MUF (maximum usable frequency), alltså den högsta frekvens som jonosfären fortfarande kan bryta tillbaka för avståndet mellan sändare och mottagare, har du redan stött på. Där framgick att MUF beror på tätheten av fria elektroner i det brytande skiktet. Här tittar vi närmare på detta, särskilt med avseende på strålningsvinkeln.
Som du redan vet beror himmelsvågornas räckvidd på strålningsvinkeln. Ju flackare vågen träffar jonosfären, desto lättare sker brytningen. Det sambandet gäller också för MUF: den frekvens som precis bryts tillbaka, MUF, är högre ju flackare vår signal infaller mot jonosfären. Figur UPPGRADERING-2.16.1 visar en simulering av hoppdistansen en sommardag 2024 för en amatörradiosignal kring $\qty{7}{\mega\hertz}$. Vid $\qty{45}{\degree}$ låg MUF den dagen på $\qty{7,5}{\mega\hertz}$. Ändrar man strålningsvinkeln ändras också MUF: strålar man brantare (t. ex. $\qty{60}{\degree}$) sjunker MUF och radiovågen refrakteras inte längre. Strålar man i stället flackare (t. ex. $\qty{30}{\degree}$) stiger MUF. Nedan tittar vi närmare på sambandet.
![Den här alternativtexten har ännu inte granskats.
Kort sammanfattning: Diagram med tre blå kurvor i ett koordinatsystem ”Distans [km]” mot ”Höjd [km]”, med förklaringen ”30°”, ”45°” och ”60°”.
Detaljerad beskrivning: På x-axeln står ”Distans [km]” med skalstreck vid 0, 200, 400, 600, 800 och 1 000; på y-axeln står ”Höjd [km]” med skalstreck vid 0, 100, 200, 300, 400 och 500. Uppe till höger finns en förklaring i en inramad ruta; där finns tre linjeexempel med etiketterna ”30°” (mycket ljusblå), ”45°” (mellanblå) och ”60°” (mörkblå). Alla tre kurvor börjar i origo (0, 0). 30°-kurvan (mycket ljusblå) stiger mjukt, når ett brett maximiområde strax under 300 km höjd vid cirka 550–600 km distans och faller därefter tills den skär x-axeln igen strax över 1 000 km. 45°-kurvan (mellanblå) stiger brantare, når sin topp vid ungefär 330 km höjd vid cirka 400 km distans och sjunker därefter tills den skär x-axeln nära 800 km. 60°-kurvan (mörkblå) stiger brantast; den passerar 300 km höjd redan vid drygt 200 km distans och fortsätter uppåt till diagrammets övre kant vid 500 km höjd vid cirka 300 km distans, där linjen slutar. Det finns ingen rubrik och inget rutnät; bakgrunden är vit, axlar och skalstreck är grå/svarta.](pictures/998.svg)
Jonosfärsmätstationer mäter den så kallade kritiska frekvensen $f_\text{c}$ (ofta också $f_\text{k}$, $f_\text{krit}$ eller $f_\text{oF2}$). Det är den högsta frekvens vid vilken himmelsvågen, när den går lodrätt in i jonosfären, just fortfarande reflekteras (jämför figur UPPGRADERING-2.16.2). Om vi strålar rakt uppåt, så att vår signal infaller mot jonosfären i en vinkel på $\qty{90}{\degree}$, är MUF som lägst, eftersom signalen då måste ”vända” helt i jonosfären, alltså göra en 180° sväng. Det betyder att $f_\text{c} = MUF$ vid $\qty{90}{\degree}$.
Som formelbeteckning använder man $f_o$ (litet nedsänkt ”o” för ordinary wave, ordinarie våg) följt av det jonosfärskikt som frekvensen gäller för, alltså t. ex. $f_\text{oF2}$ för F2-skiktet. Ofta används dock också $f_\text{c}$, $f_\text{k}$ eller $f_\text{krit}$ som formelbeteckning.
Den kritiska frekvensen är alltså den högsta frekvens som kommer tillbaka från jonosfären om man strålar lodrätt uppåt. En tumregel säger att den högsta frekvens som fortfarande kastas tillbaka vid flack instrålning är ungefär tre gånger den kritiska frekvensen.
Figur UPPGRADERING-2.16.3 visar förloppet över tid för MUF och $f_\text{c}$ den 8 september 2025, uppmätt med jonosonden i Juliusruh. MUF $\qty{3000}{\kilo\meter}$ betyder i det här fallet att man strålar mycket flackt för att nå en hoppdistans på $\qty{3000}{\kilo\meter}$.
![Den här alternativtexten har ännu inte granskats.
1) Sammanfattning: Linjediagram med två kurvor visar frekvensförlopp över 24 timmar: ”MUF 3000 km” (blå) och ”fc resp. foF2” (orange).
2) Detaljerad beskrivning: Diagrammet har en vågrät axel ”Tid [timmar]” från 0 till 24 (etiketter i 2-timmarssteg) och en lodrät axel ”Frekvens [MHz]” från 3,6 till 28,5 (markerad vid 3,6; 7,1; 14,2; 21,2; 28,5). Fina grå rutnätslinjer syns. Förklaringen uppe till vänster visar två poster: en ljusblå linje ”MUF 3000 km” och en orange linje ”fc resp. foF2”. Den blå kurvan ligger i början av natten vid cirka 7 MHz, visar vid ~5 h en kort nedgång, stiger kraftigt mellan cirka 6 och 9 h till över 20 MHz, ligger från cirka 10 till 18 h högt och vågigt mellan cirka 22 och strax under 29 MHz med flera små toppar, faller därefter och ligger mot 20–22 h vid cirka 10–12 MHz, följt av en lätt återhämtning före 24 h. Den orange kurvan börjar strax över 3 MHz, har tidigt en liten svacka, stiger gradvis från cirka 5 h, når mellan cirka 11 och 17 h värden kring 7–8 MHz med små variationer, sjunker efter 18 h och ligger vid dygnets slut åter kring 3,5 MHz, med en liten nedåtriktad topp strax före 24 h.](pictures/999.svg)
För andra strålningsvinklar kan MUF approximativt bestämmas ur $f_\text{c}$ med följande formel (gäller för $\alpha > \qty{40}{\degree}$):
$$MUF \approx \frac{f_\text{c}}{sin(\alpha)}$$där $\alpha$ betecknar strålningsvinkeln (jämför figur UPPGRADERING-2.16.2). Tittar man närmare på formeln ser man att MUF alltid ligger högre än den kritiska frekvensen – och desto mer ju flackare sändarantennen strålar respektive mottagarantennen tar emot.
För kommersiell frekvensplanering, där det gäller att en förbindelse med hög sannolikhet ska lyckas, finns dessutom begreppet FOT (frequency of optimal transmission, optimal sändningsfrekvens), eller $f_\text{opt}$. Det är den frekvens som på en viss signalväg statistiskt medger en förbindelse 90 % av alla dagar; den ligger vanligen 15 % under månadsmedelvärdet av MUF. Sambandet är
$$f_\text{OPT} = MUF \cdot 0,85$$Med den informationen kan vi räkna ett exempel: vid $f_\text{c} = \qty{3}{\mega\hertz}$ och $\alpha = \qty{45}{\degree}$ blir $MUF \approx \qty{3}{\mega\hertz} / 0,71 \approx \qty{4,2}{\mega\hertz}$ och $f_\text{opt} = \qty{4,2}{\mega\hertz} \cdot 0,85 \approx \qty{3,6}{\mega\hertz}$.
För DX-förbindelser inom amatörradio spelar $f_\text{opt}$ ingen roll, eftersom man där i regel väljer det högsta frekvensband som fortfarande medger en förbindelse (alltså närmast MUF), då man där kan vänta sig lägst brusgolv och därmed bäst signal (högst signal-brusförhållande, SNR).
Du har redan lärt dig om LUF (Lowest Usable Frequency). Den bestäms av D-skiktet och anger den lägsta användbara frekvensen, under vilken dämpningen är för stor. D-skiktet dämpar ju vår radiosignal, och per hopp måste signalen dessutom passera D-skiktet två gånger. Samtidigt är dämpningen större ju lägre frekvensen är (sambandet är kvadratiskt: halverar man frekvensen fyrdubblas dämpningen). Sänker man därför frekvensen fortlöpande kommer man så småningom till den punkt där den tillbakabrutna signalen inte längre går att använda; det är LUF.
