Radioliikenne ja Dopplerin ilmiö

[Eero Aitamaa 0]

Kysyisi, miten radiotaajuudet otetaan huomioon lentoliikenteessä. Lähestyvästä koneesta vastaanotetulla signaalilla on suurempi taajuus kuin koneesta lähetetyllä. Vastaavasti loittonevasta koneesta taajuus on pienempi. Pitääkö radion taajuutta säätää koneen nopeuden mukaan ?

 

Kun koneiden maanopeuksia ilmoitetaan matkustajille, on matkalla luultavasti radiomajakoita, joiden lähettämän ja koneen vastaanottamien signaalien taajuuksia verrataan toisiinsa ja tietokone laskee nopuden.

 

Muistutta poliisin nopeustutkaa, Vai ?

[Olli Jaarinen 0]

Moro

 

Eipä kyllä dopplersiirtymää oteta huomioon lentokoneen radioissa ellei sitä sitten erikseen haluta mitata (esim. säätutka tai sellainen iänaikainen doppler "rnav"-laite).. en nyt jaksa muistaa mikä siirtymän kaava on mutta ilmeisesti sen aiheuttama taajuuden muutos on niin pieni, että se menee lentoradioiden kaistanleveyden piiriin.

 

Tuo matkustamon nopeustieto tulee (luultavasti) lentokoneen navigointitietokoneelta joka saa sen puolestaan joko GPS:ltä, inertialta tai sitten DME/DME-mittauksella. Ainoastaan tuosta DME (distance measuring equipment) saa suoraan maanopeden, mutta sekin tulee suoraan siitä että kuinka nopeasti etäisyys muuttuu, eli ei mitään tekemistä dopplerin kanssa.

 

Mutta mielenkiintoinen (joskin nykään 100% turha) vehje on ollut doppler-tutka, joka lähetti keilaa viistosti alaspäin ja mittasi maanpinnasta saadusta heijastuksesta koneen maanopeutta ja tuulen aiheuttamaa sortoa. Hienoimmat laitteet ovat jopa antaneet paikaa kordinaatteina. Toimi kuulemma vaihtelevalla menestyksellä

 

Kaikki doppleria käyttävät lentokonelaitteet toimivat reilusti SHF-alueella kun taas navigointi- ja puheradiot toimivat HF/VHF-alueilla joten ilmeisesti taajuus on riittävän alhainen, jotta dopplerista ei tule häiriötä.

 

blue skies,

-- Olli

[Nils Rostedt 13]

Kysyisi, miten radiotaajuudet otetaan huomioon lentoliikenteessä. Lähestyvästä koneesta vastaanotetulla signaalilla on suurempi taajuus kuin koneesta lähetetyllä. Vastaavasti loittonevasta koneesta taajuus on pienempi. Pitääkö radion taajuutta säätää koneen nopeuden mukaan ?

 

Kun koneiden maanopeuksia ilmoitetaan matkustajille, on matkalla luultavasti radiomajakoita, joiden lähettämän ja koneen vastaanottamien signaalien taajuuksia verrataan toisiinsa ja tietokone laskee nopuden.

 

Muistutta poliisin nopeustutkaa, Vai ?

 

Alan asiantuntijoita odotellessa on mukavaa verestää vanhoja fysiikan taitoja   .  Olisikohan tämä selostus sinne päin:

 

Doppler-siirtymä lasketaan kaavalla f_Dmax = v/c *f_c

 

f_Dmax on suurin Doppler-siirtymä (kone lähestyy tai loittonee suoraan kohti/poispäin)

v = koneen nopeus

c = valon nopeus (kun puhutaan radioaalloista)

f_c = radiolähettimen taajuus

 

Liikennekoneen tapauksessa v = noin 250 m/s (900 km/h) ja f_c = noin 130 MHz (VHF radio).

 

Näillä arvoilla suurin Doppler-siirtymä on 108 Hz, eli 0,4% kahden radiokanavan kanavaetäisyydestä (25 kHz).  Tämä tuskin aiheuttaa mitään ongelmia.

 

Nyt on tosin otettu käyttöön myös 8,33 kHz kanavaväli, jolloin Doppler-siirtymä on jo 1,3% kanavavälistä.

Sitä voikin miettiä aiheuttaako se jo jotain ongelmia, mutta tuntuu varsin epätodennäköiseltä.  

 

Tilanne muuttuu jos lähetystaajuus olisi suurempi tai jos kohteen nopeus on suurempi. Radioamatöörit tuntevat hyvin satelliittiyhteyksien Doppler-ilmiöitä. Esimerkkinä 2 metrin alueella (144 MHz) Doppler-siirtymä on jopa noin +/- 8 kHz, joka on jo merkittävä.

 

[Juha Kallioinen 2]

Morjens,

 

kokeillaan wikipedian ja mutu:n avulla laskentaa  

 

VHF ilmailuradioiden kanavajako on tällä hetkellä yleisilmailukoneissa vielä 25 kHz (kaupallisissa taitaa olla 8.33 kHz).

Radioaallot etenevät pyöreästi valon nopeudella = 300000 km/s = 300000000 m/s.

Lentokone etenee esimerkin vuoksi 1000 km/h = 278 m/s (aika nopea yleisilmailukoneeksi).

 

Oletetaan, että paikallaan oleva maa-asema lähettää jotain ja lentokone lentää suoraan sitä kohti, tällöin dopplervaikutus taajuuteen lasketaan kaavalla:

 

f_o = neliöjuuri ((1 - v/c) / (1 + v/c)) * f = 0.99999907... * f

 

missä

 

f_o = havaittu taajuus

v = havainnoitsijan nopeus

c = valon nopeus

f = alkuperäinen taajuus

 

Valitaan taajuudeksi vaikkapa 131.25 Mhz, jolloin dopplerkorjattuna siitä tulee: 131.2499 Mhz

 

25 kHz VHF radioiden vaatimus kanavien keskitaajuustoleranssille on 3.5 kHz, eli tässä tapauksessa pysytään vielä toleransseissa => radiotaajuutta ei tarvitse säätää.

 

On hyvin mahdollista, että laskin kaiken pieleen  

 

Maanopeuden mittaus matkustajakoneissa tapahtuu varmaan nykyään helpoiten GPSn avulla. Pienkoneissa samoin, mutta myös DME (distance measurement equipment) järjestelmän avulla on mahdollista mitata koneen maanopeutta suunnilleen kuvaamallasi tavalla, mutta saadakseen merkittävän lukeman koneen tulee lentää suoraan DME majakkaa kohti.

 

t: Juha

[Guest niko korpela]

Meni kyllä meikäläiselle yli hilseen....

[Nils Rostedt 13]

Lyhyesti sitten: Tavallisessa VHF-radioliikenteessä ei tarvitse huomioida Doppler-ilmiötä.

 

 

 

Lisätäänpä vielä, että useimmissa lentokoneissa on yksi radio, jonka hyödyllisyys perustuu Doppler-ilmiöön: ELT eli hätäpaikannuslähetin.

[Guest niko korpela]

Lyhyesti sitten: Tavallisessa VHF-radioliikenteessä ei tarvitse huomioida Doppler-ilmiötä.

 

 

 

Lisätäänpä vielä, että useimmissa lentokoneissa on yksi radio, jonka hyödyllisyys perustuu Doppler-ilmiöön: ELT eli hätäpaikannuslähetin.

 

Kiitos, perusteet ymmärrän VHF-radioliikenteestä, joten jätetäänpä tuo ylempi keskustelu asiasta paremmin tietäville...

[Ilkka Toivanen 2]

Joo, siviili-ilmailussa ei tarvitse ottaa huomioon doppler-ilmiötä, mutta esim. kuunneltaessa ISS-avaruusasemaa (tai aikanaan Mir-asemaa) doppler-ilmiön kuulee selvästi kantoaallon vinkunan taajuuden hitaana muuttumisena kun asema käy parisen minuuttia horisontin yläpuolella Iso-Britannian suunnalta Kaspianmeren taa painuessaan. Yritin etsiä arkistoistani sopivaa samplea, mutta ei nyt sattunut löytymään.

[Guest Flyer]

Kiitos, perusteet ymmärrän VHF-radioliikenteestä, joten jätetäänpä tuo ylempi keskustelu asiasta paremmin tietäville...

Perusluokan fysiikkaahan tuo on, kun kaavatkin annetaan valmiiksi, eikä niitä tarvitse sen enempää johtaa.. Tai no oikeastaan matematiikkaa..