ITU-R P 1147-4 FRENCH-2007 Prediction of sky-wave field strength at frequencies between about 150 and 1 700 kHz《150-1700 KHz频段内天波场强的预测》.pdf

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1、 Rec. UIT-R P.1147-4 1 RECOMMANDATION UIT-R P.1147-4 Prvision du champ de londe ionosphrique pour les frquences comprises entre 150 et 1 700 kHz environ (Question UIT-R 225/3) (1995-1999-2003-2005-2007) Domaine de comptence La prsente Recommandation dcrit une procdure de prvision pour des frquences

2、comprises entre 150 et 1 700 kHz environ, pour des trajets dune longueur dentre 50 et 12 000 km. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) quil est ncessaire de fournir des indications aux ingnieurs chargs de la planification des services de radiodiffusion dans les bandes des ondes ki

3、lomtriques et hectomtriques; b) quil est important de dterminer la distance gographique minimale entre les stations travaillant dans les mmes canaux ou dans des canaux adjacents afin dviter les brouillages occasionns par la propagation ionosphrique grande distance; c) que, des portions de cette gamm

4、e de frquences tant partages par la radiodiffusion et dautres services dans diffrentes Rgions, une mthode prcise de prvision des niveaux de brouillage est ncessaire pour assurer une utilisation efficace et mthodique de ces parties du spectre; recommande que la mthode suivante soit adopte, tout en no

5、tant les considrations sur sa prcision donnes dans lAnnexe 1. 1 Introduction Cette mthode prvoit les valeurs du champ de londe ionosphrique produite de nuit par une ou plusieurs antennes verticales rayonnant une puissance donne, les mesures tant faites au niveau du sol, au moyen dun cadre dont le pl

6、an vertical concide avec le plan du grand cercle qui contient la direction de lmetteur. Cette mthode est fonde sur des mesures qui ont t faites dans les bandes de frquences attribues la radiodiffusion et sapplique pour des trajets dune longueur comprise entre 50 et 12 000 km, dans ces bandes des ond

7、es kilomtriques et des ondes hectomtriques en particulier. Voir, lAnnexe 2, des considrations sur la propagation de londe ionosphrique pendant la journe. Les Fig. 1, 2 et 3 constituent un lment essentiel de la mthode de prvision. Pour plus de commodit, on a inclus des cartes gomagntiques (Fig. 5, 6

8、et 10). Les autres Figures et lAppendice 1 contiennent des donnes supplmentaires qui permettent de simplifier lapplication de la mthode. 2 Rec. UIT-R P.1147-4 2 Valeur mdiane annuelle du champ de nuit Le champ prvu de londe ionosphrique est donn par la formule: E = V + E0 Lt= V + GS Lp+ A 20 log p L

9、a Lt Lr(1) dans laquelle: E : valeur mdiane annuelle des mdianes semi-horaires du champ (dB(V/m) pour une force cymomotrice dmission donne V, et une heure donne t compte partir du coucher ou du lever du Soleil suivant le cas E0: valeur mdiane annuelle des mdianes semi-horaires du champ (dB(V/m) pour

10、 une force cymomotrice dmission de 300 V, lheure de rfrence indique au 2.1 V : force cymomotrice de lmetteur (dB par rapport une force cymomotrice de rfrence de 300 V) (voir le 2.2) GS: correction du gain d la proximit de la mer (dB) (voir le 2.3) Lp: surcrot daffaiblissement par couplage de polaris

11、ation (dB) (voir le 2.4) A : constante. Dans la bande des ondes kilomtriques, A = 110,2. Dans la bande des ondes hectomtriques, A = 107 sauf pour les trajets de propagation dont le point milieu est situ dans la partie de la Rgion 3 se trouvant au sud du parallle 11 S. Dans ces cas, A = 110 La: coeff

12、icient daffaiblissement tenant compte de labsorption ionosphrique et de facteurs connexes (voir le 2.6) Lt: coefficient daffaiblissement horaire (dB) (voir le 2.7) r: coefficient daffaiblissement tenant compte de lactivit solaire (voir le 2.8). La Fig. 4 donne E0en fonction de la distance d la surfa

13、ce du sol pour diverses valeurs de frquences et pour diverses valeurs de latitude gomagntique dans le cas o GS, Lpet R sont tous gaux zro; R tant la moyenne glissante sur 12 mois du nombre relatif international de taches solaires. 2.1 Heure de rfrence On prend pour heure de rfrence six heures aprs l

14、e coucher du Soleil en un point S de la surface de la Terre. Pour les trajets infrieurs 2 000 km, S est le point milieu du trajet. Pour les trajets plus longs, S est situ 750 km de lextrmit o le Soleil se couche en dernier, cette distance tant compte le long du grand cercle. 2.2 Force cymomotrice La

15、 force cymomotrice V (dB(300V) est donne par la formule: V = P + GV+ GH(2) o: P : puissance rayonne (dB(1 kW) GV: gain de lantenne dmission d la directivit verticale (dB) (voir la Fig. 1) H: gain de lantenne dmission d la directivit horizontale (dB). Pour les antennes directives, GHest fonction de l

16、azimut. Pour les antennes omnidirectives, GH= 0. Rec. UIT-R P.1147-4 3 2.3 Gain d la proximit de la mer Le gain d la proximit de la mer, GS, est le gain supplmentaire qui se manifeste lorsque lune ou lautre des extrmits du trajet (ou les deux) sont situes prs de la mer; il ne sapplique pas dans le c

17、as de la propagation au-dessus de leau douce. Si une seule des deux extrmits est situe prs de la mer: GS= G0 c1 c2pour (c1+ c2) 45I o I est linclinaison magntique N ou S en degrs lextrmit et lazimut du trajet mesur en degrs par rapport la direction magntique est-ouest, de telle sorte que | | soit in

18、frieur ou gal 90. Lpdoit tre valu sparment pour les deux extrmits car et I peuvent y avoir des valeurs diffrentes; les deux valeurs de Lpsont ensuite additionnes. Pour dterminer et I, il convient dutiliser les valeurs les plus prcises de linclinaison et de la dclinaison magntique dont on dispose (vo

19、ir, par exemple, les Fig. 5 et 6). La Fig. 7 reprsente les valeurs de Lpcalcules daprs la formule (8). 2.5 Longueur du trajet parcouru par londe, p Pour des trajets de longueur suprieure 1 000 km, p (km) est sensiblement gal la distance au sol d (km) entre lmetteur et le rcepteur. Pour les trajets p

20、lus courts: p = (d 2+ 40 000)(9) La formule (9) peut tre utilise avec une erreur ngligeable pour nimporte quelle longueur de trajet. Afin dviter toute discontinuit du champ en fonction de la distance, cette formule devra tre utilise dans tous les cas o les distances sont toutes deux infrieures 1 000

21、 km ou suprieures 1 000 km. Rec. UIT-R P.1147-4 5 FIGURE 1 Gain de lantenne dmission (Gv) pour des antennes verticales simples au-dessus dun sol parfait 6 Rec. UIT-R P.1147-4 Rec. UIT-R P.1147-4 7 2.6 Coefficient daffaiblissement tenant compte de labsorption ionosphrique et de facteurs connexes Laes

22、t le coefficient daffaiblissement tenant compte de labsorption ionosphrique, de la focalisation et de laffaiblissement aux extrmits et entre bonds dans le cas des trajets plusieurs bonds: La= k p / 1 000 (10) et le coefficient daffaiblissement de rfrence k est donn par: k = (2 + 4,95 tg2) (11) Dans

23、lquation (11), est la latitude gomagntique (diple) du point milieu du trajet tudi. Les latitudes sont positives dans lhmisphre Nord et ngatives dans lhmisphre Sud. Il est possible dutiliser la Fig. 10 pour obtenir la latitude gomagntique partir des coordonnes gographiques connues du point milieu. Si

24、 est suprieur +60, on utilise lquation (11) avec = +60. Si est infrieur 60, on utilise lquation (11) avec = 60. Les trajets de longueur suprieure 3 000 km sont diviss en deux parties gales et on dtermine k pour chaque partie partir de lquation (11). La moyenne algbrique des deux valeurs de k (keff )

25、 sert alors pour calculer le champ (voir galement la Fig. 9). 2.7 Coefficient daffaiblissement horaire Le coefficient daffaiblissement horaire, Lt(dB), est donn la Fig. 3. t reprsente le nombre dheures aprs le coucher ou le lever du Soleil selon le cas. Ces heures sont prises au niveau du sol, au po

26、int milieu du trajet pour des trajets dont d est infrieur 2 000 km. Pour les trajets suprieurs 2 000 km, ces heures sont dtermines 750 km de chaque extrmit, et lheure choisie est telle que langle dlvation solaire est suprieur. Les fortes valeurs du coefficient daffaiblissement horaire au voisinage d

27、e la mi-journe ne sont pas dfinies (voir la Fig. 3). Pour des heures de cette priode, on utilisera une valeur limite de 30 dB. Le coefficient daffaiblissement horaire ne doit pas tre calcul pour les trajets aux latitudes leves pour lesquels le lever ou le coucher du Soleil ne se produit pas, ni pour

28、 les saisons pendant lesquelles il en est de mme. Les quations qui quivalent gnralement ces courbes 0,5 dB prs sont donnes au 1 de lAppendice 1. La Fig. 3 reprsente la variation diurne moyenne annuelle. La Fig. 11 donne lheure du coucher et du lever du Soleil en fonction de lpoque de lanne et de la

29、latitude gographique. Les quations quivalant ces courbes pour le coucher et le lever du Soleil sont donnes au 2 de lAppendice 1. 2.8 Coefficient daffaiblissement tenant compte de lactivit solaire Lrest le coefficient daffaiblissement qui tient compte de lactivit solaire; il est donn par les formules

30、 suivantes: dans la bande des ondes kilomtriques, Lr= 0 dans la bande des ondes hectomtriques, si | | 45, Lr= 0 dans la bande des ondes hectomtriques, si | | 45, Lr= b(R/100) (p/1 000) dB (12) o: b = (| | 45)/3 sauf en Europe o on prend (13) b = 1 quelle que soit la latitude. Les trajets de longueur

31、 suprieure 3 000 km sont diviss en deux parties gales, comme indiqu au 2.6. Les valeurs de Lrsont values pour chacune des parties, puis additionnes. 8 Rec. UIT-R P.1147-4 3 Variations du champ nocturne dun jour lautre et durant de courtes priodes La diffrence, (w), o w prend gnralement la valeur de

32、10 ou 1, entre le champ dpass pendant w % du temps et la valeur mdiane annuelle, pour un nombre dheures donn aprs le coucher ou le lever du soleil, est donne par: dans la bande des ondes kilomtriques: (10) = 6,5 dB (14) et (1) = 11,5 dB (15) dans la bande des ondes hectomtriques: (10) = 0,2 | | 2 dB

33、 (16) et (1) = 0,2 | | + 3 dB (17) Dans la formule (16), (10) est suprieur ou gal 6 dB mais infrieur ou gal 10 dB. Dans la formule (17), (1) est suprieur ou gal 11 dB mais infrieur ou gal 15 dB. FIGURE 4a Courbes reprsentant E0pour la bande des ondes kilomtriques, dans le cas o GS, Lpet R sont tous

34、gaux zro et pour des valeurs constantes de la latitude gomagntique Rec. UIT-R P.1147-4 9 FIGURE 4b Courbes reprsentant E0pour la bande des ondes hectomtriques, dans le cas o GS, Lpet R sont tous gaux zro et pour des valeurs constantes de la latitude gomagntique 10 Rec. UIT-R P.1147-4 Rec. UIT-R P.11

35、47-4 11 12 Rec. UIT-R P.1147-4 Rec. UIT-R P.1147-4 13 14 Rec. UIT-R P.1147-4 Rec. UIT-R P.1147-4 15 16 Rec. UIT-R P.1147-4 Rec. UIT-R P.1147-4 17 Appendice 1 Le prsent Appendice contient des quations susceptibles de remplacer les Fig. 3 et 11, pour valuer le coefficient daffaiblissement horaire et l

36、es heures du coucher et du lever du Soleil. Les symboles supplmentaires suivants sont utiliss dans le prsent Appendice: Liste des symboles : latitude gographique dun point sur le trajet (degrs) : longitude gographique dun point sur le trajet (degrs) S : heure moyenne locale du coucher ou du lever du

37、 Soleil un point donn (h). Les coordonnes nord et est sont supposes tre positives et les coordonnes sud et ouest ngatives. 18 Rec. UIT-R P.1147-4 1 Coefficient daffaiblissement horaire, LtCes quations peuvent tre utilises la place des courbes de la Fig. 3, dans les limites fixes de t. Pour les heure

38、s intermdiaires (par exemple, autour de minuit), Lt= 0. Lt(coucher) = 12,40 9,248 t + 2,892 t2 0,3343 t3pour 1 1, il ny a ni lever ni coucher du Soleil. A partir de cos H, on obtient H en degrs; pour le lever du Soleil: 180 (foE) sec i, o foE est la frquence critique de la couche E et i est langle d

39、incidence sur la couche E, londe traversera la couche E et sera rflchie par la couche F. Ceci apparatra principalement dans le haut de la bande des ondes hectomtriques, pour des distances infrieures 500 km, et surtout tard dans la nuit et pendant les priodes dactivit solaire minimale. Dans ce cas, l

40、a mthode peut encore tre utilise condition de calculer p en tenant compte dune rflexion sur la couche F une hauteur de 220 km, et de calculer la force cymomotrice V pour langle dlvation correspondant. 20 Rec. UIT-R P.1147-4 Des mesures faites aux Etats-Unis dAmrique conduisent penser que la Fig. 3 (

41、coefficient daffaiblissement horaire) est vraisemblablement prcise pour les frquences voisines de 1 000 kHz pour une anne de faible activit solaire. Lorsque la frquence scarte de cette valeur, surtout pendant les heures de transition, on risque de commettre des erreurs apprciables. Ces mesures montr

42、ent aussi que leffet de lactivit solaire est considrablement plus grand deux heures aprs le coucher du Soleil que six heures aprs. Pour une anne de forte activit solaire, la diffrence entre le champ six heures aprs le coucher du Soleil et le champ deux heures aprs peut donc tre beaucoup plus grande

43、que celle qui apparat sur la Fig. 3. La nuit, les ondes hectomtriques qui se propagent par lionosphre aux latitudes tempres ont un champ plus intense au printemps et en automne quen t et en hiver, le champ minimal se produisant en t. La variation totale peut atteindre 15 dB aux frquences les plus ba

44、sses de la bande des ondes hectomtriques, pour tomber environ 3 dB dans la partie suprieure de la bande. Aux ondes kilomtriques, on observe une tendance oppose de la variation saisonnire pendant la nuit, avec un maximum dt prononc. La variation saisonnire est beaucoup plus faible aux latitudes tropi

45、cales. Annexe 2 Considrations sur la propagation de londe ionosphrique pendant la journe 1 Cas des ondes kilomtriques Pour les ondes kilomtriques, les valeurs du champ en milieu de journe sont infrieures de 7 45 dB aux valeurs du champ en milieu de nuit. Lcart dpend de la frquence, de la distance et

46、 de la saison (voir galement la Recommandation UIT-R P.684). 2 Cas des ondes hectomtriques La reprsentation graphique du champ de londe ionosphrique en milieu de journe en fonction de la saison partir des donnes disponibles montre une variation cohrente comportant une valeur maximale pendant lhiver.

47、 Le champ moyen pendant lhiver est suprieur de 10 dB environ la valeur mdiane annuelle et le rapport hiver/t peut dpasser 30 dB. La valeur mdiane annuelle du champ en milieu de journe est infrieure de 43 dB environ la valeur mdiane annuelle du champ six heures aprs le coucher du Soleil. Le champ dpass pendant 10% des jours de lanne est suprieur de 13 dB environ la valeur mdiane annuelle. Voir galement le Manuel de lUIT-R sur lionosphre et ses effets sur