UBAKoninklijke Unie van de Belgische Zendamateurs vzw

slideshow 1

Photo: Couloir

De propagatiegrafieken

De propagatiegrafieken: een woordje uitleg - door ON5AU

Jaren geleden kon je ze vinden in CQ-QSO, de uur MUF-grafieken. Toen verdwenen ze plots. Sommigen onder ons hebben dit waarschijnlijk als een gemis ondervonden. Maar nu zijn ze er terug, deze keer op de UBA website, en dit door toedoen van John, ON4UN.

Wat vertellen deze grafieken en wat vertellen ze niet. Hoe moeten ze geïnterpreteerd worden, hoe worden ze berekend en op welke data zijn ze gebaseerd? Omdat deze grafieken een goede richtlijn geven betreffende de propagatiemogelijkheden en openingen naar diverse uithoeken, zijn een paar woordjes informatie hier wel op hun plaats.

Wat kan u op zo een MUF grafiek vinden? De grafiek heeft eerst en vooral betrekking op een wel bepaald communicatiecircuit. Dus vanaf een bepaalde locatie naar een bepaalde locatie, dit voor een bepaald tijdstip (we nemen gewoonlijk een welbepaalde maand). Het is uiteraard niet praktisch grafieken op te stellen voor elke land, laat staan elke stad. Daarom worden de grafieken opgesteld voor vrij grote regio's. Binnen deze regio's kunnen er verschillen zijn, maar de grafieken geven toch een goed algemeen beeld. Zo is bvb de MUF grafiek vanaf Brussel naar Johannesburg (Zuid Afrika) geldig voor elk pad vanuit België naar gans zuidelijk Afrika.

Op een uur MUF grafiek vindt je meestal drie curven, de MUF lijn zelf en twee extra lijnen, respectievelijk de HPF en FOT curve. (zie figuur 1).

MUF = Maximum Usable Frequency, de maximale bruikbare frequentie voor het circuit op deze bepaalde maand. Dit houdt in 50% kans voor de maand dat het die waarde kan en zal zijn. Dus op 15 dagen van de beschouwde maand bestaat de kans dat het pad open is op de frequenties aangeduid door de grafiek, de andere 15 dagen is de kans dat het pad niet open is (op dezelfde frequenties weergegeven door dezelfde curve). Op de grafiek in Fig. 1 is het de grafiek in het groen. Ik kom straks terug op het waarom van het percent weergave.

HPF = Highest Possible Frequency, de hoogst mogelijke bruikbare frequentie voor de maand. De kans dat deze frequentie zal ondersteund worden is 10% van de maand, dus alleen op 3 dagen van de maand. Deze is voorgesteld door de rode lijn in Figuur 1.

FOT = Frequence Optimum Traffic (Franse benaming) of soms ook genoemd OWF = Optimum Working Frequency (Engelse benaming). De meest optimale bruikbare frequentie, deze frequentie is bruikbaar voor 90% van de maand, dus 27 dagen van de maand. Welke dagen van de maand dit respectievelijk zal zijn is niet te voorspellen.
  Propagation chart
Figuur 1. Een voorbeeld Uur MUF Grafiek zoals je ze kan vinden op de UBA website. De MUF = de curve in het midden van de drie. De HPF curve de hoogste en de FOT curve de laagste. De horizontale waarde as = uur van de dag, de verticale waarde as = frequentie in MHz.
Enkele misverstanden betreffende de MUF

De MUF alsook de HPF en FOT waarden worden bepaald door de toestand van de ionosfeer, meer bepaald door de ionisatiedichtheid en hoogte van de aanwezige lagen op dit bepaald tijdstip. Dit is een fysisch gegeven, waar alleen de zon iets kan aan veranderen. Het is onjuist te denken dat met wat meer vermogen wel wat hoger in frequentie kan gewerkt worden, dan aangegeven is in de grafieken. Dit is totaal onjuist. De ionosfeer kan op een bepaald tijdstip een welbepaalde maximale frequentie ondersteunen voor een bepaalde afstand. Deze frequentie wordt de "Ionospheric Junction Frequency" genoemd (maximale verbindingsfrequentie). Hoger dan deze is er geen propagatie. Signalen op hogere frequenties dringen onverbiddelijk door alle mogelijke aanwezige lagen heen en zijn voor altijd verloren in de ruimte. Met meer vermogen kan je er alleen voor zorgen dat je signaal niet dusdanig geabsorbeerd wordt onderweg, dat het niet meer waarneembaar zou zijn, maar dit enkel en alleen als je beneden de "Ionospheric Junction Frequency" zit.

Een andere gangbare verkeerde opvatting is deze die zegt "als de MUF tot op 15 m reikt voor een bepaald traject, dan is het traject OK voor alle frequenties lager dan 15m op ditzelfde traject". Een MUF van 21 MHz zal waarschijnlijk (50% kans) op een bruikbare 15-m band duiden en waarschijnlijk ook wel op een bruikbare 20 meter band, maar het betekent zeker niet dat de lage frequentie banden zoals de 40, 80 en 160 meter bruikbaar zijn op dit ogenblik. De propagatie-eigenschappen tussen onze lage frequentie en hogere frequentie banden zijn totaal verschillend. Maar daar kan ik het misschien een andere keer over hebben.

Hoe en waarop wordt de MUF berekend?

Het waarop? Op statistisch materiaal: de parameters van de ionosfeer, zoals de hoogtes waarop de geïoniseerde lagen zich bevinden en hun kritische frequenties werden bepaald door decennia lange proefmetingen en dit op een zeer groot aantal observatiepunten op aarde (bij ons gebeurd dit te Dourbes in het ionosferisch onderzoekingsstation van het KMI). Naast de twee hogergenoemde parameters werden nog vele andere genoteerd. Van die verkregen meetwaarden werden telkens de meest extreme waarden afgeroomd. De hoogste 10% and de laagste 10% waarden werden als uitzonderlijk beschouwd en niet gebruikt in het opstellen van tabellen met gemiddelden. Op deze manier bekwam men goed bruikbare gemiddelde maandwaarden voor diverse percentages kans. Aan de hand van die massa's gegevens kon men tabellen en wereldkaarten samenstellen met gemiddelde waarde MUF voor gemiddelde zonnevlek waarden, en voor een bepaalde maand.

Het hoe? De lengte van het circuit speelt een belangrijke rol in het algoritme dat gebruikt wordt bij het berekenen van de MUF. Men mag ongeveer aanvaarden dat de onderste laag van betekenis (E-laag) tot het terug ombuigen van ons signaal naar de aarde zich op ± 100 km hoogte bevindt. Deze ombuighoogte laat toe om ongeveer een maximale afstand van ± 2000 km te overbruggen, dit met 1 enkele "hop" en met de laagst mogelijke opstraal hoek. Hogere opstraal hoeken geven uiteraard kortere -hop afstanden. De F-lagen (F1 en F2) bevinden zich tussen ± 150 tot ± 350 km hoogte. Dit laat toe om natuurlijk veel langere 1-hop afstanden te bekomen, ± 4000 km. Vanzelfsprekend zijn voor die afstanden ook meerdere-hop overbruggingen mogelijk en voor grotere afstanden zullen altijd meerdere hops nodig zijn. In de vaktaal spreekt men van hopmodes. Bijvoorbeeld: 1 E = een hop via de E-laag, 2F2 = twee hops via de F2-laag, 1E1F2 = via de E-laag 1 hop en de F2-laag eveneens 1hop, enz. Soms ziet u wel eens vermeld F2F2 daar kom ik straks aan toe.

Hoe zit het MUF berekeningsalgoritme nu in elkaar? Men berekent eerst de afstand van het communicatiecircuit. Van die afstand kan men bepalen hoeveel hops er minimaal nodig zijn om dit circuit te overbruggen. Eens de hop mode bekend kan men bepalen waar de ombuigzone(s) zich gaan bevinden. Afhangend van de circuitafstand kan men ook berekenen en bepalen of de MUF overbrugging via de E-laag of via een F-laag of via de twee lagen kan gebeuren.

De controlepunten voor de E-laag MUF zijn:

Circuit Lengte, D (in kilometers) Controle punt locatie
0 tot 2000 km Circuit middenpunt (M)
2000 tot 4000km Twee Controle punten:
TX + 1000km
RX - 1000 km

Nota: TX is transmitter (zend) locatie, RX is Receiver (ontvangst) locatie van het circuit.
De controlepunten voor de F2-laag zijn:

Circuit Lengte, D (in kilometers) Controle punt locatie
0 tot 2000 km Circuit middenpunt (M)
2000 tot 4000km 2000 - 4000 km Circuit middenpunt (M)
Meer dan 4000 km Twee controle punten (zie F2 Nota)

F2 Nota
: Wanneer het circuit meer dan 4000 km bedraagt dan moet men twee controle punten bepalen volgens de hier volgende methode. Deel de circuit lengte (D) in gelijke segment afstanden (L) maar niet langer dan 4000 km. De locatie van het controle punt is dan het midden van het segment (L / 2).

Bijvoorbeeld:
Circuit afstand tussen 4000 en 8000 km. Twee segmenten.
L = D / 2. De controle punten zijn als volgt: TX (locatie) + L / 2 en RX (locatie) – L / 2. Als voorbeeld de controle punten in associatie voor een 6000 km circuit zijn: L = D / 2; (6000 /2) = 3000, dus L / 2 = 3000 / 2 = 1500 km. Dit betekend 1500 km verwijderd vanaf TX en 1500 km verwijderd vanaf RX.
Circuit afstand tussen 8000 en 12000 km. drie segmenten.
L = D / 3. De controle punten zijn als volgt: TX (locatie) + L / 2 en RX (locatie) – L / 2. Als voorbeeld de controle punten in associatie voor een 11000 km circuit zijn: L = D / 3; (11000 /3) = 3666, dus L / 2 = 3666 / 2 = 1833 km. Dit betekend 1833 km verwijderd vanaf TX en 1833 km verwijderd vanaf RX.
Circuit afstand tussen 12000 en 16000 km. vier segmenten.
L = D / 4. De controle punten zijn als volgt: TX (locatie) + L / 2 en RX (locatie) – L / 2. Als voorbeeld de controle punten in associatie voor een 15000 km circuit zijn: L = D / 4; (15000 /4) = 3750, dus L / 2 = 3750 / 2 = 1875 km. Dit betekend 1875 km verwijderd vanaf TX en 1875 km verwijderd vanaf RX.
Circuit afstand tussen 16000 en 20000 km. vijf segmenten.
L = D / 5. De controle punten zijn als volgt: TX (locatie) + L / 2 en RX (locatie) – L / 2. Als voorbeeld de controle punten in associatie voor een 19000 km circuit zijn: L = D / 5; (19000 /5) = 3800, dus L / 2 = 3800 / 2 = 1900 km. Dit betekend 1900 km verwijderd vanaf TX en 1900 km verwijderd vanaf RX.

Afhankelijk van de circuitafstand, zijn de MUF berekeningen gebaseerd op 1 of 2 controlepunten, niet meer dan twee! Bij afstanden groter dan 4000 km zijn deze twee belangrijke controlepunten gelegen tussen 1000 en 2000 km afstand, vanaf respectievelijk de TX en de RX locatie. Zelfs al is de afstand groter dan 8000 km worden alleen de eerste hop en de laatste hop in beschouwing genomen. Vandaar de mode-aanduidingen zoals F2F2: dit betekend de eerste hop is via een F2 mode en de laatste hop eveneens, daartussenin is het niet bepaald of niet gekend. Dit lijkt misschien wat vreemd, maar toch. Ten slotte moet je enkel en hoofdzakelijk weten met welke MUF je eventueel kan vertrekken aan beide circuit-uiteindes om een communicatie tot stand te brengen. Vanzelfsprekend is de laagste MUF waarde van de twee de totale resulterende MUF waarde voor dit circuit. Ik heb een uitgebreide studie gemaakt over de mogelijke invloed die het verwaarlozen van de tussenin-gelegen hops bij lange afstanden kan hebben. Het resultaat was dat slechts in hoogst uitzonderlijke gevallen deze van belang waren. Deze studie kan geraadpleegd worden op mijn website via mijn maandelijkse columns (zie verder).

Ik hoop dat je in de toekomst nu veelvuldig gebruik zal maken van deze MUF-grafieken op de UBA-website, ten slotte geven zij een duidelijk beeld wanneer er bepaalde bandopeningen mogelijk zijn en wanneer niet, en dit naar een twaalftal regio’s wereldwijd. Ik hoop ook dat je nu met beter inzicht deze grafieken kunt interpreteren. Heb je interesse gekregen in propagatie en voorspellingen, of wil je graag controleren of de voorspellingen stroken met de realiteit, bezoek dan eens mijn website. Maandelijks kan je er MUF-grafieken vinden voor de 40 CQ-DX zones en voor de 18 NCDXF/IARU internationale bakens. Deze bakens worden ook door mij wekelijks gelogd, waarvan wekelijks een verslag wordt opgemaakt. Wil je je verder verdiepen in propagatie-aangelegenheden, lees mijn maandelijkse column over propagatie op mijn website.

Heb je vragen of suggesties, dan kan je mij bereiken op on5au [at] skynet [dot] be.