Grazie all'amico Murray Greenman-ZL1BPU, grande esperto neozelandese di propagazione, sono venuto a conoscenza di una tecnica di ricerca ionosferica che è possibile attuare in campo radiantistico con mezzi modesti.
Con l'impiego di un trasmettitore ed di un ricevitore molto stabili, è possible misurare le piccolissime variazioni di frequenza del segnale ricevuto causate dalle continue modificazioni che avvengono nella ionosfera. Queste variazioni si verificano poichè il percorso propagativo non è mai stabile e in alcune zone (specialmente vicino ai poli) ed in certi momenti del giorno, l'altezza apparente alla quale i segnali sono riflessi cambia in maniera rimarchevole, causando delle variazioni di frequenza facilmente apprezzabili.
Inoltre, dal monitoraggio di una trasmissione per un lungo periodo di tempo, almeno 24 ore, si può misurare il livello di segnale, scoprire i momenti di assenza di propagazione e determinare quando la ricezione è riflessa (o rifratta) dalla ionosfera o quando viene invece diffusa (scattered).
Il sistema da usare in questa tecnica è lo Spettrogramma a Banda Stretta. Infatti la variazione di frequenza Doppler non supera mai 1 Hz per ogni MHz, quindi lo spettrogramma usato ha bisogno di uno span di 10 Hz o meglio e di una risoluzione migliore di 0.1 Hz.
Nell'immagine seguente si vede una registrazione di una trasmissione da 2W su 3600 kHz da VK2BLR, ricevuta a 2500 km di distanza. Anche durante il giorno il segnale era chiaramente decodificabile, cosa che non ci si aspetta normalmente dato che lo strato D si suppone assorba il segnale prima che eso raggiunga la ionosfera. Tuttavia l'assorbimento non è sempre completo, e la sensibilità della tecnica spettrogrammetrica permette a un debole segnale da 2W di essere decodificato attaverso la sua riflessione diurna dallo strato E.
Lo strato E è relativamente stabile, e mostra quindi un debolissimo Doppler.
Alle 21:00 lo strato D cessa l'assorbimento completamente, e il segnale inizia ad essere visto attraverso varie forme di diffusione ionosferica e poi riflesso dallo stato F. A quest'ora l'altezza effettiva dello strato F sta crescendo al diminuire della densità elettronica (dopo il tramonto), e come l'altezza aumenta la frequenza del segnale scende di diversi Hz.
Si osservano dei percorsi ionosferici i breve durata (area scura) e la maggior parte della propagazione è diffusa a causa della instabilità dello strato F - non c'è un punto preciso di riflessione ma molti punti di riflessioni di breve durata.
L'onda di terra, data la distanza, è sempre presente. Il TX ha una potenza di soli 2W. Questo è un classico esempio di NVIS ed è stato registrato di mattina.
A sinistra il ritorno dallo strato F è leggermente sovra frequenza, e si indebolisce con il trascorrere del tempo. Dalle 04:30 ale 06:30 sembra non ci sia propagazione inosferica, solo onda di terra, poi il sole "riattiva" lo strato F. Sembra che in questo intervallo la MUF sia scesa sotto i 3800 kHz quindi la ionosfera non abbia più supportato il segnale giunto quasi in verticale (Near Vertical), mentre i segnali con angoli obliqui sicuramente sono stati riflessi. Ma quì siamo in NVIS...per cui....
Quando lo strato F diventa di nuovo riflettente con l'effetto del Sole, la sua densità elettronica aumenta e la sua altezza apparente si abbassa, causando un drift verso l'alto della frequenza ascoltata.
Da notare che tra le 06:30 e le 07:30 sembra esserci un'altra eco, meno definita, sopra il ritorno principale dallo strato F. Questa eco-extra ha esattamente il doppio dello shift causato da Doppler, il che indica si tratti di una doppia riflessione ionosferica (Terra-F-Terra-F). Si possono avere anche triple riflessioni. Dopo le 07:30 lo strato D inizia la sua opera attenuatrice, per cui il segnale subisce delle variazioni "up & down". Lo strato D è il più basso, ed è il più lento a ionizzarsi.
E' sufficiente costruire un trasmettitore QRP da 1-2 W da impiegare sui 40 oppure 80 metri, a seconda dei test.
La stabilità a lungo termine deve essere molto elevata, per cui occorre un oscillatore molto ben fatto e possibilmente termostabilizzato. ZL1BPU impiega un TX con riferimento GPS, ma anche un TX a cristallo ben realizzato può dare i suoi risultati. Il trasmettitore va posizionato a circa 10-20km dal ricevitore, per cui è il caso di coinvolgere almeno due stazioni di radioamatore.
Occorrono alcune ore per raccogliere i dati, per cui è importante operare la ricezione dalla propria abitazione e mettere il TX lontano da un amico compiacente. Il segnale deve essere continuo, al limite con una interruzione temporizzata per l'identificazione.
Se un Radioamatore residente in un raggio di 15km dal mio QTH fosse interessato ad ospitare per qualche giorno un piccolo TX per 80m si faccia avanti.
Per i 80/40m si può iniziare a mettere il trasmettitore a 10-15 km di distanza; l'onda di terra è relativamente piccola e già a quella distanza il segnale proveniente dallo strato F2 dovrebbe essere rilevabile. Comunque possono essere necessari alcuni test per trovare la distanza minima di ricezione. Da tenere in considerazione che in queste analisi operiamo in condizioni di NVIS (Near Vertical Incidence Skywave).
A questo punto si collega il ricevitore al PC mediante Sound Blaster e si lancia il software SBSpectrum di G3PLX che permette una risoluzione di 0.01 Hz. Altri software di analisi, come Argo, non scendono sotto i 2 Hz circa che sono insufficenti per una analisi Doppler.
Trascorse alcune ore lo spectrogramma dovrebbe essere sufficiente per un'analisi del comportamento della ionosfera.
Nel prossimo mese di Dicembre cercherò di fare alcuni test e i risultati saranno pubblicati su queste pagine......