仅限个人于本站（http://www.hellocq.net/forum)阅读下载，请勿转载。sssp：短路径夏至传播
作者：han higasa je1bmj（日本） 翻译：张立永 bg3mnr
本文原发表于2006年9月发行的日本《cq业余无线电》杂志。 chris gare（呼号g3wos） 协助英文翻译。
导言
多年来，50mhz上的dxers常常惊讶于从日本到欧洲和北美洲令人意外的极佳短路径传播。2006年，从w到eu和从kl7到eu的短路径传播通联也有报导。这种出现在6月21日夏至前后的传播，一般被描述为“多跳偶发e层传播”，从二十世纪七十年代就有所报导。但我不禁要问：谁对这种传播进行过调查和深入的研究？它为什么被假定为多跳偶发e层传播？
sssp或s3p是短路径夏至传播（short-path summer solstice propagation）的缩写，是chris（呼号g3wos）和我对此类型传播的叫法，我不认为此传播是基于多跳的。sssp发现于北半球，南半球也对称性得在冬至拥有相似的传播。因为在南半球时节为冬至，有人会称其为swsp（短路径冬至传播short-path winter solstice propagation），为了避免混乱，在本文中将sssp和swsp统称为sssp。
在此，我定义sssp为北半球夏至前后的短路径传播和南半球冬至前后的相似传播。
1999年6月，我通过与toivo（呼号oh7pi）在50mhz的cw通联发现了sssp。直到今年（2006年），我持续进行着称作“夏至前后六米波段传播测试活动”的传播测试工作。然而收集到的数据量还很小，也还未弄清其确切的机制。在本文中，我将介绍并用假说解释此种类型传播的成因及特性。
为何曾被称作“多跳偶发e层传播”？
图1为多跳偶发e层传播的一般模型。在这个一般模型中，50mhz信号在发射机和接收机之间被e层电子云折射，从地球表面反射或弹回数次，一般称为偶发e层单跳或双跳。然而，在谈及日本和欧洲之间的夏季短路径传播时，我怀疑这种假设传播模型的可信性。
假设电子云的高度在90至100km，那么单跳的最大距离为2000km左右。而日本至欧洲的传播路径长度在10000至12000km之间，这样通过经典多跳偶发e层传播的跳跃数需要在五六跳、七跳甚至更多。在ja至na的传播路径上，有广阔的区域是海洋，但是在ja至eu的路径上则只有欧亚大陆，没有水面，这样50mhz的信号将被散射并（或）被低效率的地面吸收。今年的ja至eu短路径通联在高峰时信号非常强，cw信号的音调也很纯净，几乎没有失真。也就是说这些信号没有像预想的那样经地球表面多次反射被分散或者散射而导致的失真，这种失真在eme信号上很容易观测到。由此，我认为多跳偶发e层传播模型不能够胜任解释今年夏天我们所经历的传播，也就是前面我提到的sssp。
图1: 多跳偶发e层传播的一种模型，我们需要自问这个模型是否真的正确
短路径夏至传播的发现
1999年春天，我取得了1.8mhz至50mhz输出1kw的特殊电台执照。和在其他很多国家一样，在日本我们需要提供一份关于50mhz输出1kw执照用途的说明文档。我在用途中写道我想学习e层中新发现的、目前业余波段还无法解释的fai（field-aligned irregularities场向不规则结构）现象。经过kw级电台初检，我的电台通过核准，检验官员还夸奖了我那份50mhz大功率需求的说明文档。
几个月之后，就在1999年6月23日晚上，我发现来自欧洲的48.25mhz电视载波信号很强，于是在50.105mhz呼叫cq。马上有toivo（呼号oh7pi）呼叫我。这是在太阳活动第23周期ja和oh之间的第一次通联。toivo的cw信号音调纯净，伴有大约10至30秒的慢衰落。从那天起，我每天在50mhz呼叫cq，欧洲诸如sm、oh、g、gd、dl、sp、oz、yo、f、pa等很多国家的业余电台通过互联网给出了我的信号报告。
此外，在7月10日由ja至sm7fje的强烈传播开通，约45位日本爱好者足够幸运地和欧洲进行了通联。还有，我和yo4aul也完成了一次通联。这是yo电台取得50mhz操作许可以来的首次yo至ja的50mhz通联。
从1999年起，我一直进行“夏至前后六米波段传播测试活动”，每年的这一时期都在50mhz上呼叫好多天。我经常向uksmg活动通告网页发布信息，讨论这种传播的性质。可是我的观点的接受程度不都是一直很好。多年来，几乎所有的参与讨论者都认为广泛被接受的多跳偶发e层传播是最简单的解释。但是我很高兴地看到，越来越多的50mhz操作者接受了事实上由另一种不同机制形成传播的观点，即我提出的sssp观点。转折点是因为在2006年夏季出现了空前的、完全无法预测的ja至eu强烈传播，那段时间几乎每天都出现，甚至有几天远至uk。
表1列出了从1990至2006年间ja至na和ja至eu的sssp开通摘要信息。很显然这是几乎每年都出现的同一种类型的传播，看上去不受太阳活动的影响。太阳活动的第22个高峰期是1989-1991年，第23个高峰期是1999-2001年。2006年是第23个太阳活动周期的谷底。请注意，表1中的“无”意思是未取得数据，应该可能有传播出现，却没有被注意到。
1990年 6月 kl7
1991年 5月 kl7
1992年 6月 w6、w7
7月 yu、ok、oh、oe、dl
1993年 无
1994年 无
1995年 7月 w6、w7、ve7
1996年 7月 kl7
1997年 无
1998年 5月 w6
7月 w5、w6、w7
1999年 6月 oh、sm、yo、w
7月 w5、w7
2000年 6月 w5、w6、w7、w8、w9、wø、kl7
7月 w5、w6、w7、w9、wø、ve
2001年 6月 w6、w7、kl7、sp、s5、9a、ok、oz、pa、hb9、oe、oh、dl、5b、jy
7月 w6、w7、kl7
2002年 6月 w6
2003年 6月 w6、w7、ve、5b
7月 w5、w6、w7、ux0、z3、9h、lz、9a、sp、yu
2004年 6月 i、sp、oh、es、9h、ut、5b、w6
2005年 6月 w7、9h、g、sv8、ly、oh、yu、yo、i、5b
7月 w6、w7、kl7、i、5b
2006年 5月
6月
7月 很多w和eu
表1: 1990-2006年间从ja至na和eu的sssp开通
sssp传播的特征
以下是我在试验及测试中取得的关于sssp传播特征的概述。
1. 波段: 50mhz
2. 出现时期: 每年5月底至7月底（北半球）和冬至前后（南半球，推断）
3. 传播时间:
ja至na 21 – 02 utc 日本早晨，美国傍晚及夜间
04 – 09 utc 日本午后，美国夜间及早晨
ja至eu 04 – 10 utc 日本午后，欧洲早晨
4. 天线方向: 正在或者接近短路径方位角
5. 路径：主要是ja至na，ja至eu，有时也有西海岸的w至eu和kl7至eu的报导。几乎所有路径都在地球的白昼地区，并且在同一半球。（注：因为日期原因，sssp只在北半球发生，但是南半球也有发生类似传播的可能）
6. ja至eu开通：5b经常开通（4x和zc开通几率稍低）。
7. 开通长度：双方的开通区域都为斑块状，并且每天沿着基线移动。
8. 信号强度：通常信号微弱，并伴有10至30秒的慢衰落，但没有任何颤音。这是此种传播特性之一，也证明sssp信号路径从来没有接触到地球表面。稍后将详尽叙述。
9. 功率：需要一台高有效输出功率发射机。100或者200w的电台和单支八木天线还勉强可用，但是峰值时间或可用时间很短。
sssp传播的可能机理
我将尝试解释sssp的核心机理。众所周知，我也只是世界上操作50mhz波段的业余无线电爱好者之一，我无法直接在原处测量电子密度或者自己进行火箭观测。然而，我深信sssp的传播机理不同于通常被接受的关于此种传播的多跳偶发e层传播假说。
图2显示的为50mhz信号被弯曲的第一控制点（点a）。我假设点a可能位于e层或者更高些的f1层。如果它位于e层，那么点a的高度在90至100km之间，电波单跳最大距离约2000km。如果控制点在f1层，那么a点高度约为200km，电波单跳最大距离将达到3000km。
图2：一种sssp最近控制点的模型
请注意，在sssp模型中，传播路径实际上从来没有接触过地面。当假设a点位于e层时，第二控制点（点b）离发射台的最大距离有3000km。如果假设点a位于f1层，点b最大距离要有4500km远。通常认为【参考资料1】f1层在夏季的白天出现，并且几乎不受太阳活动影响，其常见的最高可用频率为4至5mhz。当假设f1层为50mhz信号的第一控制点，根据正割原理，入射角应该小于5度。
在实际sssp开通时，我取得的经验是需要把我的堆叠八木天线仰角调整到约15度，相比之下，通常的f2层传播时的仰角一般调整为接近0度。所以a点可能比图2中模型所示位置还要近些。目前我认为第一控制点更有可能是在路径两端ja和eu处的e层。我假设日本的50mhz信号在位于日本海上空的第一控制点（点a）被弯曲并到达在北纬55度接近东西伯利亚贝加尔湖上空的第二控制点（点b）。50mhz信号从b点通过极地夏季中层回波（pmse）区域传播。pmse是一种存在于北极或南极区域地面上空80至90km，雷达能够探测到的强烈回波现象。
据称，每年约有150至210天可以观测到极地夏季中层回波（pmse）。pmse也与我们在5月末至7月末发现sssp传播的时间周期精确吻合。在北半球52至78度的纬度间也曾出现过布拉格量表中数值为3米的pmse。
对于pmse和布拉格量表的解释，我推荐你在互联网上搜索更进一步的信息，关于此主题可以找到很多的资料和文章。你可以直接搜索到名称为“polar mesosphere summer echo (pmse): review of observations and current understanding”的文章（原文中的互联网链接已失效，省略）【参考资料2】，作者m.rapp和e-j.lubken，写于2004年。这是一篇适合于我们业余无线电爱好者的最好资料。
这篇文章中提到布拉格量表的3米数值可以对应转换到50mhz的频率。pmse区域能够特别有效的折射50mhz的信号，这也是多年来在50mhz发现sssp传播，而不是在28mhz或者144mhz发现sssp传播的主要原因之一。
pmse区域的平均高度为地面之上88km，和e层高度近似吻合。pmse区域由悬浮冰晶微粒构成，该高度约150k的极低温度导致形成了这些冰晶。多项研究表明，极地中层有如此低的温度，是我们现在非常熟悉的温室效应导致的结果之一。
图3：一种终端至终端的sssp模型
现在我将试着解释sssp的完整机理。请看图3。e层（或f1层）为链接两端的电台提供了最近的控制点，pmse区域则跨越极区连接了两个控制点。50mhz信号在最近的控制点被弯曲，通过pmse区域，跨越北极传播，而不接触地面。我认为这可以作为sssp的建议性核心机制，它能够很好地解释信号失真很小和我在研究中所观测到的信号强度现象。
如果sssp确实过pmse区域进行弦状传播，就可以说sssp完全是一种直接由温室效应导致的新类型传播，而温室效应则是由人类活动引起的。对所有业余无线电爱好者来说，sssp是一种在业余波段发现的新传播类型。如果是这样，则的确令人兴奋！
通过访问以下网址，我们可以近乎实时地监测北极地区极光卵形环的电子密度：
http://www.sec.noaa.gov/pmap/pmapn.html 。在这个网页上，我们可以推测50mhz信号是如何通过极地地区传播的。
图4为2006年7月19日utc06时北极极光卵形环的图像。这一天我通过sssp与欧洲电台做了很多通联，传播棒极了。地图显示了ja至eu路径区域上的电子密度情况。
图4： 2006年7月19日utc06时北极极光卵形环的图像
在南半球，sssp同样会出现在冬至前后。南半球zs、vk、zl、py、lu、ce和其他区域的50mhz操作者把这种传播当作圣诞节临近时大自然恩赐的礼物。
关于sssp，需要提及的另外一点是天线仰角。图5显示我现在天线系统的仰角为10度。我使用主梁为10.7米、装有仰角调节装置的八单元八木天线。天线堆叠的间距为7.7米，平均高度为地面之上30米。
我使用的是35米长的rg17a/u同轴电缆。八木天线是create设计公司的cl6dxz型天线，经k6sti用yo和ao软件最优化。这种水平极化、垂直堆叠的八木天线组与单支八木天线相比，在50mhz上表现出很高的信噪比，因为它在垂直平面上具有尖锐干净的辐射图。
图5：je1bmj的10.7m主梁、间距为7.7米、装有仰角旋转装置的八单元八木天线
此外，我使用配有自制收发转换器的ts-940和ft-1000mp，还有一台输出1kw的线性放大器。接收转换器由一个2sk571 vhf场效应管和一个双平衡混频器组成。这个转换器具有极低的噪声系数和高增益，足够满足我的dx活动。因为转换器的高增益和来自电台室周边住宅区的人为噪声，我的s表读数常为s1到s2。
但是我需要高灵敏度，特别是在50mhz。
传统hf波段旗舰收发信机具有高动态范围和噪声抑制器，足够胜任这些具有挑战性的操作条件。在日本市场上，很容易以合适的价格找到这些老收发信机。这些老收发信机非常适合与50mhz转换器组合使用。
在50mhz波段操作，最好的办法就是购买一台此类便宜二手收发信机，使用架在高塔上的巨型或者堆叠天线，同时使用大直径低损耗同轴电缆。理解和领悟了这些规律和法则（是的，禅和艺术！），现在构建一个优秀系统组合就不再困难。
当我增加八木天线仰角时，引入的噪声水平充分地减小，大概6至10db。这是因为消除了主瓣下方接收到的附近噪声干扰。我经常注意到，当进一步增加仰角时，随着干扰程度的迅速减小，可以很清晰地收听到dx信号。这样，特别是在通过sssp传播抄收湮没在噪声中的弱信号时，dx信号的信噪比会有极大改善。
在今年的偶发e层多发时期，大概从2006年5月底到7月底，我与hv0等eu电台做了大约180个通联，与w、ve和kl7等na电台做了约80个通联。我发现几乎所有这些sssp通联，最佳仰角都在10至15度范围。当然，这也有可能是因为我的位置、系统及天线导致的特殊结果。如同还不知道sssp的精确传播特性一样，我们也还不知道sssp通常的进入仰角。我听说使用无仰角单支八木天线的电台做sssp通联极其容易。因为这些天线有着很宽的主瓣，能够捕捉到很大范围内的传播。
使用堆叠八木天线的电台可以获得高信噪比和低仰角，但是如果没有仰角调节装置，就不得不最终忍受极差的信噪比，因为dx弱信号来自仰角稍高一些的方向，也很容易被同时接收到的电视信号所干扰。在sssp通联时，推荐使用有仰角调节装置（没有也行）单支长主梁（1.5至2.5倍波长）八木天线，或者具有仰角调节装置的垂直堆叠八木天线。虽然单支八木天线有着更宽的主瓣，更容易适应50mhz遇到的各种类型传播，但是仰角调节装置对于改善dx弱信号的信噪比也是有意义的。
sssp传播最佳的日子
图6为chris（呼号g3wos）2006年6月14日下载的“谷歌地球”传播地图（原文中的互联网链接已失效，省略）。图上显示了包括ja至eu，ja至5b和ja至5t的路径。
那天，我和g4igo、 g3wos、g4fvp、sv1lk、sv1sb、9a6r、g4rgk及一些意大利电台进行了通联。难以置信的是，非洲的nicolas 5t5sn给了我一份接收报告，我们距离大约13500km远。
在7月19日（同见图4），我和以下电台完成了通联：nl7z、 dk1max、i5iar、on7gb、dl7qy、oh2bc、i5tat、dj3tf、ly3um、ly3da、dl3bue、sm3gsk、oh2bp、on7bj、dl7cm、dl2oe、f8zw、oh2ma、dk3wg、dm2ayo、on4aoi、pa3gnd、dj2bw以及其他一些电台。
结论
现在关于sssp传播，还有很多未解决或未知现象，我希望更多50mhz狂热者继续观察、研究、探索sssp。如同本文所述，这种新的传播模式可以提供极远距离上通联的机会，这在以前是做不到或者被忽略的。我们的主要目的是利用这种相当令人激动的机会，这和太阳活动高峰期f2层传播类似。我期盼着在2007年能够在50mhz，通过sssp传播与你们做更多的通联！
图6: 2006年6月14日“谷歌地球”传播地图
参考资料
1. “radio wave propagation handbook”, sakuichiro wada, cq pubs, japan
2. “polar mesosphere summer echo (pmse): review of observations and current understanding” m.rapp and ej. lubken, 2004
3. “radio auroras”, charlie newton g2fkz, rsgb
4. the arrl handbook for radio amateurs, 1993, arrl
5. “sssp: a newly discovered propagation on 50 mhz”, han higasa, je1bmj, cq ham radio september 2006, cq pubs, japan.
鸣谢
感谢所有每年这一时期使用短路径夏至传播的50mhz dxers。特别感谢chris gare（呼号g3wos），他参与命名了这种传播，制作了“谷歌地球”地图，并协助编辑了本文中我的蹩脚英语。(g3wos：han，你的英语很好，比我的日语好太多了！)
