
対流圏伝搬とは、対流圏に関連した電磁波伝搬のことです。VHFまたはUHF無線送信機のサービスエリアは、光学的地平線のすぐ外側まで広がっており、その地点から信号強度は急速に低下し始めます。このような「ディープフリンジ」受信エリアに住む視聴者は、特定の条件下では、通常はノイズに隠されている弱い信号が信号強度を増し、良好な受信が可能になることに気づくでしょう。このような条件は、現在の対流圏の状態と関連しています。
対流圏伝搬信号は、地表に隣接し、高度約25,000フィート(8 km)まで広がる大気圏を伝搬します。そのため、このような信号は数百マイルにわたる気象条件の影響を直接受けます。非常に安定した温暖な高気圧性の気象条件(すなわち高気圧)下では、通常は弱い遠方の送信機からの信号が強くなります。このような状況下では、ローカル送信機への干渉によって同一チャネル干渉が発生することもあります。これは通常、アナログ放送では水平線や余分な浮遊画像、デジタル放送では信号の途切れとして現れます。安定した高気圧システムは、対流圏伝搬を強化する特徴的な条件を提供し、特に、卓越する等圧線に沿って伝搬する信号(等圧線を横切る信号ではなく)を有利にします。このような気象条件はいつでも発生する可能性がありますが、一般的には夏と秋が最も適した時期です。特定の好条件の場所では、対流圏伝搬の強化により、超高周波(UHF)テレビ信号を1,000マイル(1,600 km)以上まで受信できる場合があります。
このような高気圧の特徴として、通常は晴天で雲一つなく、風がほとんどない日が続きます。日没時には上空の空気が冷え、地表温度も下がりますが、その速度は異なります。これにより境界または温度勾配が生じ、逆転層が形成されます。同様の効果は日の出時にも起こります。この逆転層によって、超高周波(VHF)および超短波(UHF)電波が通常の電波到達距離をはるかに超えて伝搬することが可能になります。
逆転層は送信機からの電離層反射波を効果的に低減します。通常、VHFおよびUHF信号は地平線に到達すると宇宙空間へと伝播し、電離層の屈折率によって信号が戻ってくるのを防ぎます。しかし、逆転層が発生すると、信号は宇宙空間へ直接進むのではなく、地平線を越えて大きく屈折します。
霧は、逆転層効果によって対流圏にも良好な影響をもたらします。霧は高気圧時に発生し、そのような状況で上空が晴れた状態で広範囲に霧が発生すると、上層の霧が加熱され、逆転層が形成されます。この状況はしばしば日没時に発生し、夜通し続き、日の出とともに約4~5時間かけて解消されます。
対流圏ダクト伝搬は、安定した高気圧性の天候時に発生しやすい電波伝搬の一種です。この伝搬方法では、信号が通常の温度低下(逆転層と呼ばれる)ではなく、大気中の温度上昇に遭遇すると、その地域の大気の屈折率が高いため、信号が曲げられます。対流圏ダクト伝搬はすべての周波数に影響し、この方法で増幅された信号は最大で800マイル(1,300 km)まで伝搬する傾向があります(ただし、1,000マイル/1,600 kmを超える距離で「トロポ」信号を受信した人もいます)。一方、対流圏屈折では、大気の屈折率がかなり高い場合、500マイル(800 km)以上離れた場所からでも良好な信号強度を持つ安定した信号が受信されることは珍しくありません。
ラジオやテレビ信号の対流圏ダクティングは、夏から秋にかけて比較的よく見られる現象で、温度や湿度が異なる気団の境界における大気の屈折率の変化によって生じます。たとえるなら、地表付近の密度の高い空気は、上層の密度の低い空気よりも波面をわずかに遅くするため、波の伝播に下向きの湾曲が生じると言えます。
冷たい空気の塊が暖かい空気に覆われると、非常に大規模なダクト現象が発生することがあります。これは気温逆転と呼ばれ、2つの気団の境界は、停滞した気象前線に沿って1,000マイル(1,600km )以上にも及ぶことがあります。
気温逆転現象は、大きな水域に隣接する沿岸地域で最も頻繁に発生します。これは、日没直後に冷たく湿った空気が自然に陸地に向かって移動し、地表付近の空気が上層の空気よりも早く冷えることが原因です。同様の現象は、朝、昇る太陽が上層を暖める際にも起こることがあります。
対流圏ダクト伝搬は40MHzまで観測されることがあるものの 、信号レベルは通常非常に弱い。90MHz以上の高周波の方 が一般的に伝搬しやすい。
送信機と受信機の間の高山地帯や起伏の多い地形は、対流圏信号の効果的な障壁となる可能性があります。理想的には、送信機と受信機の間に比較的平坦な陸上経路があるのが対流圏ダクト効果を得るのに最適です。海上経路も優れた結果をもたらす傾向があります。
世界の特定の地域、特に地中海やペルシャ湾では、対流圏ダクト現象が年間を通して数ヶ月間発生し、視聴者は1,600km(1,000マイル)の距離でも定期的に高品質な信号を受信できる場合があります。このような状況は通常、非常に暑く安定した夏の天候時に最適となります。
対流圏の電波が海上を通過する現象、特にカリフォルニアとハワイ、ブラジルとアフリカ、オーストラリアとニュージーランド、オーストラリアとインドネシア、フロリダ海峡、バーレーンとパキスタン の間では、VHF/UHF帯の受信範囲が1,000~3,000マイル(1,600~4,800km )に及ぶことがある。南ロシアからの信号の共通経路を利用するため、エチオピアに米国の傍受基地が建設された。
対流圏信号はフェージングのサイクルが緩やかで、ノイズのないステレオ、ラジオデータシステム(RDS)データの受信、FMでのHDラジオストリームの安定した同期、ノイズのないカラーテレビ画像、安定したDTV受信、および安定したDABラジオ受信に十分な強度の信号を生成することがあります。DVB -Tでは、 2つの送信機がガードインターバル内にあり、受信機からほぼ等距離にあり、かつ同期している限り、広いSFNを実現することもできます。ただし、同期しておらず、等距離でもない場合は、互いに干渉します。
デジタルテレビの長距離受信は、ほぼ全て対流圏ダクト伝搬によって行われる(これは、ほとんどのテレビ局がUHF帯で放送しているためだが、全てではない)。
「DXingとは、遠くの局を聴く技術と科学である。」[ 1 ]アマチュア無線協会であるARRLは、トロポスフェリック通信の結果を含む北米の距離記録のリストを管理している。