Введение
Аномальное распространение (иногда сокращается до анапропа или анопропа) включает в себя различные формы распространения радиоволн, вызванные необычным распределением температуры и влажности по высоте в атмосфере. Хотя это может включать распространение с большими потерями, чем в стандартной атмосфере, на практике этот термин чаще всего используется для описания случаев, когда сигнал распространяется за пределы нормального радиовидимости. Аномальное распространение может вызывать помехи в радиосвязи в диапазонах VHF и UHF, если удалённые станции используют ту же частоту, что и местные. Например, аналоговое эфирное телевизионное вещание может быть нарушено сигналами удалённых станций на том же канале или подвержено искажениям (двойные изображения). Радарные системы могут выдавать неточные данные о дальности или направлении на удалённые объекты, если радиолокационный "луч" искривляется из-за эффектов распространения. Однако радиолюбители используют эти эффекты для приёма далёких телевизионных и FM-станций (DX).
Anomalous propagation (sometimes shortened to anaprop or anoprop) includes different forms of radio propagation due to an unusual distribution of temperature and humidity with height in the atmosphere. While this includes propagation with larger losses than in a standard atmosphere, in practical applications it is most often meant to refer to cases when signal propagates beyond normal radio horizon. Anomalous propagation can cause interference to VHF and UHF radio communications if distant stations are using the same frequency as local services. Over the air analog television broadcasting, for example, may be disrupted by distant stations on the same channel, or experience distortion of transmitted signals ghosting). Radar systems may produce inaccurate ranges or bearings to distant targets if the radar "beam" is bent by propagation effects. However, radio hobbyists take advantage of these effects in TV and FM DX.
Профиль температуры воздуха
Первое предположение при прогнозировании распространения радиоволны состоит в том, что она движется в воздухе, температура которого снижается со стандартной скоростью с высотой в тропосфере. Это приводит к небольшому изгибу (рефракции) пути волны в сторону Земли и объясняет эффективную дальность, которая немного больше геометрического расстояния до горизонта. Любое отклонение от этой температурной стратификации изменит траекторию распространения волны.
Супер преломление
Очень часто возникают температурные инверсии в приземном слое, например, когда воздух охлаждается ночью, а выше остается теплым. То же самое происходит и на высоте, когда теплая и сухая воздушная масса натекает на более холодную, как при нисходящих потоках воздуха, вызванных усилением высокого давления. В обоих случаях показатель преломления воздуха увеличивается, и электромагнитная волна изгибается к земле, а не продолжает распространяться вверх. При приземной инверсии луч в конечном итоге достигает земли, и часть его может отразиться обратно к излучателю. При высотной инверсии изгиб будет ограничен слоем, в котором она образовалась, но изгиб увеличит дальность распространения луча, возможно, за пределы обычного радиовидимости.
Атмосферный канал
Когда инверсия очень сильная и неглубокая, электромагнитная волна задерживается внутри слоя инверсии. Луч будет многократно отражаться внутри слоя, подобно распространению в волноводе. При наземном волноводном распространении луч будет многократно достигать поверхности земли, вызывая эхо-сигналы на регулярных расстояниях в направлении источника излучения. В возвышенных волноводах дальность передачи может быть значительно увеличена.
Под преломлением
С другой стороны, если воздух неустойчив и охлаждается с высотой быстрее, чем стандартная атмосфера, волна будет выше ожидаемой и может не достигнуть целевого приемника.
Другие причины
Другие способы регистрации аномального распространения включают тропосферное рассеяние, вызывающее неоднородности в тропосфере, рассеяние от метеоров, преломление в ионизированных областях и слоях ионосферы, и отражение от ионосферы. Этот тип ложного сигнала относительно легко обнаружить при анализе временной петли, если он вызван ночным охлаждением или морской инверсией, так как наблюдаются очень сильные эхо, развивающиеся на определенной площади, расширяющиеся в стороны, не перемещаясь, но значительно меняющиеся по интенсивности с течением времени. После восхода солнца инверсия постепенно исчезает, и площадь соответственно уменьшается. Инверсия температуры также наблюдается перед теплыми фронтами и вокруг зоны холодного опускания грозовых облаков. Поскольку в таких условиях присутствуют осадки, аномальные эхо распространения смешиваются с реальным дождем и/или интересующими целями, что затрудняет их разделение. Аномальное распространение отличается от наземных помех, отражений от океана (морских помех), биологических сигналов от птиц и насекомых, обломков, дипольных отражателей, песчаных бурь, шлейфов вулканических извержений и других метеорологических явлений, не связанных с осадками. Наземные и морские помехи представляют собой постоянное отражение от фиксированных участков поверхности со стабильными отражающими характеристиками. Биологические рассеиватели дают слабые эхо на большой площади. Их размер может меняться со временем, но не сильно по интенсивности. Обломки и дипольные отражатели являются временными и меняют высоту с течением времени. Все они указывают на наличие реального объекта, который либо имеет значение для оператора радара, либо легко объясним и теоретически воспроизводим. Аномальное распространение в контексте радиолокации в разговорной речи называют "мусором", а наземные помехи – "грязью". Доплеровские и импульсно-доплеровские радары извлекают информацию о скорости целей. Поскольку аномальное распространение исходит от стационарных объектов, можно вычесть данные об отражательной способности с нулевой скоростью и очистить радарное изображение. Наземные и морские помехи, а также энергетический всплеск при заходе солнца можно различить таким же образом, но другие артефакты – нет. Этот метод используется в большинстве современных радаров, включая системы управления воздушным движением и метеорологические радары.