DX HOBBY

VHF- en UHF-DX

Het beluisteren of bekijken van stations die op freqenties in de VHF- of UHF­banden werken, is in meer dan één opzicht een hoofdstuk apart. Het gaat hier om een frequentiebereik dat loopt van ca. 40 tot 900 MHz en dat als volgt is onderverdeeld:

band I	televisie	41-68 MHz, kanaal 1-4
band 11	FM radio	87,5-104 MHz
band 111	televisie	174223 MHz, kanaal 5-12
band IV/V	televisie	470- 960 MHz kanaal 21-81

De reikwijdte van stations die in dit frequentiebereik werken, is beperkt tot de optische horizon van de zendantenne. In een vlak land als Nederland betekent dit dat de verzorgingsgebieden dus vrijwel cirkelvormig zijn.

Het is eenvoudig mogelijk om de bereiken van VHF- of UHF-zenders te berekenen met behulp van de formule:

bereik (km) = 4,1 (V H + V H )

waarbij:  Hz = hoogte zendantenne (in meter)
             Ho = hoogte ontvangantenne (in meter)

De lage (VHF) frequenties hebben nog enigs­zins de neiging om de kromming van de aarde te volgen, maar UHF-frequenties gedragen zich al veel meer als echte lichtstralen, zodat die ook veel duidelijker "schaduwen" geven achter bijvoorbeeld hoge gebouwen. DX- en in de VHF- en UHF-banden is veelal een zaak van bijzondere propagatie condities die de natuur ons af en toe biedt. Daarbij moet, globaal, onderscheid worden gemaakt tussen de frequenties tot ca. 100 MHz (de banden I en 11 dus) en de frequenties die daar duidelijk boven liggen. De laagste kanalen in de VHF-band kunnen, tijdens periodes van maximale zonnevlekkenactiviteit, af en toe via de F-Iaag afstanden van duizenden kilometers overbruggen. Aangezien de MUF het hoogst wordt gedurende de daglichtperiode in de wintermaanden zullen dan de beste kansen bestaan. De zonnevlek,kenactiviteit hebben in 1981 of 1982 een maximum bereikt.

Een groot probleem bij de ontvangst van verre televisiezenders is de grote verscheidenheid aan televisienormen die wereldwijd wordt toegepast. Aan dat probleem zal dan ook later aandacht worden geschonken. Bijzondere VHF-propagatie tot ca. 100 MHz doet zich nog al eens voortengevolge van zgn. sporadische E-Iaag-reflectie. Eerder is al iets over de reflecterende eigenschappen van deze laag gezegd. Daarbij is, als gunstige periode voor sporadische E-Iaag-reflectie, de periode mei tot en met augustus genoemd. De daguren tussen 08 en 19 lokale tijd hebben daarbij de meeste kans. Aangezien het voorkomen van sporadische E-Iaag-reflectie op onze lengtegraad wat gun­stiger wordt in zuidelijke richting, bestaat er dus geregeld kans op ontvangst van bijvoorbeeld de Spaanse TV-zenders in band I.

Een derde propagatiemogelijkheid voor het onderste frequentiebreik van de VH F-band is de reflectie van TV- of FM-signalen tegen meteorietbanen. Dagelijks dringen vele brokken en brokjes materie uit de ruimte de dampkring van de aarde binnen. Verreweg de meeste daarvan verbranden tijdens hun reis door de dampkring tengevolge van de wrijvingswarmte die ontstaat. De sporen die deze desintegrerende meteorieten nalaten, zijn geïoniseerd en zijn derhalve in staat radiosignalen te reflecteren. Sporen van meteorieten komen het meest voor op hoogten tussen de 80 en 100 km, dat is dus iets lager dan de sporadische E-Iaag. Er zijn periodes in het jaar, waarop men aan de hemel geregeld "meteoorzwermen" kan waarnemen: tussen mei en september, gewoonlijk 's nachts. Dat is dan ook de periode die zich het beste voor ontvangst van "meteoriet-DX" leent.

Het bereik van een zender in band I of 11 kan onder die omstandigheden ca. 1000 km bedragen; voor sporadische E-DX is dat maximaal 2000 km. Belangrijk voor VHF- en UHF-DX is de zgn. troposferische propagatie, waarbij signalen worden gereflecteerd door bijzondere weersomstandigheden. Dit proces speelt zich af in de troposfeer, die aan de polen een dikte heeft van ca. 6 km, op onze breedte ca. 11 km en in tropische gebieden ca. 18 km. De toevloed van zonne-energie zorgt hier voor het transport van water en warmte en verooorzaakt ook de wisselende seizoenen, temperaturen en neerslag op aarde. Daarbij kan de refractie-index van de lucht plotseling variëren wanneer er in de opbouw van de luchtlagen verstoringen zijn, bijvoorbeeld door wolken en mist. Er is een groot aantal variaties denkbaar, waarbij dit gebeurt. Wanneer mistgebieden van boven af door de zon worden beschenen, zal de lucht daar opwarmen, terwijl het in deze gebieden koud blijft. Er ontstaat dan een zgn. temperatuurinversie; op een bepaalde hoogte is een laag waar de temperatuur plotseling hoger is dan de onderliggende laag. Hierdoor verandert de refractie index van de lucht plotseling en kunnen VHF- en UHF-signalen worden gereflecteerd.

Er zijn nog meer voor de hand liggende oorzaken van temperatuurinversies. Denkt u maar eens aan het verschil in opwarming gedurende de dag tussen land en zee, met name als er sneeuw ligt of wanneer zand of rotsen een flinke reflectie van de warmte geven. Er ontstaan dan, afhankelijk van de wind, variërende tem­peratuurinversies, die ook weer voor reflectieverschijnselen van VHF- en UHF­signalen kunnen zorgen. Hetzelfde kan gebeuren wanneer er, over een warme zee, koude lucht wordt aangevoerd. Er ontstaat dan een inversie tengevolge van het schuiven van een luchtlaag met lage vochtigheidgraad over een luchtlaag met een hoge vochtigheid en opnieuw kan zich bijzondere VHF- en UHF-propagatie manifesteren.

Gedurende weersveranderingen zijn inversies in de hogere luchtlagen ook heel gewoon, zodat een gevarieerd mozaïek van DX-mogelijkheden bestaat, die echter soms van korte duur zijn en voorts niet tot geweldige extra bereiken van stations zullen leiden, omdat deze refracties zich op een relatief bescheiden hoogte afspelen. 600 km is wel zo'n beetje het maximale bereik dat met troposferische DX kan worden gehaald, maar het bijzondere is wel dat ook UHF­signalen dan ver kunnen reiken.

Er moet nog even worden gewezen op de mogelijkheid dat zich twee inversies boven elkaar bevinden. Er is dan reflectie mogelijk op twee hoogten, maar soms ook tussen die beide lagen. Wij hebben dan te maken met een "duet" dat, wanneer het bepaalde hoogte afmetingen heeft, zeer verre VHF/UHF-DX kan verzorgen. Wie wel eens gevlogen heeft, weet dat er op verschillende hoogten wolkenlagen kunnen optreden. Wanneer die ver van elkaar liggen, is er geen sprake van een duct, maar wanneer ze dicht bij elkaar liggen of wanneer een wolkenlaag zich boven een mistgebied bevindt, is er kans op de vorming van een duet aanwezig. In landen waar rivieren zich door diepe dalen slingeren, blijft ook nog wel eens mist hangen. Een in de lengterichting van het dal gezonden signaal kan dan tus­sen water en bovenkant mistbank reflecteren. Men spreekt dan van een "oppervlakte-duct". Een normaal duct heet dan ook wel een "vrij duct".

Ook voor dit soort DX-en geldt weer dat men mettertijd ervaringen opdoet en een soort "feeling" ontwikkelt voor het bestaan van goede DX-condities. Verder is het van belang dat DX-ers elkaar telefonisch (of via de email)  op de hoogte stellen wanneer zich bijzondere VHF/UHF-propagatiecondities voordoen.


Om een inzicht te krijgen in de verschillende moeilijkheden die zich in de televisienorm voordoen, is tabel 12 gegeven.

Er zijn in feite drie hoofdgroepen te onderscheiden: de CCIR-norm, die gangbaar is in West-Europa en daarbuiten in landen met een netfrekwentie van 50 Hz, de O.I.R.T.-norm die gangbaar is in Oost-Europa en de R.T.M.A.-norm die geldt in Noord-Amerika en de meeste landen waar de netfrekwentÎë60 Hz is. Afwijkend is het Franse 819lijnensysteem (alleen VHF), terwijl in Engeland vroeger het 405 lijnensysteem (alleen VHF) werd gebruikt. Behalve afwijkende televisienormen zijn er in sommige landen binnen één systeem ook afwijkende kanaalindelingen. Te noemen zijn in dit opzicht voor VHF: Australië, Ierland, Italië, Japan, Marokko, Nieuw-Zeeland en Zuid-Afrika. Omdat Italië in aanmerking komt voor TV-DX, geeft tabel 13 een overzicht van de afwijkingen tussen de normale en de Italiaanse kanaalindeling.


Tabel 13

Kanaalafwijkingen in de VHF-band kunnen vaak nog wel met de fijnafstemming van de televisieontvanger worden ondervangen. De kanaalafwijkingen in Ierland zijn het gevolg van de grotere separatie tussen beeld en geluidsdraaggolf (6 MHz) en de konsekwente doorvoering hiervan in het kanaalraster waar elk kanaal dus 1 MHz extra opschuift, als volgt: 18-53,75 en 59,75, IC-71 ,75 en 67,75, 10-175,25 en 181,25, IE-183,25 en 189,25 etc.

---

Propagatie Middengolf, FM en VHF-UHF.

Het elektromagnetische spectrum dat is toegewezen aan de verschillende gebruikerscategorieën wordt niet door alle op dezelfde wijze gebruikt. Het gebruik, ook wel de "transmissiemethode" genoemd, hangt af van het karakter van de voortplanting van de uitgezonden elektromagnetische golven en van de gewenste wijze van communicatie.

Door de zendantenne wordt aan de atmosfeer van de aarde een elektromagnetisch veld afgestaan dat zich rechtlijnig met de lichtsnelheid (ca. 300000 km/sj zal verplaatsen. Tijdens deze beweging of "propagatie" van de golven zijn daarop allerlei invloeden werkzaam die alle tot gevolg hebben dat de intensiteit van het "veld" geleidelijk aan afneemt. Zo verspreidt de energie zich over een steeds groter wordende ruimte, ontstaat verzwakking door botsingen van de straling met de luchtmoleculen van de dampkring en treedt aan de grond verzwakking op door de onvolmaakte bodemgeleiding. In vele gevallen is de verzwakking, of absorptie, ook nog afhankelijk van de gebruikte frequentie. Dit kan al worden aangetoond in de middengolfband, waar het bereik van zenders met de lage frequenties (lange golflengten) overdag veel groter is dan het bereik van zenders die zich van de hoge frequenties in de middengolf bedienen. Zenders in de lange golf hebben een relatief groot bereik, terwijl FM-zenders onder normale omstandigheden niet veel verder dan 100 km van de zendmast gehoord kunnen worden.

In de propagatiewetenschap maakt men onderscheid tussen "grondgolven" en "ruimtegolven". De grondgolf blijft in contact met het aardoppervlak, terwijl de ruimtegolf zich van de aarde verheft.  In de radiocommunicatie speelt de grondgolf een belangrijke rol tot frequentie van ca. 2 MHz; daarboven neemt het belang van de ruimtegolf snel toe. Uiteraard is deze overgang geleidelijk, zoals ook later zal blijken. Beperken we ons voor het moment even tot de grondgolven, dan kan de relatie tussen frekwentie en bereik, bij een behoorlijk en voor alle frequenties gelijk zendvermogen, in een grafiek worden uitgebeeld. Zie fig. 3.

Fig. 3

Uitdrukkelijk moet worden opgemerkt dat deze grafiek geldt voor een gemiddelde grondgeleiding en voor een situatie waarbij storing door andere zenders buiten beschouwing is gelaten. De verzwakking van de grondgolf neemt sterk af bij propagatie over grote wateroppervlakten, zodat bijvoorbeeld in Engeland een betere ontvangst van de Nederlandse middengolfzenders bestaat dan in Frankrijk. Storing van andere zenders ontstaat wanneer die zenders op een gelijke, of ongeveer gelijke, frequentie werken als het gewenste station. Men duidt deze storing in de vakterminologie aan met het woord "interferentie". Het is duidelijk dat twee zenders, die op dezelfde golflengte werken en binnen elkaars bereik zitten, beide een reductie van hun bruikbaar ontvangstgebied zullen ervaren.
 

Is de ene zender aanzienlijk sterker dan de andere, dan zal de interferentiezone zich gaan verplaatsen ten nadele van de zwakste zender. Bij de kanaaltoekenning op de lange- en middengolf zijn (in 1975) dan ook maximale vermogens toegekend en heeft men het principe van de nagenoeg storingsvrije ontvangst binnen het nationale ontvangstgebied (de landsgrenzen) als norm aanvaard. Aangezien er, bij aanwezigheid van een andere zender op dezelfde golflengte, in de randgebieden altijd sprake is van enige storing, heeft men de verhouding' ­tussen de sterkte van het signaal יn de sterkte van de storing (het ongewenstesignaal) eveneens gedefinieerd. De "signaal-stoorverhouding" of "signaal ruis verhouding" is nog juist acceptabel wanneer zij op de ontvangstplaats 27 dB is.*  (* Voor grondgolf-ontvangst is deze zgn. protectieverhouding 30 dB)

De zenderdichtheid in Europa heeft het noodzakelijk gemaakt om ook in Nederland over te gaan tot middengolfzenders van een hoger vermogen, die zijn gebouwd op een gunstiger plaats dan voorheen teneinde het gehele land (met uit­zondering van een deel van de provincie limburg) met voldoende signaal te kunnen bedienen.

Uit fig. 3 blijkt dat de betekenis van de grondgolf afneemt naarmate de frequentie toeneemt. Voor kortegolf is het grondgolfbereik al ver beneden de 200 km en voor FM speelt het al helemaal geen rol meer.

Het wordt dan ook zaak om eens te zien of de ruimtegolf nog een bijdrage kan leveren voor de aardse signaaloverdracht. Het is dan nodig om ons te verdiepen in de structuur van de luchtlagen en met name in die zones waarin, onder invloed van zonnestraling op verschillende golflengten, ionisatie van de lucht­moleculen plaatsvindt. De luchtdruk, die nabij het aardoppervlak ca. 1 atmosfeer bedraagt, neemt daarboven snel af. Dit betekent dat, bij toenemende hoogte, de lucht steeds ijler wordt, om tenslotte over te gaan naar de interplanetaire ruimte, waar een vrijwel volledig vacuum heerst. In feite betekent dit dat de luchtmoleculen zich bij toenemende afstand tot de aarde gemiddeld steeds verder van elkaar bewegen. De moleculen zijn samengesteld uit atomen en in lucht komen voornamelijk atomen voor van stikstof, zuurstof en waterstof. Deze atomen zijn weer opgebouwd uiteen kern, waarom­heen zich, op relatief grote afstand, elektronen bewegen. Denkt men zich bij­voorbeeld de kern ter grootte van een speldeknop, dan is de ijlheid van het atoom voor te stellen door de elektronen daaromheen in ongeveer cirkelvormige banen van 1 meter diameter te denken.

De elektronen blijven in hun banen tengevolge van een elektrisch ladings verschil. De kern bevat evenveel eenheden positieve lading als er elektronen zijn, waardoor het atoom elektrisch neutraal is. Splitst zich een elektron van het atoom af, dan vormt dit een zelfstandige negatieve lading, terwijl het atoom deze negatieve lading te kort komt en dus een positieve lading krijgt. Het incomplete atoom, dat nu dus resteert en dat elektrisch geladen is, heet "ion". Een ion kan ףook worden gevormd doordat een atoom een of meer elektronen opneemt. In dat geval is het ion dus negatief geladen. De ionisatie, het proces dus dat ionen worden gevormd, komt tot stand door toevoering van energie. In de ijle luchtlagen treedt ionisatie op tengevolge van de straling van de zon. Het zijn vooral het ultraviolette licht en de zachte ront-genstraling van het zonnespectrum, die ionisatie in de ijle luchtlagen veroorzaken.
 

Beziet men nu in fig. 4 hoe de ionendichtheid er bij verschillende hoogten overdag uitziet, dan blijkt dat er in de kromme lijn enkele maxima zijn aan te geven die b.v. bij ca. 100, 200 en 400 km optreden. We kunnen dus, boven de aarde, zones aanwijzen waar de dichtheid aan ionen (en dus ook aan vrije elektronen) groter is dan op omringende hoogten. Deze zones heten "ionosfeer­lagen". Aan het begin van deze eeuw werd als eerste de Heaviside-Iaag ontdekt. Deze heet nu E-Iaag. later ontdekte Appleton op grotere hoogte een geïoniseerde de zone die van veel grotere itensiteit is en die van groot belang zou blijken te zijn voor de kortegolfoverdracht: de F-Iaag. De hoogten van de verschillende ionosfeerlagen variëren nog met de breed­tegraad op aarde en met het seizoen (fig. 5).

Aangezien de zonnestraling 's nachts afwezig is, en daarmee de bron van de ionisatie vervalt, zullen de verschillende lagen 's nachts, door recombinatie van ionen en elektronen tot (ongeladen) atomen, oplossen. Voor de dichtst bij de aarde gelegen lagen, waar de lucht nog niet zo ijl is, gebeurt dit het snelst; zo zal de D-Iaag zeer snel na zonsondergang verdwijnen, terwijl de E-Iaag enkele uren later volgt. De overdag gevormde F1 en F2-lagen voegen zich samen tot de F-Iaag, waarvan de inonisatie weliswaar afneemt, doch gedurende de nach­telijke uren niet verdwijnt. Kortegolf-overdracht is vrijwel geheel op de F2-laag aangewezen. De antennestraling moet echter de lager aanwezige ionosfeerlagen passeren voordat de F2-laag kan worden bereikt. Daarbij treedt zowel absorptie als verstrooiing van energie op, en in een enkel geval - bij een slechte keuze van de frequentie - zelfs E-Iaag-reflectie.

In fig. 5 is, naast de regelmatig voorkomende D-, E-, F1- en F2-lagen, ook de hoogte van een met "Es" geïndiceerde zone aangegeven. Dit is de zgn. sporadische E-Iaag, die, zoals de naarn al aangeeft, op willekeurige tijden optreedt op hoogten tussen ca. 90 en 120 km. Vermoedelijk komt de Es-laag alleen voor wan­neer er verschillende natuurkundige processen samenvallen.

Vrijwel zeker leveren de sporen van geïoniseerd gas die in de dampkring verbrandende meteoren en meteorieten achterlaten, een belangrijke bijdrage tot het ontstaan van de Es­laag. Voor kortegolf kan het optreden van deze laag belangrijke konsekwenties hebben, aangezien de ionisatie dermate sterk kan zijn dat straling van freqenties tot ca. 100 MHz er door kan worden gereflecteerd.
De waarschijnlijkheid van het optreden van de Es-laag is voor de geografische breedte van Nederland het grootst in de zomermaanden tijdens jp' daguren, speciaal rond het middaguur. In de tropische gebieden treedt Es vrijwel elke dag op tussen 08 en 17 uur lokale tijd.
 

Hoe kan nu de "reflectie" van een elektromagnetische golf door een ionosfeer laag plausibel worden gemaakt? Hiertoe kunnen we gebruik maken van de wetten van Snellius, die bekend zijn als de brekingswetten voor het zichtbare licht. licht is echter óók een elektromagnetische strali ng. Volgens Snellius breekt een lichtstraal bij het binnendringen van een medium met grotere (optische) dichtheid naar de normaal toe en bij het binnenvallen in een medium met een kleinere optische dichtheid van de normaal af. De "normaal" is de loodlijn op het brekend oppervlak. Een ionosfeerlaag kan worden beschouwd als een medium van geleidelijk veranderende dichtheid, waarbij de binnenvallende straling beetje bij beetje wordt gebroken, totdat de invalshoek met de normaal zó groot is geworden dat totale reflectie optreedt. De nu gereflecteerde straling wordt dan, via multipele refractie van de normaal áf, buiten de ionosfeer geleid. Het een en ander is aan de hand van een vereenvoudigd model geïllustreerd in fig. 6. Verondersteld wordt dat de dichtheid geleidelijk met de hoogte stijgt. Zou de straal nog niet totaal gereflecteerd zijn op het moment dat zij het midden van de inonosfeerlaag bereikt (waar dus de grootste ionendichtheid wordt verondersteld). dan zal zij de laag aan de bovenzijde verlaten en nimmer op aarde terugkeren. Ook dit is in fig. 6 geïllustreerd.

De lichtbreking in een prisma leidt tot kleurschifting: de mate waarin refractie optreedt, is niet voor alle golflengten van het licht gelijk. Men zegt wel dat de brekingsindex freqentie fhankelijk is. Bij de refractie van elektromagnetische straling in de ionosfeer geldt dit eveneens; de breking is des te sterker naarmate de freqentie lager is. In feite betekent dit dat lagere freqenties dus eerder worden gereflecteerd dan hogere freqentie. Men kan óók zeggen dat, voor de reflectie van hogere freqenties, een sterkere ionisatie van de F-Iaag aanwezig moet zijn, dan voor lagere freqenties vereist is. Men kan dit verschijnsel in de praktijk dagelijks ervaren; waar overdag de 13 meter golflengte een belangrijke kortegolfband is, zal deze 's avonds geleidelijk onbruikbaar worden, terwijl dan juist stations in de langere golflengten beter doorkomen.
 


De reflecterende eigenschappen van de ionosfeer worden geregeld op vele plaatsen overal ter wereld gemeten met behulp van ionosfeerpeilers, dat zijn zendontvangers die signalen van toenemende frequenties loodrecht naar boven sturen en dan de tijd meten totdat de echo terugkomt. Op die wijze kan men een indruk krijgen van de lokale hoogte van de verschillende ionosfeerlagen en van hun reflecterende eigenschappen.

Al die gegevens, die nu al gedurende vele jaren worden gemeten, zijn in compu­terprogramma's verwerkt, waardoor, voor alle gewenste propagatie circuits, thans betrouwbare gegevens ter beschikking staan.

Dat de ionisatie van de verschillende lagen zich vrijwel continu wijzigt, moge volgen uit het feit dat de zonnestand ten opzichte van de aarde eveneens van minuut tot minuut verschilt. Door de scheve stand van de aardas ten opzichte van haar baanvlak bestaan er seizoenen. Fig. 7 illustreert dat. In fig. 8 is één en ander nog wat verduidelijkt; op 22 december staat de zon loodrecht op 23'/2 graad zuiderbreedte en op 21 juni 23'/2 graad noorderbreedte. Op de overige dagen van het jaar beweegt het punt, waar de zon loodrecht boven staat, zich tussen deze uitersten. En aangezien de toestand van de ionosfeerlagen direct afhankelijk is van de invallende zonnestraling, blijkt de ionisatie dus afhankelijk van het seizoen te zijn. Hetzelfde kan worden gezegd t.a.v. de lokale tijd van de dag. Op elk willekeurig moment is slechts omstreeks de helft van de aardbol door de zon verlicht.


Daar is het dag. De andere helft bevindt zich in de duisternis of ten minste in de overgang tussen licht en donker (fig. 9). De propagatiecondities variëren dus voor elke plek op aarde met de tijd van dag of nacht. Tot dusverre hebben we gemakshalve verondersteld dat de zon een constante stralingsbron is. Dit blijkt echter niet het geval te zijn. Reeds in de zeventiende eeuw namen zonnewaarnemers geregeld donkere vlekken waar op de zonneschijf. Deze vlekken verplaatsten zich door de draaiing van de zon om haar as (in ca. 27 dagen), ze verdwenen geleidelijk, maar er kwamen ook weer nieuwe plekken voor in de plaats. De waarnemingen van honderden jaren zijn voor het eerst door de Zwitserse astronoom Wolf samengevat, waarbij bleek dat de zon­nevlekkenactiviteit een bepaalde periode vertoonde die gemiddeld 11 jaar duur­de. Gedurende die periode steeg de zonnevlekkenactiviteit van een minimum in een paar jaar tijd naar een maximum, waarna deze weer geleidelijk afnam. In fig. 10 is een gemiddelde zonnevlekkencyclus getekend.

Wolf ontwierp een systeem om de zonnevlekkenactiviteit als een getal weer te geven. Daarbij telde hij elke zonnevlekkengroep eenvoudig voor 10 en elke vlek in de groep bovendien voor 1. Het zonnevlekkengetal (R) dat aldus ontstond, kan variëren van 5 gedurende minimale zonnevlekkenactiviteit tot ca. 150voor maximale activiteit.

 

Het maximum varieert per zonnecyclus tussen ca. 100 en 200; de laatste waarde is gemeten tijdens het zeer hoge maximum dat in 1958 is opgetreden, het maximum van 1968 bedroeg ca. 110, terwijl 1975 weer een minimum liet zien. Een zonnevlek kan gemakkelijk een oppervlakte hebben die zo groot is als de doorsnede van de aarde. Deze donkere plek op de zon wordt veroorzaakt door een lokale afkoeling, vermoedelijk doordat zeer sterke magnetische velden op die plaats de zon verlaten. Dit gaat gepaard met de uitstoting van enorme hoeveelheden ultraviolette straling, die dus in de bovenste ionosfeerlagen (F1 en F2) de ionisatie beïnvloeden. De zonnevlekkenactiviteit varieert van dag tot dag, waarbij persistente groepen zonnevlekken meer dan 27 dagen kunnen bestaan. De zonnevlekkencyclus als voorgesteld in fig. 10 is dus een gemiddelde waarde, waaromheer de dagelijkse waarden zich globaal afspelen. Kortom, de ionosfeer mag niet worden beschouwd als een betrouwbaar reflectiemedium en het ge­bruik ervan berust dan ook op kansberekening.

Verstoringen van het stralingspatroon van de zon treden op willekeurige momenten op en zullen later ter sprake komen. Desondanks is men voor lange-afstandscommunicatie op het gebruik van dit medium afgewezen.

De uitbreiding van ruimtegolven wordt pas van enig praktisch belang op frequenties boven ca. 1000 kHz (golflengte 300 m) en neemt in betekenis toe naarmate de golflengte korter wordt. Deze ruimtegolf-propagatie speelt alleen een rol tijdens de lokale avond- en nachturen, wanneer de D-Iaag is opgelost. Signalen kunnen dan, afhankelijk van het seizoen, reflecteren tegen de E- en/of de F-Iaag, en daarbij naar de aarde terugkeren. Waar zenders in de korte mid­dengolf overdag een vrij beperkte reikwijdte hebben, kunnen zij 's avonds ver­rassend ver worden gehoord. De ontvangst van de ruimtegolf kan nog worden bevorderd door de toepassing van antennes die de zenderenergie voornamelijk in bovenwaartse richting afstralen. Het is niet moeilijk om te berekenen dat, bij reflectie op een hoogte van 100 km boven de aarde, ontvangst tot een afstand van ca. 1000 km van de zendmast kan worden bereikt. Het bereik blijft echter afhankelijk van de reflecterende eigenschappen van de ionosfeer, en dus van met name het seizoen, waardoor immers de zonnestand en de lengte van dag en nacht zijn bepaald. Dit betekent dat het bereik niet constant is, maar onderhevig zal zijn aan variaties, Het gaat, bij de korte middengolfontvangst in de avond, slechts om één ionosfeerreflectie. In vaktermen heet dat een éénhopsverbinding.

Bij kortegolf kan men eveneens met éénhopsverbindingen te maken hebben, maar meestal zal het de bedoeling van de internationale kortegolfstations zijn om grote afstanden te overbruggen. Er is sprake van meerhopsverbindingen. Er zijn momenteel ongeveer 1500 kortegolf-omroepzenders in de lucht. Daarvan zijn ca. 650 zenders met een puur lokale betekenis en ongeveer 850 zenders die zich toeleggen op internationale omroep. Stations die zich met de internationale en intercontinentale omroep bezig houden, bedienen zich over het algemeen van veel hogere zendvermogens dan de lokale zenders.

Wanneer men zich wil toeleggen op de ontvangst van ver verwijderde kortegolf­stations, dan is een nog was dieper gaande kennis van het overdrachtsmedium nodig. Men is dan in staat om bewust, zowel wat de tijd als wat de frequentieband betreft, naar het gewenste station te zoeken.

De langste afstand die men met éénmalige ionosfeer-reflectie kan overbruggen, is afhankelijk van de hoogte van de ionosfeer en het stralingspatroon van de antenne. De laagste afstraling die door een zendantenne in de praktijk nog kan worden bereikt, is ca. 5°. Met zo'n lage elevatie wordt de Frlaag bereikt op een afstand die tussen de 1500 en 2000 kilometer van de zender verwijderd is. Be­schouwt men een symmetrische reflectie, dan zal de gereflecteerde straling dus in één "hop" een afstand kunnen overbruggen van 3000 à 4000 km, afhankelijk van de hoogte van de ionosfeer. Het punt waar de reflectie optreedt, noemt men het reflectiepunt (fig. 11).

Is de afstand tussen zender en ontvanger groter dan 3000 à 4000 km, dan zullen meer ionosfeerreflecties nodig zijn om deze afstand te overbruggen; óók zijn grond reflecties dan noodzakelijk. Deze grondreflecties dragen aanzienlijk bij tot de verstrooiing van het signaal, afhankelijk van de terreingesteldheid op de plaats waar dit optreedt.  De zendantenne straalt niet één dunne bundel uit doch een kegel van straling, die men zich in het vertikale vlak ongeveer kan denken als in fig. 12 is aangegeven. De vertikale openingshoek is in dit geval ca. 20°, de gemiddelde elevatie dus ca. 15° (5° plus de helft van de bundeldikte).

Beziet men nu (fig. 13) het verloop van de reflecties, dan blijkt dat er tussen de zender en een punt op 2000 km afstand, geen signaal van deze zender beschik­baar is. Dit stuk staat bekend als de stille zone of skip distance. Het zal duidelijk zijn dat voor een kortegolfverbinding de reflecterende eigenschappen van de verschillende reflectiepunten bepalend zijn.

In de kortegolf-predicties worden dan ook de eigenschappen van de reflec­tiepunten vertaald naar de hoogste frekwentie die bij een zo groot mogelijke invalshoek (bij vlakke afstraling dus) nog kan worden gereflecteerd. Dit noemt men de MUF voor F2-4000. De letters MUF zijn de afkorting van "maximum usa bie frequency" of maximaal bruikbare frekwentie. Deze frekwentie geeft, volgens de kansberekening, betrouwbare verbindingen gedurende 50% van de tijd. Omdat dit geen basis is waarop communicatie kan worden bedreven heeft men, naast de MUF, de aWF of FOT ingevoerd. Deze "optimum working fre­quency" of "frequence optimum du travail" ligt in waarde 15% lager dan de MUF en geeft betrouwbare verbindingen gedurende 90% van de tijd.

Vindt men aan de hand van de kortegolf-predicties dus een MUF voor F2" laagreflectie van 20 MHz, dan zal de aWF dus 20 - 3 = 17 MHz zijn, en de optimaal in aanmerking komende kortegolfband voor de verbinding derhalve 15 MHz (19 m). Wanneer men, op een wereldkaart, de punten met gelijke MUF's onderling verbindt, dan ontstaat een zgn. contourkaart.  In fig. 14 is zo'n contourkaart getekend. Gewoonlijk is de wereldkaart in Merca torprojectie. De MUF-contouren voor F2-4000 zijn aangegeven door vloeiende lijnen, waarbij de MUF staat aangegeven. Duidelijk is op de kaart te zien dat de dag/nacht-overgang zich op de geografische lengte van de Amerikaanse oost kust bevindt.

Het is daar 5 uur vroeger dan GMT. De MUF's boven Noord­Amerika zijn nog laag en vertonen een duidelijk minimum van 10 MHz. De zone van daglicht gaat gepaard met een snelle stijging van de MUF naar ca. 30 MHz voor de geografische breedte van Amsterdam, terwijl de afname van de MUF na het invallen van de duisternis veel geleidelijker plaatsvindt. Dit is te zien aan het "uitlopen" van de MUF-contouren in oostelijke richting.

Op de kaart zijn een aantal kortegolf trajecten uitgezet, die Nederland als centrum hebben. De verbindingen lopen natuurlijk volgens rechte lijnen, hetgeen met behulp van een globe gemakkelijk kan worden geconstateerd. De trajecten verschijnen als krommen op de kaart tengevolge van de projectiemethode. Op deze krommen zijn, op 2000 km van de eindpunten, voor elk traject de reflectiepunten aangebracht. De hier heersende propagatie condities zijn bepalend voor de frequentie op het beschouwde tijdstip (1200 GMT) voor de verbinding kan worden gebruikt. Gewoonlijk zijn er dus twee verschillende waarden, waarvan de laagste moet worden gekozen. Beziet men bijvoorbeeld het traject naar oostelijk Noord-Amerika, dan heeft het oostelijke reflectiepunt een F2-4000 MUF van ca. 26,5 MHz. Voor het westelijke reflectiepunt geldt een MUF van 16 MHz. Bij deze laagste maximum usabie frequency behoort weer een aWF van 13,6 MHz zodat op dat moment de 11 MHz-band (25 m) de hoogst bruikbare frequentie is voor het traject. Het gebruik van de 15 MHz (19 m) is eveneens mogelijk, doch zij zal misschien slechts gedurende ca. 60% van de tijd goed te ontvangen zijn.

Met behulp van contourkaarten kunnen voor elke verbinding de bruikbare frequenties worden bepaald. Dergelijke contourkaarten worden door b.v. de Boulder Laboratories in de Verenigde Staten van Amerika uitgegeven. Tegen­woordig worden door de radiostations meestal computer predicties gebruikt. Deze zijn echter afgeleid va n dezelfde waarnemingen die ook tot de contourkaar­ten hebben geleid. Wie achtereenvolgens, voor verschillende tijden, van de contourkaarten voor één traject de MUF-waarden afleest, kan een kromme samenstellen die het verloop van de MUF met de tijd geeft.

In fig. 15 zijn drie van dergelijke MUF-krommen voor drie verschillende trajecten samengevat. Voor alle drie krommen geldt dat de stijging van de MUF in de morgen sneller gaat dan de afval ervan in de avond. Ook is duidelijk te zien dat de MUF voor de daguren veel hoger is dan die tijdens de nacht. Waar 6 of 9 MHz bruikbare frequenties zouden zijn voor de avonduren op het westelijk halfrond, kan overdag gemakkelijk 21 MHz worden gebruikt.

De relatief korte periode, waarop bijvoorbeeld Sydney op een hoge frekwentie (21 MHz, 13 m) bereikbaar is, wordt veroorzaakt door de grote lengte (16500 km) van het traject. Op de wereld tijdenkaart kan men aflezen dat de ochtend in Europa nog maar pas is begonnen. wanneer de avond in Australië al begint te vallen, zodat het gebruik van de hoge "dagfrekwenties" slechts tot enkele uren per etmaal beperkt blijft.

In de zomermaanden is de daglichtperiode langer zodat het dagelijkse minimum in de MUF dan niet zo diep is. De MUF-kromme heeft dan dus een veel vlakker verloop. Het maximum is veelal ook lager dan in de winter, wat wordt verklaard door de grotere afstand zon­aarde in dit seizoen. Behalve de MUF, bestaat er ook een LUF, de "Iowest usabie frequency". Er zijn een aantal factoren die de LUF bepalen. De voornaamste daarvan is de D-Iaag­absorptie die niet alleen afhankelijk is van de ionisatie van deze laag, maar óók van relatief grote luchtdichtheid in de laag, waardoor mede verstrooiing op­treedt. Het effect van de D-Iaag absorptie is mede afhankelijk van de lengte van het traject binnen deze laag: bij steile opstraling is de absorptie veel minder dan bij een zo laag mogelijke opstraling zoals gewoonlijk voor lange-afstandsver­bindingen plaats vindt. Het is duidelijk dat, waar de D-Iaag alleen overdag bestaat, deze absorptie alleen tijdens de daguren voorkomt. De D-Iaag-absorptie is ook frekwentie-afhankelijk: voor hoge frekwenties treedt minder absorptie op dan voor lage.

Naast de ionosferische absorptie treden ook grondverliezen op. Bij een traject langer dan ca. 3500 km zijn meerhopsverbindingen noodzakelijk, waarbij ook bodemreflectie optreedt,. Daarbij bepaalt de geleidbaarheid van de grond in ho­ge mate de verliezen die daarbij optreden. Bij een woede geleidbaarheid (pol­ders, zeewater) zullen de verliezen lang niet zo groot zijn als bij reflectie op rotsachtige of woestijnachtige gronden. Gemiddeld wordt, per grond reflectie, 20% signaal verloren.

Uiteraard speelt de afstand ook een grote rol. De antennestraling verspreidt zich steeds verder, waardoor de intensiteit ervan afneemt en dus ook de plaatselijk aanwezige veldsterkte vermindert.

Al deze factoren bij elkaar leiden tot de LUF voor een bepaald traject. De LUF geeft eigenlijk aan welke (lage) frekwenties overdag niet meer redelijkerwijze bruikbaar zijn voor een verbinding, omdat de signaalsterkte op de ontvangst­plaats te zwak wordt ten opzichte van de plaatselijk aanwezige zonneruis. De LUF is mede afhankelijk van het gebruikte zendervermogen en van de eigen­schappen van de zendantenne. Voor een lang traject kan de LUF, onder ongun­stige omstandigheden, wel eens hoger worden dan de MUF. Er is dan geen kortegolfverbinding mogelijk.

De MUF bepaalt de hoogste frekwentie die nog voor een bepaald traject kan worden gebruikt en de LUF de laagste frekwentie. Tussen deze beide bevindt zich een frekwentiegebied waarin uit beschikbare kortegolfbanden een keuze kan worden gedaan. Wanneer men met een beperkt vermogen in de zendanten­ne werkt, is het altijd goed om de werkfrekwentie zo dicht mogelijk bij de MUF(OWF) te kiezen, omdat de absorptie dan zo klein mogelijk is en de resteren­de signaalsterkte op de ontvangstplaats zo groot mogelijk.
De bovenstaande overwegingen verschaffen algemene inzichten in het mecha­nisme van de kortegolfoverdracht, maarzij leiden nog niet tot praktische resulta­ten. Dat kán ook niet; aan deze basiskennis moet nog een grote mate van prak­tijkervaring met het kortegolfluisteren worden toegevoegd om redelijk accurate voorspellingen te doen van het verwachte golflengtegebruik.

Wel kunnen we, met de verworven kennis, wat algemene regels definiëren die ons bij het afstemmen op de kortegolf van pas kunnen komen.  In de eerste plaats kan onderscheid worden gemaakt tussen éénhopsverbindingen en meerhopsverbindingen. Immers, bij regionale kortegolfverzorging zal de opstraalhoek van de zendantenne in he! algemeen wat steiler worden geko­zen, zodat het signaal de ionosfeer onder een wat grotere hoek bereikt dan bij uitzendingen die op de verre afstand worden gericht. Uit praktische overwegin­gen kan, als grens, een afstand van 2500 km worden gekozen. Omdat een steil naar boven afgestraald signaal de ionosfeer passeert wanneer de frekwentie te hoog is gekozen, zullen éénhopsverbindingen dus veelal op lagere frekwenties plaatsvinden dan meerhopsverbindingen, waarbij altijd laag opstralende anten­nes worden toegepast.

Voorts moet onderscheid gemaakt worden tussen dag en nacht. Tijdens de daguren zullen hogere frequenties kunnen worden gebruikt dan 's nachts, om­dat de zonnestrali ng de ionisatie van de F-Iaag op peil houdt. Na zonsondergang neemt deze geleidelijk af. Moeten we een grens stellen tussen "dag" en "nacht", dan lijkt een goede keuze: de nacht treedt in één uur ná zonsondergang op het reflectiepunt dat het dichtst bij de ontvanger is gelegen. De dag begint eveneens een uur nà zonsopgang op het meest nabije reflectiepunt.
Tot slot moet rekening worden gehouden met het seizoen omdat hierdoor, vooral 's nachts, de hoogst bruikbare frekwentiebanden worden beïnvloed. Op basis van deze globale afspraken kan nu ook een tabel worden samen­gesteld. Deze tabel is niet meer dan een serie vu istregels die gelden voor gemid­delde overdrachtscondities.

Tabel 5. Verwacht kortegolf frekwentiegebruik bij verschillende lokale condities op de ontvangstplaats

Afstand tot zender (km)	Zomer		Winter
	dag	nacht	dag	nacht
500 - 2500	9-15 MHz	6-11 MHz	9-15 MHz	6-7 MHz
groter dan 2500	11-21MHz	9-15MHz	11-21 MHz	6-11 MHz

In tabel 5 komt de 25 MHz-band niet voor. Deze band wordt onder normale omstandigheden dan ook weinig gebruikt, maar komt bij hoge zonnevlek­kenactiviteit zeker aan bod voor lange afstandsverkeer. Bij extreem lage zonnevlekkenactiviteit doen zich eveneens wijzigingen in de tabel voor en zal voor een aantal verbindingen de hoogst genoemde frequentieband van de tabel niet meer gelden. Aangezien deze minimumcondities zich eerst rond 1986 of daaromtrent zullen gaan voordoen, blijft de tabel vooreerst goed hanteerbaar.

Voor de VHF- en UHF-bereiken geldt als regel dat de optische horizon van de zendantenne tevens de uiterste grens van het zenderbereik is. Onder normale omstandigheden worden frequenties die boven de 30 MHz liggen, niet meer door de ionosfeer gereflecteerd. Hoewel onder zeer gunstige omstandigheden tijdens hoge zonnevlekkenperiodes soms reflecties tot ca. 60 MHz kunnen voorkomen, liggen de frekwenties van "Band 2", de FM-band, altijd boven de MUF van de F2-laag. Als propagatie over de optische horizon plaatsvindt, is dat te danken aan abnormale overdrachtscondities. Daaronder zijn sporadische E-Iaag-verschijnselen te rangschikken, maar ook reflecties tengevolge van bij­zondere klimatologische omstandigheden zoals temperatuurinversies die bijvoorbeeld in mistgebieden kunnen ontstaan. Waar VHF-DX een zaak is van deze bijzondere condities, zal in het desbetreffende hoofdstuk aan dit onderwerp wat meer aandacht worden besteed.

UHF-DX kan geen gebruik meer maken van ionisatieverschijnselen; daarvoor zijn de uitgezonden frekwenties te hoog. Men is voor bijzondere overdracht van UHF-signalen geheel aangewezen op troposferische verschijnselen. Aangezien deze zich dichter bij het aardoppervlak afspelen dan ionosferische verschijnse­len, wordt UHF-DX dus geplaagd door een beperkter bereik dan VHF-DX, waar vooral de laag genummerde kanalen soms verrassend verte ontvangen kunnen zijn.

Bron: DX Hobby door J Vastenhoud 1979