INTERNATIONAL TELECOMMUNICATION UNION

كتي ب عن انتشار الموجات األرضية طبعة 2014 مكتب االتصاالت الراديوية

كتي ب عن انتشار الموجات األرضية 2014 طبعة مكتب االتصاالت الراديوية

iii كتي ب عن انتشار املوجات األرضية تمهيد يتسم انتشار املوجات األرضية األسلوب ألكثر من 90 عاما. يف االتصاالت ال سيما البث اإلذاعي بأمهية خاصة عند الرتددات املنخفضة حيث اعتمد هذا - - - يقسم الكتي ب إىل أر بعة أقسام رئيسية تتناول ما يلي: - األساسيات والنظرية التغي االعتبارات الرئيسية الواسعة النطاق وطرائق التنبؤ املستخدمة يف عمليات تقييم التوافق وإجراءات التخطيط املستخدمة يف إدارة الطيف وأغراض التغطية عل نطاق أصغر الذي قد يكون ذا أمهية رئيسية يف تقييم جودة اخلدمات القياسات والطور. ومن بني املسامهني يف هذا الكتي ب األشخاص التالية أمساؤهم حبسب الرتتيب األجبدي: Itziar ANGULO Les BARCLAY Yuri CHERNOV Nick DEMINCO Igor FERNÁNDEZ Unai GIL David GUERRA John MILSOM Iván PEÑA David DE LA VEGA. إتزيار أنغولو ليس باركلي يوري تشينوف نيك دمينكو إغور فرنانديز يوناي جيل ديفيد غويرا جون ميلسوم إيفان بينيا ديفيد دي ال فيغا

ةيضرلأا تاجولما راشتنا نع ب يتك v تايوتلمحا لودج ةحفصلا مسقلا 1 - تارابتعا...ةيرظن 1 1 ةمدقم... 1 2 روطت ةيرظن ةجولما ةيحطسلا... 1 3 ةيرظن تاجولما ةيحطسلا... 3 1.3 ةمدقم لىإ...ةيرظنلا 3 2.3 ةيرظن ضرلأا ةمظتنلما ةسناجتلما... 4 3.3 تايثأت فلاغلا يولجا... 7 مسقلا 2 - ةقيرط ؤبنتلا تيلا صوي ابه عاطق تلااصتلاا...ةيويدارلا 9 4 ةيصوتلا ITU-R P.368... 9 5 ةقواعلما ةيحطسلا... 11 6 ةيليصوت ضرلأا... 11 1.6 ةيليصوت...برلا 11 2.6 ةيليصوت...رحبلا 13 مسقلا 3 - تاءارجإ فلتتخ نع ءارجإ ؤبنتلا يسيئرلا... 11 7 ضرلأا ةمظتنلما تاذ ةيليصوتلا...ةطلتخلما 11 1.7 يثأت ةداعتسلاا قوف رحبلا... 11 2.7 ةقيرط نوتغنلم تايسملل... ةطلتخلما 17 3.7 ريدقت ةميق ةيليثتم ةيليصوتلل نم لجأ تايسم في ةطلتمخ قاطنلا... MF 11 8 ةلاح رحبلا... 11 9 تائيبلا...ةيفيرلا 19 10 تائيبلا ةيرضلحا... 19 1.10 يثأت قطانلما ةيرضلحا ةظتكلما نارمعلاب 0,1 لىإ...km 20 19 2.10 تافاسلما تيلا زواجتت... km 25 62 11 تايغتلا في ةيسمولما راشتنا ةجولما ةيضرلأا... 69 1.11 ةذبن ةييخرات... 69 2.11 تايغتلا في ةيمويلا راشتنا ةجولما...ةيحطسلا 31

vi ةيضرلأا تاجولما راشتنا نع ب يتك ةحفصلا مسقلا...4 33 12 تايئاوه لابقتسلاا... 33 13 فيصوت يغتلا نياكلما ةدشل... لالمجا 34 14 سيراضتلا يغ... ةمظتنلما 31 15 تايثأتلا في ةيللمحا قطانلما ةينبلما... 37 1.15 في تاسايقلا قطانلما ةظتكلما نيابلماب... 37 2.15 يثأت ددرت في لاسرلإا تائيبلا...ةيرضلحا 41 3.15 يغتلا عساولا في قاطنلا ةدش لالمجا... 41 16 يغتلا نياكلما يغصلا قاطنلا ةدشل لالمجا... 46 17 راشتنلاا لخاد نيابلما... 43 مسقلا 5... 47 18 سايقلا قئارط... 49 1.18 سايقم ةدش لالمجا... 47 2.18 سايق ةردقلا...ةعشلما 47 3.18 سايق ةيليصوتلا ةلاعفلا...ضرلأل 41 19 روط ةجولما ةيحطسلا [71]... 49 1.19...ةمدقم 49 2.19 ضرلأا ةسناجتلما...ةمظتنلما 49 3.19 تابارطضا روطلا يوناثلا... 49 4.19 تايسلما يغ...ةسناجتلما 15 5.19 مدع ماظتنا سيراضتلا ةيضرلأا... 15 6.19 تايثأت داصرلأا ةيولجا... 15 قحللما 1 - لي ةقيرط (Lee) ةم معلما... 13 20 عجارلما... 11

1 القسم 1 1 القسم 1 2 مقدمة اعتبارات نظرية تتعرض إشارات املوجات السماوية اليت تنتشر عرب األيونوسفي عند الرتددات املتوسطة وأثناء ساعات النهار إىل توهنيكبي واملوجة األرضية أو بشكل أدق املوجة السطحية هي أسلوب االنتشار الذي ينقل مجيع اإلشارات اليت تشغل نطاق اإلذاعة باملوجات اهلكتومرتية.(MF) كما تدعم املوجات السطحية عمليات اإلذاعة باملوجات الكيلومرتية (LF) وأنظمة االتصاالت واملالحة باملوجات املييامرتيةاالكيلومرتية (LF/VLF) واالتصاالت باملوجات الديكامرتية (HF) قصية املدى وبعض فئات الرادارات اليت تعمل باملوجات الديكامرتية - ويف هذه احلاالت قد تكون أساليب انتشار املوجات السماوية موجودة أيضا. ويعتمد انتشار املوجات السطحية عل التيارات اليت جتري يف األرض. ومع أن وجود الغالف اجلوي يعمل عل تغيي خصائص االنتشار لكنه ليس أساسيا لتحديد األسلوب املعتمد. وتتعرض املوجات املستقطبة أفقيا لتوهنيكبي جدا وتكون فائدهتا العملية قليلة أو معدومة. وتستخدم مجيع التطبيقات الواردة أعاله املوجات السطحية املستقطبة عموديا. وخالفا لإلشارات املنتشرة يف األيونوسفي تتعرض املوجات السطحية لقدر ضئيل ال ي ذكر من التشتت املبدأ إرسال إشارات النطاق العريض حني تكون املوجة السطحية وحدها نشطة. حبيث ميكن من حيث وال حيدث اخلبو إال حني يطرأ بعض التغيات الزمنية يف مسي االنتشار. وتعترب املوجات األرضية فوق الرب إشارات مستقرة مع حدوث بعض التغيات املومسية يف بعض احلاالت وقد حتدث تباينات فوق مسافات قصية حيث توجد هياكل أو معامل طوبوغرافية بارزة. وميكن أن يتعرض انتشار املوجات السطحية فوق البحر خلبو بطيء من جراء تغي تأثيات املد واجلزر والتوهني الناجم عن حالة البحر. وقد أثبتت الطرائق القائمة عل االعتبارات النظرية اليت تشكل األساس للتوصية 368.P ITU-R عرب السنوات الطويلة أهنا توفر طريقة قوية وبسيطة إىل حد ما للتنبؤ بالتغطية عل سبيل املثال ألنظمة اإلذاعة باملوجات اهلكتومرتية (MF) واملوجات الكيلومرتية.(LF) وما زالت طرائق التنبؤ يف املناطق احلضرية ذات املباين الشاهقة غي مكتملة. وتعترب اخلسارة اإلضافية النامجة عن العوائق احمللية والطوبوغرافيا احلادة وما إىل ذلك خسارة مهمة وال سيما عند تقييم اجلودة اإلمجالية للخدمة املستقب لة. وباستخدام طرائق التشكيل القوية ومتديد وقت وتردد املوجة السطحية وأساليب موحدة للموجات السطحية واأليونوسفيية فإنه من غي احملتمل التسبب باحنطاط ملحوظ. يقدم القسم األول من هذا الكتي ب نظرية املوجات األرضية ومن مث ميضي ليصف تقنيات وإجراءات التنبؤ املناسبة لعمليات التنبؤ بالتغطية اإلمجالية الواسعة النطاق ألغراض إدارة الطيف والتخطيط والتصميم. ومع ذلك وال سيما فيما يتعلق باألنظمة ذات التشكيل الرقمي قد تعمل التأثيات الصغية النطاق النامجة عن املباين والطوبوغرافيا وحنو ذلك عل التأثي يف األداء وجودة اخلدمة. وأخيا ت قدم بعض املعلومات املتعلقة بالقياسات والطور النسيب للموجة األرضية. تطور نظرية الموجة السطحية يف عام 1909 وجد سومرفلد (Sommerfeld) [1] حال لثنائي قطب كهربائي عمودي عل سطح بيين قائم بني عازل وموصل. ومل حيمل عمل سومرفلد شكال تطبيقيا ميكن للمهندسني استخدامه كما كان هنالك خطأ أدى إىل بعض االلتباس. ويف عام 1936 متك ن نورتون (Norton) [2] من التغلب إىل حدكبي عل هذه املشكالت وقدم ورقة أخرى يف عام [3] 1937 تضمنت طريقة إلجراء عمليات حسابية فوق أرض منبسطة. وقد أتاحت جمموعة األوراق اليت قدمها فان در بول Pol) (Van der وبرمير (Bremmer) [4] يف الفرتة من 1937 إىل 1939 حساب شدة اجملال يف نقاط بعيدة عل السطح الكروي لألرض باستخدام سلسلة البقايا. وأسهمت ورقة أخرى وضعها نورتون [5] يف عام 1941 بتحويل ذلك إىل اقرتاح عملي أكثر بالنسبة للمهندسني.

كتي ب عن انتشار املوجات األرضية 2 ومل تأخذ هذه الطرائق يف االعتبار التغي يف ثابتيت األرض )السماحية والتوصيلية( عل طول املسي. ولذلك أمهية خاصة حني يكون املسي مزجيا من الرب والبحر حيث ختتلف التوصيليتان بعامل يناهز األلف. ويف عام 1949 قد م ملنغتون (Millington) [6] طريقة شبه جتريبية للخروج بنتائج دقيقة إىل حد ما تتعلق مبسي يتضمن تغيات يف ثابتيت األرض. ويف عام 1952 نشر هافورد (Hufford) [7] ورقة أجازت بعض التغييات االعتباطية يفكل من ثابتيت األرض وشكلها عل طول املسي. وحيمل ذلك شكل معادلة تكاملية يتعذر حلها يدويا يف مجيع احلاالت. ويف عام 1970 نشر أوت (Ott) وب ري (Berry) [8] طريقة حاسوبية حلل هذه املعادلة. ويف عام 1982 قدم هيل (Hill) [9] شرحا لطريقة حتليلية ترمي إىل توسيع نطاق طريقة أوت وبري [8] للتنبؤ باالنتشار فوق التضاريس املكسوة بالغابات واملناطق املكتظة باملباين تتمثل فيها هذه التضاريس بطبقات من اللوحات العازلة للكهرباء فوق تضاريس غي منتظمة. وترد شفرة املصدر يف التذييل لتقرير هيل. ووفرت األعمال اإلضافية اليت نشرها دمينكو (DeMinco) [10] [11] يف عام 1986 عمليات تنفيذ سهلة االستعمال للنم وذج احلاسويب الذي وضعه أ وت و ب ري [8] وهيل [9]. كما تضمنت مناذج دمينكو هذه منوذجا للموجة األرضية ذات املسي املختلط فوق أرض كروية منتظمة تستخدم فيه طريقة ملنغتون [6] [19] [20] حلساب املسي املختلط الوارد وصفه الحقا وكذلك مناذج هلوائيات خمتلفة تعمل باملوجات الكيلومرتية (LF) وملا وجات اهليكتومرتية (MF) وملا وجات الديكامرتية (HF) ألغراض العمليات احلسابية للنظام. ومت التحقق من النماذج احلاسوبية باستعمال بيانات مقيسة مقدمة منكيسك وزمالئه al.) (Kissick et [12] [13] وأوت وفوغلر (Vogler) وهافورد [14] وآدامز وزمالئه al.) (Adams et [12]. وقد مجع العمل الذي قام به دمينكو الحقا [16] [17] يف عامي 1999 و 2000 منوذج املسي املختلط فوق أرضكروية منتظمة ومنوذج املسي املختلط فوق أرض غي منتظمة مع مناذج اهلوائيات وحسابات األنظمة ووضعها يف منوذج قائم عل برنامج ويندوز يعمل باملوجات الكيلومرتية ( LF )/املوجات اهلكتومرتية (MF) [15] [17] الستخدامه عمليا كأداة حتليل للتنبؤات من نقطة إىل نقطة ومنطقة بواسطة اهلوائيات القائمة عل األرض واهلوائيات املرفوعة. كما تضمن العديد من مناذج املوجات السماوية. واستكشف روذرام (Rotheram) [18] [19] [20] تأثي الغالف اجلوي لألرض عل انتشار املوجات السطحية ومض يف عمله لوضع طريقة تنبؤ باملوجة األرضية لألغراض العامة وبرنامج حاسويب مرتبط هبا. وتتضمن الطريقة مظهرا جانبيا أسيا لالنكسارية اجلوية ويشكل األساس ملنحنيات االنتشار للهوائيات القائمة عل األرض الواردة يف التوصية 368.P.ITU-R وي تاح الربنامج املرتبط اخلاص بالتنبؤ بشدة جمال املوجة األرضية لكل من اهلوائيات القائمة عل األرض واهلوائيات املرفوعة فوق أرضكروية منتظمة ويعرف باسم GRWAVE يف الصفحة اإللكرتونية للجنة الدراسات 3 التابعة لقطاع االتصاالت الراديوية لالحتاد. ولقد أظهرت محالت القياس املبكرة لعمليات اإلرسال اإلذاعي وجود شذوذات يف االنتشار عرب مناطق املدن كما ب نيكوزبروك (Causebrook) [21] [22] أن املناطق احلضرية والتضاريس غي املنتظمة ال ميكن وصفها ببساطة ألن التيار الذي جيري يف موصالت عمودية وحىت يف األشجار ينتج عل حنو فعال سطحا أرضيا حتريضيا. وينتج عن ذلك توهني خيتلف اختالفا كبيا باختالف املسافة مقارنة باألرض املنتظمة البسيطة حبيث ال تعود النسبة بني شدة اجملال الكهربائي وشدة اجملال املغنطيسي مساوية للمعاوقة املتأصلة للفضاء احلر يف هذه البيئة اليت تكثر فيها العوائق. وقد واكب هذا االهتمام األخي يف تقنيات التشكيل الرقمي جت دد االهتمام يف التغيات احمللية الصغية النطاق يف تناظر اخلبو الزمين بالنسبة لالستقبال املتنقل وذلك ألن تلك التغيات قد تؤثر يف جودة اإلشارة املستقب لة. واليت اإلشارة

3 القسم 1 نظرية الموجات السطحية مقدمة إلى النظرية 3 1.3 لننظر إىل سهولة عمل هوائي اإلرسال T فوق أرض منبسطة موصلة بشكل تام كما هو مبني يف الشكل 1. فالفلطية V املستحثة يف هوائي االستقبال يف موقع استقبال اعتباطي R ميكن التعبي عنهاكمجموع متجهي للمكونتني املباشرة واملنعكسة عل األرض: (1) V QI Q 1 exp( jkr ) r 1 1 Q 2 exp( jkr 2 ) R r2 حيث I هو التيار يف هوائي اإلرسال وQ ثابتة و 1 Q و 2 Q تأخذان باحلسبان املخططني القطبيني هلوائيي اإلرسال واالستقبال وR معامل االنعكاس املناسب وk عدد املوجات الراديوية =.2π/λ ويتم تعريف احلدود األخرى يف الشكل 1. 1 الشكل هندسة الموجتين المباشرة والمنعكسة على األرض Transmitting antenna T Y 1 موجة مباشرة هوائي اإلرسال Direct wave E z E F Y 2 TPR = r 2 r 1 Ground-reflected wave R receiving هوائي antenna االستقبال موجة منعكسة عل األرض Ep P األرض Ground Ground Wave Prop. 01 ويف عددكبي من احلاالت وال سيما حني يكون الرتدد املشع يف نطاق الرتددات العالية جدا (VHF) أو الرتددات األعل تعطي العملية احلسابية أعاله نتيجة مقبولة جدا للتطبيقات العملية. ومع ذلك فإن الوصف الكامل للمجال عند R يتطلب مسامهة إضافية يف النتيجة احملققة: (2) V QI Q 1 exp( jkr ) r 1 1 Q 2 exp( jkr2 ) R r 2 S exp( jkr 2) r2 S حيث ترمز إىل عامل معقد يعتمد عل اخلواص الكهربائية لألرض واستقطاب املوجة املرسلة والرتدد ومواقع املطاريف. وعند تقدميها هبذه الطريقة قد يكون من املغري اعتبار ذلككمسامهة ضئيلة هتم أساسا عا م مل الفيزياء الرياضية. ومع ذلك ميثل هذا احلد الثالث املوجة السطحية وهو أسلوب انتشار يتسم بقيمة عمليةكربى بالنسبة لألنظمة الراديوية اليت تعمل يف نطاق الرتددات املنخفضة (HF) والرتددات األدىن.

(2) 4 وأحيانا يطلق عل جمموعة املوجات املبينة يف املعادلة كتي ب عن انتشار املوجات األرضية اسم املوجة األرضية وهي تشمل موجة فضائية وموجة سطحية: ground wave direct wave reflected wave surface space wave wave إال أن هناك استخدامات خمتلفة للمصطلحات إذ غالبا ما يطلق عل املوجة الفضائية اسم املوجة األرضية أو أحيانا موجة نورتون األرضية أو موجة نورتون السطحية نسبة إىل نورتون الذي وضع طرائق مرنة حلساهبا. وحني تكون النقطتان T وR قريبتني من األرض تصبح قيمة معامل االنعكاس عل األرض 1 واملنعكسة عل األرض إحدامها األخرى مما جيعل املوجة السطحية املكونة الوحيدة ذات األمهية. حبيث تلغي املباشرة املوجتان 2.3 نظرية األرض المنتظمة المتجانسة 1.2.3 األرض المسطحة المحدودة التوصيلية نظرية سومرفلد-نورتون لألرض املستوية: اشتق سومرفلد [1] ونورتون [2] [3] العبارات املتعلقة مبكويتن شدة جمال املوجة األرضية فوق أرض النامجة عن عنصر تيار عمودي قصي. فاملعادلة (2) تصبح يف شكلها التامكما يلي: مسطحة حمدودة التوصيلية (3) 2 exp( jkr1) 2 exp( jkr2) Ez j30kidl cos 1 cos 2Rv r1 r2 2 4 2 exp( jkr2 ) (1 Rv )(1 u u cos 2) F r2 (4) exp( jkr1) exp( jkr2) E j30kidl sin 1 cos 1 sin 2 cos 2Rr r1 r2 2 2 2 2 u 2 2 sin 2 exp( jkr2) cos 2(1 Rv ) u (1 u cos 2) 1 (1 u cos 2) F 2 2 r2 و 2 ψ معرفتانيف الشكل 1 وIdl هي حاصل ضرب تيار املصدر بالطول ) عزم ثنائي القطب ( وν R معامل انعكاس فرينيل للموجة املسطحة يف حالة االستقطاب العمودي وF دال ة توهني تعتمد عل منط األرض وطول املسي. وتعط F بالعبارة حيث ψ 1 (Fresnel) التالية: (5) (6) (7) 1 ( )exp( ) F j w w erfc j w 2 2 2 2 u 2 j2 kr u (1 cos ) w (1 R ) v 2 2 u ( r jx) حيث تشي erfc و إىل دالة اخلطأ التكميلية و

5 القسم 1 و (8) 4 x 1.8x10 ( w 0 ) fmhz σ حيث ترمز إىل توصيلية األرض بوحدات S/m وr ε/ε =0 ε إىل السماحية النسبية لألرض وMH f إىل الرتدد بوحدات جتدر املالحظة أن املعادلتني (3) و( 4 ).MHz 1.1.2.3 متثالن مكونيت اجملال يف االجتاهني العمودي والشعاعي لنظام إحداثيات إسطوانية. الحالة الخاصة بالمطاريف القائمة على األرض حني تكون نقطتا اإلرسال واالستقبال T وR عل األرض حبيث يكون لدينا = R ν 1 و 1 = ψ 2 = ψ 0 تعملكل من املوجة املباشرة واملوجة املنعكسة عل األرض بعكس األخرى ويكون جمموعهما صفرا. وتسود هذه الظروف يف الكثي من التطبيقات العملية عند ترددات منخفضة. وحني حيدث ذلك تسود املوجة السطحية وميكن وصفها بأشكال مبسطة إىل حد ما للمعادلتني (3) و( 4 ) وبالتايل يصبح لدينا: (9) (10) 2 4 exp( jkr) Ez j60 kidl(1 u u ) F r 2 2 4 exp( jkr) E j30 kidl u (1 u )(2 u u ) F r 2 2 وعليه ففي حالة املوجة السطحية واهلوائيات القائمة عل األرض فإن املكو نتني العمودية والشعاعية للمجال الكهربائي تظالن موجودتني. ويعين ذلك بعبارات فيزيائية أن صدر املوجة املنتشرة يكون مائال. واملكو نة الشعاعية اليت تعطيها املعادلة (10) صغية نسبة للمكونة العمودية الواردة يف املعادلة (9). وتتمثل عالقة الطور يف أن امليل الضئيل لصدر املوجة يكون إىل األمام يف اجتاه االنتشار. وتعتمد درجة امليل عل توصيلية األرض والرتدد. وميكن استخدام قياسات ميل املوجة الستنتاج اخلواص الكهربائية لألرض احمللية )انظر الفقرة 3.3.18(. ومبا أن E ρ حمدود وأن مكونة اجملال املغنطيسي أفقية يكون ملت م جه بوينتنغ مكونة باجتاه األسفل وت فقد الطاقة من املوجة املنتشرة أفقيا. وهبذه الطريقة حيدث توهني يضاف إىل ذلك الناجم عن التمديد العادي الذي خيضع لقانون الرتبيع العكسي. ويف إطار نظرية سومرفلد- نورتون يعط هذا التوهني اإلضايف بالرمز F انظر املعادلة (5) حيث ت بس ط w يف حالة املطاريف القائمة عل األرض لتصبح: (11) jkru w 2 (1 u ) 2.1.2.3 التفسير 0 تتم تنبؤات التغطية الراديوية بشكل دائم تقريبا بداللة شدة اجملال الكهربائي. وينطبق ذلك أيضا عل اإلذاعة باملوجات الكيلومرتية (LF) وملا وجات اهلكتومرتية (MF) رغم أن معظم املستقبالت احمللية تتضمن هوائيات للمجال املغنطيسي يف شكل قضبان فريتية. وباستثناء احلاالت اليت حتتوي فيها البيئة اليت تكثر فيها العوائق عل موصالت عمودية )انظر القسمني 11 و 12 ( فإن املوجة السطحية املنتشرة تتضمن مكونة مغنطيسية أفقية H ترتبط تقريبا باملكونة الكهربائية الرئيسية عن طريق العبارة التالية: (12) E H Z حيث متثل Z 0 املعاوقة األصيلة للفضاء احلر (120π Ω). وبناء عل ذلك يكون ختطيط عمليات التغطية الراديوية بداللة شدة اجملال الكهربائي كافيا. وينشأ توهني املوجة السطحية من خالل امليل األمامي جملاهلا الكهربائي. ويصبح معدل التوهني ملحوظا بصورة أكرب مع تزايد زاوية امليل. وبضم املعادلتني (9) و( 10 ) معا ميكن تبني أن النسبة بني مكونيت اجملال الكهربائي يعرب عنها ببساطة بالعالقة:

كتي ب عن انتشار املوجات األرضية 6 (13) E u Ez 1 Kr حيث ترمز K r إىل مساحية العزل الكهربائي املركبة لألرض. وهي تتغي مع الرتدد واخلواص الكهربائية لألرض. وترد بعض القيم التمثيلية يف اجلدول.1 1 اجلدول القيم النمطية لسماحية العزل الكهربائي المركبة K r ألنواع مختلفة من األرض والترددات 200 نوع األرض )تردد منخفض( ( khz )الرتدد 1 000 )تردد متوسط( 70-j90000 70-j450000 10-j1 10-j900 4-j18 4-j90 )75 = ε r S/m 5 )10 = ε S/m 10-2 r )4 = ε S/m 10-3 r حبر σ( = أرض جيدة )σ = أرض رديئة )σ = يقابل القيم الكبية للسماحية K r ميل صغي حنو األمام وبالتايل قدر منخفض من التوهني. وملياه البحر توصيلية عالية بشكل بارز ولذلك فإن املوجة السطحية ذات اجملال الكهربائي العمودي تقريبا تنتشر فوقها بتوهني منخفض نسبيا. من ناحية أخرى يبلغ توهني املوجة السطحية أقص قيمة له فوق أرض منخفضة التوصيلية وعند ترددات راديوية عالية. ويكون العامل ) 4 u 2 + u (1 الوارد يف املعادلة اتساع املكونة العمودية للمجال الكهربائي بالعبارة: قريبا من الوحدة بالنسبة جلميع األوضاع العملية. ومن مث ميكن أن يعرب عن (9) (14) Ez 300 r P F حيث ترمز P إىل القدرة املشعة اإلمجالية الصادرة عن عنصر تيار هرتزي ثنائي القطب أو عن مشعاع عمودي قصي معربا عنها بوحدات kw وr هو طول املسي (km) وE شدة اجملال الكهربائي بوحدات.mV/m وتنطبق هذه املعادلة عل هوائي عمودي قصي يقع عل أرض مسطحة موصلة متاما ويعمل كهوائي مرجعي. وعل مسافة بضع أطوال موجية من اهلوائي تكون F مساوية للوحدة تقريبا وتتغي شدة اجملال مثل r/1 أي بعالقة معكوس املسافة. وعل مسافات كبية منه مبا فيه الكفاية وطاملا كان افرتاض سومرفلد بشأن األرض املسطحة صاحلا حيدث حتول للكمية F وتصبح متناسبة عكسيا مع املسافة أي أن شدة اجملال تتغي مثل r/1. 2 وفيما يتعلق هبوائي عمودي ربع موجي (4/λ) فإن قيمة الثابتة يف اجلهة اليمىن من املعادلة 341.P ITU-R امللحق 1 اجلدول 1 حيث أدرجت هذه الثابتة بوصفها القوة احملركة املوجية(. ويقدم الشكل 314 تصبح (14) 2 قيم الثابتة املناظرة للهوائيات األرضية العمودية ذات االرتفاعات املختلفة. )انظر التوصية

7 القسم 1 2 الشكل القوة المحركة الموجية للهوائيات العمودية فوق أرض مستوية موصلة تماما Cymomotive force, volts, for 1 kw emrp 400 300 200 100 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 l Ground Wave Prop. 02 طول wavelengths اهلوائي length, أطوالAntenna املوجات القوة احملركة املوجية بالفولت لكل kw 1 من القدرة املشعة الفعالة يف هوائي رأسي قصي )يف اجتاه معني( emrp 2.2.3 األرض الكروية المحدودة التوصيل تتسم احلسابات الرياضية املتعلقة بانتشار املوجات األرضية حول أرض منحنية بالتعقيد ويصعب فهمها. وقد سبق لربمير [23] Bremmer أن قد م وصفا هلا. ففي املدى القصي ينطبق منوذج سومرفلد للموجة األرضية من دون أي تعديل. أما يف املدى األطول فمن الضروري حساب اجملاالت مع إيالء االعتبار املناسب لالنعراج حول األرض املنحنية. ومثة نظام ثالث للمدى وهو يتجاوز يف العادة املدى الذي يكون فيه تغي للمجال خاضعا لقانون الرتبيع العكسي حيث يصبح التناقص يف شدة اجملال أس يا حول األرض املنحنية. وميكن تقدير املسافة األولية هلذا السلوك األسي بواسطة العبارة الواردة أدناه. وميكن اعتبار األرض منبسطة بعد املسافة d بالكيلومرتات اليت تعطيها املعادلة [24]: (15) d = 3 f(mhz) وباستثناء هذا السلوك اإلضايف يف املدى البعيد تكون معظم اخلصائص األخرى للموجة السطحية فوق أرضكروية مطابقة لتلك املستخلصة من منوذج سومرفلد للموجة األرضية. 3.3 تأثيرات الغالف الجوي لقد جتاهلت األعمال النظرية اليت أجراها سومرفلد وفان در بول Pol) (Van der وبرمير التأثيات اجلوية بافرتاضها أن املوجة املنتشرة يف الفضاء فوق األرض تنتقل يف خط مستقيم. ومن الناحية العملية يكون الغالف اجلوي لألرض مؤلفا من طبقات وله دليل انكسار يتناقص يف العادة مع االرتفاع. ويكون تغي دليل االنكسار يف املتوسط أسيا. )انظر التوصية 453.P.)ITU-R

كتي ب عن انتشار املوجات األرضية 8 ويف أي غالف جوي يتناقص فيه دليل االنكسار مع االرتفاع فإن أي موجة راديوية سوف تنكسر حنو األسفل باجتاه األرض. يف الكيلومرت األول فوق األرض ميكن اعتبار التغي األسي تناقصا خطيا عل وجه التقريب ويف هذه احلالة ميكن التعامل مع املسيات الراديويةكأهنا تنتقل يف خطوط مستقيمة من خالل زيادة نصف القطر الفعال لألرض بشكل مصطنع. وتطبق هذه املعاملة يف الغالب يف نطاق الرتددات العالية جدا (VHF) والرتددات األعل [25] حيث تكون القيمة النموذجية لعامل نصف القطر الفعال لألرض 4/3. وبالنسبة للموجات السطحية عند ترددات تقل عن khz 10 يكون للغالف اجلوي تأثي ضئيل ومييل العامل ليساوي الوحدة [26]. أما يف حميط نطاق اإلذاعة باملوجات اهلكتومرتية (MF) فإن هذا العامل يقع يف املدى 1,25-1,20 بالنسبة ملعظم فئات األرض انظر روذرام [18]. تقتصر هذه النتائج عل األحوال اجلوية النمطية )حني تكون االنكسارية عند مستوى البحر = N o 315 وارتفاع السلم املرجعي )km 7,35 وتستخدم يف العروض البيانية الواردة يف التوصية 368.P.ITU-R أما يف األوقات اليت تسودها أحوال جوية غي املعتادة فقد تلزم عوامل أخرى لنصف القطر الفعال لألرض حملاكاة تأثيات االنتشار السائدة. وميكن إتاحة املعلومات عن األحوال اجلوية من عمليات الرصد املناخي احمللية أو من التوصية 453.P ITU-R وقد تستخدم هذه املعلمات كمدخالت يف الربنامج احلاسويب.GRWAVE

9 القسم 2 القسم 2 طريقة التنبؤ التي يوصى بها قطاع االتصاالت الراديوية 4 التوصية P.368 ITU-R ترد يف التوصية 368.P ITU-R منحنيات االنتشار اليت يوص هبا قطاع االتصاالت الراديوية من أجل شدة جمال املوجة األرضية وهي تستند إىل املبادئ الواردة يف القسم 3 أعاله وحتسب باعتماد الربنامج احلاسويب.GRWAVE ومع أن الطريقة تنطبق بشكل صارم عل األرض املنتظمة فإنه من املمكن احلصول عل تنبؤات م رضية لألرض ذات االرتفاعات غي املنتظمة ولا صغية قياسا بطول املوجة وحني تكون التغيات يف االرتفاعات غي فجائية. أما التغاير الناتج عن املعامل السطحية الضيقة النطاق اليت قد تؤثر يف نوعية اخلدمة فسيجري حبثها الحقا يف هذا الكتيب. ويوضح املرجعان [10] و[ 11 ] مقارنات بني التنبؤات القائمة عل بيانات مقيسة تظهر أن احلسابات املتعلقة باألرض الكروية املنتظمة تضاهي احلسابات املتعلقة باألرض غي املنتظمة. وميكن استخدام هذه املعلومات لتحديد الوقت الذي يكون فيه من الضروري استخدام منوذج األرض غي املنتظمة بدال من منوذج األرض املنتظمة. ومن املستحسن حيثما أمكن استخدام منوذج األرض املنتظمة نظرا للوقت الزائد الذي تستغرقه احلسابات عند تشغيل منوذج املسي املختلط لألرض غي املنتظمة حىت لدى استخدام احلواسيب عالية السرعة املتاحة اليوم.كما تناول هذان املرجعان قضية استبانة التضاريس توخيا للدقة يف احلسابات فوق تضاريس غي منتظمة عند الرتددات املنخفضة (LF) والرتددات املتوسطة.(MF) ITU-R P.368 الشكل 3 مثال على المنحنيات الواردة في التوصية Field (db(μv/m)) strength m V/m)) 120 100 60 40 20 0 20 1 S/m 1 = Ground-wave propagation curves; Sea water, low salinity, = 1 S/m, = 30 MHz (10 m) 20 MHz (15 m) 15 MHz (20 m) 10 MHz (30 m) 7.5 MHz (40 m) 5 MHz (60 m) 4 MHz (75 m) 3 MHz (100 m) 2 MHz (150 m) 1.5 MHz (200 m) 1 MHz (300 m) 750 khz (400 m) 2 500 khz (600 m) 10 5 400 khz (750 m) 5 300 khz (1 000 m) 200 khz (1 500 m) 2 150 khz (2 000 m) 10 4 100 khz (3 000 m) 5 75 khz (4 000 m) 50 khz (6 000 m) 2 40 khz (7 500 m) 10 3 30 khz (10 000 m) 20 khz (15 000 m) 5 15 khz (20 000 m) 2 10 khz (30 000 m) 10 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2 3 4 5 6 7 8 9 100 2 3 4 5 6 7 8 9 1 000 2 3 4 5 6 7 8 9 10 000 Inverse distance curve املسافة منحىن معكوس املسافة شدة اجملال = (km) Distance (km) 10 6 2 10 1 Ground Wave Prop. 03 5 5 2 10 5 2 1 5 5 شدة اجملال منحنيات انتشار املوجة األرضية ماء البحر ملوحة منخفضة Field strength ( V/m) m (μv/m) وترد منحنيات االنتشار عند الرتددات األعل يف الكتي ب الصادر عن قطاع االتصاالت الراديوية بعنوان "منحنيات انتشار املوجات الراديوية فوق سطح األرض" وهناك توصيات متنوعة تتناول جوانب حمددة لالنتشار عند هذه الرتددات العالية )انظر التوصية.(ITU-R P.1144

كتي ب عن انتشار املوجات األرضية 01 ومع أن منحنيات املوجات األرضية معدة للهوائيات القائمة عل األرض إال أنه ميكن استخدامها للهوائيات املرفوعة عندما يكون لدينا ε r<<60σλ والرتفاعات تصل إىل.h=1,2σ 1/2 λ 3/2 ويوجد يف التوصية جمموعتان من املنحنيات. اجملموعة األوىل تضم منحنيات تتعلق بالرتددات الواقعة بني khz 10 و 30 MHz حيث يقابلكل رقم قيمة خمتلفة للثابتتني األرضيتني )ترد الثابتتان األرضيتان املستخدمتان يف اجلدول 2(. ويرد يف الشكل 3 مثال عل أحد من هذه املنحنيات. وتوخيا للسهولة يرد أيضا ترتيب بديل يف جمموعة ثانية من املنحنيات حيث يقابلكل رقم ترددا واحدا )من khz 30 إىل )khz 3 000 وملدى معني من ثابتيت األرضية. 2 اجلدول رسم بياني النتشار الموجات األرضية لمختلف قيم ثابتتي األرض الواردة في التوصية 368.P ITU-R الرقم الوصف مياه البحر ملوحة منخفضة مياه البحر ملوحة متوسطة مياه عذبة الرب أرض رطبة الرب أرض متوسطة اجلفاف أرض جافة أرض جافة جدا جليد مياه عذبة 1 C جليد مياه عذبة 10 C التوصيلية (S/m) السماحية النسبية 40 30 22 15 7 3 3 3 3 x 3 x 1 x 3 x 1 x 3 x 1 x 3 x 1 x 1 5 10 3 10 2 10 2 10 3 10 3 10 4 10 4 10 5 10 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 كما تضمكل جمموعة من املنحنيات منحىن معكوس املسافةكخط مستقيم متقطع. وتوخيا للسهولة العملية أعطيت املنحنيات للحالة اليت تساوي فيها القدرة emrp القيمة kw 1 أي لكل kw 1 من القدرة املشعة يف مجيع االجتاهات والواردة من مشعاع عمودي قصي يقع فوق أرض كروية منتظمة. وال بد من مراعاة القدرة الفعلية أو املقرتحة للمرسل واخلسارة يف شبكة االقرتان اليت تغذ ي اهلوائي واملخطط اإلشعاعي السميت يف حال استخدام أنظمة اهلوائيات االجتاهية وطول العناصر املكونة للهوائي )يقدم الشكل 2 تغي الكسب مع ارتفاع اهلوائي بداللة القوة احملركة املوجية كما تقدم التوصية 341.P ITU-R الكسب لبعض اهلوائيات املرجعية(. كما ينبغي مراعاة أوجه القصور يف النظام الشعاعي األرضي للهوائي. ويرد يف الفقرة 2.18 طريقة لقياس القدرة emrp الفعلية لنظام قائم. كما وضع الربنامج احلاسويب GRWAVE للحالة نفسها املتمثلة بالقدرة kw 1 املشعة يف مجيع االجتاهات والواردة من مشعاع عمودي قصي يقع فوق أرضكروية منتظمة. وحتقيقا لذلك يكون عزم ثنائي القطب املستخدم يف احلسابات هو.5λ/2π جتدر اإلشارة إىل أن استخدام مفهوم خسارة اإلرسال قد حيدث ارتباكا حيثما يؤدي وجود األرض إىل حصر اإلشعاع يف نصف احليز الفضائي فوق األرض )انظر التوصية 341.P ITU-R امللحق 2(. وتعطي املنحنيات اجملال اإلمجايل عل املسافة r خبطأ أقل من db 1 عندما يكون إدراج آثار اجملال القريب عن طريق زيادة شدة اجملال بالديسيبل بقيمة: تقريبا حيث 10 أكرب من kr.2 /l = k وميكن (16) 10log 1 1 1 ( kr ) 2 ( kr ) 4

11 القسم 2 مما يعطي اجملال اإلمجايل يف حدود db 0,1 للبحر واألرض الرطبة ويف حدود db 1 ألي توصيلية أرضية أكرب من.S/m 10 3 ويرد يف املرجع [27] حبث مثي لالهتمام يتناول الدقة يف تعيني حدود االنتقال من اجملال القريب إىل اجملال البعيد بداللة التقليل إىل احلد األدىن من اختالف الطور للمجال الكهربائي عرب فتحة أي من اهلوائيني وخطأ اتساع التنبؤ بشدة اجملال واملسافة الالزمة جلعل احلدين r/1 2 و r/1 3 للمجال الكهربائي إما ملحوظني )جمال قريب( أو ضئيلني )جمال بعيد( مقارنة باحلد r/1 للمجال. 5 المعاوقة السطحية مثة طريقة بديلة للنظر يف اخلسا رة النامجة عن انتشار املوجة األرضية تتمثل يف البدء باعتماد عالقة معكوس مربع املسافة لقدرة اإلشارة )عالقة معكوس املسافة لشدة اجملالكما هو مبني يف التوصية 368.P )ITU-R ومن مث التعبي بشكل منفصل عن التوهني الناجم عن اخلسارة املتعلقة بانتشار املوجة السطحية. (17) وميكن إظهار عامل التوهني [28] عل أنه يساوي: A 1 i exp erfc i وميكن التعبي عن ρ كما يلي: (18) 2 i r l η حيث ترمز إىل املعاوقة السطحية وتعط بالعبارة: (19) 1 ( i 60 l 1) 2 i60 l واملعاوقة السطحية هي طريقة مفيدة لوصف املعامل يصنعها اإلنسان واملباين وأمواج البحر. السطحية املعقدة من قبيل عدم انتظام التضاريس واألشجار واهلياكل اليت 6 توصيلية األرض 1.6 توصيلية البر ألغراض التخطيط األويل وتقييم التوافق أو إعادة استعمال الرتدد تعترب املعلومات الواردة يف التوصية 368.P ITU-R واإلجراء املناظر هلا يف الربنامج GRWAVE مقنعة جيدا ومستخدمة بشكلكبي. ومع ذلك فمن املرجح أن يكمن اجلزء األكرب من الغموض يف تقدير ثابتيت األرضية وبوجه خاص توصيلية األرض. وقد نوقشت اخلصائص الكهربائية لسطح األرض يف التوصية 527.P.ITU-R وجتدر اإلشارة إىل أنه من املتوقع أن تكون هذه اخلصائص مستقلة عن الرتدد يف نطاق املوجات الديكامرتية (HF) والرتددات األدىن من ذلك )باستثناء حالة جليد املياه العذبة عند املوجات الديكامرتية (HF) واملوجات املييامرتية.(VLF)

كتي ب عن انتشار املوجات األرضية 02 غي أنه من املهم اإلشارة إىل العمق املتوقع الخرتاق املوجات الراديوية لألرض 1 أو عمق القشرة. فبالنسبة ملياه البحر ال يتعدى عمق االخرتاق )العمق الذي تضعف عنده اإلشارات لتصبح قيمتها e/1 من القيمة السطحية( 25 سنتيمرتا فقط عند الرتدد.MHz 1 أما بالنسبة لألرض املتوسطة اجلفاف فيبلغ حواىل 25 مرتا. وهكذا فلدى حتديد أو تقدير التوصيلية الفعالة الستخدامها يف التنبؤ بالتغطية عند الرتددات املتوسطة (MF) وحىت بصورة أكرب عند الرتددات املنخفضة (LF) من املهم أن تؤخذ الطبيعة اجليولوجية لباطن األرض يف االعتبار بالشكل املناسب. وميكن االطالع عل مزيد من املعلومات حول عمق اخرتاق اجملال الكهربائي )عمق القشرة( يف الرتبة وقياسات خصائص العزل الكهربائي للرتبة يف املرجع [68]. ومن غي احملتمل أن تسفر طرائق حتديد التوصيلية بواسطة مسابي األرض أو الطرائق األخرى لقياس عينات الرتبة عن نتائج مفيدة وذلك ألهنا ال تقيس يف العادة إال خصائص الرتبة السطحية. وجت رى أكثر القياسات صالحية باستخدام مرسالت اختبار أو مرسالت تشغيلية وإجراء سلسلة من القياسات عل مسافات خمتلفة انظر الفقرة 3.18. وتقدم التوصية 832.P ITU-R خرائط التوصيلية لكل من املوجات املييامرتية (VLF) واملوجات اهلكتومرتية.(MF) وختصص خرائط املوجات املييامرتية (VLF) للمناطق القارية ومتتد فوق مجيع مناطق العامل الربية تقريبا. أما خرائط املوجات اهلكتومرتية (MF) فتوضع للكثي من فرادى البلدان أو جملموعات من البلدان كما تنص عل ذلك اإلدارات. ويعرب الرأي 91-1 ITU-R عن أنه ينبغي لإلدارات أن تدقق يف املعلومات الواردة يف األطلس العاملي وأن تراجع هذه املعلومات وعند الضرورة اإلشارة إىل أنه قد يلزم يف بعض احلاالت إدراج التغيات املومسية وأنه ينبغي لإلدارات اجلديدة أن تتحقق من أن احتياجاهتا مشمولة بالصيغة احلالية لألطلس العاملي للتوصيليات األرضية وأن تسهم يف مراجعة البيانات وأنه بالنسبة لتلك البلدان اليت ال ترد بشأهنا بيانات يف األطلس العاملي تتعلق بالتوصيلية ينبغي لإلدارات املعنية أن جت مع وتوفر البيانات وفقا للمعلومات الواردة يف التوصية 832.P.ITU-R 1 يعرب عن عمق القشرة يف مادة اعتباطية مبا يلي: (20) حيث δ هي عمق القشرة وω = السماحية النسبية. 1 2 2 2 1 1 mrm0 r 0 r 0 وσ 2πf هي التوصيلية و 0 μ هي نفاذية الفضاء احلر وr μ هي النفاذية النسبية و 0 ε هي مساحية الفضاء احلر وr ε هي

13 القسم 2 4 الشكل مثال على خريطة التوصيلية األرضية المشمولة في التوصية ITU-R P.832 1 100 200 Ground Wave Prop. 04 ويف حال عدم توافر معلومات تفصيلية ت درج يف التوصية أيضا خريطة عاملية للتوصيلية عند املوجات اهلكتومرتية.(MF) غي أن هذه اخلريطة ال تقدم سوى إشارة عامة للتوصيلية قد تكونكافية لعمليات التقييم العاملية أو اإلقليمية ملتطلبات الطيف ولكنها عل األرجح غي مناسبة لتقدير التغطية الفردية. ويف حال عدم توافر أية معلومات أخرى فإن أفضل طريقة لتقدير التوصيلية تتمثل يف دراسة اخلرائط اجليولوجية ومقارنة الظروف مع منطقة أخرى من العامل ذات طبيعة جيولوجية ومناخ مشاهبني. 2.6 توصيلية البحر وفيما يتعلق مبياه البحر تقدم التوصية 368.P ITU-R تنبؤات بشأن التوصيليتني النمطية واملنخفضة اللتني تبلغان 5 و 1 S/m عل التوايل. غي أن التوصيلية ختتلف باختالف ملوحة مياه البحر ودرجة حرارهتا وللحصول عل تنبؤات أكثر دقة ميكن استخدام التوصيلية املتوقعة يف الربنامج.GRWAVE تعط توصيلية مياه البحر بالعبارة التالية: (21) 0.93 T 0.18C 1 0.02 20 S m حيث: C: امللوحة )غرامات امللح باللرت( )C ( درجة احلرارة T: تكون التوصيلية σ يف البحار الباردة حبدود S/m 3,5 ويف البحار الدافئة حوايل.S/m 5

15 القسم 3 القسم 3 إجراءات تختلف عن إجراء التنبؤ الرئيسي األرض المنتظمة ذات التوصيلية المختلطة 7 1.7 تأثير االستعادة فوق البحر حني تتغي خصائص األرض عل امتداد مسي االنتشار ختضع شدة اجملال الناجتة إىل تغي مفاجئ مع املسافة. فشدة اجملال املتعلقة مبسي ميتد عرب الرب وفوق البحر مث جمددا فوق الرب تتناقص عل امتداد املنطقة الربية األولية لكنها تستعيد قيمتها لدى بلوغها الساحل بتزايد سريع يليه تناقص تدرجيي بصورة أكرب ومن مث تناقص سريع عند عبور الساحل جمددا. وقد أعطت الطرائق املب كرة اليت تناولت هذه املشكلة نتائج غي صحيحة مل ت مف مبتطلبات التبادلية. وقد أرس ملنغتون [6] إجراء أدى إىل فرض التبادلية وأثبت عن كونه مرضيا جدا لألرض املنتظمة إىل حد معقول وأعط نتائج مشاهبة جدا للطريقة املع قدة اليت وضعها هافورد [7]. وت ظهر دراسة نظرية لالنتشار فوق سطح معقد انسجاما جيدا مع النتائج التجريبية [29]. 5 الشكل اإلثبات األولي لتأثير استعادة الموجة األرضية فوق البحر عند التردد MHz 77 شدة اجملال Field (db(μv/m)) strength (db( m V/m)) 60 40 20 0 1 2 3 4 5 Distance (km) from fixed station (km) Ground Wave Prop. 05 املسافة من احملطة الثابتة وأجريت اختبارات ملنغتون األوىل عند الرتدد MHz 77 وعل مسافات قصية وأظهرت تأثي االستعادة هذا [30] انظر الشكل وتأكيدا هلذا التأثي أ تبع هذا االختبار األويل باختبار طويل املدى عرب القناة اإلنكليزية عند الرتدد [31] MHz 3 انظر الشكل 6..5

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 16 6 الشكل اختبارات تأثير استعادة الموجة األرضية عند التردد MHz 3 100 (db(μv/m)) Field strength (db( m V/m)) شدة اجملال 60 40 Slough Newhaven Dieppe England Sea France 20 0 50 100 150 200 250 املسافة من املرسل (km) قياسات البحر: قياسات (km) البحر: Distance from transmitter املنحىن النظري: املنحىن النظري: Theorical curve: Sea measurements: Sea measurements: قياسات برية فقط الرب only فقط Land الرب and sea والبحر Land خارجي Land measurements باجتاه داخلي باجتاهoutward run inward run Theorical curve: Ground Wave Prop. 06 وهذا التأثي غي متوقع لدرجة أنه قد يلزم إثبات التأثي جمددا لألجيال اجلديدة من املهندسني. وترد تأكيدات أخرى لتأثي االستعادة يف املرجعني [12] و[ 14 ] اللذين يظهران تأثي االستعادة فوق مسي من الرب إىل البحر مع توافق حسن يف املقارنة بني تنبؤات االنتشار والقياسات عند الرتددات الواقعة يف النطاق من 100 إىل.kHz 2 000 ويظهر املرجع [9] تأثي استعادة مماثال حني حيدث انتقال يف مسي االنتشار من غابة إىل حقل مفتوح عند الرتدد.MHz 10 ويظهر املرجع [32] تأثيات االستعادة فوق مسيات من األرض إىل املاء عل القياسات اليت جترى يف نطاق الرتدد من 285 إىل.kHz 325 ويظهر الشكل 7 نتائج اختبار أكثر تعقيدا عند الرتدد عل MHz 3,9 مسي بري-حب ي-ر بري-حب ير يف حبر البلطيق.[33]

كE 17 القسم 3 الشكل 7 اختبارات تأثير استعادة الموجة األرضية عبر بحر البلطيق Test of the ground wave recovery effect across the Baltic Sea 120 شدة اجملال Field strength (db( V/m)) m (db(μv/m)) 100 60 40 20 0 20 Land Land Sea Sea 2 3 4 5 6 7 8 10 20 30 40 50 60 100 200 300 400 500 600 0 1 000 املسافة (km) Distance (km) Ground Wave Prop. 07 2.7 طريقة ملنغتون للمسيرات المختلطة يتمثل إجراء ملنغتون ملسي بري-حبري-بري عل سبيل املثال يف اتباع منحىن شدة جمال املوجة األرضية يف اجلزء الربي األويل. وعند احلدود الساحلية يكون املنحىن فوق البحر متالئما مع القيمة فوق الرب يف ذلك املوقع. ومن مث ي تابع منحىن البحر إىل الساحل التايل وتتم مالءمة املنحىن املناسب فوق الرب عند تلك املسافة. ويتابع منحىن الرب إىل املسافة املطلوبة. يعطي ذلك القيمة املتوسطة األوىل. بعد ذلك جيري تبادل موقعي املرسل واملستقبل وي كرر اإلجراء للمسي العكسي إلعطاء قيمة متوسطة ثانية. وعندئذ يتم احلصول عل التنبؤ املطلوب بواسطة استخراج املتوسط اهلندسي للقيمتني املتوسطتني لشدة اجملال )أو املتوسط احلسايب حني يعرب عن شدة اجملال بالديسيبل(. ميكن إجراء هذه العملية باستخدام إجراء بياين بسيط إذاكانت املنحنيات مرسومة مبقياس خطي للمسافات أو بواسطة برنامج حاسويب بسيط. :ITU-R P.368 ويرد أيضا وصف لإلجراء يف امللحق 2 من التوصية الخطوة 1- بالنسبة لرتدد معني يتم اختيار املنحىن املناسب للجزء S 1 وتسجل قيمة اجملال ) 1 E 1 d) بوحدات db(mv/m) عند املسافة.L 1 بعد ذلك يستخدم املنحىن املتعلق باجلزء S 2 إلجياد اجملالني ) 1 E 2 (L و( E 2 (L 1 L 2 وعل حنو مماثل وهكذا دواليك. يستخدم املنحىن املتعلق باجلزء إلجياد اجملالني ) 2 L و( L 3 E 3 (L 1 L 2 E 3 (L 1 S 3 الخطوة 2- تعر ف شدة اجملال املستقب ل عندئذكما يلي: (22) E R E 1 ( L 1 ) E 2 ( L 1 ) E 2 ( L 1 L 2 ) E 3 ( L 1 L 2 ) E 3 ( L 1 L 2 L 3 ) T R الخطوة 3- بعد ذلك يعكس اإلجراء وبتسمية املرسل وT املستقبل حنصل عل ما يلي: اجملال (23) E T E 3 ( L 3 ) E 2 ( L 3 ) E 2 ( L 3 L 2 ) E 1 ( L 3 L 2 ) E 1 ( L 3 L 2 L 1 )

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 18 4- الخطوة يعرب عن اجملال املطلوب باملعادلة أدناه: (24) MF ER ET m / EM R db V m 2 3.7 تقدير قيمة تمثيلية للتوصيلية من أجل مسيرات مختلطة في النطاق كما أ شي إليه أعاله من الراجح أن يشكل تقدير توصيلية األرض اجلزء األكثر غموضا من عملية التنبؤ وحيثما ينطبق ذلك قد ال يوجد ما يربر تنفيذ إجراء التنبؤ بشأن املسي املختلط الوارد أعاله للمسيات فوق الرب حني ال تبدي التوصيلية تغيا بالغا. ويف حاالتكهذه ميكن استخدام طريقة تنبؤ تستند إىل قيمة متثيلية لتوصيلية اجلزء الربي الكامل من املسي. ويؤكد املرجعان [32] و[ 13 ] هذا االفرتاض بالنسبة لنطاق الرتددات املنخفضة (LF) قرب الرتدد.kHz 300 وتؤكد املراجع [12] و[ 14 ] و[ 9 ] هذا االفرتاض بالنسبة لنطاقي الرتددات املنخفضة (LF) واملتوسطة.(MF) ويؤيد املرجع [1] هذا االفرتاض بالنسبة لنطاق الرتددات العالية.(HF) وتعر ف التوصيلية املثق لة بأهنا متوسط قيم التوصيلية عل امتداد املسي بعد تثقيلها بطولكل جزء من أجزاء التوصيلية: حيث متثل (25) weighted ( ms / m) i di i di i σ i 8 خمتلف قيم التوصيلية عل امتداد املسي وi d أطوال أجزاء املسي اليت تكون قيمة التوصيلية فوقها ثابتة. والتوصيلية املثقلة هي قيمة متثيلية لتوصيلية املسي ميكن استخدامها يف إجراء التنبؤ. وهي توفر نتائج جيدة لتقدير سويات شدة اجملال عل مسيات خمتلطة برية بالكامل. ويف حالة املسيات املختلطة الربية-البحرية-الربية ينبغي استخدام التوصيلية املثقلة لألجزاء الربية فقط ومن مث تطبيق طريقة ملينغتون. حالة البحر مت حبث التوصيلية الفعالة ملياه البحر يف القسم 6 بالنسبة للبحار اهلادئة. غي أن أمواج البحر اليت تسبب اضطرابا يف السطح تؤدي إىل خسائر إضافية بسبب تشتت الطاقة وابتعادها عن منط املوجة السطحية. وتعترب النظرية اليت وضعها باريك Barrick) (D.E. [34] [35] إحدى النظريات الواسعة االستخدام النتشار املوجات األرضية الديكامرتية (HF) فوق حبر هائج. وهذه الطريقة سهلة االندماج مع الطريقة املتعلقة بشدة جمال املوجة األرضية لألرض املنتظمة. وقد بني باريك إمكانية وضع منوذج للتأثيات النامجة عن سطح هائج قليال من خالل االستعاضة عن معاوقة السطح املنتظم مبعاوقة السطح الفعالة اليت تعتمد عل خشونة السطح. وتقوم نظرية باريك عل ثالثة افرتاضات: i) أن يكون ارتفاع السطح فوق مستوى متوسط صغيا مقارنة بطول املوجة الراديوية (ii أن تكون احندارات السطح صغية (iii أن يكون الوسط املوجود حتت السطح موصال للغاية. وتستوىف هذه الشروط يف حالة انتشار املوجات الديكامرتية (HF) فوق البحر. ويتم اإلخالل هبا يف حالة املوجات الراديوية املييامرتية (VHF) فوق حبار مضطربة باعتدال ويفكال النطاقني فيما يتعلق باالنتشار فوق الرب. وترد يف الشكل 8 أمثلة عل اخلسارات النامجة عن حالة البحر عند الرتدد MHz 10 بالنسبة لنموذج فيليب (Phillip) [16] املتعلق بطيف املوجات البحرية. وعموما تزداد اخلسارة مع طول املسي وحالة البحر والرتدد الراديوي. ويظهر هذا الشكل ظاهرة تتعلق باخلصائص: فعند مسافات تصل إىل km 100 من الساحل ولكنها تتجاوز املدى الذي حيدث فيه تأثي االستعادة تكون شدة اجملال فوق حبر مائج بشكل طفيف أكرب منها فوق حبر هادئ. ويتضح ذلك يف الشكل 8 بالنسبة حلالة البحر 2. وقد لوحظت زيادة مبقدار 1,5 مرة إىل مرتني بالنسبة لطول موجة قدره [28]. m 295

19 القسم 3 8 الشكل الخسارة بحسب حالة البحر عند التردد MHz 10 2 0 Added Lss loss with respect to a smooth sea, L (db) ss 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Sea state 2 سرعة الرياح 10 knot 10 wind عقدة Sea state 1 5 knot 5 wind حالة البحر 1 سرعة الرياح عقدة 6 حالةstate البحر Sea 6 سرعة الرياح 30 knot 30 wind عقدة حالة البحر 5 سرعة الرياح عقدة MHz 10 MHz 10 Sea state 4 20 knot 20wind Sea state 5 25 knot 25wind حالة البحر 4 سرعة الرياح عقدة Sea 3 state البحر حالة 3 سرعة الرياح 15 knot 15wind عقدة حالة البحر 2 اخلسارة املضافة بالنسبة لبحر هادئ (db) 24 26 10 20 30 50 100 200 300 500 1 000 Range (km) Ground Wave Prop. 08 (km) املدي 9 البيئات الريفية يعتمد متوسط سوية شدة اجملال يف البيئة الريفية عل اخلواص الكهربائية لألرض والرتدد واملسافة إىل املرسل والتغيات الواسعة النطاق النامجة عن التضاريس غي املنتظمة القريبة من موقع املستقبمل. وقد ورد شرحكل هذه اجلوانب يف الفصول السابقة. ويف األوضاع العملية السائدة يف البيئات الفعلية وحىت يف احلاالت اليت تكون فيها املسافات بني املواقع أصغر بكثي من املسافة إىل املرسل فإن ظروف االستقبال ال تكون واحدة بسبب وجود تغيات حملية يف التضاريس واألشجار والغطاء النبايت واملباين واهلياكل اليت يصنعها اإلنسان واألسالك اهلوائية وحنو ذلك. ففي الكثي من البيئات املفتوحة ظاهريا يتبع االختالف يف سويات اإلشارة يف مواقع جماورة توزيعا لوغاريتميا عاديا يبلغ متوسط احنرافه املعياري قرابة 4-2.dB وقد درس فوروتسو التأثي. [37] (Furutsu) احلالة اخلاصة لالنتشار عرب حواف اجلرف. وعرض بييلو [38] (Pielou) مثاال عل هذا 10 البيئات الحضرية 1.10 1.1.10 تأثير المناطق الحضرية المكتظة بالعمران مقدمة km 20 إلى 0,1 مثة العديد من التطبيقات اليت ميكن فيها استخدام الرتددات الراديوية يف النطاق MF عل مسافات قصية )مثل تنظيم الشبكات اإلذاعية احلضرية واملناطقية وتطوير خدمات املرافق وحنو ذلك(. وبالتايل ال بد من معرفة خصائص اجملال يف النطاق MF عند مسافات ترتاوح من بضع عشرات من األمتار وحىت عشرات الكيلومرتات. ومع ذلك فإن توزيع وتوهني الرتددات املتوسطة يف مناطق املدن عند مسافات أصغر من طول املوجة مل خيضعا للدراسة الكافية.

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 20 وقد أجريت دراسات لسلوك شدة اجملال الكهرمغنطيسي البعيد يف منطقة يف املدينة عل سبيل املثال من قبل كوزبروك [22].[39] (Chernov) الفقرة )2.10 وتشينوف )انظر (Causebrook) ففي حالة اجملال القريب تزداد شدة اجملال بشكل حاد يف املدى القصي ويكون معدل التغيي بالنسبة للمكونة الكهربائية خمتلفا عن ذلك الذي للمكونة املغنطيسية. وتعتمد املكونة اليت تشهد أكرب قدر من التزايد عل نوع هوائي اإلرسال. وبوجه خاص عل مقربة من هوائي جمال كهربائي )مثال أحادي قطب عمودي( ال يوجد يف النهاية سوى املكونة الكهربائية النامجة عن التيار الذي مير يف اهلوائي. وعند املسافات القصية تتناقص شدة اجملال أوال مثل اخلصوصيات يف حالة املباين احلضرية. R مث مثل 3 R 2 ومثل 1 R عند مسافة بعيدة. وتتخلل هذه القواعد بعض ويتمثل االفرتاض األويل كما أكدته الدراسات التمهيدية يف أن التوهني الذي تتعرض له املوجات يف مناطق املباين احلضرية يكون أعل من التوهني يف األرض املنتظمة. وإذاكانت هذه الزيادة ملحوظة ميكن أن يعررب عن التوهني بصيغة بسيطة. 2.1.10 موجز النظرية )انظر على سبيل المثال تكتب املكونة الكهربائية املشعاع عل النحو التايل: [28] و[ 60 ]) Е el واملكونة املغنطيسية Н el لشدة اجملال الناجم عن مشعاع كهربائي أويل يف اجتاه متعامد مع حمور (26) E el = ( ijklz 0 4π ) (exp(ikr) R ) (1 + 1 ikr 1 k 2 R 2) (27) H el = ( ijkl (ikr) ) (exp ) (1 + 1 ) 4π R ikr وعل حنو مماثل ميكن كتابة املكونة املغنطيسية Н m واملكونة الكهربائية Е m ملشعاع مغنطيسي عل النحو التايل: (28) E m = ( ikjl ) 4π (exp( ikr) R ) (1 + 1 ikr ) (29) H m = ( 1kJl ) ( exp( ikr) ) (1 + 1 ( 1 4πZ 0 R ikr k 2 R 2)) حيث متثل J التيار يف املشعاع وl طول املشعاع و 0 Z املقاومة املوجية للفضاء احلر (π120 Ω) و 2π/λ k. = ويشي الدليالن السفليان و" m " "el" إىل املشعاع الكهربائي واملشعاع املغنطيسي عل التوايل. يف حالة اجملال القريب حيث R k/1 ميكن تقريب الكمية exp (-ikr) إىل الوحدة حبيث يصبح لدينا: (30) (31) E el = JlZ / (i4πr 3 0 ) H el= Jl / (4πR 2 ) (32) E m = Jl / (4πR 2 ) ويالحظ من هذه العبارات أن شدة اجملال بالقرب من املشعاع تزداد بشكل حاد وأن معدل الزيادة للمكونة الكهربائية خمتلف عن ذلك اخلاص باملكونة املغنطيسية. ويكون تزايد النسبة Е el/н el يف اجملال القريب متناسبا عكسيا مع املسافة: (33) Е el/н el = W / (ir) ويالحظ من املعادالت (26) إىل (29) أن شدة اجملال يف منطقة اجملال القريب تتناقص مثل 3 R مث مثل 2 R البعيدة.كما أن املكونتني املغنطيسية والكهربائية يف اجملال القريب تكونان منفصلتني من حيث الطور بقيمة يكون اجملال مفاعليا وغي مشع وذلك ألن متجه بوينتنغ (Poynting) يكون مساويا للصفر تقريبا. مث مثل 1 R يف املنطقة 90 درجة تقريبا حبيث

21 القسم 3 ويف الكثي من النصوص األساسية املتعلقة بالديناميات الكهربائية واهلوائيات )انظر عل سبيل املثال [40]( ال جيري حتليلكامل ملنطقة اجملال القريب كما ال يرد شرح لطريقة نشوء اجملال البعيد. ومع ذلك وللغرض احلايل يعترب حتليل اجملال القريب أساسيا. ومن أجل هذا الغرض ميكن تقريب احلد exp(-ikr) عند املسافات القصية لتصبح قيمته (1-ikR) وبالتايل تصبح املعادلتان (26) و( 27 )كما يلي: (34) (35) E el = ( ijklz 0 ) ( 1 4πR k 2 R2 ikr) H el = ( ijkl 4πR ) ( 1 ikr ikr) يتبني من هاتني العبارتني أن معامل متجه بوينتنغ Н] el*е el] = П يتألف من قسمني. األول وهو اجلزء التخيلي П (kjl/4π) 2 Z k)/0 3 R 5 im والثاين وهو اجلزء احلقيقي الذي يساوي حاصل ضرب اجلزء احلقيقي للمكونة املغنطيسية )حيث ) يكون من الواضح أن احلد األول بني القوسني الثانيني أكثر أمهية من احلد الثاين( باجلزء احلقيقي للمكونة الكهربائية. وتتناقص املكونة املغنطيسية للمتجه مثل R/1 2 فيما تظل املكونة الكهربائية ثابتة. ويكون حاصل الضرب: (36) П (kjl/4π) 2 Z 0/R 2 Re وهكذا فإن معدل تناقصكثافة القدرة بالقرب من هوائي اإلرسال يكون مماثال لذلك الذي للمنطقة البعيدة والذي يتم احلصول عل املعادلة (36) عل أساس املعادلتني (26) و( 27 ) عندما تكون قيمة R كبية [36]. بكلمات أخرى إن اجلزء احلقيقي لكثافة القدرة اليت يشعها هوائي اجملال الكهربائي يتغي مع املسافة يف املناطق القريبة واملتوسطة والبعيدة مثل R/1 2 - ما يقابل القانون العادي للتمدد الكروي. واألمر املميز أن النسبة بني املكونة التخيلية واملكونة احلقيقية تزداد بالقرب من املشعاع: (37) П im/п = 1/ k 3 R 3 Re وعند املوجات اهلكتومرتية إىل m 300 حيث ترتاوح (MF) تكون املنطقة القريبة حمدودة مبسافات أصغر من k/1. وبالتايل فبالنسبة ألطوال املوجات من من 31 إىل m 48 تكون املنطقة القريبة حبدود 10 أمتار. 200 1/k أما يف املنطقة البعيدة وعند املوجات اهلكتومرتية حيث: اليت تتجاوز (MF) m 500-300 فإنكثافة اجملال تعط باملعادلة: (38) Е = (300 P 1/2 /R) V mv/m :P :R القدرة املشعة بوحدات kw (39) = i( R/l) [( 1)/( ) 2 ], = i 60l :ρ املسافة.km ويتوقف معامل التوهني V عل معلم واحد هو حيث: :l : : :σ وبالنسبة ألطوال املوجات يف املدى لدينا: وفيما يتعلق باألرض املنخفضة التوصيلية طول املوجة m نفاذية العازل املعقدة اجلزء احلقيقي للنفاذية توصيلية األرض بوحدات.S/m )MHz 1,0-1,5( m 300-200 وللتوصيليات يف املدى σ وحىت 3 10 من S/m 10 2 = i 60 ( 200 10 3 300 10 2) = i (12 1). ميكن جتاهل احلد األول يف املعادلة (39) حبيث 10 5 R/(6l 2 ), يكون: يكون

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 22 R حيث بالكيلومرتات وλ باألمتار وσ بوحدات.mS/m وبناء عل ذلك إذاكان لدينا ms/m 1 = σ وλ يكون معامل التوهني تقريبا وبالنسبة للقيم الكبية للمعامل ρ يكون للمعادلة حيث (40) = 200 m وR = 1 و 10 km وρ = 1,31 و 13,1 V = (2 + 0,3ρ) / (2 + ρ + 0,6ρ 2 ) (40) تبعية تقارب ρ/1 ويكون عامل التوهني متناسبا مع.R -1 وبالتايل ففي احلالة اليت تكون فيها توصيلية األرض منخفضة وترددات التشغيل مرتفعة تتغي تبعية شدة اجملال للمسافة بشكل طفيف من R/1 (26) إىل R/1 2 عند مسافات تزيد عل km 1 تقريبا. عند هذه املسافات ومع أخذ املعادلتني (38) و( 40 ) يف االعتبار يصبح لدينا: (41) Е = 300 P 1/2 6l 2 /(10 5 R 2 ) = 5730 P 1/2 l 2 /R 2 µv/m.ms/m بوحدات وσ باألمتار وλ بالكيلومرتات وR kw بوحدات P ومن املهم مالحظة أن R/1 2 كما أشي إليه يف [41] هي من الناحية النظرية املعدل األسرع الخنفاض شدة اجملال مع املسافة من املرسل يف األوضاع احلضرية املتجانسة وعل مسافات ميكن ضمنها اعتبار سطح األرض منبسطا. وتعر ف العبارة التبعية احملد دة حبيث أنه ضمن إطار االفرتاضات أعاله يتوقع استحالة حدوث اخنفاض أكثر حدة مع املسافة يف أي حال من األحوال. وباستخدام هذا النهج استخلص تشينوف مشرتكا يناسب مجيع املسافات اعتبارا من عشرات األمتار: [41] حال (42) E (R) = 74,72 33,36R 10,47R 2 1,25R 3 +367R 4 +077R 5, db (µv/m), حيث.R = lg (R, km) وتظهر هذه التبعية يف الشكل 9 الشكل.9 150 125 100 E (db) 75 50 25 0 2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 Lg (R, km) Ground Wave Prop. 09 3.1.10 نتائج القياسات من أجل تقدير اخلطأ يف هذا املنحىن )الشكل 9( وتقدير توهني اإلشارات يف النطاق MF عند مسافات قريبة من املرسل باستخدام مقياس شدة اجملال مع هوائي حلقي مص فح أجريت قياسات عل مسافات من املرسل تصل إىل m 1 000 يف خمتلف األوضاع احلضرية [41] [61].[63]

23 القسم 3 وترد يف الشكل 10 البيانات املقيسة لشدة اجملال والتبعية النظرية.[41] 10 الشكل 160 140 120 E (db) 100 60 2 1.5 1 0.5 0 0.5 L = Lg (R, km) Ground Wave Prop. 10 يالحظ من الشكل أن البيانات املقيسة تنسجم بشكل مر ض مع املنحىن احملسوب. ومن املهم اإلشارة إىل أن البيانات التجريبية جمم عة معا دون حذف أي منها حىت وإن جرت القياسات داخل املباين. وهناك بعض االستثناءات اليت حتصل للقياسات اليت جت رى يف املصاعد حيث يصل التوهني اإلضايف الناجم عن اجلدران املعدنية إىل.dB 40 وتظهر هذه النتائج يف الشكل بقدرة مشعة قدرها 11 مرفقة بتلك اليت مت احلصول عليها قبل ذلك يف مدينة ما عل مسافات ترتاوح من 0,5 إىل km 30.[41] kw 5 11 الشكل 200 175 150 E (db) 125 100 75 50 10 m 100 m 1 km 10 km 2 1 0 1 Lg (R, km) Ground Wave Prop. 11 وأظهرت هذه البحوث أنه عند مسافات تزيد عل m 500 تبدأ تأثيات اخلسارة اخلاصة باملناطق احلضرية بالظهور ويكون انتشار املوجات اهلكتومرتية (MF) يف املناطق احلضرية املبنية مماثال لذلك اخلاص باألرض ذات التوصيلية الضعيفة.mS/m 1 = σ وأجريت سلسلة أخرى من القياسات للمرسالت املوجودة يف مدينة ما بأطوال مسيات ترتاوح من 0,5 ترتاوح بني khz 702 و 539.kHz 1 ويرد أدناه مثاالن عل توزيع سويات شدة اجملال عل امتداد اخلطوط. ترددات وعل إىل km 26

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 24 وتوخيا لزيادة كمية البيانات يرد يف الشكل 12 جتميع لنتائج قياسات شدة اجملال اخلاصة بثالثة م رسالت برتددات قريبة من الطرف السفلي لنطاق اإلذاعة باملوجات اهلكتومرتية (MF) ويرد يف الشكل 13 جتميع لنتائج القياسات اخلاصة بأربعة مرسالت تقع عل مقربة من الطرف العلوي للنطاق. وتبلغ قدرةكل مرسل من املرسالت.kW 5 ويظهر يف هذين الشكلني أن منحىن قانون الرتبيع العكسي يتناسب مع القياسات بشكل جيد. وباإلضافة إىل النتائج الواردة أعاله املتعلقة باملرسالت املوجودة داخل املدينة أجريتكذلك حبوث عل مرسالت قائمة يف الضواحي وتبعد عن املرسل من 12-10 km وحىت حوايل عشرات الكيلومرتات وذلك عل امتداد فرتة أربعة أيام. وأجريت قياسات شدة اجملال بواسطة مركبة متنقلة للقياس يف مدينة موسكو واملنطقة احمليطة هبا. ومع ذلك فإن املواقع اليت وقع االختيار عليها ألغراض التحليلكانت حمصورة يف مسيات متر عرب وسط املدينة )انظر الشكل 14(. 12 الشكل 120 110 1/ R 2 702, 738, 792 khz 100 Е ( db ) 90 70 60 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 R ( km) Ground Wave Prop. 12 13 الشكل 120 110 963, 1116, 1152, 1206 khz 100 1/ R 2 90 Е ( db ) 70 60 50 40 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 R ( km) Ground Wave Prop. 13

25 القسم 3 14 الشكل احلدود border البلدية Municipal للمدينة Transmitter املرسل Sector of meas ur ements موسكو قطاع القياسات MOSCOW Receiving locations حدود املناطق املبنية مواقع االستقبال Built-up areas border Ground Wave Prop. 14 يقدم الشكالن 15 و 16 أمثلة عل النتائج اخلاصة بأحد املرسالت املوجودة يف الضواحي عند ترددين خمتلفني. 15 الشكل 100 Е ( db ) 90 549 khz khz 539 70 60 Municipal border 20 30 40 50 60 70 R ( km) Ground Wave Prop. 15 احلدود البلدية للمدينة وباإلضافة إىل النتائج اليت مت احلصول عليها عند الرتددات املتوسطة ال بد من اإلشارة إىل العمل املماثل [42] الذي خصص لبحوث مماثلة يف نطاق الرتددات العالية.(HF) وقد أظهر ذلك أنه عل مسافات من املرسل تصل إىل 700-100 m تكون شدة اجملال عمليا متناسبة مع R/1 يف حني أنه عند مسافات 10-0,7 km تصبح القاعدة أقرب إىل R/1. 2 وترد يف [39] تفاصيل إضافية للقياسات يف منطقة موسكو.

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 26 16 الشكل 1233 khz KHz 1233 70 Е ( db ) 60 50 40 احلدود البلدية للمدينة Municipal border 20 30 40 50 60 70 R ( km) Ground Wave Prop. 16 المسافات التي تتجاوز km 25 2.10 يف أعقاب إدخال اإلذاعة باملوجات اهلكتومرتية (MF) يف العشرينيات من القرن املاضي أجريت استقصاءات يف التغيات احلاصلة يف اإلشارة املستقب لة. ولوحظت تأثيات توصيلية األرض وارتفاع التضاريس وعدم انتظامها واحلجب الناجم عن املباين وحنو ذلك والتأثيات الليلية للموجات السماوية األيونوسفيية اليتكانت غي معروفة آنذاك وال سيما تزايد معدل التوهني مع املسافة يف مناطق املدن [43] [44] [45] [46]. ومبجرد فهم املبادئ العامة النتشار املوجات األرضية يف نطاق الرتددات املتوسطة (MF) ثبت أن التنبؤات بالتغطية اإلمجالية املستندة إىل االنتشار فوق أرض منتظمة ذات توصيلية مناسبة كافية جدا يف معظم احلاالت بالنسبة لعمليات اإلرسال عالية القدرة اليت تغطي مزجيا من البيئات الريفية واحلضرية. ومع ذلك فإن جتدد االهتمام يف زيادة البث اإلذاعي احمللي املوجه بشكل رئيسي للبلدات واملدن وضواحيها أظهر عدم مالئمة هذه الطرائق يف مناطق املدن. وسوف تزداد أمهية ذلك بالنسبة لإلذاعة الرقمية حيث توجد حدود أكثر حساسية بني االستقبال املرضي والقصور عندما تكون نسب اإلشارة إىل الضوضاء منخفضة. وقد قام باون وزمالؤه al) (Bown et [44] بتحديد تأثي املباين واهلياكل األخرى اليت حتتوي عل عناصر عمودية واألشجار فعلل التأثي من الناحية املتعلقة بالدارات الطنانة يف اهلياكل العمودية. ويف وقت الحق أجرىكوزبروك [47] دراسات عل امتداد مدينة لندن وأعد شرحا للتأثيات املالحظة يف املناطقة املكتظة باملباين. وأجريت القياسات عل ثالثة ترددات وبزاويتني للسمت عرب لندن انظر الشكل 17.

27 القسم 3 17 الشكل مسيرات القياس عبر لندن Potters Bar Brookmans Park Tx N London Thames Sutton Croydon 181 Reigate 169 Crawley East Grinstead Key منطقة شبه ريفية Semi-rural: h 10 @ P C1 @ Suburban low density: h @ 10 B @ 02 Urban medium density: h @ 15 B @ 04 City centres: High density h @ 25 B @ 05 10 0 10 miles 10 0 10 km Ground Wave Prop. 17 ويظهر الشكل 18 القياسات اليت أجراها كوزبروك يف لندن بزاوية مست قدرها 169 درجة. وتبني أن شدة اجملال بالقرب من املرسل ال تتناقص عل النحو املتوقع عل مجيع الرتددات الثالثة ولكن حيدث عندئذ تناقص سريع إىل احلد األدىن يليه استعادة. وقد نظر يف تعديل املعاوقة السطحية النامجة عن هيكل شبيه حبقل من "املسامي املوصلة". وقام بدراسة السطح املعقد للدالة ρ )انظر املعادلة (18)( ووضع رمسا بيانيا للتوهني من النمط A )انظر املعادلة (17)( والطور كما هو مبني يف الشكل 19. 18 ضاحية منخفضة الكثافة منطقة حضرية متوسطة الكثافة وسط املدينة: كثافة مرتفعة الشكل املفتاح قياسات على ثالثة ترددات عبر لندن 84 76 72 68 20 log Hr ma 64 60 56 52 48 40 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 km Ground Wave Prop. 18

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 28 وأظهر أن االنتشار يف األرض املنتظمة ومعظم البيئات الريفية يكمن يف النصف األسفل من الشكل 11 حيث يكون للكفاف شكل منتظم. ومع ذلك فإن النتائج اخلاصة بالبيئة احلضرية املكتظة تقع يف النصف األعل من الشكل حيث حيدث تغي غي عادي للتوهني مبا يف ذلك نقطة صفرية. واقرتحت طريقة للحساب مت فيها تقطيع املسي إىل أجزاء ذات توصيليات ومعامل سطحية خمتلفة وتضمنت معلمات الرتفاع اهلياكل اليت يصنعها اإلنسان وللجزء من املساحة اليت تغطيها املباين. ومل يتم تطوير هذه الطريقة بعد أو اختبارها عل نطاق واسع كأداة للتنبؤ. ومثة هنج آخر ملعاجلة هذه املسألة طرحه ل يو (Luo) [48]. وحتدد هذه الطريقة جمموعة من مكونات اخلسارة بالنسبة لطول املسي واالنعكاس واالنعراج واالنكسار حول املباين وما إىل ذلك. 19 الشكل السطح المعقد للدالة ρ 120 140 160 ±1 160 140 120 100 60 40 20 0 20 40 60 100 120 140 160 ±1 160 140 120 100 60 40 1 0 6 2 2 6 14 10 18 22 24 26 28 30 28 26 اجلزء التخيلي 10 8 6 4 2 0 2 IMAG. p E (db) من شدة اجملال = ρ 4 Е ( db ) 6 8 10 0 2 4 6 8 10 12 Ground Wave Prop. 19 اجلزء p احلقيقي Realمن ρ

29 القسم 3 11 التغيرات الموسمية في انتشار الموجة األرضية حتدث يف بعض احلاالت تغيات مومسية يف انتشار املوجة السطحية. وقد تعزى تلك إىل تغيات يف انكسارية الرتوبوسفي )انظر الفقرة 3.3( أو إىل حالة الغطاء النبايت أو إىل تغيات يف مستوى منسوب املاء داخل األرض أو إىل الظروف الشديدة الربودة اليت تتحول فيها املياه إىل جليد أو إىل الغطاء الثلجي السميك وما إىل ذلك حيث ميكن هلذه أن تسبب تغيات يف التوصيلية الفعالة لألرض. وقد تؤثر مجيع هذه التغيات يف شدة جمال املوجة السطحية. وقد تسفر هذه التغيات املومسية بوجه خاص عن اخنفاض يف شدة اجملال يف الصيف. 1.11 نبذة تاريخية يف العشرينيات من القرن املاضي أجريت للمرة األوىل قياسات يف النهار لسوية اإلشارة املنبعثة من حمطة موجات هكتومرتية (MF) عل مقربة من مدينة فيالدلفيا يف الواليات املتحدة [49] وعل مدى يصل إىل عدة مئات من الكيلومرتات. وأظهرت القياسات أن القيم املتوسطة اليت أخذتكل نصف ساعة يوما بعد يوم ال تظل ثابتة ولكنها تتغي مبقدار يصل إىل عدة ديسيبل. باإلضافة إىل ذلك فقد يتغي أيضا متوسط سوية اإلشارة من شهر إىل آخر مع التغيات املومسية حيث يصل إىل أكرب قيمة له يف أشهر الشتاء. وقد وصلت القيم الشهرية املتوسطة للتغيات املومسية لسوية اإلشارة إىل 5-4.dB وجرت حماوالت لتحديد سبب هذه التغيات يف اإلشارة. فتم حتديد الرتابط بني التغييات يف سوية اإلشارة ودرجة احلرارة احمليطة والرطوبة والضغط واملعلمات اجلوية األخرى. وتبني أن القيمة العظم للرتابط السالب تكمن يف درجة احلرارة. ومل تكن األسباب املادية هلذه الظاهرة واضحة. ويرد يف الشكل 20 مثال عل التغيات يف سوية اإلشارة خالل فرتة فاصلة مدهتا سنة. 20 الشكل مثال على التغيرات الموسمية المسجلة في الواليات المتحدة األمريكية 1 000 0 600 500 400 ( V/m) m 300 200 100 MAY JU N JU L. AUG. S E P. N O V. D E C. JA N. F E B. MA R. A P R. O CT. MAY JU N JU L. AUG. Daily 1:30 P.M., EST, field intensities, Philadelphia, Pa., (WCAU) to Baltimore, Md. 1 170 km, 76 miles. May, 1939-August, 1940. Ground Wave Prop. 20 وخالل الفرتة 1944-1938 جرت قياسات مماثلة يف سويسرا عند الرتددات املتوسطة (MF) وعل مدى يصل إىل النتائج يف عام [50]. 1945 ويتميز مناخ وسط أوروبا مبدى أكرب لدرجات احلرارة كما أنه لدى التغيات املومسية قيمة أكرب تصل إىل وترد يف الشكل 21 النتائج اليت مت احلصول عليها يف سويسرا أثناء النهار..km 100 ونشرت.dB 8

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 30 21 الشكل 10 5 mv m مثال على التغيرات الموسمية المسجلة في سويسرا a) 1938 1939 1940 1941 1942 1943 1944 b) 5 1938 1939 1940 1941 1942 1943 1944 mv m c) 5 1938 1939 1940 1941 1942 1943 1944 a) Beromünster - Bern (556 khz, 62 km) b) Beromünster - St Gallen (556 khz, 93 km) c) Sottens - Bern (677 khz, 63 km) Ground Wave Prop. 21 ويف أواخر القرن العشرين أجريت قياسات عل عدد كبي من الرتددات يف نطاقي الرتددات املنخفضة (MF) يف أوقات خمتلفة من النهار وعل مسيات ذات أطوال خمتلفة ترتاوح من km 11 وحىت منطقة سيبييا. والرتددات املتوسطة بالقرب من موسكو ويف (LF) km 2 500 وترد نتائج القياسات األوىل اليت متت يف منطقة موسكو يف [51]. وقد تبني يف إطار برامج قياس أكثر اكتماال وطوال أن قيم التغيات املومسية عند الرتددات املتوسطة (MF) عل خمتلف املسيات قرب موسكو قد بلغت يف املتوسط 15-10.dB ويف إقليم سيبييا حيث تظهر أكرب فروقات يف درجات احلرارة بني الشتاء والصيف لوحظت تغييات تقارب قيمتها db 15 وأكثر من ذلك [52]. ويرد يف الشكل 22 مثال عل التغييات يف شدة اجملال عل مقربة من مدينة تومسك. وتتسم املسيات الواقعة عل خطوط العرض الوسط واملكسوة بقسم كبي من الغطاء النبايت بتغيات مومسية عظم يف مستوى اإلشارة تبلغ 15-5 db أو أكثر [53] [54]. ويظهر اجلدول 3 القيم املتوسطة للتغي H(dB) بني أشهر الشتاء والصيف [61]. 22 الشكل التغيرات الموسمية في شدة المجال عند khz 576 مع درجة الحرارة لمسير طوله km 155 قرب تومسك 20 t, C 10 f = 576 km R= 135 km 78 0 10 66 72 81.8 E (db) 20 30 Ground Wave Prop. 22

31 القسم 3 متوسط درجة احلرارة يف يناير اجلدول 3 التغيرات الموسمية في سوية اإلشارة 16 10 0 4 15 13 8 4 Н (db) (ºC).ITU-R وР.1321-3 ITU-R Р.368-9 التغيات النمطية وتتضح النتائج أعاله يف التوصيتني التغيرات اليومية في انتشار الموجة السطحية تالحظ أيضا تغيات يومية يف مجيع مسيات الرتددات املتوسطة (MF) يف منطقة موسكو ويف غالبية مسيات الرتددات املنخفضة.(LF) وترد أمثلة عل ذلك يف الشكل 23. ويتم حتديد الرتددات العاملة وأطوال املسيات يف تعليقات الشكل. فعند الرتددات املنخفضة (LF) ترتاوح القيمة الفعالة الحنراف سوية اإلشارة من أجزاء من الديسيبل للمسيات القصية عند حافة الرتددات املنخفضة للنطاق مبتوسط قدره db 0,8 إىل db 10 تقريبا يف جزء الرتدد األعل من النطاق للمسيات اليت يصل طوهلا إىل km 1000 وأكثر. وعند الرتددات املتوسطة (MF) تكون التغيات يف سوية اإلشارة للمسيات اليت يبلغ طوهلا عشرات الكيلومرتات أكرب بكثي منها عند الرتددات املنخفضة (LF) وتبلغ يف العادة 4-2 db وتصل أحيانا إىل 6-5 db انظر الشكل 24. ويعتمد اخلبو عل مسيات املوجة األرضية بشكلكبي عل الرتدد وطول املسي. ففي نطاق الرتددات املتوسطة (MF) يكون حىت للمسيات اليت يبلغ طوهلا 100-20 km تغيات يف القيمة الفعالة مع تبعية كبية للموسم والرتدد كما هو مبني يف الشكلني 25 و 26. الشكل 23 الشكل 24 2.11 Field strength (db) 90 70 60 50 40 30 20 Day to day variation of the field strength rms (db) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 الدورة املومسية للقيمة الفعالة التغيات اليومية يف شدة اجملال شدة اجملال (db) Season course of a rms 01/01/2007 03/01/2007 05/01/2007 07/01/2007 09/01/2007 11/01/2007 13/01/2007 15/01/2007 17/01/2007 19/01/2007 21/01/2007 23/01/2007 25/01/2007 27/01/2007 29/01/2007 31/01/2007 2 1997r. 7 1997r. 12 1997r. 5 1998r. 10 1998r. 3 1999r. 8 1999r. 1 2000r. 6 2000r. 11 2000r. 4 2001r. rms (db) 9 2001r. 5 4 3 2 1 279kH z/615 km 810 kh z/19 km 873 kh z/88 km 1 440 kh z/31 km 0 0 500 1 000 1 500 2 000-100 km 31 km 19 km Date التاريخ Rms, average for summer months (05-09) 1997-2000y Frequency (khz) rms (db) 5 4 3 2 1 0 0 500 1 000 1 500 2 000-100 km 31 km 19 km T gr adc /20 612 kh z 1 044 kh z 810 kh z 1 485 kh z 1 134 kh z Month, year الشهراالسنة الشكل 61 الشكل 62 القيمة الفعالة ألشهر الشتاء القيمة الفعالة ألشهر الصيف 2000-1997 (09-05) Rms, average for winter months 2000-1997 (11-03) (11-03) 1997-2000y Frequency (khz) الرتدد (khz) الرتدد (khz) Ground Wave Prop. 23

33 القسم 4 القسم 4 هوائيات االستقبال 12 كما ورد البحث يف الفقرة 2.1.2.3 يوجد يف البيئات املفتوحة عالقة بني شدة اجملال الكهربائي العمودي وشدة اجملال املغنطيسي األفقي وفقا للمعادلة (12). وقد تكون اهلوائيات املستخدمة للقياس واستقبال اخلدمات هوائيات قضيبية أو سلكية تستجيب للمجال الكهربائي )مثل بعض هوائيات راديو السيارات( أو هوائيات حلقية أو هوائيات فريتية تستجيب للمجال املغنطيسي )مثل تلك املوجودة يف مستقبالت اإلذاعة احمللية(. أما يف البيئات اليت تتخللها العوائق فغالبا ما تكون التغيات املكانية للمجال الكهربائي أكرب بكثي من تلك اليت للمجال املغنطيسي. وتستخدم معظم املستقبمالت احملمولة اليت تقيس شدة اجملال هوائيات حلقية تتم معايرهتا عل اجملال الكهربائي باستخدام املعادلة (12). وي ظهر الشكل 27 التغيات لكل من هوائيات اجملال الكهربائي وهوائيات اجملال املغنطيسي عل مسارين متخذين كمثال.[55] 67 الشكل قياسات على مسارين باعتماد هوائي مغنطيسي وهوائيكهربائي 70 1 khz 457 1 khz 457 70 db 1µV/m relative نسبية 1 m V/m db 60 50 90 جسر املشاة فوق Footbridge on التلة hill 200 khz khz 200 وسط مدينة Reigate ريغات town centre 60 50 90 70 60 1 km 1 70 60 a) 70 1 khz 457 khz 1 457 70 db 1µV/m relative نسبية 1 m V/m db 60 50 أسفل Bottom التلةof hill 90 مسافة In cutting القطع khz 200 khz 200 Peak التلة on قمة غطاء نبايت hill Heavy tree cover كثيف 60 50 90 70 60 1 km km1 70 60 b) Magnetic جمال مغنطيسي field Electric جمالكهربائي field Ground Wave Prop. 27

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 34 13 توصيف التغير المكاني لشدة المجال حيدد النص أعاله خصائص السلوك العام للموجة السطحية املنتشرة عرب مناطق ذات قيم توصيلية خمتلفة وعرب البحر ومناطق املدن. وتتغي شدة جمال املستقبل عل مسافات قدرها بضعة أمتار بسبب التأثيات احمللية أو التغيات يف الطوبوغرافيا أو نتيجة وجود هياكل فردية أو جمموعات من اهلياكل وحنو ذلك. وميكن التعبي عن تغي شدة اجملال كمجموعة فيها إىل أسباب متميزة [56]: مؤلفة من حدين ميثل كل منهما مكونة ذات طبيعة خمتلفة لإلشارة وتعزى التغيات التغي املكاين الواسع النطاق m(x) : وتسببه التغيات الواسعة النطاق عل امتداد املسي بني املرسل واملستقبل. ويكون يف حالة انتشار املوجة األرضية نامجا عن تغيي معامل املسي بني املرسل واملستقبل أو معامل بيئة االستقبال يف املناطق احلضرية وتأثيكل من اخلصائص الكهربائية للتضاريس ووعورة التضاريس. التغي املكاين الضيق النطاق (x)0 r: وميثل التغيات احمللية لإلشارة اليت ترتاكب فوق السوية املتوسطة الواسعة النطاق وتعزى بشكل رئيسي إىل تأثي بيئة االستقبال احمللية من قبيل التغيات اليت تسببها عناصر خمتلفةكاجلسور وخطوط الطاقة وما إىل ذلك. - - وتتمثل العالقة بينهما عل مقياس خطي مبا يلي: (43) r( x) m( x) r ( x) 0 ويتم احلصول عل املكونة الطويلة األجل m(x) أو التغي الواسع النطاق يف اإلشارة عن طريق حساب متوسط اإلشارة r(x) من أجل إزالة تأثي البيئة احمللية اليت يقع فيها املستقبل. وتقابل اإلشارة m(x) سلسلة من القيم املتوسطة احمللية لإلشارة r(x) يف حالة االستقبال املتنقل. أما املكونة القصية األجل (x)0 r أو التغي السريع لإلشارة حول القيمة املتوسطة m(x) فيمثل التغيات احمللية لإلشارة.r(x) وهكذا فمن أجل تقدير املكونة قصية األجل جيب أن يكون قد مت مسبقا حساب املكونة طويلة األجل عن طريق حساب متوسط عينات اإلشارة املوجودة ضمن مسافة فاصلة حولكل موقع ومن مث إزالة هذه املك ونة من غالف اإلشارة. ويسمح التمايز املناسب بني مكونيت اإلشارة m(x) و( 0(x r بإجراء حتليل أدق للتغي املكاين لإلشارة وحتديد صحيح للمصادر اليت تسبب التوهني الوسطي لشدة اجملال يف منطقة ممتدة وللتغيات احمللية لشدة اجملال النامجة عن ظروف االستقبال احمللية. وتعترب طريقة يل (Lee) املعممة )انظر امللحق 1( الطريقة املرجعية لتقدير القيم املتوسطة احمللية لإلشارة الطويلة األجل عل امتداد املسار. وي ظهر الشكل 28 مثاال عل التغي املكاين اآلين والتغي املكاين الطويل األجل إلشارة مسجلة أثناء حركتها يف بيئة حضرية. ويتمثل التغي القصي األجل بالتغي السريع حول القيم املتوسطة احمللية.

35 القسم 4 28 الشكل التغير المكاني طويل األجل لشدة مجال في االستقبال الحضري 100 شدة اجملال Field strength (db( m V/m)) (db(µv/m)) 90 70 60 50 40 0 50 100 150 200 250 300 جمال املسافة اليت مت اجتيازها Instantaneous Field Stren gth Long-term component Travelled distance (m) (m) شدة اجملال اآلنية املكونة الطويلة األجل Ground Wave Prop. 28 14 التضاريس غير المنتظمة مع أن اخلواص الكهربائية لألرض هي العامل الرئيسي الذي حيدد توهني املوجة السطحية فإن وعورة التضاريس تولد خسارة إضافية للمسي يف نطاق الرتددات املتوسطة (MF) [8] [57] [58]. وال تكون خسارات شدة اجملال هذه كبية إال حني يتعرض املسي من املرسل إىل املستقبل لعوائق ناجتة عن تضاريس مرتفعة غي منتظمة )مقارنة بطول املوجة( موجودة قرب موقع املستقبل. ويكون جلميع حاالت عدم االنتظام البارزة عل امتداد املسي بأكمله تأثيكبي عل اخلسارة اإلمجالية عل امتداد املسي رغم أن ألوجه عدم االنتظام الواقعة قرب املستقبل تأثيا طاغيا ال سيما حني يكون االحندار يف اجلانب البعيد من موقع عدم االنتظام شديد امليل [11]. وتتضاءل سوية شدة اجملال يف مواقع االستقبال املوجودة خلف هذه العوائق. ويتوقف هذا التغي يف اإلشارة عل امتداد العائق الناتج عن عدم انتظام التضاريس عل طول املظهر اجلانيب للمسي وميكن تقديره كعامل توهني إضايف ينبغي إضافته إىل القيمة املتوسطة خلسارة اإلرسال عل املسي.

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 36 29 الشكل التغير في شدة المجالكدالة في المسافة إلى المرسل المسجلة في حملة القياس تظهر قيم ارتفاع التضاريس المسجلة على مستقبل نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) (m) Elevation (m) 1 500 1 400 1 300 1 200 1 100 1 000 900 Tunnel Field strength vs. Distance Influence of Somosierra Obstacle 65 60 55 50 45 40 35 (db(µv/m)) شدة اجملال V/m)) Field strength (db( m تأثي سلسلة جبال سوموسييا عقبة شدة اجملال مقابل املسافة جبال Somosierra سلسلة سوموسييا نفق االرتفاع 0 85 90 95 102 107 112 117 املسافة من املرسل االرتفاع )بيانات strength شدةField اجملال Distance (km) from transmitter (km) )GPS Elevation (GPS data) 30 ويبني الشكل 29 مثاال عل تغي شدة اجملال حني ينتقل املستقبل عل امتداد مسار وحني تسبب التضاريس غي املنتظمة إعاقة للمسي من املرسل إىل املستقبل. ميتد املسار عمليا بشكل شعاعي من املرسل ويعرب سلسلة جبال سوموسييا )إسبانيا(. وقد ظهرت يف الشكل قيم القياس املأخوذة عل املسار عل امتداد km 12 قبل قمة جبال سوموسييا و 28 km بعدها مع ما يقابلها من مظاهر جانبية الرتفاعات السلسلة. ومير نفق عرب سلسلة اجلبال عل مقربة من القمة مسببا خبوا عميقا يف إشارة شدة اجملال. وميكن مالحظة حدوث توهنيكبي يف شدة اجملال عند اجلانب "املظل ل" من اجلبل )أكثر من db 10 إذا ما أخذنا القيم املتوسطة يف االعتبار(. ويف اجلانب املظلل من العائق حني يتحرك املستقبل بعيدا عن املرسل تأخذ قيم شدة اجملال منح تصاعديا. وهذا السلوك الذي تأخذه شدة اجملال عل مقربة من التضاريس غي املنتظمة بوصفه دالة يف املسافة إىل املرسل شرحه أوت (Ott) [44] وتنبأ به قبل (Wait) [59] بوصفه تداخال بني األشعة املنعرجة املباشرة واألشعة املنعرجة اليت تنتقل عل الس طح. بن اء ذلك ويت وبعد القيام بتحليل املثال مت قياس اهلبوط التايل يف شدة اجملال عند مسافة km 109,5 وهو ناجم عن عائق ثان أكثر اخنفاضا وليس عاليا جدا )االرتفاع 4/l حيث l تساوي m( 221 ولكنه قريب جدا من موقع املستقبل. ويبدو أن املسافة القصية من العائق إىل موقع املستقبل تشكل معلما غاية يف التأثي. ويعترب احندار اجلانب البعيد للمنطقة غي املنتظمة )باجتاه املستقبل( عامال حمددا خلسارة املسي اليت من املرجح جدا أن حتدث عل مسافة قصية من املنطقة غي املنتظمة إىل املستقبل. ويعتمد توهني شدة اجملال الناجم عن العائق عقبة بارزة تعتمد بشكل رئيسي عل معلمتني :[67] - املسافة d - ارتفاع العائق بني العائق وموقع املستقبل h فوق خط البصر بني املرسل واملستقبل. وعند موقع حمدد للمستقبل تكثر فيه العوائق تتناقص شدة اجملال بالنسبة إىل عوائق التضاريس املرتفعة واملسافات القصية بني العائق وموقع املستقبل. ويف هذا الصدد لوحظت قيم توهني بارزة لعوائق يفوق ارتفاعها 2/l. وحني يوجد العائق عل مقربة من املستقبل فإن العوائق اليت تقل عن 2/l قد تسبب أيضا اخنفاضا ال يستهان به يف شدة اجملال. وتأخذ اخلسارة اإلضافية يف شدة اجملال النامجة عن التضاريس األرضية غي املنتظمة يف نطاق الرتددات املتوسطة لوغاريتميا موجبا مقابل ارتفاع العائق h ومنح لوغاريتميا سالبا مقابل املسافة d كما يظهر يف املعادلة أدناه. (MF) Ground Wave Prop. 29 منح

37 القسم 4 حيث: (44) L ( db) ( 17.2 log ( d) 25.1) (log (2.84 h)) Irr 10 10 :L Irr :d :h 15 1.15 اخلسارة النامجة عن التضاريس األرضية (db) املسافة بني العائق واملستقبل (km) ارتفاع العائق فوق خط البصر بني املرسل واملستقبل )بعدد أطوال املوجات(. وينبغي طرح اخلسارة النامجة عن عدم انتظام التضاريس األرضية من قيمة شدة اجملال اليت مت احلصول عليها بواسطة الطرائق الوارد شرحها يف األقسام السابقة. أما القيم اليت تقل عن 1 يف مضمون اللوغاريتم فينبغي أن ال تؤخذ يف االعتبار. وبالنسبة لقيم d اليت تزيد عل km 25 وارتفاعات العائق h اليت تقل عن 2l فيمكن جتاهل L. Irr وإذا احتوى املظهر اجلانيب للمسي عل العديد من حاالت عدم االنتظام النموذجية )مقارنة بطول املوجة( فينبغي أن ال تؤخذ يف االعتبار إال أكرب قيمة للتوهني الناجم عن العائق األكثر بروزا. وهذا شبيه بالنهج الذي يتبعه عددكبي من الطرائق البسيطة حلساب خسارة االنعراج الناجم عن تعدد احلواف من قبيل: أبشتاين-بيرتسون (Epstein-Peterson) وديغوت (Deygout) وبولنغتون (Bullington) وجيوفانيلي.(Giovaneli) التأثيرات المحلية في المناطق المبنية حني تعرتض املوجة السطحية منطقة مبنية يطرأ تعديل عل خصائص انتشارها من جراء وجود هياكلكبية تكون موصلة كهربائيا بشكل جزئي أو تعرقل االنتشار العادي. وهذه اهلياكل الكبية احلجم ولكن الصغية من الناحية الكهربائية قياسا بطول املوجة تسبب اخنفاضا كبيا يف شدة اجملال يف األماكن احمللية احمليطة. وألغراض التخطيط فإن حدوث تغيات حملية يؤثر يف نوعية اخلدمة وبالتايل قد حيول دون حتقيق تغطية مرضية تتسم باستقبال جيد وال سيما بالنسبة خلدمات اإلذاعة الرقمية حيث حيدث انتقال حاد من اخلدمة اجليدة إىل غياب اإلشارة. وبناء عل ذلك يعترب توصيف هذه التغيات احمللية أساسيا ملخططي األنظمة من أجل األخذ يف االعتبار الزيادة الالزمة يف قدرة اإلرسال للتغلب عل خمتلف حاالت الضعف يف االستقبال. وقد بينت القياسات اليت جرت يف األماكن املفتوحة والساحات والشوارع العريضة داخل املدن أن االحنراف املعياري للمجال بتزايد بالتزامن مع اخنفاضكبي قد ره db 5 تقريبا يف متوسط سوية اإلشارة )مقارنة مع املقاطعات الريفية عل مسافة مماثلة من املرسل(. ويكون االحنراف املعياري يف مناطق خمتلفة من املدينة غي متطابق - إذ يرتاوح من 1,7 وحىت db 5 مبتوسط قدره.dB 3,5 = القياسات في المناطق المكتظة بالمباني لقد بينت قياسات اإلشارات الواردة من مرسالت املناطق الريفية جباهات املناطق احلضرية املكتظة باملباين يف ساحات املباين العالية حدوث اخنفاض حاد يف مستوى ا مإلشارة عند 20-15 db ومع ذلك فهناك حاالت غيكافية من هذا القبيل وال ميكن اخلروج باستنتاجات هامة. ومن املمكن فقط اعتبار أن االحنراف املعياري يصل إىل 8-6 db عل األقل. وتوضح األشكال 30 إىل 33 التغي يف شدة اجملال يف املناطق املبنية بالنسبة ألربعة ترددات مقيسا عل مسار عرب مير يف مدينة موسكو وضواحيها. يف مجيع هذه احلاالت تتغي سوية اإلشارة يف املناطق احلضرية بطريقة فوضوية. فعند الرتددات املنخفضة يكون االحنراف املعياري لالنتشار يف سوية اإلشارة مبقدار 4-3.dB وعند الرتددات املتوسطة األعل (MF) يف الشكلني 32 و 33 حيث يتسم انتشار القياسات يف املنطقة املبنية خبطوط متقطعة يبلغ االحنراف املعياري 10-7.dB ويظهر الشكل 34 نتائج مماثلة مت احلصول عليها يف مدينة ساو باولو.[60] وتعتمد النسبة املئوية من املسافة املتأثرة هبذه االخنفاضات احمللية يف االستقبال املتنقل عل بيئة االستقبال إىل حدكبي وبشكل رئيسي يف املناطق احلضرية. وقد لوحظت نسب مئوية ترتاوح من %10 )مدريد إسبانيا( إىل %18 )دهلي اهلند( يف االستقبال يف املناطق احلضرية. وقد تصل النسب املئوية لالستقبال املتنقل يف املناطق الريفية إىل %3 أو أقل.

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 38 ويتطلب حتديد خصائص االنتشار يف املناطق احلضرية تعيني األسباب اليت ينجم عنها تغيات مكانية طويلة األجل وقصية األجل يف شدة اجملال وإجراء تقدير كمي هلا. وهلذا الغرض جيب أن حي ذف من التحليل تأثي املسافة إىل املرسل ومعامل املظهر اجلانيب لالرتفاع. وقد جرى حتليل موس ع يستند إىل البيانات اليت مجعت أثناء أربع محالت قياس خمتلفة لتقييم النظام العاملي للراديو الرقمي (DRM) يف حالة االستقبال املتنقل [61]. وغطت محالت القياس هذه املدى الكامل لنطاق الرتددات املتوسطة (MF) )666 و 810 و 060 1 و 260 )khz 1 وأجريت يف بيئات استقبال خمتلفة: مكسيكو )املكسيك( ونيو دهلي )اهلند( ومدريد )إسبانيا(. وهلذه املدن معامل حضرية خمتلفة متاما ومتثل أنواعا خمتلفة جديرة باملالحظة من البيئات احلضرية. ومن أجل إجراء حتليل شامل متثيلي للتأثيات احلضرية مت قياس وحتليل ما جمموعه 96 مسارا عشوائيا تغطي مبجموعها أكثر من.km 500 الشكل 35 التغير في شدة المجال في المناطق المبنية عند khz 171 120 110 khz 171 171 khz E(dB) E (db) 100 90 20 30 40 50 60 70 Built-up areas border املسافة (km) (km) R 31 الشكل التغير في شدة المجال في المناطق المبنية عند khz 549 Ground Wave Prop. 30 حدود املنطقة املبنية 100 90 khz 549 549 khz E (db) E (db) 70 60 20 30 40 50 60 70 (km) R (km) Built-up areas border املسافة Ground Wave Prop. 31 حدود املنطقة املبنية

39 القسم 4 khz 846 الشكل 32 التغير في شدة المجال في المناطق المبنية عند 120 110 khz 846 846 khz 100 E (db) E (db) 90 70 60 0 10 20 30 40 50 60 70 90 Built-up areas border (km) R (km) املسافة حدود املنطقة املبنية Ground Wave Prop. 32 khz الشكل 33 التغير في شدة المجال في المناطق المبنية عند 9531 100 90 khz 1 359 1 359 khz E (db) E (db) 70 60 50 40 0 20 30 40 50 60 70 (km) R (km) حدود املنطقة املبنية Built-up areas border Ground Wave Prop. 33 املسافة

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 40 34 الشكل القياسات عند khz 1210 11 ل مسارا في ساو باولو مقارنة بالتنبؤ الوارد في التوصية ITU-R P.368 Field strength (db( m V/m)) 120 110 100 90 70 شدة اجملال (db(µv/m)) Route R1 Route R2 Route R3 Route R4 Route R5 Route R6 Route C1 Route C2 Route C3 Route C5 ITU-R P.368 60 50 0 10 20 30 40 50 60 Distance (km) Ground Wave Prop. 34 (km) املسافة كما أجريت قياسات عند الرتددات املرتفعة (HF) [42] األشكال من 35 إىل 38. ويفكل حالة من احلاالت ي ظهر اجلزء العلوي تغيا يف شدة اجملال مرتبطا باملسافة بينما يظهر يف أسفلكل شكل االحنراف املعياري للقياسات. ولسوء احلظ مل تكن اخلواص االجتاهية للهوائي يف معظم احلاالت معروفة بدقة وأجريت تصويبات الكسب عل أساس القطاع. وعل مسافات قصية ترتاوح من 100 إىل m 700 تكون التبعية للمسافة قريبة من معكوس املسافة اخلطية أما بالنسبة للمسافات اليت ترتاوح من m 700 إىل km 10 فإن التبعية تكون قريبة جدا من قانون الرتبيع العكسي ولدى االقرتاب من حدود املدينة )24-10 km من املرسل( تصبح التبعية جمددا أكثر تسطحا. 36 الشكل التغير في شدة المجال مع المسافة لدى االقتراب من المدينة MHz 14 35 الشكل التغير في شدة المجال مع المسافة لدى االقتراب من المدينة MHz 14 14 MHz 14 MHz 100 1/R 100 1/R 60 db) (db) 40 20 1/R 2 60 db) (db) db) 40 20 1/R 2 0 0 10 10 0 0 0.1 1 10 0.1 1 10 (km) R (km) املسافة (km) (km) R Ground Wave Prop. 35 املسافة

41 القسم 4 38 الشكل التغير في شدة المجال مع المسافة لدى االقتراب من المدينة MHz 21 37 الشكل التغير في شدة المجال مع المسافة لدى االقتراب من المدينة MHz 7 7 MHz 21 MHz 100 60 1/R 1/R 2 100 60 1/R 1/R 2 (db) 40 (db) 40 20 20 0 0 10 10 0 0.1 1 R (km) 10 0 0.1 1 R (km) املسافة (km) املسافة 10 Ground Wave Prop. 37 2.15 تأثير تردد اإلرسال في البيئات الحضرية بالرغم من التأكيد عل أمهية تردد اإلرسال يف تغي شدة اجملال يف استقبال اخلدمات اإلذاعية يف املناطق احلضرية مل يكن هناك توصيف جترييب هلذه القضية [62]. وت ظهر األشكال 28 و 30 إىل 33 الفرق بالديسيبل بني القيم املتوسطة لشدة اجملال املسجلة يف ظرف اإلرسال واالستقبال نفسها. فمثال بالنسبة لرتددين خمتلفني لإلرسال )810 khz و 260 )khz 1 يف مجيع احلاالت كانت قيم شدة اجملال عند khz 810 أعل من تلك املسجلة عند khz 1 260 يفكل موقع من مواقع االستقبال. وأظهرت احلسابات أن االختالفات ترتاوح بني 6 و 28 db ومعظمها بني 6 و 16 db رهنا باملعامل املقيسة. أما احلاالت اليتكانت فيها االختالفات أكرب من db 20 فتقابل املواقع ذات املباين الشاهقة. احلضرية احملددة للمناطق التغير الواسع النطاق في شدة المجال 3.15 تعزى التغيات يف املكونة املكانية الطويلة األجل إىل عوامل حضرية تتسم بأبعاد بنفس رتبة القيمة املثل لنافذة حساب املتوسطة 2L اليت تعطيها طريقة يل املعممة. ووفقا للنتائج الواردة يف القسم السابق فإن طول نافذة حساب املتوسط يف االستقبال احلضري يقابل طول املوجة يف نطاق اإلذاعة باملوجات اهلكتومرتية (MF) الذي يرتاوح من (khz 1 (359 m 221 إىل.(kHz (810 m 370 وقد تبني أن السبب الرئيسي للتغي الواسع النطاق هو تغي عرض الشوارع أثناء استقبال اإلشارة [63] [64]. وهبدف التحديد الكمي خلسارة شدة اجملال النامجة عن االستقبال احلضري أعدت عملية مؤلفة من ثالث خطوات. فتم أوال تصنيف نتائج التجارب امليدانية وفقا لعرض الشو ارع وتقدير القيم املتوسطة احمللية. وثانيا قورنت القيم املتوسطة احمللية مبنحنيات االنتشار الواردة يف التوصية 368.P.ITU-R وأخيا جرى تقدير اخلسارة اإلضافية الناجتة عن االستقبال يف الشوارع الضيقة. ومت اختيار الشوارع الواسعة اليت تضم أكثر من مثانية مسارب كمرجع من أجل التحديد الكمي حلاالت التغي الطويل األجل. وي ظهر الشكل 39 القيم املتوسطة احمللية املقدرة استنادا إىل نتائج القياس يف جتارب مدينة مدريد امليدانية عند.kHz 1 260 وكما ميكن أن يالحظ فإن قيم شدة اجملال يف هذا السيناريو قريبة من تلك املقدرة وفقا ملنحنيات انتشار املوجة األرضية الواردة يف التوصية 368.P.ITU-R

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 42 120 39 الشكل القيم المتوسطة المحلية لشدة المجال مقارنة بالمنحنيات الواردة في التوصية 368.P.ITU-R شدة اجملال املتوسطة Median (db(µv/m)) field strength (db( m V/m)) 100 60 7 9 11 13 15 17 19 Ground Wave Prop. 39 املسافة إىل املرسل (km) Distance to Tx (km) وجرى تقدير اخلسارة اإلضافية يف املكونة الطويلة األجل النامجة عن االستقبال يف الشوارع الضيقة. وي ظهر اجلدول املتوسطة بني سيناريو االستقبال املرجعي )الشوارع الواسعة اليت تضم أكثر من مثانية مسارب( والشوارع الضيقة. االختالفات 4 وارتبطت قيم اخلسارة اإلضافية بدرجة عدم التجانس السائدة يف البيئة احلضرية من ناحية وإىل تردد اإلرسال من ناحية أخرى. وكما قد يالحظ فإن مدينة مدريد اليت تتسم بالبيئة ذات القدر األكرب من عدم التجانس أظهرت أعل قيم للخسارة حيث بلغ التأثي عند الرتدد khz 1 260 ضعف ما هو عليه تقريبا عند الرتدد.kHz 810 4 اجلدول التغير المكاني في سيناريوهات استقبال مختلفة بالنسبة لمنحنيات انتشار الموجة األرضية الواردة في التوصية 368.P ITU-R الشوارع متوسطة الحجم MED ± STD DEV (db) التردد - المدينة الشوارع الضيقة MED ± STD DEV (db) 1 ± 4 دهلي - مدريد - غي حمدد 6 ± 12 5 ± 9 8 ± 19 4 ± 6 3 ± 3 6 ± 11 (khz) 666 810 مكسيكو املكسيك - مدريد - مدريد - ال ينطبق ال ينطبق 1060 1260 1359 16 التغير المكاني الصغير النطاق لشدة المجال قد يؤدي وجود خطوط الطاقة أو املباين الكبية أو اإلنشاءات املعدنية إىل زيادة شدة اجملال مقارنة بتلك املوجودة يف املنطقة املفتوحة وذلك مبقدار يصل إىل db 10 أو د يؤدي يف حاالت نادرة إىل خفضها مبقدار 15 إىل db 20 ومن املمكن شرح هذا الغموض باعتماد متغيات خمتلفة للرتتيب املتبادل للمرسل واإلنشاءات املعدنية وموقع قياس اجملال. وي ظهر اجلدول 5 القيم املتوسطة التجريبية لعمق اخلبو الذي حيدث من حني إىل آخر بسبب وجود هياكلكبية عل مقربة من املستقبل. وقد أجريت القياسات باستعمال هوائي ذي جمال كهربائي عمودي. وتبني أن املسافة اليت حتدث فيها تغيات يف شدة اجملال متثل خبوا مكانيا أي أن املسافة فوق استقبال متنقل قد تأثرت إذا ما شوهدت من مركبة متنقلة وبدتكخبو زمين.

43 القسم 4 1 اجلدول عمق الخبو وطول الخبو للتغيرات في شدة المجال العرض (m) الهيكل طريق سريعة أو حمول علوي عمق الخبو (db) 23,1 12,6 9,8 8,3 9,1 24-18 16-14 12-10 9-6 جسر املشاة مجيعها )قيمة متوسطة( 6,5 5,1 3-2 جسر الالفتات - 17 االنتشار داخل المباني لتوهني اإلشارات الراديوية املنتشرة عرب املباين ويف داخلها تأثي هام عل أداء األنظمة الراديوية. وتتم يف الغالب منذجة اخلسارة النامجة عن اخرتاق املباين من أجل حساب التوهني اإلضايف لسويات اإلشارة اخلارجية.كما أنه من الضروري حتديد خصائص التغي املكاين لإلشارات الداخلية بغية التحديد الكمي لتغيات اإلشارة حول قيمتها املتوسطة. وقد مت حتديد خصائص استقبال اإلشارة الراديوية داخل املباين أثناء النهار عند الرتددات املتوسطة (MF) باالستناد إىل قاعدة بيانات كبية للمواقع الداخلية يف مدن تقع يف مشايل إسبانيا عند ستة ترددات خمتلفة )612 و 639 و 990 و 197 1 و 305 1 و 602 )khz 1 [65]. وقد أجريت قياسات داخلية يف 21 مبىن وبلغ العدد اإلمجايل للمواقع 360. ومن أجل التحديد الكمي للخسارة النامجة عن اخرتاق املباين أجريت يفكل طابق 110 عملية قياس خارجية حول اثنني من املباين. واستندت االختبارات امليدانية إىل القياسات اليت تناولت عمليات اإلرسال التجارية ذات التشكيل االتساعي.(AM) ومع ذلك ينبغي أن تكون النتائج قابلة للتطبيق مباشرة عل األنظمة الرقمية ألن قنوات الضوضاء الغوسيه البيضاء املضافة (AWGN) قد أخذت يف االعتبار يف حالة انتشار املوجات األرضية عند الرتددات املتوسطة (MF) أثناء النهار دون تشتت زمين أو تشتت ترددي ولذلك يتوقع أن تكون القناة مسطحة. وكما هو احلال يف الكثي من برامج القياس األخرى اليت تنف ذ يف بيئات داخلية عند نطاق ترددات أعل لوحظ حدوث تغي مكاين كبي يف مواقع داخلية تبعد عن بعضها بضعة أمتار. وي ظهر الشكل 40 كمثال توضيحي السويات املتوسطة لشدة اجملال اليت مت احلصول عليها يف العديد من املواقع الداخلية يف مبان خمتلفةكدالة يف املسافة عند الرتددين khz 990 و 305.kHz 1

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 44 40 الشكل السويات المتوسطة لشدة المجال في مواقع داخلية عند شدة اجملال Field (db(µv/m)) strength (db( m V/m)) 990 و 1305 khz 120 110 100 90 70 60 50 40 3.40 3.50 3.60 3.70 3. 3.90 4.00 4.10 4.20 4.30 Log d (m) Log d (m) khz 990 khz 990 khz 1 305 khz 1305 ولوحظ أن االختالفات يف التغي املكاينكبية حيث تصل الفروقات بني املوقع ذي القيمة األدىن لشدة اجملال واملوقع ذي القيمة األعل داخل املبىن نفسه إىل.dB 50 ويف احلقيقة لوحظ أن السوية املتوسطة لشدة اجملال يف الداخل عند الرتددات املتوسطة.dB 11,8 = σ تتبع نظام التوزيع اللوغاريتمي العادي مع احنراف معياري مرتفع قدره (MF) كما لوحظ أن سوية شدة اجملال يف الداخل تتناقص مع املسافة إىل املرسل ومع تردد اإلرسال. ومع ذلك ميكن جتاهل التغي الزمين ألن االحنرافات املعيارية الزمنية تكون أصغر من.dB 1 ومن أجل التحديد الكمي للخسارة النامجة عن اخرتاق املباين عند الرتددات املتوسطة (MF) مت حساب الفرق بني القيمة املتوسطة لشدة اجملال يف مواقع خارج حميط مبىن ما والقيمة املتوسطة لشدة اجملال يف مجيع املواقع داخل املبىن عند نفس االرتفاع وذلك لكل طابق من طوابق مبنيني يف مشال إسبانيا. كما أجريت قياسات يف مدينة موسكو داخل املباين يف املدخل ويف املصعد. وقد أظهرت هذه اخنفاضا إضافيا يف اإلشارة تراوح من 8 إىل db 20 ووصل يف املقصورات املعدنية للمصاعد إىل [67]. db 40 ومبا أن التغيات املكانية اخلارجية والداخليةكبية جدا فقد وجدت فروقاتكبية يف اخلسارات النامجة عن اخرتاق املباين يف طوابق خمتلفة وعند ترددات خمتلفة دون أن يكون هلذه الفروقات منح واضح. ولدى حساب متوسط اخلسارة النامجة عن اخرتاق املباين )يف كل طابق وعند كل تردد( اليت خضعت للتحليل يف مدينة مدريد مت احلصول عل القيمتني db 5,9 و 7,5 db عل التوايل وعليه اقرتحت القيمة املتوسطة البالغة db 6,7 لتحديد اخلسارة الناجتة عن اخرتاق املباين عند الرتددات املتوسطة.(MF) وميكن التنبؤ بسويات اإلشارة داخل املباين عن طريق طرح اخلسارة الناجتة عن اخرتاق املباين من القيم املتنبأ هبا لشدة اجملال يف اخلارج. ومع ذلك جيري حاليا اقرتاح منوذج تنبؤ بديل هبدف اعتماده كمرجع لسويات شدة اجملال املقرتحة يف التوصية 368.P ITU-R بشأن انتشار املوجة األرضية يف األماكن اخلالية من العوائق. ومت يفكل موقع حساب اخلسارات الداخلية اليت تضاف إىل تلك اليت ترد يف منحنيات انتشار املوجة األرضية يف التوصية وطبقت االرتدادات اخلطية للتنبؤ باخلسارة يف الداخل كدالة يف الرتدد عند الرتددات املتوسطة (MW) [66]: ITU-R P.368 Ground Wave Prop. 40 (45) L indoor ( db) 42.1 20.5 log( f ( khz)) أما اخلسارات khz 600 إىل L indoor املتعلقة مبنحنيات انتشار املوجة األرضية الواردة يف التوصية 368.P ITU-R فتتفاوت من حوايل عند khz كما 1 600 مت حساهبا من صيغة التنبؤ أعاله وإظهارها بيانيا يف الشكل 41. db 15 db 24 عند

45 القسم 4 41 الشكل الخسارة في الداخل المتعلقة بمنحنيات الموجة األرضية الواردة في التوصية 368.P ITU-R (db) L in اخلسارة (db) Lin 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 500.0 700.0 900.0 1 100.0 1 300.0 1 500.0 1 700.0 Frequency (khz) Ground Wave Prop. 41 (khz) الرتدد وللتحقق من صحة معادلة التنبؤ باخلسارة L in طبقت عل بعض قياسات اإلشارة يف النظام العاملي للراديو الرقمي أخذت يف سبعة مبان يف مدينة مدريد ومت احلصول عل متوسط خطأ ضئيل يف التنبؤ قدره.dB 1,2 اليت (DRM) وتبعا لذلك يوص بالتنبؤ بالقيمة املتوسطة لشدة اجملال يف الداخل اليت يتم جتاوزها يف نسبة قيمة اخلسارة L in املقابلة لشدة اجملال املبلغ عنها يف التوصية 368.P ITU-R عل النحو اآليت: 50 يف املائة من املواقع وتطرح منها (46) Eindoor ( dbmv / m) EITU R P.368( dbmv / m) 42.1 20.5 log( f ( khz)) بعد ذلك ينبغي تطبيق التوزيع اللوغاريتمي العادي باحنراف معياري قدره = σ لسويات شدة اجملال يف الداخل اليت يتم جتاوزها يف نسب مئوية أخرى من املواقع. db 11,8 من أجل حساب القيمة املتوسطة

47 القسم 5 القسم 5 القياس طرائق 08 1.18 مقياس شدة المجال مت النظر يف تقنيات قياس شدة اجملال يف التوصية SM.378.ITU-R وحبثت بتفصيل أكرب يف كتي ب االحتاد الدويل لالتص االت بشأن مراقبة الطيف. وتشي التوصية إىل أن أي قياس فردي يكون عرضة لنوع من الغموض مع خطأ يف دقة القياس قدره 2±.dB ومبا أن قياسات شدة اجملال املغنطيسي تكون أكثر دقة يف البيئات املضطربة فمن األفضل إجراء القياسات باستعمال هوائي حلقي )انظر الفقرة 12(. وعادة تكون األجهزة التجارية املستخدمة هلذا الغرض معايرة لتحويل شدة اجملال املغنطيسي إىل شدة جمال كهربائي. وتستثىن من ذلك احلالة اليت جترى القياسات فيها لتقييم األداء يف بيئات أنظمة االستقبال اليت تكثر فيها العوائق وتستخدم هوائيات اجملال الكهربائي مثل أجهزة راديو السيارات. ولتمثيل تلك البيئة ال بد من توخي احلذر يف اختيار أفضل موقع للقياس يكون قدر املستطاع خاليا من األشجار والنباتات واهلياكل العمودية املوصلة للكهرباء واملباين واألسالك اهلوائية. وميكن جماهبة التغيات الصغية النطاق لشدة اجملال من خالل إجراء العديد من القياسات يف اجلوار واختيار القيمة املتوسطة هلا. وعند استخدام جهاز قياس حممول ذي هوائي حلقي قد تتمثل الطريقة األكثر فعالية يف إدارة احللقة حىت إجياد نقطة صفرية ومن مث إدارة اهلوائي 90 درجة للحصول عل القراءة القصوى. وينبغي السعي للحصول عل احلد األقص للنسبة الدنيا البالغة db 20 عل األقل علما بأن وجود نقطة صفرية أكثر ضعفا حيتمل أن يشي إىل وجود مشكلة معينة يف ذلك املوقع. وميكن يف املواقع املؤاتية جدا حتقيق نسبة قدرها db 40 يف بعض األحيان. 2.18 قياس القدرة المشعة ميكن قياس شدة اجملال عند مسافات تتجاوز املدى اليت تكون فيه تأثيات اجملال ذات أمهية عل بعد km 1 تقريبا من هوائي اإلرسال. ونظرا لصعوبة العثور عل مواقع جيدة للقياس يف املناطق املبنية ينبغي إجراء عدد من القياسات وإجياد القيمة املتوسطة هلا. وإذاكانت هذه املواقع عل مسافات خمتلفة من املرسل فينبغي تصحيح القياس وفقا لعالقة شدة اجملال بداللة معكوس املسافة. ومن مث ينبغي مقارنة القياس املتوسط مع القيمة البالغة (1μV/m) db 109,5 عل مسافة km 1 )أي mv/m 300 عند )km 1 وهي القيمة املقابلة لقدرة مشعة فعالة يف هوائي رأسي قصي )يف اجتاه معني( (emrp) قدرها.kW 1 ويف املناطق املكتظة باملباين يكون تأثي احلجب الناجم عن املباين اجملاورة كبيا إىل حد ما. ويعترب الشكل 42 مثاال عل هذه القياسات عند khz 1 200 حيث يكون موقع هوائي اإلرسال بني مبنيني عاليني. وهلذه القياسات احنراف معياري قدره [67]. db 6,6

كتيب عن انتشار املوجات األرضية 48 42 الشكل مثال على القياسات على مقربة من مرسل في منطقة مكتظة بالمباني 110 E (db) (db) 100 90 شدة اجملال 70 60 0 200 400 600 0 (m) Ground Wave Prop. 42 املسافة 3.18 قياس التوصيلية الفعالة لألرض 1.3.18 طريقة التوهين بعد حتديد القدرة املشعة ميكن إجراء القياسات عل مسافات متزايدة من املرسل. وبعد ذلك ينبغي معايرة هذه القياسات مع قيمة emrp البالغة kw 1 ومقارنة املنح الذي تأخذه النتائج باملنحنيات الواردة يف التوصية 368.P ITU-R )أو بالربنامج )GRWAVE إلجياد التوصيلية الفعالة. ويف حال وجود انقطاع واضح يف املنحىن ميكن تطبيق طريقة ملنغتون. ومبا أن القياسات ختضع لتغيات حملية وأن االنتشار يعتمد عل جيولوجية باطن األرض فإنه من الصعب تطبيق هذه التقنية لتحديد التغيات الصغية النطاق يف التوصيلية الفعالة. ويصف دمينكو وزمالؤه [68] طريقة بشأن كيفية استخدام القياسات املتعلقة بانتشار موجة نورتون السطحية بني هوائيني أحاديي القطب لتحديد ثابتيت تربة األرض عند موقع القياس. يتضمن التقرير معادالت مبسطة ملوجة نورتون السطحية. أما اهلوائيات فهي أحاديات قطب ت ركب عل سطح عل األرض تقع عليه مباشرة مجيع جتمعات اهلوائيات حبيث ال تطلق سوى املوجة السطحية. ولتحديد مساحية العازل والتوصيلية أجريت القياسات يف أحد مواقع االختبار فوق نطاق من الرتددات يرتاوح من 30 إىل.MHz 915 2.3.18 طريقة معامل االنعكاس يف تقرير آخر يصف دمينكو [69] طريقة تتعلق بكيفية استخدام معامل االنعكاس املقيس والتحليل املتعدد الطبقات لتحديد ثابتيت األرض يف تربة متعددة الطبقات. وقد أدرجت البيانات املقيسة يف كال التقريرين. ويظهر التقريران معادالت ورسوم بيانية تتعلق بعمق اخرتاق اجملال الكهربائي للرتبة وتأثياته عل انتشار املوجة األرضية. كما يرد يف هذا التقرير مناقشة حلساسية خسارة االنتشار جتاه توصيلية األرض وثابت العزل الكهربائي. ويف إطار التحليل أجريت دراسة باستخدام منوذج اجملال غي املضطرب لنظام النقل الذكي (ITS) [27] من أجل حتديد حساسية خسارة االنتشار جتاه التغي يف التوصيلية والسماحية النسبية. ومت ضبط علو هوائيي املرسل واملستقبل عل الصفر. وتراوحت املسافات املستعملة يف التحليل والقياس من مرتين إىل m 250 وغطت نطاق تردد من 30 إىل.MHz 915 وعند هذه املسافات القصية ومدى الرتدد هذا يظل هناك موجة سطحية بارزة حىت عند الرتدد.MHz 915 وتقرر أنه بالنسبة للتوصيلية املنخفضة فإن قيمة اخلسارة تعتمد بشكلكبي عل قيمة السماحية النسبية يف حني أن اخلسارة بالنسبة للتوصيلية العالية تعتمد عل السماحية النسبية بشكل أقل وال سيما للرتددات اليت تقل عن.MHz 150 ويبدو أن اخلسارة تعتمد أيضا عل التوصيلية عند ترددات تقل عن MHz 150 تقريبا. أما عند الرتددات اليت تزيد عل MHz 150 فإن اعتماد خسارة االنتشار عل التوصيلية يصبح ذا قيمة ال تذكر بينما يكون االعتماد عل السماحية النسبية كبيا.