Dispense di Propagazione - Propagation Handouts

[i4mfa]

I4MFA - Appunti sui modelli di propagazione ionosferica Il modello previsionale ha una valenza, probabilistica, sulla evoluzione futura di un fenomeno, non ci dice la reale situazione attuale. Attraverso la comparazione di due mappe di foF2 relative alle ultime due misure possiamo intuire il reale evolvere a brevissimo termine della propagazione, oltre a conoscere il suo stato attuale. W4MFA - Sharing my knowledge about ionospheric propagation A forecast model has a probabilistic meaning on the future development of a phenomenon, not on real actual status. If you compare two foF2 maps, following one hour after the other, you may realize the short term true propagation development; and you get actual status too. Dispense Di Propagazione [Italiano - PDF] Propagation Handouts [English - PDF] La lettura di queste dispense prevede una conoscenza abbastanza approfondita degli argomenti trattati; non si pongono come obiettivo spiegare cosa siano il Pseudo-Brewster Angle, il Pederson Ray o le PCA e sintetizzano in appendice una serie di considerazioni utili per una corretta lettura. I hope you reader have quite a deep knowledge of the topics covered here, as I am not going to explain what Pseudo-Brewster Angle or Pederson Ray or PCA are; I have included as an addendum some knowledge insights you can find useful for a proper reading.

Un ringraziamento a IK7JWY Artuto che ha reso possibile la pubblicazione sul forum.

[IK7JWY]

Grazie per l'ottimo contributo. Già scaricate e ho iniziato a leggerle.
A proposito delle figure a pagina 2, quelle con il raytracing ogni 5 gradi di take-off, me ne ero reso conto tempo fa smanettando con Proplab-Pro, un software a suo tempo acquistato e che ho aggiornato l'altro giorno per l'occasione (sotto Windows10 non girava più, finché non mi sono accorto che avevano aggiornato la versione 3.0 alla 3.1, che gira tranquillamente anche sotto Windows10).
Quella che segue è un'animazione del raytracing, segnale a 28500 kHz, distanza del target circa 4000 km, sweep dell'angolo di take-off da 1° a 20°. Si nota , appunto, con riferimento al primo salto, quanto da te scritto nelle dispense:

Al crescere dell'angolo di take-off per una onda elettromagnetica ad una data frequenza, aumenta la quota di riflessione, oltre a diminuire il path

[i4mfa]

A differenza di progetti e realizzazioni qui - o da altre parti - presentati, che sono frutto dell'ingegno - piu' o meno malsano - del progettista, Dispense Di Propagazione nulla e' se non una - a quanto ho visto necessaria - sintesi di come stanno le cose.
Di mio c'e' una essenziale - dispense - articolazione, con un doveroso Ultimo Capitolo in cui... dimostro che 2 + 2 = 4.
A questo proposito, vero con NEC (4NEC2, MMANA, ecc) ma anche con Proplab-Pro, occorre essere realisti nella impostazione dei parametri: nella immagine di Art notiamo (poco) la scritta using the parameters given; al di la' della frequenza (28,5) vediamo una altezza (hF2) tale per cui a 1400Km buchiamo la ionosfera; mmmh, se abbassiamo la altezza della ionosfera (al crescere della quota hF2 dello strato F2 aumenta la predetta distanza ma diminuisce la frequenza di rifrazione per un dato angolo di take-off), Es docet, facciamo riflettere frequenze maggiori; peraltro, che sian 10 (come nella immagine) o 6 (maggiormente realistico) i gradi di take-off, (La rifrazione ionosferica) parliamo (considerando il mio QTH, Bologna) di un valore di foF2 (sopra ad Alezio, in licenza poetica, Creta o Cipro nella realtà) di...
[lascio per esercizio la risposta, magari da accompagnarsi con una realistica immagine di SWS sul punto - circa! - in questione]
Ora, stante che la matematica della fisica (non io) dice questo, la c.d. figura di merito di una antenna fino a quanti gradi di take-off la calcoliamo... ad esempio per una OWA 10M, tanto per parlare di antenne note?
La domanda e' semplicemente a chiarire il motivo per cui ho scritto a quanto ho visto necessaria.

[IK7JWY]

parliamo (considerando il mio QTH, Bologna) di un valore di foF2 (sopra ad Alezio, in licenza poetica, Creta o Cipro nella realtà) di...
[lascio per esercizio la risposta, magari da accompagnarsi con una realistica immagine di SWS sul punto - circa! - in questione]

Sempre da Proplab-Pro, stesso giorno e ora considerati per il raytracing, sopra Alezio la foF2 viene indicata pari a 8,5 MHz. Sopra Cipro, invece, pari a 9,5 Mhz circa. In verdino la tratta radio considerata. Qualche approssimazione per il fatto che il punto iniziale della tratta non era esattamente Alezio, ma +- Roma.

[i4mfa]

E a questo punto diventa comodo un template (pag.2 La Rifrazione Ionosferica) da sovraimporre ad una mappa come quella presentata: attraverso esso notiamo che (take off 5 gradi) il fattore moltiplicativo (3,2) applicabile alla foF2 su Cipro (9,5) consente rifrazioni in 10M in quella zona.
Arturo, posta per i lettori il link alla mappa, alternativa a quella degli australiani (che francamente prediligo)
https://www.sws.bom.gov.au/HF_Systems/6/5

[IK7JWY]

In realtà, la mappa da me postata nel precedente commento è quella prodotta dal software Proplab-Pro. Non è una mappa che si trova online. Tra l'altro, la creazione di questa mappa da parte di Proplab-Pro è fortemente influenzata anche dal parametro "Effective SSN" , altrimenti chiamato nel software come "IG index". Ho notato che se opto per il download dei valori attuali dei parametri, tra cui l'Eff. SSN, si ottiene , solo per questo, un valore sicuramente non corrispondente al vero. La mappa da me postata, infatti, è stata calcolata sulla base di un Eff.SSN pari a 86 ! In realtà, il valore attuale è intorno a 7. Se imposto questo valore, al posto di quello scaricato non so da dove dal software, ottengo una mappa molto simile a quella consultabile online sul sito di KC2G (dove però vedo che l'eSSN considerato in questo momento è 9,9 Insomma, ci sarebbe da mettersi d'accordo sul valore dei parametri sulla base dei quali vengono prodotte queste mappe. E resta il fatto che esse derivano da un modello basato sulla rete di ionosonde oggi esistenti in giro per il Globo. Uno penserebbe "ah , bene ! Sarà allora una cosa attendibile". In realtà le ionosonde non sono tante e neanche ben distribuite su tutto il Globo. Chissà se non sarebbe una buona idea realizzare un software e un minimo di hardware basico da dare in dotazione ai tantissimi radioamatori in giro per il Globo per trasformarli in una sorta di mini-ionosonda amatoriale. Penso che la rete che ne verrebbe fuori sarebbe assai più attendibile di quella istituzionale, la quale, tra l'altro, temo sia in smobilitazione o almeno in disinteresse , considerata l'odierna possibilità di utilizzare la rete cablata, anziché la ionosfera usata come specchio, per diffondere ogni sorta di informazione.

[i4mfa]

Non è una mappa che si trova online

E questa allora? http://www.spacew.com/www/hmf2.html
Prendo atto del post di Arturo e raccomando una attenta lettura della Prefazione (Occorre poi fare attenzione quando si utilizza un programma (od un servizio sul web) in quanto una rappresentazione (in questo caso mappe di foF2) puo' essere realizzata attraverso la interpolazione di misure oppure (modelli basati su IRI) attraverso la simulazione probabilistica della evoluzione del fenomeno (ionizzazione) attraverso altri parametri (SSN) al fine di estrapolare un presunto valore (di foF2)).
Come da Appendice (Macchie solari e modelli statistici) ogni simulazione basata su SSN non e' reale.
In sintesi, un sistema di allarme per il superamento di 40 gradi della temperatura a Rimini, porto canale, si deve basare su un termometro posto a Rimini, non sulla elaborazione delle previsioni meteo (dato statistico, non reale) per Rimini.
Le mappe di foF2 (e foEs) basate su dati reali, non su estrapolazione dalle previsioni, le trovate su SWS (link sopra), GIRO, NOAA, ecc. mentre le ipotetiche previsioni sono su VOACAP.
Per quanto riguarda il riferimento a KC2G (link) qui bisogna fare attenzione al contrario: i suoi sono dati reali (foF2) da cui estrapola un dato statistico (MUF3K); per definizione MUF e' un dato statistico (diamo qui per scontata la conoscenza della sua definizione) ma se lo (fra)intendiamo come il luogo dei punti in cui a un segnale emesso a frequenza F da una stazione a 1500Km di distanza viene rifratto, otteniamo la mappa di una realta' sovrapponibile alla mappa di una previsione visto che il nome del parametro e' identico. Idem per eSSN derivato da SFI.

Ora a mio parere sono tutte sm, dove sm non sta per Station Monitor.

Quando guido l'auto posso utilizzare TomTom o Google Maps (ovvero un normale atlante stradale): il primo mi permette di non pensare, andare da A a B senza sapere che tipo geografico-fisico di strada sto facendo e quindi se mi avvicino ad un fiume non lo so; il secondo mi fa vedere le strade, sono affaracci miei scegliere su quale andare e dove girare per raggiungere il fiume, ben evidenziato; il fatto che sia Google Maps su computer o un atlante stradale non cambia il concetto.

E qui speriamo che il paragone regga o quantomeno faccia capire la differenza, che e' paritetica a quella informatica fra programma e processo. Altrimenti fateli voi i paragoni che me dig n'quel! [la frase la riconoscete, vero?]

Perche' sm? Perche' a differenza del Pentagono, che vuol sapere con ragionevole certezza che frequenza utilizzare domani per dare dalla base posta in A l'ordine di attacco alla portaerei posta in B, a I4MFA interessa sapere come e' messa adesso la ionizzazione, e magari come era messa un'ora fa e da quello ipotizzare come sara' fra un'ora. Noto quello, so io e sapete voi, comprendendo Dispense Di Propagazione, dove avete la rifrazione e su quale banda.

Ne consegue la importanza della misura, che abbiam detto dover essere un valore deterministico reale e non statistico.

Perche' non utilizzare i radioamatori sparsi per il globo come radiosonde? Perche' non sono strumenti: avete mai visto un metro (sia esso strumento elettronico che pezzo di legno articolato) stare gobbo o girato in modo non perpendicolare o andare in FT8 o girare la direttiva o parlare solo con gli americani? La maggior parte degli OM cammina gobbo non perpendicolare al terreno e mantiene la direttiva a 330 gradi per fare qso in ft8 con gli usa, ragion per cui non puo' essere - con precisione - utilizzato per calcolare la altezza di un essere umano o foF2. E a mio avviso nemmeno per farci le statistiche di BOH, ma questo - settore umano - non e' il mio campo e quindi taccio.

Concludo il post con un caveat:

ci sarebbe da mettersi d'accordo sul valore dei parametri sulla base dei quali vengono prodotte queste mappe. E resta il fatto che esse derivano da un modello basato sulla rete di ionosonde oggi esistenti in giro per il Globo

Non e' cosi'. Ci sono mappe (penultima parte di Prefazione in Dispense Di Propagazione) che utilizzano dati statistici e mappe (SWS) che utilizzano solo i dati reali dal network di ionosonde. Se andiamo sul sito del Rivenditore Di Megagalattica Cosa magari lui non cita le fonti dei dati, ma i siti istituzionali (SWS, GIRO) si; occorre aver voglia di / saper leggere. Qui un aiuto lo offro volentieri. Poi (penultima parte di Prefazione in Dispense Di Propagazione) la ionosfera e' tridimensionale e fluida e pertanto la analisi di questi dati risulta complessa. Quindi un accordo (Macchie solari e modelli statistici) abbastanza ridicolo esiste da sempre ed il fatto che si debba investigare localmente per sapere la lunghezza di una pertica [magari espressa in pezzoloni, altra citazione da stessa fonte] discende dal ben noto RTFM.

Quello che vuole aiutare a comprendere Dispense Di Propagazione e' come approciare, che sia con un programma, di cui dobbiam conoscere da dove attinga i parametri E il significato di essi, un sito web, ecc. l'utilizzo di dati reali che han maggior valore rispetto a raffinate ipotesi statistiche. Di conseguenza, se la sintesi sembrasse troppo sintetica...
chiedete all'autore. [se no che skill sharing e'?]

[IK7JWY]

Perche' non utilizzare i radioamatori sparsi per il globo come radiosonde? Perche' non sono strumenti: avete mai visto un metro (sia esso strumento elettronico che pezzo di legno articolato) stare gobbo o girato in modo non perpendicolare o andare in FT8 o girare la direttiva o parlare solo con gli americani? La maggior parte degli OM cammina gobbo non perpendicolare al terreno e mantiene la direttiva a 330 gradi per fare qso in ft8 con gli usa, ragion per cui non puo' essere - con precisione - utilizzato per calcolare la altezza di un essere umano o foF2.

Certo, per questo pensavo ad un software e ad un hardware ad hoc per misurare la foF2 sulla propria stazione e riversare il dato via internet in un server che provvederebbe poi a mostrare online la situazione globale come sul sito australiano. E' vero che non tutti possono permettersi spazi per montare le antenne necessarie ad una ionosonda , ma chissà, magari potrebbe trovarsi un uso intelligente dell'FT8
In merito alle dispense, le sto leggendo purtroppo a pezzi, causa lavoro. Ma man mano che vado avanti mi convinco che non sarebbe male arricchirle con qualche esempio pratico , spiegato dall'inizio alla fine. Cioè: prendiamo la mappa globale di f0F2 ricostruita dalle misura della rete di ionosonde, stabiliamo una tratta radio da A a B, dimostriamo che il collegamento radio tra A e B è o non è fattibile. La cosa la vedrei particolarmente carina se fatta qui sul forum

[i4mfa]

... pensavo ad un software e ad un hardware ad hoc per misurare la foF2 sulla propria stazione e riversare il dato via internet in un server ... magari potrebbe trovarsi un uso intelligente dell'FT8

E io che pensavo che fosse la Emilia Romagna la regione di ferventi credenti, seconda solo a Lourdes...
Ti rendi conto che stai ipotizzando un servizio attuato dai radiomamatori?
... dove sono le mie pillole per il cuore ...

[i4mfa]

In merito alle dispense, le sto leggendo ... qualche esempio pratico, spiegato dall'inizio alla fine.

Un esempio pratico e' dettagliato al capitolo Collegamenti a lunga distanza dove riporto il calcolo relativo ad un collegamento fra I e JA (... consideriamo un percorso mattutino verso NE dall'Italia ... un 3F permette di collegare ... un corrispondente in Giappone, con segnali di S7 ... un 4F ... porta il nostro segnale a S9).

In effetti preparare una sessione di Propagation University potrebbe essere interessante, ma come docente la articolerei in un triennio sui Modelli Classici ed un biennio sui Modelli Ionosfera-Ionosfera, con un master in Gradient Hunting.

Non vedo l'ora che fiocchino le domande su RR08/20...
cosi' posso rispondere che facile sapere il perche' ma difficile sapere il percome.

[I4LEC]

Mi riservo di leggere tutto con calma, nel mentre, vi riporto il link al progetto Tangerine, che realizza esattamente quanto sollevato da Arturo, lo sto tenendo d'occhio da oltre un anno.

Sono in buona parte gli stessi sviluppatori del team HPSDR (ora latitanti sullo sviluppo del client che impiego), sul sito troverete presentazioni esaustive ad illustrare i componenti HW e SW, a tempo debito, sarebbe bello aver alcune di queste stazioni meteorologiche spaziali sul nostro territorio.

https://tangerinesdr.com/motivation.html

73, Claudio

[i4mfa]

L'esempio pratico de quo tiene ovviamente conto delle attenuazioni e per quanto riguarda il discorso di fattibilita', come diceva Art
prendiamo la mappa globale di f0F2
utilizzando un paio di template, il primo con tacche ogni 5000Km ed una bella rosa dei venti, il secondo per un dettaglio (zoom 300%) della nostra zona, possiamo sovrapporli alla mappa e legggere dove la rifrazione risulta possibile lungo la direzione scelta (ovviamente la distanza fra noi ed il primo punto - sarebbe maggiormente vero scrivere zona, non fissiamoci su UN punto - di rifrazione va raddoppiata ed aggiunta ad esso per trovare il secondo, ecc. ecc.).
In pratica io faccio un bel AltStamp della mappa e ci incollo sopra il template.
Ricordo che parlare di precisione di un programma in questi casi e' in netta contraddizione con ogni regola matematica di misura...
Se volete i miei template - realizzati PNG ad hoc per SWS - basta chiedere, se sapete farli meglio... potete offrirmeli!
Fra parentesi, oggi facendo accesso, avevo una notifica di messaggio ma non ho trovato il messaggio, quindi se qualcuno mi ha scritto qualcosa...
repetita juvant! Riscrivere pse!

[i4mfa]

... vi riporto il link al progetto Tangerine, che realizza ...

Mi permetto di correggere il link:
https://tangerinesdr.com/TangerineSD...ves_V0.2.2.pdf
Qui appare maggiormente chiaro obiettivi e requirements. Giusto?
Premesso che uno ogni grande nazione europea basta e avanza, per ora possiamo imparare ad usare quanto abbiamo, che non e' poco: oltre 70 (30 per Es) worldwide,
prima impariamo ad usare il metro e poi compriamo il flessometro!

[IK7JWY]

La mappa ionosferica del sito australiano , però, potrebbero farla più grande...
Una tecnica che ho provato a pomeriggio prevede l'uso di Google Earth e la mappa di foF2 creata dal software Proplab-Pro. Per quest'ultima, visto che il software non si basa su valori di foF2 misurati in tempo reale dalla rete mondiale di ionosonde, ma sul modello ionosferico IRI (International Reference Ionosphere Model), ho cercato di renderla simile a quella visibile alla stessa ora sul sito australiano, variando il valore di eSSN in input, alla fine impostato pari a 25.
In radio in quel momento ascoltavo PY3KN in 10m CW

Ho così pensato di studiare la tratta IK7JWY-PY3KN.
Sia chiaro, non intendo dimostrare nulla, ho solo pensato ad un metodo pratico per me più comodo.
Ho aperto Google Earth e ho impostato la linea (circolo massimo) congiungente IK7JWY con PY3KN. Circa 10500 km. Per avere un numero intero di salti ionosferici, così da arrivare giusto a PY3KN partendo da IK7JWY, ho diviso la distanza per 3 , ottenendo una distanza coperta da un singolo salto pari a 3500 km. Facendo centro in IK7JWY ho quindi tracciato sul Globo di Google Earth un cerchio di 1750 km. Questo cerchio interseca la tratta più o meno in corrispondenza della parte centrale dell'Algeria, come si vede agevolmente con Google Earth.



Questa è in pratica la zona della prima rifrazione ionosferica sullo strato foF2 del segnale radio partito da IK7JWY. Ora, facendo centro in questo punto, ho tracciato un altro cerchio , stavolta di raggio 3500 km, che va a intersecare la tratta, nella direzione verso PY3KN, in un punto posto in oceano atlantico antistante le coste della Guinea , ben individuabile con Google Earth. Questa è la seconda zona di rifrazione ionosferica sullo strato foF2. E così per il terzo cerchio e la terza zona di rifrazione ionosferica, centrata più o meno in corrispondenza delle coste del Brasile, stato di Spirito Santo.
A questo punto, sono passato sulla mappa di foF2 creata con Proplab-Pro e salvata come immagine sul PC, quindi editabile con un qualsiasi software di grafica (a me è bastato Paint 3D di Windows10). Su tale mappa, che indica in verde la tratta radio considerata, precedentemente impostata in Proplab-Pro, ho riportato i suddetti tre "punti" di rifrazione (di colore viola), potendo contare sulla facile individuabilità geografica consentita dalla dimensione ...non QRP della mappa di Proplab-Pro e dalla loro precedente individuazione con Google Earth.


Considerato che una distanza di 1750 km tra IK7JWY e la prima rifrazione ionosferica dovrebbe corrispondere ad un angolo di take-off inferiore a 5 gradi, credo intorno ai 2°, e che quindi il fattore X per cui moltiplicare la foF2 per ottenere la Massima Frequenza Utilizzabile si aggira sui 3,4 (come da tabella delle Dispense di Propagazione), ecco, dunque, che il segnale radio a 28Mhz trova la via aperta per arrivare a PY3KN.

Sarebbe bello disporre di un tool , magari online , così non si installa nulla, che comprenda in sè le funzionalità di Google Earth e del sito australiano... O magari, chissà, esiste già qualche app per Google Earth che sovrappone sul Globo la mappa di foF2 e non lo sappiamo ancora..

[i4mfa]

Per essere chiari, se utilizzi le mappe di SWS utilizzi delle mappe realizzate sulla base di dati misurati.
Se utilizzi delle mappe che si basano sulle probabilita' (aka SSN), probabilmente ottieni gli stessi risultati.
Se chiedi a I4EWH se sia probabile collegare PY3 da I7 in 10M, probabilmente ottieni positiva conferma.
Se poi modifichi i risultati del calcolo probabilistico o offri una bottiglia di Sangiovese a Paolo, sicuramente le probabilita' aumentano.

Quindi, se c'e' propagazione in 10M e non c'e' molto rumore, stante la attenuazione di tratta, I7 collega PY3.

Secondo questi modelli ... trasmettendo dall'Europa ... si raggiunge Australia e Nuova Zelanda con segnali di S8.

Noiosetta la cosa, per forza IK4AUY si e' andato a leggere le recensioni di Rob!

Ma io non scrivo roba noiosa, procedi dal terzo al quarto capitolo.

A questo punto come fai a vedere se esiste un gradiente?
Guardi se e' probabile che esista o guardi se le misure dicono che esiste?
Quanto alla dimensione delle mappe, ti rimando ad una vecchia pubblicita' che diceva che per imbiancare bene non ci vuole un pennello grande ma un grande pennello.

Quindi la logica e' quella della cartografia, non del tomtom: quando vai a caccia, ti guardi attorno e se vedi la preda spari, anche se e' probabile che sparando alla cieca porti a casa piu' selvaggina, non lo nego. Ma la soddisfazione e' diversa, cosi' come collegare PY da I long path lo e'. A quell'ora oggi era probabile che foF2 verso NE fosse 5.596MHz (quanto li odio i tre decimali inutili) ma... senza una misura della realta' rimane una ipotesi probabilistica.

Per tutti quelli a cui stuzzica l'interesse dell'impossibile ho passato, con Dispense Di Propagazione, gli skill, per tutti gli altri...
... c'e' Mastercard!

Quindi si, concordo con te che, alla luce del fatto che

I modelli classici ipotizzano, per i collegamenti a lunga distanza, il cosiddetto multi-hop: una rifrazione verso il suolo da parte dello strato F, attraverso la quale si raggiungono distanze fra i 2000Km ed i 4000Km, e la conseguente successiva riflessione, da parte della terra o del mare, verso la ionosfera; il ripetersi di questo modello, per due (2F), tre (3F), quattro (4F) o piu' volte, permette di raggiungere anche l'Australia dall'Italia.

• il probabile collegamento sia stato possibile in virtu' del fatto che per esso la propabilita' del 90% ha coinciso con la realta'
• che la fisica abbia coinciso probabilmente con la statistica in questo specifico caso da manuale
• e soprattutto che sia stato un ottimo esercizio in quanto occorre avere piu' che buona conoscenza dei modelli classici

Pero' ti conviene usare come metodo la realta' se vuoi realmente sapere dove andare a parare.
Anche se ti sta stretta (e comunque i tre decimali, per carita'), visto che comunque... qual'e' la frase...

Le mappe di foF2 sono modelli bidimensionali ottenuti dalla estrapolazione delle misure in tempo reale delle ionosonde; la ionosfera e' tridimensionale e fluida e pertanto la analisi di questi dati risulta complessa.

che sottointende i limiti alle rappresentazioni da dieci megapixel.

Ne consegue che non vedo quali funzionalita' abbia Google Earth da integrare alle mappe fornite da SWS: il great circle te lo fai con un template, se mastichi un minimo di geometria l'errore e' ben inferiore all'errore di un dato probabilistico, che tutti sappiamo essere, almeno in un caso, mastodontico! SWS ha messo online un bellissimo tool, bellissimo come dati e con una grafica... consona all'errore sulla misura!

Arturo, sei comunque sulla strada giusta per le domande su RR08/20...