Propagatie en frequentiespectrum

Propagatie is de manier waarop radiogolven van zender naar ontvanger komen. Op HF bepaalt vooral de ionosfeer, en dus de zon, hoe ver je komt. Op VHF en UHF speelt het weer in de troposfeer een grotere rol. Daarnaast moet je weten welke frequenties bij HF, VHF en UHF horen.

Hoe radiogolven zich voortplanten

Een radiogolf kan de ontvanger op verschillende manieren bereiken: als directe golf (in een rechte lijn, zichtverbinding), als grondgolf langs het aardoppervlak, of als ruimtegolf via de ionosfeer.

Grondgolf

De grondgolf volgt de kromming van het aardoppervlak. Onderweg verliest hij energie aan de bodem, en dat verlies wordt groter naarmate de frequentie hoger is.

• Op LF en MF (zoals 160 m) en de laagste HF-band (80 m) haalt de grondgolf tientallen tot honderden kilometers.
• Op de hogere HF-banden is het bereik van de grondgolf klein.
• Over zeewater komt de grondgolf verder dan over droog land.

Ruimtegolf

De ruimtegolf gaat schuin omhoog en wordt door de ionosfeer teruggebogen naar de aarde. Dat heet vaak "weerkaatsing", maar eigenlijk is het een geleidelijke buiging (breking). De aarde kaatst het signaal weer omhoog, zodat een signaal in meerdere sprongen (hops) de wereld rond kan. Eén sprong via de F2-laag overbrugt ongeveer 4000 km.

Dode zone

Achtergrond: de dode zone staat in de F-eisen, niet in de N-eisen. De dode zone (skip zone) is het gebied tussen het einde van het bereik van de grondgolf en de plek waar de ruimtegolf voor het eerst op de aarde terugkomt. In dat gebied hoor je het station niet. Je kunt dus een station op 2000 km goed horen, terwijl een station op 200 km onhoorbaar is. Hoe hoger de frequentie, hoe groter de dode zone.

De ionosfeer

De ionosfeer is het deel van de atmosfeer tussen ongeveer 50 en 500 km hoogte. Ultraviolette straling en röntgenstraling van de zon ioniseren daar de lucht: ze maken vrije elektronen los. Een sterk geïoniseerde laag buigt ook hogere frequenties terug naar de aarde. De ionisatie is overdag het sterkst en hangt af van de tijd van de dag, het seizoen en de zonneactiviteit.

Laag	Hoogte (ongeveer)	Wanneer	Effect op HF
D	50–90 km	alleen overdag	absorbeert, vooral lage frequenties
E	90–150 km	vooral overdag	buigt terug, middellange afstanden
F1	150–250 km	overdag	buigt terug
F2	250–400 km	dag en nacht	buigt terug, grootste afstanden (DX)

D-laag

De D-laag is de laagste laag en bestaat alleen overdag. Ze buigt HF-signalen niet terug maar absorbeert ze. Lage frequenties worden het sterkst geabsorbeerd: op 160 m, 80 m en deels 40 m zijn overdag verre verbindingen nauwelijks mogelijk. Hogere frequenties (20 m en hoger) gaan er met weinig verlies doorheen. Na zonsondergang verdwijnt de D-laag snel.

E-laag

De E-laag ontstaat overdag en verdwijnt 's nachts grotendeels. Ze kan HF-signalen terugbuigen voor afstanden tot ongeveer 2000 km. In de zomer ontstaan soms plotseling kleine, sterk geïoniseerde wolken in de E-laag (sporadische E). Dan zijn op 10 m en 6 m, soms zelfs op 2 m, ineens verbindingen over honderden tot ongeveer 2000 km mogelijk.

F-laag (F1 en F2)

Overdag splitst de F-laag zich in een F1- en een F2-laag. 's Nachts smelten ze samen tot één F-laag. De F2-laag is de hoogste en sterkst geïoniseerde laag. Ze blijft ook 's nachts bestaan, zij het zwakker. Omdat ze zo hoog ligt, geeft ze de langste sprongen. De F2-laag is daardoor de belangrijkste laag voor verre verbindingen (DX) op HF.

De ionosfeer buigt vooral HF terug (3–30 MHz, golflengte 100 tot 10 m). Golven korter dan ongeveer 10 m (VHF en UHF, zoals 2 m en 70 cm) gaan er normaal dwars doorheen. Verre verbindingen op HF, zoals op 14 MHz, lopen dus via de ionosfeer en niet via de troposfeer of de stratosfeer.

Dag en nacht

	Overdag	's Nachts
D-laag	aanwezig, absorbeert lage banden	verdwenen
Lage banden (160, 80, 40 m)	vooral korte afstanden	verre verbindingen mogelijk
Hoge banden (20, 15, 10 m)	open als de ionisatie hoog genoeg is	vaak dicht, want de ionisatie daalt

De 20 m-band (14 MHz) is overdag vrijwel altijd bruikbaar voor verre verbindingen, ook over 10 000 km. 10 m (28 MHz) is dat vooral rond een zonnevlekkenmaximum. 40 m (7 MHz) geeft overdag vooral kortere verbindingen en 's avonds en 's nachts verre verbindingen.

Hoogste bruikbare frequentie (MUF)

Achtergrond: de MUF staat als begrip in de F-eisen, niet in de N-eisen. Voor N is genoeg: sterkere ionisatie buigt ook hogere frequenties terug. De MUF (maximum usable frequency) is de hoogste frequentie die de ionosfeer op een bepaald moment nog terugbuigt voor een bepaalde verbinding. Een signaal met een hogere frequentie gaat dwars door de ionosfeer heen de ruimte in en komt niet terug. De MUF is hoger bij sterke ionisatie: overdag en bij veel zonnevlekken. VHF en UHF liggen normaal ver boven de MUF.

Zonnevlekkencyclus

Zonnevlekken zijn donkere plekken op de zon. Veel zonnevlekken betekenen een actieve zon die meer ultraviolette straling uitzendt. Het aantal zonnevlekken gaat op en neer in een cyclus van ongeveer 11 jaar.

• Zonnevlekkenmaximum: sterkere ionisatie, dus een hogere MUF. De hogere HF-banden (15 m, 12 m, 10 m) gaan open voor verbindingen over de hele wereld.
• Zonnevlekkenminimum: lagere MUF. De hogere HF-banden zijn vaak lange tijd dicht voor DX via de F2-laag; de lagere banden werken dan relatief goed.
• Zonnevlammen (uitbarstingen op de zon) kunnen plotseling veel röntgenstraling geven. De D-laag absorbeert dan zo sterk dat de HF-banden aan de dagzijde van de aarde tijdelijk helemaal wegvallen.

Fading

Fading (Q-code QSB) is het sterker en zwakker worden van een ontvangen signaal. Oorzaken:

• Meerwegontvangst: hetzelfde signaal komt via verschillende wegen binnen, bijvoorbeeld via grondgolf en ruimtegolf, of via één en twee sprongen. De weglengtes verschillen en veranderen voortdurend, dus de signalen versterken en verzwakken elkaar om beurten.
• Veranderingen in de ionosfeer: de hoogte en de ionisatie van de lagen veranderen voortdurend.
• Draaiing van de polarisatie onderweg in de ionosfeer.

Als de fading niet alle frequenties in het signaal tegelijk treft (selectieve fading), raakt het signaal vervormd. Bij AM merk je dat het sterkst, omdat de draaggolf even kan wegvallen. De automatische versterkingsregeling (AVR) van de ontvanger vangt langzame fading voor een deel op.

EZB tegenover AM: EZB heeft één zijband en geen draaggolf. Daardoor heeft EZB minder last van selectieve fading dan AM. AM heeft daarentegen minder last van een kleine verstemming van de ontvanger, omdat de draaggolf meekomt.

Troposfeer

De troposfeer is de onderste laag van de atmosfeer, van het aardoppervlak tot ongeveer 10 km hoogte. Daar speelt het weer zich af.

VHF- en UHF-signalen liggen normaal boven de MUF en gaan door de ionosfeer heen. Een VHF- of UHF-verbinding reikt daarom normaal ongeveer tot de zichtafstand. Door lichte buiging in de atmosfeer reikt de radiohorizon iets verder dan de zichtafstand (ongeveer 15 % verder dan de rechte lijn langs de aardkromming). Een hogere antenne geeft dus meer bereik, en heuvels en gebouwen geven schaduw.

Temperatuurinversie en ducting

Normaal wordt de lucht kouder naarmate je hoger komt. Bij een temperatuurinversie ligt er een laag warmere lucht boven koudere lucht. Op de grens van die lagen verandert de luchtvochtigheid en de breking sterk. VHF- en UHF-signalen worden daar teruggebogen naar de aarde, of ze worden tussen twee lagen gevangen als in een buis (ducting). Op 2 m, 70 cm en 23 cm zijn dan verbindingen over honderden tot meer dan 1000 km mogelijk. Dit heet tropo of tropo-overreach.

Inversies ontstaan vooral bij rustig, stabiel hogedrukweer, vaak in de late zomer en de herfst, 's ochtends vroeg en 's avonds, en boven zee.

Weersinvloed in het kort

• HF: het bereik hangt vooral af van de ionosfeer (zon, tijd van de dag, seizoen). Het weer speelt nauwelijks een rol.
• VHF en UHF: het weer in de troposfeer bepaalt of je verder komt dan de zichtafstand.

Frequentiegebieden

Gebied	Frequentie	Golflengte	Voorbeelden amateurbanden (ligging bij benadering)
LF	30–300 kHz	10 km–1 km	2200 m (136 kHz)
MF	300 kHz–3 MHz	1 km–100 m	160 m (1,8 MHz)
HF	3–30 MHz	100 m–10 m	80 m, 40 m, 30 m, 20 m, 17 m, 15 m, 12 m, 10 m
VHF	30–300 MHz	10 m–1 m	6 m (50 MHz), 2 m (144 MHz)
UHF	300–3000 MHz	1 m–10 cm	70 cm (430 MHz), 23 cm (1,2 GHz), 13 cm (2,3 GHz)
SHF	3–30 GHz	10 cm–1 cm	3 cm (10 GHz)

De naam van een band is ongeveer de golflengte. Met f (MHz) = 300 / λ (m) vind je de frequentie: 40 m → ongeveer 7 MHz, 20 m → ongeveer 14 MHz, 2 m → ongeveer 145 MHz, 70 cm → ongeveer 430 MHz.

Elke grens is een factor 10: 3 – 30 – 300 – 3000 MHz. Bij die grenzen hoort een golflengte van 100 m, 10 m, 1 m en 10 cm.

De tabel laat alleen zien in welk gebied een band ligt. Welke banden en vermogens je met een N-machtiging mag gebruiken, staat bij eindterm 12.

Examentips

• D-laag Dempt (absorbeert) overdag de lage banden en verdwijnt 's nachts.
• F2-laag: hoogste laag, belangrijkste voor DX, blijft 's nachts bestaan. 's Nachts worden F1 en F2 samen één F-laag.
• Zonnevlekkencyclus ongeveer 11 jaar. Veel zonnevlekken → hogere MUF → 10 m open.
• Dode zone (achtergrond, F-stof): te ver voor de grondgolf, te dichtbij voor de ruimtegolf.
• Fading = QSB, meestal door signalen die via verschillende wegen binnenkomen.
• Temperatuurinversie (warm boven koud) → ducting → groot bereik op VHF/UHF. Normaal reikt VHF/UHF ongeveer tot de zichtafstand.
• Valkuilen bij de frequentiegebieden: 160 m (1,8 MHz) is MF, geen HF. 10 m (28 MHz) is nog HF. 6 m (50 MHz) is al VHF. 2 m is VHF en 70 cm is UHF.