Kritisk frekvens

Inom telekommunikation har termen kritisk frekvens följande betydelser:

Vid radioutbredning via jonosfären , den begränsande frekvens vid eller under vilken en vågkomponent reflekteras av och över vilken den tränger igenom ett jonosfäriskt lager.
Vid nära vertikal infallsvinkel, den begränsande frekvensen vid eller under vilken infallsvåg komponenten reflekteras av, och över vilken den penetrerar, ett jonosfäriskt lager.

Kritisk Frekvens ändras med tid på dygnet, atmosfäriska förhållanden och radiovågornas eldvinkel via antenn.

Förekomsten av den kritiska frekvensen är resultatet av elektronbegränsning, dvs. otillräckligheten hos det befintliga antalet fria elektroner för att stödja reflektion vid högre frekvenser.

Vid signalbehandling av den kritiska frekvensen är det också ett annat namn för Nyquist-frekvensen .

Kritisk frekvens är den högsta frekvensstyrkan över vilken vågorna tränger in i jonosfären och under vilken vågorna reflekteras tillbaka från jonosfären. Det betecknas med " f _c ". Dess värde är inte fast och det beror på elektrontätheten i jonosfären.

Ekvationer

Kritisk frekvens som en funktion av elektrondensitet

Kritisk frekvens kan beräknas med elektrondensiteten som ges av:

$f_{\text{c}}=9{\sqrt {N_{\text{max}}}}$

där N _max är maximal elektrondensitet per m ³ och f _c är i Hz.

Kritisk frekvens som en funktion av formeln för maximal användbar frekvens

Kritisk frekvens kan beräknas genom:

$f_{\text{c}}=MUF*sec\theta$

där MUF är maximal användbar frekvens och $\theta$ är infallsvinkeln

Förhållande till plasmafrekvens

Beroendet av kritisk frekvens med avseende på elektrondensitet kan relateras genom plasmaoscillationskonceptet, särskilt "kalla" elektronmekanismen .

$\omega _{\mathrm {pe} }={\sqrt {\frac {n_{\mathrm {e} }e^ {2}}{m^{*}\varepsilon _{0}}}},\left[\mathrm {rad/s} \right]$

Med hjälp av elektronladdningen $e=1,602\cdot 10^{-19}Coulombs$ $^{*}=9,10938356\cdot 10^{-31}kilogram}$ elektronmassa m ${$ och permittivitet för ledigt utrymme ,

$\omega _{\mathrm {pe} }=2\pi f=56.415{\sqrt {n_{e}}}$

och lösa för frekvensen,

$f_{\text{c}}=8,979{\sqrt {N_{\text{max}}}}\approx 9{\sqrt {N_{\text{max }}}}$

Förhållande med brytningsindex

Brytningsindexet har formeln $n={\frac {c}{v}}$ som visar beroende i våglängd . Resultatet att kraften på grund av polarisationsfältet i en joniserad gas med låg koncentration upphävs av effekten av kollisioner mellan joner och elektroner återupprättas på ett enkelt sätt som tydligt visar den fysiska grunden för effekten. På grund av denna annullering Sellmeyers formel , förhållandet mellan elektrontalstätheten, N , och brytningsindexet n , i jonosfären när kollisioner försummas.

$n^{2}-1={\frac {-Ne^{2}}{\epsilon _{o}m\omega ^{2} }}$ .

Genom att använda standardvärdena för elektronladdning $e$ , permittivitet för fritt utrymme och elektronmassa $\epsilon _{o}$ , och ändra vinkelhastighet $\omega$ med avseende på frekvens $f$ detta ger efter

$n^{2}-1={\frac {3182.607N}{(2\pi f)^{2}}}$

och lösa för brytningsindex n,

$n={\sqrt {1-{\frac {80.616N}{f^{2}}}}}\approx {\sqrt {1 -{\frac {81N}{f^{2}}}}}$

Kritisk frekvens och F-skikt av jonosfären

All långdistans HF-radiokommunikation använder HF-radiosignaler som snett infaller på jonosfären. Om HF-frekvensen är över den kritiska frekvensen, passerar radiosignalerna genom jonosfären i en vinkel istället för frontalt.
Den kritiska frekvensen förändras kontinuerligt och F-skiktet i jonosfären är mest ansvarigt för reflektionen av radiovågor tillbaka till jorden,
De andra lagren(D) interagerar på andra sätt - absorption av frekvens och under dagen bildas D-lagren och F-lagret delas upp i F1- och F2-lager.
På grund av att jonosfären förändras under dag och natt, fungerar högre frekvensband under kritisk frekvens bäst under dagtid, men under natten fungerar de lägre frekvensbanden bäst.
D-lagret är närvarande under dagen och det är en bra absorbator av radiovågor, ökar förlusterna, Högre frekvenser absorberas mindre, så högre frekvenser tenderar att prestera bättre under dagtid.
Den faktiska F2-Layer Critical Frequency Map-länken som uppdateras var femte minut kan ses på denna webbplats http://www.spacew.com/www/fof2.html
Ionosphere and the Practical Maximum Usable Frequency (MUFs) kartlänk som uppdateras var femte minut kan ses på denna webbplats http://www.sws.bom.gov.au/HF_Systems/6/9/1

Se även

Den här artikeln innehåller material från allmän egendom från Federal Standard 1037C . General Services Administration . (till stöd för MIL-STD-188) .