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.
Hodnota indexu lomu dan´em m´ıstˇe z´avisl´a lok´aln´ı teplotˇe,
. 9.6: Zn´azornˇen´ı atmosf´erick´e refrakce.
PĤvodní
smČr
SmČr
pozorování
H
n1(H1)
n2(H2)
n3(H3)
f(H)
Z
Povrch ZemČ
Obr.
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.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. atmosf´erick´ych turbulenc´ı jsou tyto zmˇeny indexu lomu podstatnˇe
rychlejˇs´ı, proto projevuj´ı jako fluktuace optick´e intenzity laserov´eho svazku. Tyto nehomogenity dosahuj´ı velikosti nˇekolika milimetr˚u aˇz stovky
metr˚u [9. 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.4. 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. 9. 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.
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. 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.
9.
Jak bylo zm´ınˇeno v´yˇse, refrakce projevuje st´alou zmˇenou indexu lomu dan´e oblast´ı anebo
pouze pomal´ymi zmˇenami. 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.7). Kladn´y teplotn´ı gradient
se projevuje noci, kdy paprsky lom´ı smˇerem dol˚u. Dalˇs´ım rozd´ılem rychlost zmˇen indexu lomu prostˇred´ı.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.
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. Tento druh proudˇen´ı stochastick´y nestacion´arn´ı [9. Bˇehem dne povrch tep-
lejˇs´ı neˇz vzduch, coˇz zp˚usobuje zahˇr´ıv´an´ı vzduchov´e masy niˇzˇs´ıch poloh´ach. Tento negativn´ı
teplotn´ı gradient zp˚usobuje, ˇze svˇeteln´e paprsky zalamuj´ı vzh˚uru. 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. 9.
Atmosf´erickou refrakci lze d´at spojitosti atmosf´erick´ymi turbulencemi. Rychlosti jednot-
liv´ych ˇc´astic mˇen´ı nepravidelnˇe. 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.6).5].5]
