 또는 Yagi입니다.안테나의 종류별 수직 패턴을 사용하여 적절한 안테나를 선택합니다.

페이딩

하늘 파도는 어느 거리에서나 희미해질 것이다.이온화(반사 표면)가 충분한 전리층 플라즈마는 고정되어 있지 않고 바다 표면처럼 기복이 있다.이 변화하는 표면으로부터의 반사 효율이 다르면 반사 신호 강도가 변화하여 단파 방송에서 "페이드"를 일으킬 수 있습니다.신호가 2개 이상의 경로를 통해 도착하거나, 예를 들어 싱글홉과 더블홉의 양쪽 파형이 서로 간섭하거나, 하늘파 신호와 지상파 신호가 거의 동일한 강도로 도달하는 경우 더욱 심각한 페이딩이 발생할 수 있습니다.이것은 야간 AM 브로드캐스트 신호로 페이딩되는 가장 일반적인 소스입니다.페이딩은 항상 하늘파 신호와 함께 존재하며 DRM 등의 디지털 신호를 제외하고 단파 브로드캐스트의 충실도를 크게 제한합니다.

기타 고려사항

주파수가 약 30MHz 이상인 VHF 신호는 보통 전리층을 통과하며 지구 표면으로 돌아오지 않습니다.E-스킵은 주목할 만한 예외로 늦봄과 초여름 동안 FM 방송과 VHF TV 신호를 포함한 VHF 신호가 지구에 자주 반사된다.E-스킵은 500MHz 미만의 매우 드문 경우를 제외하고는 UHF 주파수에 거의 영향을 주지 않습니다.

중파 및 단파 대역(및 어느 정도 장파)의 방송을 포함하여 약 10MHz(30m 이상의 파장) 미만의 주파수는 밤에 하늘파를 통해 가장 효율적으로 전파됩니다.10MHz 이상의 주파수(30m 미만의 파장)는 일반적으로 낮에 가장 효율적으로 전파됩니다.3kHz 미만의 주파수는 지구와 전리층 사이의 거리보다 긴 파장을 가집니다.하늘파 전파에 사용할 수 있는 최대 주파수는 태양 흑점 수에 의해 크게 영향을 받습니다.

천파 전파는 보통 지자기 폭풍우 동안 (때로는 심각하게) 저하된다.태양빛이 비치는 쪽의 천파 전파는 갑작스런 전리층 교란으로 인해 완전히 중단될 수 있다.

전리층의 저고도층(특히 E층)은 밤에 대부분 사라지기 때문에 전리층의 굴절층은 밤에 지구 표면보다 훨씬 높다.이것은 밤에 하늘 파도의 "건너뛰기" 또는 "홉" 거리를 증가시킵니다.

발견 이력

아마추어 무선 사업자는 단파 대역에서 하늘파 전파를 발견한 공로를 인정받고 있다.초기 장거리 서비스에서는 매우 낮은 [4]주파수에서 표면파 전파를 사용했으며, 이는 경로를 따라 감쇠됩니다.이 방법을 사용하면 거리가 길고 주파수가 높을수록 신호 감쇠가 증가했습니다.이로 인해 더 높은 주파수를 생성 및 검출하는 어려움으로 인해 상용 서비스에서 단파 전파의 발견이 어려웠습니다.

라디오 아마추어들은 1921년 12월에 최초로 대서양 횡단[5] 테스트를 성공적으로 실시하여 아마추어들이 이용할 수 있는 가장 짧은 파장인 200미터 중파 대역(1500kHz)에서 작동하였다.1922년 유럽에서는 수백 명의 북미 아마추어들이 200미터 상공에서 들렸고, 적어도 30명의 북미 아마추어들이 유럽으로부터의 아마추어 신호를 들었다.북미와 하와이 아마추어 간의 첫 쌍방향 통신은 1922년 200미터 지점에서 시작되었다.

1923년 제2차 전국무선회의에[6] 의해 아마추어에게 할당된 공식 파장인 150-200m 대역의 상단 모서리에서의 극심한 간섭으로 인해 아마추어들은 점점 더 짧은 파장으로 전환해야 했다. 그러나 아마추어들은 150m(2MHz) 이상의 파장으로 제한되었다.150m 이하의 실험 통신에 대해 특별한 허가를 받은 소수의 운 좋은 아마추어들은 1923년 100m(3MHz)에서 수백 개의 장거리 양방향 접점을 완료했고, 1923년 11월 110m(2.72MHz)에서 최초의 대서양 횡단 양방향[7] 접점을 완료했다.

1924년까지 많은 특별한 면허를 가진 아마추어가 6000마일(약 9600km) 이상의 거리에서 정기적으로 대양 횡단 접촉을 했다.9월 21일 캘리포니아의 몇몇 아마추어는 뉴질랜드의 아마추어와 양방향 접촉을 완료했다.10월 19일 뉴질랜드와 영국의 아마추어는 지구 반대편에서 90분간의 양자 접촉을 마쳤다.10월 10일 제3차 전국무선회의는 미국 아마추어들이[8] 80미터(3.75MHz), 40미터(7MHz), 20미터(14MHz)의 단파 대역 3개를 이용할 수 있도록 했다.이들은 전 세계에 할당되었고, 10m 대역(28MHz)은 1927년 11월 25일 워싱턴 국제 무선통신 회의에[9] 의해 만들어졌다.15미터 밴드(21MHz)는 1952년 5월 1일 미국에서 아마추어들에게 개방되었다.

마르코니

1923년 6월과 7월, 굴리엘모 마르코니의 송신은 콘월 폴두 무선 스테이션에서 카보베르데 제도의 요트 엘레트로 97미터 떨어진 밤에 완료되었습니다.1924년 9월, 마르코니는 낮과 밤에 폴두에서 베이루트에 있는 그의 요트까지 32미터로 전송했다.1924년 7월 마르코니는 영국 종합우체국(GPO)과 제국 무선 체인의 주요 요소로서 런던에서 호주, 인도, 남아프리카 및 캐나다에 이르는 고속 단파 전신 회선을 설치하기로 계약을 맺었다.영국-캐나다 간 단파 "빔 무선 서비스"는 1926년 10월 25일에 상업적으로 운영되기 시작했다.영국에서 호주, 남아프리카, 인도까지 Beam Wireless Services는 1927년에 서비스를 시작했습니다.

단파 대역에서는 장파 대역보다 장거리 통신에 훨씬 더 많은 스펙트럼을 사용할 수 있었다. 단파 송신기, 수신기 및 안테나는 장파 대역에 필요한 수백 킬로와트 송신기 및 괴물 안테나보다 훨씬 저렴했다.

단파 통신은 20세기 후반의 인터넷과 유사하게 1920년대에 [10]빠르게 성장하기 시작했다.1928년까지 장거리 통신의 절반 이상이 대양 횡단 케이블과 장파 무선 서비스에서 단파 "건너뛰기" 전송으로 이동했고, 대양 횡단 단파 통신의 전체 볼륨은 크게 증가했습니다.단파는 또한 기존의 일부 대양 횡단 전신 케이블과 상업용 장파 통신국이 1960년대까지 사용되었지만, 새로운 대양 횡단 전신 케이블과 대규모 장파 무선 방송국에 대한 수백만 달러의 투자 필요성을 없앴다.

케이블 회사들은 1927년에 많은 돈을 잃기 시작했고, 심각한 재정 위기는 영국의 전략적 이익에 필수적인 케이블 회사들의 생존을 위협했다.영국 정부는 1928년 "빔 와이어리스와 케이블 서비스의 경쟁 결과로 발생한 상황을 조사하기 위해 제국 무선 및 케이블 회의를[11] 소집했다.1929년 새로 설립된 임페리얼 앤드 인터내셔널 커뮤니케이션즈(Imperial and International Communications Ltd)가 관리하는 하나의 시스템으로 제국의 모든 해외 유무선 자원을 통합할 것을 제안하고 정부의 승인을 받았다.1934년 회사명이 Cable and Wireless Ltd.로 변경되었다.

굴리엘모 마르코니가 역사에 그의 위치를 차지하게 된 신호는 길지 않았다: 단지 문자 "S"의 모스 부호 점들 뿐이었다. 그러나 이 세 개의 짧은 라디오 송곳은 인류에게 커다란 도약을 의미했다.콘월 폴두의 송신기에서 바람이 부는 뉴펀들랜드 언덕의 판잣집까지 약 2,000마일을 공해상에서 이동한 이 신호는 전파가 지구의 곡률을 "굴곡"시켜 영국에서 미국의 시야를 가리는 100마일 높이의 물벽을 효과적으로 뛰어넘을 수 있다는 증거였다.당시 이탈리아 청년(어머니 쪽에서 아일랜드 혈통을 가진)과 조지 켐프라는 그의 충실한 조수에게 원시적인 무선장치에 귀를 기울이는 희미한 무선신호는 마르코니가 센에게 넘을 수 없는 장벽이 없다고 주장했을 때 내내 옳았음을 의기양양하게 증명했다.지구 한 구석에서 다른 구석으로 전파를 울립니다.

"12시 30분쯤에 이어폰에서 작은 딸깍 소리가 세 번 들렸어요.몇 번이나 소리가 났지만 도저히 믿을 수 없었다"고 마르코니는 일기에 적었다."폴두에서 보내진 전파는 지구의 곡률을 따라 조용히 대서양을 횡단하고 있었습니다. 많은 의심자들이 이것이 치명적인 장애물이 될 것이라고 말했습니다."

이 세 가지 짧은 팁으로 마르코니는 상상할 수 없는 상업적 성공을 거두었고, 오늘날에도 여전히 그의 이름을 떨치고 있는 회사를 탄생시켰다(최근 dot.com 버블의 디플레이션으로 인해 엄청난 타격을 입은 기업들).그들은 또한 표절, 절도, 부정행위에 대한 비난으로 이어질 것이며, 경쟁자들은 마르코니가 그가 들었던 것을 "상상했다"고 주장하면서, 과도하게 투자된 실험에 실패하는 것이 무엇을 의미할까 두려워했다.

마르코니는 지식의 추구에만 관심이 있는 학문적인 과학자가 아니라 발명의 가치에 대한 예리한 감각을 가진 "행자"였다.그의 특허와 그들이 준 산업 보호는 그에게 큰돈을 벌었지만, 볼로냐 출신의 다소 건방진 젊은이에 의해 그 분야에 대한 자신의 공헌이 가려진 당대의 다른 저명한 라디오 선구자들과의 긴장감이 되었다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Wave Handbook. Sony Corporation. 1998. p. 14. OCLC 734041509.
  2. ^ Rawer, K. (1993). Wave Propagation in the Ionosphere. Dordrecht: Kluwer Academic Publications. ISBN 0-7923-0775-5.
  3. ^ Silver, H.L., ed. (2011). The ARRL Handbook for Radio Communications (88th ed.). Newington, CT: American Radio Relay League.
  4. ^ 스톰팩스.케이프 코드에서의 마르코니 와이어리스
  5. ^ "1921 - Club Station 1BCG and the Transatlantic Tests". Radio Club of America. Retrieved 2009-09-05.
  6. ^ "Radio Service Bulletin No. 72". Bureau of Navigation, Department of Commerce. 1923-04-02. pp. 9–13. Retrieved 2018-03-05. {{cite magazine}}:Cite 매거진의 요건 magazine=(도움말)
  7. ^ [1] 2009년 11월 30일 Wayback Machine에서 아카이브 완료
  8. ^ "주파수 또는 주파수 대역 할당", 제3차 전국 무선 회의에서 채택한 무선 규제 권고 (1924년 10월 6일-10일), 15페이지.
  9. ^ "Report". twiar.org.
  10. ^ Full text of "Beyond the ionosphere : fifty years of satellite communication". 1997. ISBN 9780160490545. Retrieved 2012-08-31.
  11. ^ 2015-03-20 Wayback Machine에서 보관된 케이블 및 무선 PLC 이력

추가 정보

  • Davies, Kenneth (1990). Ionospheric Radio. IEE Electromagnetic Waves Series #31. London, UK: Peter Peregrinus Ltd/The Institution of Electrical Engineers. ISBN 978-0-86341-186-1.

외부 링크