Hoe ver reikt een amateurzender ?
Die vraag is verre van eenvoudig te beantwoorden omdat het antwoord afhangt van een groot aantal factoren. Op deze pagina vind je een heel korte opsomming van de belangrijkste factoren. Het valt echter buiten het opzet van deze website om diep op in te gaan op alle aspecten van de radiopropagatie: we beperken ons hier tot enkele elementaire begrippen. De voortplanting van radiosignalen is een zeer uitgebreid domein waarover veel informatie te vinden is op het internet, onder meer op deze goed geïllustreerde website in het Nederlands, of in het Engels op bijv. de RSGB-site. Voor een goede praktische inleiding kan je voorts ook bijv. de Engelse artikelenreeks uit Radcom van G0KYA en G3 NYK hier als PDF-bestand downloaden.
Onderscheid HF en VHF/UHF
Op de lagere HF-banden heb je vaak wat meer vermogen nodig en ligt het niveau van de ruis ook een stuk hoger.
Overigens is het niet zo dat als je op HF een goede verbinding hebt met bijv. Italië, dat je signaal "onderweg" ( bijv. in Zwitserland ) ook overal sterk is. In de "skip zone" - het met zwart gemerkte gebied in het plaatje hiernaast - hoort men je signaal niet, het gaat daar hoog door de atmosfeer en is op het aardoppervlak quasi niet te ontvangen. Daardoor is het perfect mogelijk dat een frequentie in gebruik is terwijl jij er toch helemaal niets op hoort. Vandaar dat je voor je begint te zenden even moet navragen of die frequentie inderdaad vrij is, waarbij dan bijv. een Duitse amateur die zowel jou als de andere stations kan horen, er je op kan attenderen dat anderen die frequentie al bezetten...VHF- en UHF-signalen ( hoger dan 30 MHz ) worden in principe niet door de atmosfeer weerkaatst: ze dringen er doorheen. Bijgevolg reiken ze in theorie niet verder dan de horizon; in praktijk is met een goede richtantenne een aantal honderden kilometer haalbaar. Het gebeurt ook vaak dat verstoringen in de atmosfeer toch de weerkaatsing van VHF- of UHF-signalen mogelijk maken waardoor grote afstanden overbrugd kunnen worden.
Als je een andere amateur goed sterk hoort, is de kans groot dat hij jou ook hoort, maar zelfs dat is geen zekerheid: weet dat in sommige omstandigheden radiosignalen zich slechts in één richting voortplanten zodat jouw signaal niet bij dat andere, sterke station waarneembaar is.
Maar VHF- en UHF-signalen zijn ook veel gevoeliger voor hindernissen op het radiopad. Men zegt wel dat de zend- en ontvangstantennes elkaar moeten kunnen "zien". Heuvels, maar ook gebouwen of ( vochtige ! ) bomen kunnen een onoverkomelijke hindernis vormen, ook als de afstand tussen beide stations klein is. Daardoor kan je op die hogere frequenties vaak een spectaculaire verbetering van je bereik halen door je antenne enkele meters hoger te installeren, zeker als hij daardoor boven de omliggende daken uitkomt. Zorg wel dat je coaxkabel van goede kwaliteit gebruikt anders verlies je weer een deel van de winst door de extra demping in de langere voedingslijn.
Omdat er op deze hogere banden meer bandbreedte beschikbaar is, kan men ook FM gebruiken wat een betere geluidskwaliteit oplevert. Daarom worden de meeste plaatselijke verbindingen onder radioamateurs op VHF en UHF gemaakt, al dan niet via een repeater of relaisstation. Repeaters worden meestal op hoge gebouwen geïnstalleerd, waardoor ze ook vanop grote afstand te bereiken zijn door zwakke portabele of mobiele stations. Dat geldt zeker voor de meeste 2m-repeaters; in praktijk zijn veel 70-cm relais vooral bedoeld voor plaatselijk verkeer. Een hoge locatie of een sterk vermogen zijn daarvoor vaak niet nodig - integendeel: door het bereik van een repeater te beperken kan men er enkele op dezelfde frequentie laten werken in verschillende delen van het land.
In de meeste handboeken wordt de grens tussen de HF- en VHF-banden op 30 MHz gelegd. In praktijk is dit onderscheid echter niet stabiel: soms zijn de "condities" erg gunstig. Zo kan je bijvoorbeeld in het voorjaar en de vroege zomer dikwijls met "sporadic E" op 50 MHz gedurende korte tijd, heel sterke signalen ontvangen uit Zuid-Europa of nog verder. Als de condities echter ongunstig zijn, is op de hogere HF-banden geen ver verkeer mogelijk.
"Condities" in de ionosfeer
De "condities" of de toestand van de ionosfeer is van essentieel belang voor het lange-afstandverkeer.
Die toestand hang af van verschillende factoren en varieert sterk van dag tot dag. Belangrijk daarvoor is de activiteit van de zon,
waaronder het aantal zonnevlekken, en dat aantal volgt een 11-jarige cyclus.
Op dit ogenblik ligt het hoogtepunt van de huidige cyclus achter ons zodat we de volgende jaren steeds mindere condities kunnen verwachten.
In het diagram hiernaast zie je dat het dieptepunt van de huidige cyclus pas rond 2020 voorspeld wordt - dat betekent dus dat we de eerstvolgende jaren op niet veel DX-verkeer moeten hopen...
Omdat de ionisatiegraad van de atmosfeer afhangt van de activiteit van de zon, hangt de propagatie ook samen met het tijdstip van de dag.
Normaal zijn tegen het eind van de namiddag die atmosferische lagen het sterkst geïoniseerd, maar na zonsondergang neemt dit snel af.
Dan gaan de hoogste HF-banden het eerst dicht en hoor je er niets meer.
De lagere HF-banden blijven vaak nog gedurende een heel stuk van de nacht bruikbaar.
Maar als de zon erg actief is kan het gebeuren dat ook de hogere banden nog tot een stuk in de nacht uitstekende propagatie mogeliijk maken.
Ook 's zomers is de ionosfeer op onze breedtegraad langer blootgesteld aan de zon zodat de propagatie dan vaak veel beter is dan in de winter.
De zonneactiviteit is dus bijzonder belangrijk voor het radioverkeer op aarde.
Er zijn verschillende mogelijkheden om je te informeren over de toestand van de ionosfeer.
Als je de huidige toestand wil kennen, kan je die natuurlijk checken op basis van bijv. NCDXF-bakens die je hoort,
de verbindingen die worden gespot in de DX-cluster, of internet-sites waarop lopende verbindingen aangegeven worden,
zoals Pskreporter dat PSK-verbindingen geeft of
Reverse Beacon Network voor CW-QSO's.
Kijk voor enkele praktische hints even op de pagina over "wat er te horen valt".
Voor toekomstige condities - als je bijv. wil weten of er wat te werken valt in de contest van volgende week -
kan je afgaan op voorspellingen en simulaties. Die worden elke maand in diverse radioamateurbladen gepubliceerd.
Daarmee kan je uitzoeken op welk uur en welke HF-frequentieband, je het meest kans maakt voor een verbinding met een aantal plekken verspreid over de hele aarde.
Sommige websites bieden dezelfde informatie ook on-line aan, bijv. DR2W
of DX-maps.
Er bestaan ook diverse computerprogramma's en app's waarmee je zelf je voorspellingen kan maken.
HamCap bijvoorbeeld, is een gratis te downloaden interface voor de VOACAP,
een professioneel programma voor propagatievoorspellingen.
Het presenteert op een wereldkaart mooi hoe de propagatie op een band verschuift naargelang het uur van de dag, hoeveel "hops" je signaal maakt enz...
Voor een contest geeft het je een idee van de condities die je op de banden kan verwachten.
Een andere factor die de "condities" beïnvloedt is het aardmagnetisch veld. Via de DX-cluster of sommige websites kan je dagelijks de evolutie van die factoren volgen ( cfr. de A- en de K-index ).
Voorts bestaat er een aantal bijzondere verschijnselen die in uitzonderlijke omstandigheden ongewone verbindingen mogelijk maken.
Lichte zonneactiviteit veroorzaakt poollicht waartegen je radiosignalen kan laten weerkaatsen om extra grote afstanden te overbruggen.
Zware erupties op de zon kunnen zoveel geladen deeltjes tot in de aardatmosfeer brengen dat ze soms dramatische, dagenlange verstoringen van de ether tot gevolg hebben.
Op noordelijke breedtegraden kan dit ook zware schade veroorzaken aan lange hoogspannings- en telefoonlijnen.
Voorts zijn er nog meteorietenzwermen, "tropo" en diverse andere verschijnselen in de hogere lagen van de atmosfeer met bijzondere effecten op de radiopropagatie;
daar gaan we hier niet verder op in.
Tenslotte kan voor verbindingen op VHF en hoger, ook het gewone weer aan het aardoppervlak een rol spelen, bijv. inversie van luchtlagen of op SHF, regenbuien die de propagatie hinderen.
Richtantenne of omnidirectionele antenne
Met een richtantenne kan je het signaal dat je uitzendt ( of ontvangt ) bundelen in een bepaalde richting waardoor je tegenstation je sterker ontvangt. Natuurlijk heeft dat het nadeel dat je signaal bij stations uit andere richtingen veel zwakker doorkomt. Portabele VHF/UHF setjes zijn standaard allemaal uitgerust met een korte, handige 'rubber duck'-antenne. Daarmee kan je zo'n portabeltje gemakkelijk in je jaszak meenemen. Maar met zo'n inefficiënte antenne is je bereik vaak beperkt tot enkele honderden meters, zeker in een dichtbebouwde omgeving. Als je op hetzelfde setje een goede richtantenne aansluit en die vrij opstelt boven de omgeving, kan je daarmee enkele tientallen kilometer overbruggen.
Maar ook antennes die bekend staan als rondstralend, stralen niet in alle richtingen even sterk.
Hun werkelijk stralingspatroon hangt af van de hoogte waarop ze opgesteld zijn ( in verhouding tot de golflengte waar ze op werken ).
Zo hoort een dipool op een halve golflengte boven de grond te hangen: dan straalt hij vooral laag over de horizon,
waardoor er meer signaal in de verte gereflecteerd wordt door de ionosfeer.
Hang je dezelfde dipool maar een kwart golflengte hoog dan straalt hij meer recht omhoog, en dat is uiteraard minder gunstig als je DX-verbindingen wil maken.
Het spreekt voor zich dat een antenne ook vrij moet hangen: antennes waarvan de afstraling gehinderd wordt door gebouwen of bomen presteren uiteraard minder. De nadelige invloed van dergelijke obstakels neemt toe met de frequentie en is dus groter op VHF en zeker op UHF.
Transmissiemode
Om telefonie- ( spraak ) signalen over te brengen heb je relatief veel bandbreedte nodig. Daardoor kan je ook meer hinder hebben van storingen. In principe geldt dus dat zwakke signalen beter "verstaanbaar" ( lees: uit te filteren ) zijn als hun bandbreedte smaller is. Als je een betrouwbare verbinding wil maken over lange afstand, gaat dat dus gemakkelijker met digitale modes of CW, dan met SSB of FM. Voor telefonie is SSB een efficiënte modulatiemethode waarmee je het beschikbaar uitgangsvermogen van je zender ( en ook het radiospectrum ) optimaal benut. Met SSB kan je dus gemakkelijker grotere afstanden overbruggen dan met AM - dat daardoor volledig in onbruik is geraakt voor normaal amateurverkeer.Frequentieband
In principe kan je op alle HF-banden, wereldwijde verbindingen maken, maar niet altijd even gemakkelijk. Op de lagere banden heb je vaak meer vermogen nodig en worden de antennes zo groot dat het voor een gemiddeld amateur niet realistisch om daarvoor een richtantenne met winst te gebruiken. Op de hogere banden kan je dikwijls met veel minder vermogen DX werken, maar die banden zijn minder vaak open en ze gaan 's avond vroeger dicht. Voor Europees verkeer is de 40m band vaak goed geschikt. Voor verdere verbindingen is de 20m band dikwijls een goed compromis tussen de verschillende voor- en nadelen. Met tools zoals de Hamcap-software kan je snel een idee krijgen van wat op een bepaald ogenblik haalbaar is op een of andere frequentieband.Vermogen van de zender en kwaliteit van de ontvanger
Uiteraard kan je met meer vermogen gemakkelijker een verre verbinding realiseren dan met kleine "QRP"-vermogens. Toch is dat relatief: je moet onder meer rekening houden met de verliezen in je transmissielijn en antennesysteem en met de eventuele winst van een richtantenne. Bovendien is het niet zo dat het verdubbelen van je zendvermogen ook leidt tot een dubbel zo sterk signaal in de ontvanger van je tegenstation: daarvoor moet je je effectief uitgangsvermogen verviervoudigen ! Daarom is het interessanter om eerder je antenne(winst) te verhogen dan je zendvermogen. En ook al heb je er geen greep op: als je tegenstation een uitstekende antenne heeft en een goede ontvanger die zwakke signalen uit de ruis kan halen, is de kans groter dat hij je hoort en je een verbinding kan opzetten.
Locatie
Dit is een andere factor dat je waar je meestal niet veel aan kan doen, maar die wel belangrijk is. Als radioamateur zit je het best op een berg midden op een eiland met vrij uitzicht in alle richtingen en zo ver mogelijk van de bewoonde wereld waar allerlei storingen rondhangen.Dat is natuurlijk een utopie, maar het spreekt voor zich dat het een groot verschil uitmaakt tegenover een amateur die ergens in een stad woont, omgeven door hoge bergen. Deze laatste kan misschien beter investeren in een goed mobiel of portabel station als hij graag veel DX-verbindingen wil maken...
Hoe ver kom je uiteindelijk ?
Omdat er zoveel verschillende factoren in meespelen is het niet gemakkelijk te voorspellen hoe ver je signaal reikt met een eenvoudig station. Om enig idee te geven van wat haalbaar is wagen we ons toch aan een raming op basis van enkele "gemiddelde waarden": 10W SSB op 14 MHz in een dipool die enigszins vrij ophangt op een 10-tal m boven de grond. Uit de ervaring van veel amateurs blijkt dat met een dergelijk eenvoudig station, verbindingen van enkele duizenden km haalbaar zijn als de "condities" normaal zijn. Dat betekent dat je met andere amateurstations in heel Europa verbindingen kan maken, en af en toe ook met Amerikaanse en Aziatische stations.Bij goede condities, een antenne met meer winst of 100 W uitgangsvermogen is DX-verkeer met bijv. Noord-Amerika vlot haalbaar.
CW ( morse ) of digitale modes zijn heel wat efficiënter dan SSB waardoor je bereik aanzienlijk groter wordt, zelfs als je je zendvermogen vermindert om je eindtrap te ontzien.
En met VHF ? Stel dat je werkt met 10W in FM in een rondstralende antenne, bijv. een kwart-golf groundplane of J-pole, die vrij kan afstralen op 10 m hoogte:
met een dergelijk station moet je in een vlak terrein ong. 10 à 15 km kunnen overbruggen.
Voor grotere afstanden kan je beter gebruik maken van een repeater:
zo een relaisstation is vaak op een hoog gebouw opgesteld zodat jouw signaal daar sterk binnenkomt en ongehinderd doorgestuurd kan worden.
Daardoor ligt de kwaliteit van de verbinding meestal een stuk hoger en kan je met hetzelfde station verbindingen maken met andere radioamateurs die vele tientallen km verwijderd zijn.
Noteer wel dat dit richtwaarden zijn: ook al gaan 2 m-signalen in theorie niet over de horizon, toch kan je met goede richtantennes die op goede locaties naar elkaar gericht zijn, soms met enkele Watts CW of SSB, vele honderden km overbruggen...