電離層伝搬大円通路ロングパスショートパス伝搬時間差エコー第一種減衰

無線工学 > １アマ > H19年04月期 > A-23
A-23	次の記述は、短波（ＨＦ）帯の電波伝搬について述べたものである。［　］内に入れるべき字句の正しい組合せを下の番号から選べ。

(1)

一般に電波は送受信点間を結ぶ［Ａ］を通り、そのうち図のＳのように最も短い伝搬通路を通る電離層波は電界強度が大きく、無線通信に用いられる。しかし短波帯の遠距離通信においては、Ｓの伝搬通路が昼間で第一種減衰が大きく、Ｌの伝搬通路が夜間で減衰が少ないときは、Ｓの伝搬通路よりも図のＬの伝搬通路を通る電波の電界強度の方が大きくなり、十分通信できることがある。

(2)

このような逆回りの長い伝搬通路による電波の伝搬を［Ｂ］といい、条件によりＳとＬの二つの伝搬通路を通って伝搬すると、伝搬の到達時間差により［Ｃ］を生ずることがある。

	Ａ	Ｂ	Ｃ
１	対流圏	ロングパス	エコー
２	対流圏	対流圏散乱	ドプラ効果
３	大円通路	対流圏散乱	ドプラ効果
４	大円通路	ロングパス	エコー
５	大円通路	ロングパス	ドプラ効果

Fig.H1904A23a

HFで世界中と交信する時、どちらにビームを向けたらよいか、を考えるのに役立ちます。不思議なことに、距離の長い経路を通ってくる電波の方が強かったり、両方同じようなレベルで聞こえるために、CWなどではエコーがかかって、取りにくいことこの上ないことなどがままあります。［１］ロングパスとショートパス　地球上のある点から電波を出して、もう一つの点に到達する経路は、無数にありますが、最短経路は一つだけです。この最短経路をショートパスといい、普通はこれに沿って伝搬するものと考えられるので、日本から北米西海岸向けで交信したい時は、ほぼ北東にビームを向けます。
Fig.HI0203_a 伝播経路の昼夜と第一種減衰	ところが、たまに、北東側からほとんどスカスカの信号しか聞こえないのに、南西からの信号が強かったり、両方から同じような強さで入感する事があります。このように、ショートパスと反対の経路で長い方の伝播経路をロングパスといいます。　これは、Fig.HI0203_a左のように、ショートパスよりもロングパスの方が伝搬条件が良好なことがあって、距離の近い方が弱く、長い方が強い、という逆転の関係になるためです。　どういう条件で、このようになるのかは、この後に詳しく見て行きます。
［２］昼と夜とで電離層通過時の減衰が異なる　では、どのようなケースが「長い距離の方が条件が良い」のでしょうか？　これを考えるには、代表的な例として、夜と昼との電離層の条件差があります。　電離層は昼間は太陽からの電離作用により電子密度が高く、夜間は低いので、Fig.HI0203_a右のように、透過・反射の際の減衰（吸収）率が異なってきます。　通常、DXに使用するにはＤ・Ｅ層を突き抜けてＦ層反射を利用する14 [MHz]帯以上の周波数が多いので、これを例に考えてみます。電磁波が電離層を突き抜ける時、その電子密度が高いほど、また、周波数が低いほど大きな減衰を受けます。減衰量は電子密度に比例し、周波数の2乗に反比例します。この「突き抜ける時の減衰」を第一種減衰といいます。　これに対して、反射の際に受ける減衰を、第二種減衰といいます。夜になると遠距離の中波放送（AMラジオ）が聞こえるようになるのは、昼間は存在して中波を減衰させてしまうＤ層が消滅し、Ｅ層の電離層波が使えるためです。この第二種減衰は電子密度が大きいほど、また、周波数がMUFに近づくほど大きくなりますが、電子密度や周波数と減衰量は単純な関数にはなりません。　話を戻すと、14 [MHz]以上では夜間にＥ層の第一種減衰が減少し、また、第二種減衰も減少するため、電界強度が強いまま長距離伝搬できるようになります。この効果は、何度もホップ（跳躍）する遠距離ほど、昼間との差が顕著になります。　このことから、ショートパスの経路がほとんど昼間で、大きな減衰を受けるが、ロングパスの方は夜間で、あまり減衰を受けない場合、ロングパスの方の距離による減衰よりもショートパスの第一種減衰の方が大きくなり、ロングパスの方が電界強度が大きい、という現象が起こるわけです。　また、両者の強度が同程度の場合、経路差にも依りますが、数 [ms]～数十 [ms]の時間差で到達するため、エコーとして聞こえ、電信などではキーダウンとスペースが重なって、信号は強いのにほとんど取れないこともあります。それでは、解答に移ります。　Ａ…短波を使う遠距離通信では主に大円通路を使います　Ｂ…ショートパスの反対はロングパスです　Ｃ…経路差による時間差が信号として聞こえる現象はエコーですとなりますから、正解は４と分かります。

［１］ロングパスとショートパス

［２］昼と夜とで電離層通過時の減衰が異なる