Como as aeronaves que fazem transmissões de alta frequência evitam pisar em outros usuários de alta frequência?

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Rádio HF (High Frequency; a parte do espectro de rádio que se estende de 3 a 30 megahertz (MHz),1 embora apenas parte dessa fatia esteja disponível para uso aeronáutico) seja a espinha dorsal das comunicações de longo alcance das aeronaves, pois as transmissões HF são refletidas nas ionosfera, permitindo que a aeronave se comunique com as estações ATC bem abaixo do horizonte. Por outro lado, o VHF (Very High Frequency; 30 a 300 MHz, embora, novamente, a maior parte disso seja inutilizável para transmissões de aeronaves) e UHF (ULTRA High Frequency; 300 MHz a 3 gigahertz [GHz], embora, mais uma vez, apenas uma pequena fração esteja disponível para a aeronave usar), os backbones de baixo- as comunicações com e entre aeronaves civis (VHF) e militares (UHF) passam diretamente pela ionosfera e saem para o espaço, tornando-as apenas na linha de visão2 (e, portanto, inútil para entrar em contato com aeronaves localizadas, por exemplo, no meio do oceano).4

No contexto das comunicações de aeronaves, outra diferença entre HF (por um lado) e VHF e UHF (por outro) aparece na cabeça. Ao contrário do VHF e UHF, onde o espaço alocado para as comunicações da aeronave está em um grupo limpo e contíguo, conhecido como banda aérea (117.975-137 MHz para VHF, 225-399 MHz para UHF5), a parte de comunicações de aeronaves da faixa HF é dividida em várias bandas separadas, espalhadas pela maior parte do espectro HF; eu conto treze pedaços não contíguos do espectro de alta frequência alocados ao uso “móvel aeronáutico”, pelo menos de acordo com este PDF.6 Com o VHF e o UHF, pode-se simplesmente construir um rádio cujo alcance de sintonia seja restrito à banda de ar VHF ou UHF (assim como os receptores de rádio dos consumidores têm intervalos de sintonia restritos às bandas de transmissão AM ou FM7), mas um rádio HF aeronáutico terá, por necessidade, um alcance de sintonia que abrange uma enorme quantidade de espectro alocado para uso não aeronáutico (a menos que você queira se comunicar apenas com frequências localizadas em uma banda HF específica dos treze disponíveis, o que é, por razões óbvias, uma solução ruim), apresentando um grande risco, se acidentalmente sintonizado na frequência errada, de causar interferência em usuários de IC não aeronáuticos.8

Como as aeronaves e controladores de tráfego aéreo que se comunicam nas faixas de alta frequência evitam pisar acidentalmente em outros usuários de alta frequência dessa maneira?


1: Embora, no uso aeronáutico, a faixa de HF se estenda até 2.85 MHz, no que é tecnicamente a parte superior do MF (Medium Frequência; 300 kilohertz [KHz] a 3 MHz).

2: Tecnicamente, transmissões VHF e UHF pode captadas um pouco abaixo do horizonte (até um terço da faixa de visão), pois as ondas de rádio nessas faixas de freqüência são refratadas pela atmosfera da Terra em algum grau, mas permanece o ponto de que essas ondas não não reflete a ionosfera.3

3: OK, as vezes eles fazem, mas apenas em extremamente condições ionosféricas incomuns.

4: Isso não é tão rigoroso hoje em dia como costumava ser, pois o advento das comunicações via satélite começou a permitir que as aeronaves se comunicassem por longas distâncias entre si e com o ATC na linha de visão anteriormente nominalmente nominal frequências, mas o rádio HF ainda permanece bastante importante.

5: ... o que faz com que os três terços inferiores da banda aérea UHF estejam na faixa superior de VHF!

6: Sei que este PDF tem alguns anos; No entanto, dado o grau de extremo conservadorismo em relação a qualquer coisa que possa afetar as viagens aéreas, as faixas de espectro alocadas ao uso de aeronaves provavelmente não mudou muito desde então.

7: MF e VHF, respectivamente, caso você esteja se perguntando.

8: Os objetivos para os quais o espectro de alta frequência entre as várias bandas "aeronáuticas móveis" é alocado incluem radar, rádio amador (incluindo alguns marcados "satélite amador" - aparentemente não todos do espectro HF ricocheteia na ionosfera ao invés de atravessar), comunicações navio a terra e navio a navio, vários sinais de frequência e tempo, as numerosas bandas de transmissão de ondas curtas (nove localizadas na porção do espectro HF que diz respeito aqui, além de mais um localizado além da extremidade superior da banda HF aeronáutica de alta frequência) e até uma banda de radioastronomia, além das dezenas de bandas cujas alocações são rotuladas no PDF mencionado como simplesmente “fixo” ou “móvel ”, Sem maiores elaborações (exceto pelo fato de que alguns deles especificamente excluir Uso móvel aeronáutico).

por Sean 17.07.2019 / 23:29

2 respostas

Já temos uma resposta muito boa e concisa para a pergunta real postada, mas a longa exposição no texto da pergunta mostra alguns pontos sobre o uso do rádio MF / HF em geral que são um pouco incertos, então, deixe-me começar com esse muro de texto:

Termo HF propriamente dito:
Embora tenhamos a tradicional separação de frequências de rádio em faixas baseadas em comprimento de onda, essa distinção não é realmente muito útil na vida real. Isso resultou em extensões não oficiais para algumas bandas. Portanto, a parte "superior" da banda de frequência média, com significado superior acima da banda de transmissão de frequência média, foi absorvida pela banda de alta frequência. É bastante comum que rádios HF comerciais comecem a transmitir em algum lugar entre 1.5 MHz e 2 MHz e continuem acima de 25 MHz. No idioma alemão, por exemplo, existe um termo Grenzwelle (que significa ondas de fronteira), que representa a região entre 1.6 MHz e 4 MHz, pois tende a apresentar características de propagação semelhantes.

Faixas de ar descontínuas HF:
Parece haver um pouco de surpresa sobre as descontinuidades nas bandas aéreas de alta frequência, mas isso não é um bug, é uma característica.
O planejamento atual da frequência de alta frequência é muito complicado. A propagação no HF depende da hora do dia, da época do ano, da localização, o que afeta a quantidade de exposição ao sol que uma região recebe. Além disso, há o clima espacial local que afeta a propagação de alta frequência e os ciclos solares de longo prazo que afetam o clima espacial e, portanto, afetam a propagação de ondas de rádio nas altas frequências. É fácil dizer que o rádio HF reflete a ionosfera, mas é difícil dizer em que altitude e obter as atribuições de frequência reais a partir disso.
Então, para parar de escrever de maneira muito geral e ficar um pouco mais específico:
As frequências mais baixas funcionam bem à noite, e as altas funcionam melhor durante o dia.
As frequências mais baixas funcionam melhor durante o inverno, as mais altas funcionam melhor durante o verão.
Frequências mais baixas geralmente permitem faixas mais curtas, e frequências mais altas permitem faixas mais altas.
A ondulação manual nas declarações acima é intencional. Algumas ferramentas interessantes para dar uma olhada são, por exemplo, os mapas de Previsão de Área por Hora com base em ionosonde medições. Os Serviços Espaciais Espaciais da Austrália os disponibilizam aqui.
As tabelas mencionadas acima mostram quais frequências são adequadas para comunicação, dependendo da distância. Vamos dar uma olhada em um gráfico feito no momento em que estou escrevendo esta resposta:
Gabinete do Governo Australiano de Meteorologia Espacial - Serviços Meteorológicos Espaciais Mapa de previsão de hora em hora para Belgrado Digamos que estou em Belgrado e quero falar com alguém em Portugal. Eu precisaria de uma atribuição de frequência em torno de 12 MHz para diminuir a distância. Por outro lado, se eu quisesse falar com a França, estaria olhando para o 8 MHz a 10 MHz e, se precisasse me comunicar localmente, estaria em algum lugar entre 4 MHz e 6 MHz.
Esse planejamento é bastante interessante caso você queira usar uma estação comercial HF tradicional, como Rádio Estocolmo por exemplo. Eles terão um conjunto de frequências de guarda que escutam, geralmente uma em cada banda que cobrem, e um conjunto de frequências operacionais que usarão para reduzir a carga. Aquié um artigo interessante (STORadio Pilot Refresh) sobre o rádio HF.

Faixa de ar VHF contígua:

Vamos dar uma olhada nos tamanhos de antenas dipolo (o ponto também pode ser extrapolado para outros tipos mais comuns)) em espaço livre para a banda de ar VHF. um Uma das muitas calculadoras diz que em 118 MHz, precisamos de uma antena dipolo com cerca de 120 cm de comprimento. Por outro lado, a 137 MHz tem cerca de 105 cm de comprimento. Essa é uma diferença, mas nada que não possa ser resolvido. Isso torna muito atraente ter uma banda contígua no VHF.
Por outro lado, no HF, não podemos ter uma banda contígua, devido à propagação. Se dermos uma olhada nos tamanhos de antena para as frequências de guarda mais alta e mais baixa para o STORadio acima mencionado, teremos 40.826 m para o 3494 kHz, em uma extremidade do espectro, e 6.146 m para 23120 kHz na outra extremidade do espectro. Na prática, as antenas móveis de alta frequência, sejam elas em um veículo terrestre, navio ou aeronave, geralmente são feitas com trade-offs em mente, tentando trabalhar de acordo com uma das bandas mais importantes e com o chamado sintonizador de antena para corresponder à incompatibilidade de impedância, permitindo que a antena funcione em outras frequências. A redução na eficiência da antena geralmente é compensada com energia de transmissão grande o suficiente.

Então para resumir esta seção:
Não queremos ter frequências de alta frequência contíguas, devido à propagação de alta frequência e, devido a diferentes frequências, temos que fazer trocas na configuração do rádio. No VHF, temos razões técnicas que tornam atrativas as frequências contíguas.

Finalmente, vou falar um pouco sobre o cultura no IC:
Em primeiro lugar, a afirmação feita na pergunta alegando que o rádio deve cobrir continuamente todas as bandas de alta frequência ou trabalhar apenas uma está incorreta.
Vamos dar uma olhada no serviço de rádio móvel marítimo. Também possui seções VHF e MF / HF. Os rádios VHF são canalizados, assim como os rádios de banda aérea, mas em vez de mostrar a frequência e o passo do canal, eles mostram o nome do canal. Os rádios HF se comportam da mesma maneira: existem os chamados canais ITU. Por exemplo, o canal 1201 é o primeiro canal na banda marítima 12 MHz e tem uma frequência definida para o navio transmitir, na qual a estação costeira escuta, e uma frequência definida na qual o navio escuta e a estação costeira transmite. Dependendo do rádio, você obtém um botão de canal, usado para mudar de canal, ou pode usar o menu para selecionar a banda e um canal dentro da banda.

Para o rádio amador, é semelhante: há um menu de seleção de banda ou um conjunto de botões que permitem selecionar uma banda e, em seguida, você pode escolher as frequências dentro dela para transmitir.

Nos rádios HF terrestres móveis, a situação é um pouco diferente, pois geralmente há um conjunto de frequências pré-programadas para as quais o rádio pode sintonizar. Muitas vezes, eles ainda têm métodos para escolheu automaticamente a melhor banda da lista de frequências disponíveis.

No entanto, o que é comum a todos os 3 é que, geralmente, existe uma maneira mais ou menos difícil de "desbloquear" o rádio. Os rádios geralmente cobrem quase toda a faixa de alta frequência e são limitados "apenas" pelo software às frequências licenciadas.

Finalmente, gostaria de abordar o grande risco declaração, que também é, na minha opinião, parte da cultura.
Ou seja, é importante entender que, ao usar a refração ionosférica para se comunicar por HF (como deve ser usado), o rádio HF não é confiável! Há um efeito chamado desbotando, o que leva a diferenças na intensidade do sinal. Pode variar com o tempo e com a frequência. Às vezes, é muito lento, comparado à taxa de mudança do sinal, e às vezes pode ser muito rápido. Aqui está um exemplo de desbotamento em uma estação de transmissão AM na banda 31 m HF:

Espectro de uma estação na faixa de transmissão do medidor 31 feita com o transceptor IC-7300 HF
A parte superior da imagem, logo abaixo do 9500 (frequência em kHz), mostra o espectro atual, com cada grade com 2 kHz de largura e 10 dB de altura do sinal. A parte inferior com a linha vermelha mostra a chamada cascata, vista como se você estivesse olhando o espectro de cima, mostrando os últimos 5 mais ou menos segundos. Amarelo é o sinal de áudio da estação, com listras azuis representando o desbotamento, com intensidade de cerca de 20 dB, uma redução na potência do sinal em torno do tempo 100, nessas frequências, o suficiente para reduzir o áudio de boa qualidade a um nível ilegível .

Há interferências de outros usuários de IC, que podem ser intencionais e não intencionais.
Aqui está um exemplo de um dia típico (bem, noite, na verdade) em uma banda de transmissão HF:
Espectro de uma banda de transmissão do medidor 31 feita com o transceptor IC-7300 HF
Podemos ver várias estações de transmissão, executando AM, podemos ver um radar regular irradiando ao lado de algumas estações AM muito fracas, e podemos ver o comportamento usual das ionosondes, cobrindo um espectro muito amplo muito rapidamente, com muito pouco respeito a outros usuários. Na verdade, ele está varrendo continuamente as frequências, os pontos de instantâneo que formam uma linha são artefatos do rádio.

Depois, há outros intrusos fora da banda: não é incomum ver estações operando fora de suas faixas de frequência alocadas intencionalmente. Não é incomum ver comunicações HF militares criptografadas em bandas de rádio amador e radares em bandas amadoras, e também não é incomum ver radiodifusores piratas em bandas marítimas também, transmitindo música, conversando ou transmitindo propaganda. A situação é tão ruim que a UIT ainda tem "Programa de Monitoramento Regular em faixas de freqüência entre 2 850 kHz e 28 000 kHz" apenas para isso. Você pode até dar uma olhada nas relatórios. É bastante comum ver descrições como ALEMANHA SW PIRATE ou DOIS MALES IN USB causando interferência nas frequências de chamada seletiva digital ou INTRUDERS LSB e assim por diante.

So para resumir o risco parte: no HF, você nunca saberá se será atingido por um radar, por uma estação de números, por um pirata ou por desvanecimento regular. Portanto, você precisa tomar medidas para se recuperar de tais situações e poder continuar. Isso me leva a concluir que o risco não é grande. Se você realmente transmitir um pouco fora da sua banda atribuída, nada vai acontecer. Sim, você pode bloquear alguém um pouco, mas o desbotamento também pode ter causado o mesmo efeito. A parte atolada só terá que dizer a última relação novamente e isso é mais ou menos isso.

A propósito, há uma tendência de substituir as comunicações de alta frequência por comunicações por satélite, que parecem sofrer muito menos problemas em comparação com a alta frequência.

18.07.2019 / 21:26

O espaço aéreo oceânico é dividido em MWARA, Principais áreas da rota aérea mundial. Cada uma dessas áreas define um conjunto de frequências de alta frequência que são usadas para comunicações ar-terra. Dentro de cada área, a frequência usada pelas aeronaves em um determinado momento é geralmente predeterminada pela hora do dia, com base nas características de propagação das frequências especificadas (e publicada em um cronograma). Por exemplo, esta página lista o horário de funcionamento de algumas áreas: Perfil e frequências MWARA do Atlântico Norte (NAT).

Normalmente, uma estação terrestre monitora todas as suas frequências MWARA simultaneamente. (Isso é verdade pelo menos na área do Pacífico Sul, com a qual estou familiarizado.) Portanto, se uma aeronave tentar alcançar uma estação terrestre e não puder, poderá tentar uma frequência diferente ou apenas tentar mais tarde. Frequências diferentes das atribuídas ao MWARA não são monitoradas.

As estações terrestres usam equipamentos que não podem sintonizar uma frequência diferente das atribuídas (por exemplo, cinco no caso da área de SP). Estou menos familiarizado com o equipamento de alta frequência instalado na aeronave, mas como existe uma lista fixa de frequências publicadas em todo o mundo (algumas dezenas), a frequência pode ser selecionável em uma lista predefinida.

17.07.2019 / 23:55