V úvodní kapitole společně projdeme cestou objevů, nápadů i omylů, které umožnily vývoj prostředků pro bezdrátovou komunikaci až do jejich současné podoby. Dříve, než se vydáme na procházku historií, definujme si cíl, ke kterému chceme dojít. Komunikace je obecně charakterizována výměnou informací mezi dvěma (nebo více) uživateli.
3 Atmosf´erick´e turbulence
Standardnˇe rozliˇsujeme dva druhy proudˇen´ı vzduchu, lamin´arn´ı proudˇen´ı, pˇri kter´em jsou
dr´ahy jednotliv´ych ˇc´astic navz´ajem rovnobˇeˇzn´e ˇc´astice nepˇrech´az´ı mezi jednotliv´ymi vrst-
vami, turbulentn´ı proudˇen´ı, kdy trajektorie jednotliv´ych ˇc´astic pˇri proudˇen´ı navz´ajem
prom´ıch´avaj´ı ˇc´astice pˇrech´azej´ı mezi jednotliv´ymi vrstvami.4.6).
V atmosf´eˇre doch´az´ı vzniku turbulenc´ı pr´avˇe d´ıky proudˇen´ı vzduchu, jenˇz zp˚usoben
nestejnomˇern´ym rozloˇzen´ım tlakov´ych ´utvar˚u atmosf´eˇre, kter´e zase souvis´ı nestejnomˇern´ym
geografick´ym rozloˇzen´ım teploty vzduchu.6: Zn´azornˇen´ı atmosf´erick´e refrakce.
Atmosf´erickou refrakci lze d´at spojitosti atmosf´erick´ymi turbulencemi.
Pro urˇcov´an´ı vlastnost´ı optick´eho z´aˇren´ı atmosf´erick´em pˇrenosov´em prostˇred´ı d˚uleˇzit´e
zn´at index lomu prostˇred´ı. 9. Dalˇs´ım rozd´ılem rychlost zmˇen indexu lomu prostˇred´ı.5].
Po pr˚uchodu turbulentn´ı celou dojde lomu optick´eho z´aˇren´ı rozhran´ı dvou prostˇred´ı
s odliˇsn´ym indexem lomu svazek odch´yl´ı sv´eho p˚uvodn´ıho smˇeru (obr. Pˇri turbulentn´ım proudˇen´ı ˇc´astice
nav´ıc vykon´avaj´ı vlastn´ı sloˇzit´y pohyb, kter´y vede vzniku vzduˇsn´ych v´ır˚u.
Jak bylo zm´ınˇeno v´yˇse, refrakce projevuje st´alou zmˇenou indexu lomu dan´e oblast´ı anebo
pouze pomal´ymi zmˇenami. Tento druh proudˇen´ı stochastick´y nestacion´arn´ı [9. Tento negativn´ı
teplotn´ı gradient zp˚usobuje, ˇze svˇeteln´e paprsky zalamuj´ı vzh˚uru. Atmosf´erick´e turbulence jsou generov´any teplotn´ım rozd´ılem mezi povrchem Zemˇe
a atmosf´erou, coˇz ovlivˇnuje optick´e vlny ˇs´ıˇr´ıc´ı dan´em prostˇred´ı.7).5]. ˇCinitelem, kter´y m´a vliv vznik v´yvoj at-
mosf´erick´ych turbulenc´ı, sluneˇcn´ı z´aˇren´ı, kter´e vyvol´av´a n´ahodn´e zmˇeny indexu lomu
prostˇred´ı. D˚uleˇzit´ym faktem je, ˇze atmosf´erick´e
turbulence naruˇsuj´ı koherenci laserov´eho z´aˇren´ı, coˇz m˚uˇze m´ıt nepˇr´ızniv´y ´uˇcinek optick´y
bezkabelov´y spoj. Rychlosti jednot-
liv´ych ˇc´astic mˇen´ı nepravidelnˇe.
9.
PĤvodní
smČr
SmČr
pozorování
H
n1(H1)
n2(H2)
n3(H3)
f(H)
Z
Povrch ZemČ
Obr. Refrakce pro-
jevuje jako odsmˇerov´an´ı optick´eho svazku p˚uvodn´ıho smˇeru pˇri trval´e zmˇenˇe indexu lomu
nebo jako pomal´e putov´an´ı optick´eho svazku pˇri pomal´ych zmˇen´ach indexu lomu atmosf´erick´eho
pˇrenosov´eho prostˇred´ı. Kladn´y teplotn´ı gradient
se projevuje noci, kdy paprsky lom´ı smˇerem dol˚u.106 Modern´ı bezdr´atov´a komunikace
kde n(H) index lomu svˇetla z´avislosti f(H), coˇz ´uhel mezi smˇerem pozorov´an´ı
a norm´alou ploˇse, ´uhel mezi p˚uvodn´ım smˇerem laserov´eho paprsku smˇerem pozorov´an´ı
a v´yˇska nad povrchem Zemˇe (obr. Variance atmosf´erick´e teploty fluktuace rychlosti vˇetru vytv´aˇrej´ı lok´an´ı ne-
stabiln´ı vzduchov´e masy, kter´e mohou projevit jako turbulentn´ı v´ıry nebo turbulentn´ı cely
o r˚uzn´ych velikostech. 9. atmosf´erick´ych turbulenc´ı jsou tyto zmˇeny indexu lomu podstatnˇe
rychlejˇs´ı, proto projevuj´ı jako fluktuace optick´e intenzity laserov´eho svazku. Podstatn´y rozd´ıl
je tom, ˇze refrakci pozorujeme hlavnˇe noˇcn´ıch hodin´ach, atmosf´erick´e turbulence jsou
nejv´yznamnˇejˇs´ı bˇehem sluneˇcn´ych dn˚u. Tyto nehomogenity dosahuj´ı velikosti nˇekolika milimetr˚u aˇz stovky
metr˚u [9. Bˇehem dne povrch tep-
lejˇs´ı neˇz vzduch, coˇz zp˚usobuje zahˇr´ıv´an´ı vzduchov´e masy niˇzˇs´ıch poloh´ach. Hodnota indexu lomu dan´em m´ıstˇe z´avisl´a lok´aln´ı teplotˇe,
. 9
