La
propagation en
haute frequence
(ici synonyme d'ondes courtes, de 3 a 30
MHz
), utilise des phenomenes physiques varies, onde de sol, onde directe ou reflexion ionospherique, rendant la reception fluctuante. Son utilisation pour les liaisons a courtes ou longues distances n'est possible que par la connaissance de ces modes de propagation, le choix des frequences, des modulations et des antennes a utiliser.
La propagation par onde reflechie entre ciel et Terre
Cycle solaire
passe et futur
Exemple de frequence maximale d'utilisation pour une
onde radio quasi verticale en direction du ciel
.
Ffrequence maximale utilisable et frequence minimum utilisable
La propagation par onde reflechie entre ciel et Terre
Les ondes courtes se propagent d'un point a un autre du globe de trois manieres differentes :
- par l'
onde de sol
qui suit la
courbure terrestre
, d'autant plus importante que la frequence est basse ;
- par l'onde d'espace ou onde directe, c'est la propagation de type optique commune a toutes les frequences ;
- par reflexion simple ou multiple sur les couches superieures de l'
ionosphere
, c'est la
propagation ionospherique
.
La fiabilite des radiocommunications a moyenne et longue distance sur ondes courtes est donc tres variable, principalement en fonction des variations de l'activite solaire :
Malgre la grande variabilite de ces dernieres, il existe, distance et temps donne, en general une
bande de frequences
sur lesquelles communication est possible. Malheureusement cette bande varie considerablement avec jour/nuit, saison et le
Cycle solaire
. Donc l'emploi des ondes decametriques exige une
prevision ionospherique
.
Elles peuvent ainsi etre recues a une grande distance de l'emetteur, meme en presence d'obstacles (relief) ou meme lorsque la courbure de la surface terrestre empeche une liaison en vue directe entre la station emettrice et la station receptrice.
Pour une frequence fixe pas trop basse il apparait une "zone de silence" autour de l'emetteur parce que les rayons qui pourraient servir cette zone ne sont pas reflechis. Plus loin il y a communication avec une seule reflexion jusqu’a une distance d'environ 3500 km (limite due a la courbure de la terre), au-dela les reflexions multiples (2, 3, 4 .. fois) arrivent encore. Exceptionnellement meme le
point antipodal
est atteint.
Certains phenomenes, comme les eruptions solaires, peuvent rendre toute communication impossible pendant plusieurs heures, soit ainsi, sur des milliers de kilometres.
L'
activite solaire
joue un role important dans tous ces phenomenes dont la complexite a souvent effraye les utilisateurs. En fait, travaillant sur frequence fixe des pertes de communication peuvent se produire si cette frequence se trouve en dehors de a bande favorable. Les ondes courtes ne sont pas un milieu entierement stable.
Durant la
Seconde Guerre mondiale
les forces allemandes ont applique le code analytique etabli par
Karl Rawer
. Ils ont pu obtenir ainsi des liaisons assez fiables. Au Japon, K.-I. Maeda a joue un role comparable.
En ce qui concerne l'activite solaire Rawer s'est servi de la methode de prevision due a
Wolfgang Gleißberg
qui repose sur la comparaison de plusieurs cycles consecutifs.
La propagation des ondes HF depend donc fortement de la reflexion sur les couches de l'
ionosphere
. Si celle-ci est davantage
ionisee
par le
rayonnement solaire
, elle assure une meilleure propagation des ondes decametriques.
La propagation des ondes electromagnetiques depend bien sur du milieu mais aussi de la frequence
[
1
]
. Les portees citee ci-dessous sont donnees a titre indicatif, les conditions de propagation ionospheriques etant eminemment variables en fonction du cycle solaire, de la periode de l'annee, de la region du monde, de l'heure du jour, des circuits...
- En dessous de 4 MHz : Les communications ne sont generalement possible a grande distance que lorsqu’il fait nuit entre le lieu d’emission et de reception, apres disparition de la couche D. L'onde de sol a une fonction preponderante, surtout en dessous de 1 MHz.
Excellente bande regionale en debut et en fin de journee avec une portee jusqu’a 600 km (jusqu’a 2 000 km selon les conditions). Des liaisons locales peuvent avoir lieu dans un rayon de quelques dizaines de kilometres.
Communications possibles sans distance de saut en rayonnement
NVIS
.
- 4 a 8 MHz : des communications intercontinentales sont possibles (plus de 4 000 km) mais des liaisons fiables ne peuvent generalement avoir lieu qu'entre 200 et 3 000km. Liaisons locales possibles jusqu'a une trentaine de kilometres.
Communications possibles sans zone de silence en rayonnement
NVIS
(Onde de Ciel a Incidence Quasi Verticale) avec une portee inferieure a 400 km pour les frequences les plus basses de cette portion du spectre.
- 8 a 12 MHz : Ouverture 24 heures sur 24 pour les communications continentales.
Distance de saut passant de 300 km le jour a 1 000 km de nuit.
Communication intercontinentale possibles lorsqu’il fait nuit entre le lieu d’emission et de reception.
- 12 a 16 MHz : Bande ouverte pendant la journee avec une portee allant jusqu'a 2 000 km a peu pres en toutes periodes. Communications possibles jusqu'aux antipodes pendant les periodes favorables du cycle solaire.
Distance de saut variant de 200 km le jour a 1 600 km la nuit.
- 16 a 19 MHz : Bande ouverte pour les communications intercontinentales et continentales lorsque le parcours entre l’emetteur et le recepteur est eclaire par le Soleil.
Duree d’ouverture liee au cycle solaire. Distance de saut 300 km au minimum
- 19 a 22 MHz : Excellente bande intercontinentale et continentales lorsque le parcours entre l’emetteur et le recepteur est eclaire par le Soleil.
Duree d’ouverture tres liee au cycle solaire. Distance de saut 500 a 1 500 km selon la periode.
- 22 a 26 MHz : Excellente bande en periode de grande activite solaire seulement pour la communication intercontinentale lorsque le parcours entre l’emetteur et le recepteur est eclaire par le Soleil. Distance de saut 500 a 1 500 km selon la periode.
Ouvertures en E-sporadique entre mai et aout et plus rarement entre novembre et janvier chaque annee. Elles permettent des liaisons meme pendant les periodes defavorables du cycle solaire.
- De 26 a 30 MHz : Excellente bande en periode de grande activite solaire seulement pour la communication intercontinentale lorsque le parcours entre l’emetteur et le recepteur est eclaire par le soleil. Distance de saut 500 a 1 500 km selon la periode. Comme le niveau de bruit radioelectrique diminue avec la frequence, les bandes superieures a 20 MHz sont favorables au trafic intercontinental meme avec des puissances apparentes rayonnees tres reduites.
Ouvertures en
E-sporadique
entre
mai
et
aout
et plus rarement entre
novembre
et
janvier
chaque annee. Elles permettent des liaisons - bien que moins frequentes - meme pendant les periodes defavorables du cycle solaire.
En partant de l’emetteur on distingue une zone de reception directe due a l'onde de sol (d'autant plus etendue que la frequence est basse), une
zone de silence
, une zone de reception indirecte due a la reflexion de l'onde sur les
couches ionisee
puis parfois une seconde zone de silence suivie d'une zone de reception indirecte. Les zones couvertes par les ondes reflechies par l'ionosphere sont eminemment variables car elles dependent de l'existence des couches D, E, Es, F, F1 et F2. Les rayonnements reflechis sont instables en amplitude et en phase, c’est le
fading
. Il peut etre regulier, lent, rapide, irregulier, selectif ou deformant.
Pour obtenir la carte actualisee
de la
Terre
.
Facteurs agissant sur la qualite de la transmission
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|
modifier le code
]
Lorsque deux ondes issues d'un meme emetteur et ayant parcouru des
trajets differents
parviennent sur une antenne de reception, les signaux electriques produits s'ajoutent. Le signal resultant a une amplitude qui depend de l'amplitude de chacun des signaux recus mais aussi du dephasage de l'un par rapport a l'autre :
- signaux en phase : le signal resultant est la somme des deux signaux
- signaux en opposition de phase : l'amplitude du signal resultant est egale a la difference des deux signaux
- dephasage variable : l'amplitude du signal varie en fonction du dephasage.
Le dephasage depend de la difference de trajet entre les deux ondes, due par exemple au fait que l'une des deux a ete reflechie sur une couche haute de l'ionosphere. Mais comme la hauteur des couches ionisees varie en fonction de l'activite solaire, l'amplitude du signal recu va varier avec une frequence de l'ordre de quelques hertz : c'est le
fading
(de l'anglais
to fade
, s'estomper, s'attenuer), appele QSB dans le
code Q
des operateurs HF.
Il a pour origine plusieurs sources distinctes :
Le bruit radioelectrique couvre toute l'etendue du spectre des ondes radio mais avec une intensite tres variable. Son niveau depend egalement beaucoup de la proximite des sources industrielles : il est nettement plus eleve dans les zones urbaines que dans les regions inhabitees.
Les ondes qui se sont reflechies sur l'ionosphere subissent parfois une distorsion importante qui rend la comprehensibilite de la modulation difficile. C'est le cas des ondes dont le trajet s'approche des poles magnetiques ou qui se sont reflechies sur une
aurore polaire
.
Simulation de propagation
Pour permettre des communications professionnelles fiables, des previsions de propagation sont fournies par les agences, exprimees selon le trajet entre stations, par deux valeurs, en fonction de la date et de l'heure :
- la frequence maximale d'utilisation (ou
MUF
)
- la frequence minimale d'utilisation (ou LUF)
Ces valeurs sont exprimees en probabilite de liaison: par exemple en
, pour une liaison France-Tahiti, a 9 h 00 UTC, la frequence maximale serait de 12
MHz
et la frequence minimale de 8
MHz
, pour 50 % du temps (exemple fictif).
En dehors de cet intervalle, les liaisons sont aleatoires, et la frequence optimale (reception maximale) est en general proche de la frequence maximale. Ces previsions sont egalement reproduites sur les revues techniques radioamateurs.
Des systemes automatiques permettent aux reseaux de communications HF de s'adapter a la propagation en mesurant l'attenuation sur plusieurs frequences simultanees.
La propagation s'effectuant soit par onde de sol, soit par reflexion, l'angle de depart de l'antenne (angle d'elevation du premier lobe) est primordial. En general :
- les communications en onde de sol necessitent des antennes avec un angle de depart nul ou faible (ex. : antenne verticale sur plan de masse ideal) ;
- les communications
NVIS
(a l'interieur d'une zone circulaire inferieure a 300
km
autour de la station d’emission quel que soit le relief) necessitent un angle tres eleve (75 a 90 °)
- les communications a moyenne distance (1 000 a 5 000
km
) necessitent un angle moyen (20 a 30 °)
- les communications a longue distance (10 000 a 20 000
km
) necessitent un angle tres faible (10 °).