Hoe condities werken op de VHF- en UHF-frequentiebanden

De VHF- (Very High Frequency) en UHF-frequentiebanden (Ultra High Frequency) zijn twee belangrijke delen van het elektromagnetisch spectrum die veel gebruikt worden voor communicatie. De VHF-band loopt van 30 MHz tot 300 MHz, terwijl de UHF-band zich uitstrekt van 300 MHz tot 3 GHz. Deze frequenties worden voornamelijk gebruikt voor radio- en televisie-uitzendingen, mobiele communicatie, radar, satellieten en andere draadloze toepassingen.

Net als andere radiofrequenties zijn de signaalomstandigheden op de VHF- en UHF-banden afhankelijk van een aantal omgevings- en atmosferische factoren. In dit artikel onderzoeken we hoe deze condities werken en welke invloed ze hebben op de prestaties van communicatie op deze frequenties.

Basisprincipes van radiogolven

Radiogolven bewegen zich door de lucht met de snelheid van licht. De manier waarop deze golven zich verspreiden, wordt beïnvloed door verschillende factoren, zoals:

• Frequentie: Hogere frequenties (zoals UHF) hebben de neiging om sneller te vervagen en kunnen minder goed door obstakels heen dringen dan lagere frequenties (zoals VHF).
• Golflengte: De golflengte van een radiogolf is omgekeerd evenredig met de frequentie. Dit betekent dat UHF-golven kortere golflengtes hebben dan VHF-golven.
• Sferische verspreiding: Radiogolven verspreiden zich in alle richtingen, maar kunnen worden beïnvloed door de omgeving, zoals bergen, gebouwen en andere objecten.

Propagatie op de VHF- en UHF-banden

De propagatie van radiofrequenties op VHF- en UHF-banden is sterk afhankelijk van de omgeving en de atmosferische omstandigheden. De belangrijkste propagatiemechanismen zijn:

1. Lijn-of-zicht (LOS):
   • VHF- en UHF-signalen kunnen het beste worden ontvangen wanneer er een directe zichtlijn is tussen de zender en de ontvanger. Dit wordt “line-of-sight” (LOS) propagatie genoemd. Hogere frequenties zoals UHF zijn gevoeliger voor blokkades door objecten (gebouwen, bomen, bergen), terwijl VHF-signalen iets beter kunnen om obstakels heen buigen.
   • Dit is de reden waarom VHF- en UHF-communicatie vaak wordt gebruikt voor toepassingen zoals mobiel bellen, televisie-uitzendingen en radiocommunicatie in open gebieden.
2. Reflectie en diffractie:
   • Radiogolven kunnen reflecteren op grote objecten, zoals gebouwen of bergen. Deze reflecties kunnen leiden tot interferentie en multipadpropagatie, waarbij het signaal op verschillende tijdstippen wordt ontvangen via verschillende paden.
   • Diffractie gebeurt wanneer radiogolven langs de randen van objecten buigen, wat ook invloed kan hebben op de ontvangstkwaliteit van het signaal.
3. Buitentemperatuur en vochtigheid:
   • De atmosferische omstandigheden, zoals temperatuur en luchtvochtigheid, hebben invloed op de propagatie van VHF- en UHF-golven. Op een dag met hoge luchtvochtigheid of bepaalde temperatuurverschillen kunnen de signalen sterker of zwakker zijn dan normaal.
   • Vooral bij VHF-communicatie kunnen signalen worden beïnvloed door thermische inversies, waarbij warme lucht boven koude lucht ligt. Dit kan leiden tot een verschijnsel genaamd “ducting,” waarbij signalen veel verder kunnen reizen dan normaal, doordat ze gevangen worden in de luchtlaag.
4. Ionosferische invloeden:
   • De ionosfeer is de bovenste laag van de atmosfeer die geladen deeltjes bevat. Bij hogere frequenties, zoals de HF-band (3–30 MHz), is de ionosfeer cruciaal voor het reflecteren van radiogolven over lange afstanden. Echter, voor de VHF- en UHF-banden is de ionosfeer meestal transparant, wat betekent dat radiogolven van deze frequenties niet gemakkelijk door de ionosfeer kunnen reizen.
   • Toch kunnen onder bepaalde omstandigheden (zoals tijdens een zonnevlam) VHF- en UHF-signalen door de ionosfeer worden gereflecteerd, wat kan leiden tot onverwachte propagatie-omstandigheden, zoals langeafstandskommunicatie.

Propagatie-effecten en condities op VHF en UHF

Verschillende atmosferische en omgevingscondities kunnen de prestaties van VHF- en UHF-communicatie aanzienlijk beïnvloeden. De meest opvallende effecten zijn:

1. Tropo (troposferische propagatie):
   • Troposferische propagatie gebeurt wanneer de weersomstandigheden in de onderste laag van de atmosfeer, de troposfeer, invloed hebben op de radiogolven. Bij VHF en UHF kan dit effect een aanzienlijke invloed hebben, vooral als er sprake is van temperatuurinversies die de radiogolven verder kunnen laten reizen.
   • Dit verschijnsel kan leiden tot “sporadische” propagatie, waarbij communicatie tussen zenders en ontvangers op ongebruikelijke afstanden mogelijk wordt, bijvoorbeeld van een stad naar een veel verder gelegen regio.
2. Sporadische E-propagatie:
   • Sporadische E-propagatie komt voor wanneer de ionosfeer tijdelijk een laag oplost die radiogolven van VHF-frequenties (en in mindere mate UHF) reflecteert. Dit kan leiden tot onverwachte communicatie over langere afstanden dan normaal. Hoewel dit effect vaker voorkomt op de VHF-band, kan het ook bij UHF-communicatie optreden onder bepaalde omstandigheden.
3. Ducting:
   • Bij ducting kunnen signalen worden vastgehouden door temperatuur- of vochtigheidsverschillen in de atmosfeer, wat leidt tot een versterking van het signaal en langere communicatie-afstanden. Dit kan zich voordoen op zowel VHF- als UHF-frequenties.
4. Multipad-interferentie:
   • Wanneer een signaal meerdere paden door de lucht volgt, kan het op verschillende tijdstippen de ontvanger bereiken. Dit kan leiden tot interferentie, wat de kwaliteit van het signaal vermindert. Multipad-interferentie is vaak een probleem bij UHF-communicatie in stedelijke gebieden, waar talloze reflecterende oppervlakken het signaal kunnen verstoren.

Conclusie

De VHF- en UHF-frequenties bieden tal van mogelijkheden voor draadloze communicatie, maar de effectiviteit van deze systemen wordt sterk beïnvloed door de omgevings- en atmosferische condities. Propagatie-effecten zoals lijn-of-zicht, reflectie, diffractie, tropo, sporadische E- en ducting kunnen zowel positieve als negatieve effecten hebben op de prestaties van communicatiesystemen. Het begrijpen van deze condities is essentieel voor het optimaal benutten van de VHF- en UHF-banden in allerlei toepassingen, van mobiele communicatie tot tv-uitzendingen en radiocommunicatie.

About Author