RADIOGOLVEN
De principes van de radiocommunicatie. Bij de marifoonlessen kwamen we het woord ‘propagatie’ tegen; het horizontaal verspreiden van de radiogolven door de antenne. Een zender verstuurt met behulp van de antenne radiogolven naar de ontvangers. De radiogolven verplaatsen zich in de ruimte die we ook wel de ether noemen. Er zijn dus ook antennes op ontvangers aangesloten om de signalen uit de ether op te vangen. De snelheid van de radiogolven is dezelfde als het licht, namelijk 300.000 km per seconde. Dat is gelijk aan 300.000.000 meter per seconde. Deze snelheid wordt aangeduid met ‘c’. Radiogolven zijn elektromagnetische signalen. Geluidsgolven vallen hier niet onder, want dat zijn luchttrillingen.
Doordat in een zendantenne stroom heen en weer wordt bewogen ontstaat rond de antenne een elektromagnetisch signaal dat zich gaat voortplanten. Het aantal trillingen per seconde noemt men de frequentie ‘f’. Zo is 20 MHz 20.000.000 trillingen per seconde. Het tijdsverloop van een trilling noemt men een periode. Een golflengte is het dal en de piek. (Zie afbeelding.) Er zijn formules om de golflengte uit te rekenen, maar dat gaat voor deze cursus wat te ver. Bij 10 MHz hebben we golflengte van 30 meter. Het is wel belangrijk te weten dat hoe hoger de frequentie, hoe korter de golflengte.
Benamingen: Golflengte
Very Low Frequencies VLF 3 KHz 100 – 10 km.
Low Frequencies LF 30 KHz- 300 KHZ lange golf 10 – 1 km.
Medium Frequencies MF 300 KHz – 3 MHz midden golf 1 km – 100 meter.
High Frequencies HF 3 MHZ – 30 MHZ korte golf 100 – 10 meter
Very High Frequencies VHF 30 MHZ – 300 MHz 10 – 1 meter
Ultra High Frequencies UHF 300 MHz – 3 GHz 1 meter – 10 cm
Super High Freq. SHF 3 GHz – 30 GHz 10 cm – 1 cm
Extra High Frequencies EHF 30 GHZ – 300 GHz 1 cm – 1 mm.
Een examenvraag is regelmatig in welke band de HF zit. Dit is dus in de 3 MHz 30 MHz. Propagatie is de wijze waarop golven zich voortplanten. Bij een rechtopstaande antenne verplaatsen de golven zich horizontaal. Als men een gesprek met een binnen het MF bereik wil voren doe je dat via een DSC selective call en als werkfrequentie kies je 2485 KHz. De Nederlandse Kustwacht bewaakt MF 2187,5. De Kustwacht doet dat 24 uur per dag. Bij MF/HF kun je last hebben van een slechte propagatie. Een noodsein versturen via deze frequentie heet ´Distress Alerting´. De antenne van MF/HF is 12 meter lang. Soms wordt er ook gewerkt met een radio/richtingzoeker, waarmee de richting van de zender wordt gepeild. Dit wordt ´homing device´ genoemd. Het uitgangsvermogen van een MF/HF-zender wordt op het laagste noodzakelijke niveau ingesteld om een goede verbinding tot stand te brengen.
Men is in staat de richting van het radio-signaal te beïnvloeden. Dus in de richting van de ontvanger, maar het signaal kan verdwijnen, verzwakken of een draaiing krijgen. Bij reflecteren komt het terug. Er zijn verschillende toepassingen. Boven de aarde zijn geïoniseerde lagen die er voor zorgen dar golven tussen die lagen en de aarde heen en weer kaatsen. Deze lagen noemt men de ionosfeer. De atmosfeer is dat deel boven de aarde waarin zich gassen bevinden. De troposfeer is de eerste 10 km vanaf de aarde. De ozonlaag zit op 40 km boven de aarde. De ionosfeer op 60-400 km. Vooral HF-signalen weerkaatsen tegen deze ionosfeer. Deze laag ontstaat door invloed van de zon. De HF signalen kunnen door die weerkaatsing grote afstanden overbruggen. De HF-band noemt men ook wel de korte golf. VHF en hogere frequenties gaan door deze laag heen en de lage frequenties( LF en MF) worden door deze laag geabsorbeerd. ‘s Nachts worden de MF signalen wel door de ionosfeer weerkaatst en dat betekent dat het bereik groter is.
Omdat door de weerkaatsing de HF golf in de buurt van de aarde blijft kan men spreken over een grondgolf (groundwave). De golf verplaatst zich langs de aarde. Langs de aarde treden er wel signaalverzwakkingen op. Hoe lager de frequentie hoe minder de verzwakking. Op zee valt die verzwakking wel mee. Het effect van de ionosfeer is niet altijd het zelfde. Dit komt door het seizoen en het aantal zonnevlekken. Bij nacht is het effectiever dan overdag. Laten we zeggen dat we onder gunstige omstandigheden met HF aan de andere kant van de wereld kunnen komen. Een HF zender heeft een automatische sterkteregeling (Automatic Gain Control, AGC). Dus tussen het zenden en een reactie daarop, kan door de lange afstand een behoorlijk tijdsverloop zitten. De invloed van de reflectie van de radiogolven heeft dus te maken met de dag en nachtsituatie. Het bereik van een grondgolf is hoger in de MF dan in de VHF en HF. Bij het bepalen van de HF- bandkeuze tussen twee stations speelt het tijdsverschil een belangrijke rol.
Bij een directe golf gaat het signaal recht uit zoals bij satellietverkeer, maar ook bij de VHF, radar en GPS gaat het signaal rechtuit. Bij VHF gaat het signaal rechtuit en verdwijnt achter de kim. Daarom spreken we over kimbereik.
Boven de ionosfeer zit de exosfeer. De ionosfeer is uit verschillende lagen opgebouwd D tot en met F:
D van 70 -100 km hoog. Deze laag werkt alleen met veel zon, dus des daags;
de E-laag van 110 – 160 km;
Er zijn F 1 en F-lagen op de dag die ‘s-nachts tot 1 F laag versmelten en die bevinden zich op 16-400 km hoogte.
De ionosfeer werk als een soort spiegel, waartegen de HF-signalen reflecteren. MF-signalen worden overdag ook door de E-laag gereflecteerd. HF-signalen tot 10 MHz passeren de D-laag en worden ook door de E-laag gereflecteerd. Met 10 tot 30 MHz wordt het beste door de F-laag gereflecteerd. Satellietcommunicatie gaat via de VHF en UHF-banden. De invloed van de reflectie van de radiogolven in de ionosfeer op het zendbereik is mede afhankelijk van de dag- of nachtsituatie. In de 8 MHz (HF-band) kunnen grote afstanden worden overbrugd wanneer beide stations zich in de duisternis bevinden. Telefonie-signalen in dezelfde frequentie band zijn zwakker dan DSC-signalen.
Bij het maken van de verbinding is het wenselijk om eerst te controleren of het gewenste station doorkomt en pas dan contact te zoeken. Het kan door ionisferische stormen voorkomen dat het contact niet mogelijk is. Bij HF is men afhankelijk van de ionisatiegraad van de lagen. Het reflecteren boven gaat tegen de ionosfeer en beneden via de aarde. Water reflecteert weer goed maar woestijngrond kan de reflectie doen afnemen. Bij digitale signalen heeft men minder last van ruis dan bij spraak.
Overdag heeft men met een MF-zender bij spraak een bereik van ongeveer 200 mijl. ‘s Nachts enkele honderden mijlen, omdat dan de ionosfeer beter werkt. Bij digitaal verkeer twee keer meer dan bij spraak. Ook bij HF is er een heel verschil. Een voorbeeld: bij 4 MHz is het bereik overdag 400 mijl en ‘s nachts 5000. Het is dus mogelijk om vanaf de Noordzee Azië te bereiken. Als men dit ‘s morgens doet heeft men de meeste kans, omdat Azië dan in het nachtgebied zit. Dus eerst uitzoeken of de ontvanger in een nachtgebied zit.
De MF werkt met een groundwave. Daar is de range het grootst. Bij lagere frequenties kom je verder dab in de hogere frequenties.
Modulatie.
Op de draagfrequentie komt informatie te staan zoals spraak of telexsignalen. AM staat voor Amplitude modulatie, toegepast tot 30 MHz. Dit is een type uitzending A3E in het frequentiegebied van 6000 Hz (6 KHz). Spraak in de Single Side Band (SSB) heet dan de J3E modulatie. Bij het samenstellen van een MF/HF DSC-boodschap moet men voor de communicatie type PHONE NO CARRIER kiezen en het gesprek wordt dan in de J3E mode gevoerd. Een telexsignaal bevat toontjes op 1615 Hz en 1785 Hz . Deze uitzendingen noemt men J2B of F1B. Men kan een station ook aan uitgezonden morsesignalen herkennen. Vroeger peilden we de richting van bijvoorbeeld een kuststation en konden met een kruispeiling onze positie bepalen. Aan boord stemt men de MF/HF-zender af op de ‘assigned frequency’ van een station. Voor het maken van een verbinding maakt men gebruik van de zendmode F1B. Indien men een verbinding met de Kustwacht wil maken in de 12 MHz-band in geval van een dringend radio-medisch advies, dan moet de DSC-boodschap worden verstuurd in de 12577,0 KHz. Het gebruik van de mode H3E is niet toegestaan. Als men in het scherm van de MF/HF ‘Telex’ ziet staan zit men in de J2B mode.
Bij de marifoon- of satellietcommunicatie hoort men ook signalen. Bij marifoon heet dit F3E of G3E en F2B en G2B voor radiotelex of DSC.
Samenvatting:
A1A is morse in de telegrafie en radiopeilstation herkenning;
A3E is dubbelzijdige draagfrequentie meestal in de omroepwereld;
H3E is enkelzijband plus draagfrequentie op 2182 KHz;
J3E is enkelzijband spraak MF en HF;
J2B en F1B toontjes in de enkelzijband bij telex en DSC in MF en HF;
F3E en G3 EFM modulatie marifoon en satelliet.
F2B en G2B FM modulatie telex;
DSC op marifoon en bij satellietcommunicatie.
Signalen worden automatisch versterkt om vervorming te verminderen.
Telex via een telefoonkabel. Radiotelex via de ether. Telex over de Radio wordt afgekort met TOR, Automatic ReQuest for repetition (AQR). Twee stations zenden of ontvangen om beurten telexberichten. Forward Error Correcting (FEC) is een soort foutmelding van de telex. Radiotelex-tekens hebben een smallere bandbreedte dan bij radiotelefonie. Dat wordt aangegeven met Narrow Band Direct Printing (NBDP).
