Raadiotehnika alused. Jaak Umborg

tuleneb, et magnetvälja jõujooned on kinnised, nad alati sulguvad (avaldis 1.4).

      1.1.1. Elektromagnetiliste lainete levimise kiirus

      Elektromagnetilise laine elektrilise energia edastamise kiirust nimetatakse gru-pikiiruseks gr. Laine faasi muutumise kiirust ruumis nimetatakse laine faa-sikiiruseks f. Maxwelli võrranditest on laine grupikiirus määratav järgneva avaldisega:

       , (1.5)

      kus a – levikeskkonna absoluutne dielektriline läbitavus, mida saab avaldada keskkonna suhtelise dielektrilise läbitavuse ja füüsikalise konstandi, vaakumi dielektrilise läbitavuse 0 kaudu:

       a = 0, (1.6)

       0 = 10-9/36 F/m;

      a – levikeskkonna absoluutne magnetiline läbitavus, mida saab avaldada keskkonna suhtelise magnetilise läbitavuse ja füüsikalise konstandi, vaakumi magnetilise läbitavuse 0 kaudu:

       a = 0, (1.7)

       0 = 4 ∙10-7 H/m.

      Vaakumis on laine grupi- ja faasikiirus ühesugune ja on määratud:

       . (1.8)

      Pannes avaldisse (1.8) vastavate füüsikaliste konstantide väärtused, saab arvu-tada valguse kiiruse vaakumis c0:

       .

      1 miil ehk meremiil (ingl nautical mile) – 1852 m.

      Mistahes teises keskkonnas on elektromagnetilise laine energia levimise kii-rus määratav avaldisega:

       (1.9)

      Kuna erinevate ainete dielektrilised ja magnetilised läbitavused võivad olla olu-liselt erinevad, siis signaali levimise kiirus neis võib olla samuti oluliselt erinev.

      | 1. PEATÜKK Raadiolained, nende omadused ja levimine

      14

      1.1.2. Lainepikkus ja sagedus

      Elektromagnetilise laine levimise iseärasused on põhiliselt määratud laine pik-kuse ja sagedusega. Lainepikkus on määratud kui lühim kaugus kahe võrdses olekus lainepunkti vahel (joonis 1.1). Elektromagnetiliste lainete lainepikkus (m) ja sagedus f (Hz) on määratav järgnevalt:

       . (1.10)

      1.1.3. Raadiolainete polarisatsioon

      Raadiolaine levimise suund sõltub sellest, kuidas on omavahel orienteeritud elektrivälja E ja magnetvälja H vektorid ning on määratud kruvireegliga, nagu näidatud joonisel 1.2. Kui kruvi pikitelg on risti suunas vektorite E ja H tasapin-naga ja pöörata teda suunaga vektorilt E vektori H poole, siis kruvi liikumise suund näitab laine levimise suunda. Matemaatiliselt on kruvireegel väljendatav vektorkorrutisega. Vektorkorrutis on binaarne tehe kolmemõõtmelises ruumis asuva kahe vektori vahel, mille tulemuseks saadakse kolmas vektor, mis on risti mõlema korrutatud vektoriga. Saadud vektori suund on määratud kruvi liiku-mise suunaga siis, kui kellaosuti liikumise suunaline kruvi pööre kulgeb esime-selt vektorilt teisele kõige lühemat teed kaudu.

      Vektorkorrutise tulemusena saadud vektorit nimetatakse Pointingi vekto-riks S:

       S = E x H. (1.11)

      Seega Pointingi vektor näitab raadiolaine energia levimise suunda. Pointingi vektori moodul näitab energia tihedust, mille mõõtühikuks on W/m2.

      Eeltoodust järeldub, et vektorid E, H ja S on tihedalt omavahel seotud. Kui neist kahe vektori suund on teada, siis saab määrata ka kolmanda suuna.

      Raadiosides on oluline teada, kuidas E ja H vektorid on orienteeritud maapinna suhtes, selle määrab ära laine polarisatsioon. On kokku lepitud, et laine polarisat-

      Joonis 1.1. Elektromagnetilise laine lainepikkus

      Elektromagnetilised lained |

      15

      siooni määrab ära E vektori orientat-sioon. Kui elektrivälja vektor on risti maapinnaga ja magnetvälja vektor röö-biti, nagu joonisel 1.3, siis on raadiolaine vertikaalselt polariseeritud. Raadio-lainete polarisatsioonil on praktiline tähtsus, saatja vertikaalne varrasantenn kiirgab vertikaalselt polariseeritud laineid, horisontaalne antenn kiirgab horisontaalselt polariseeritud laineid. Seepärast peab vastuvõtja varrasantenn olema suunatud selliselt nagu saatja var-rasantenn.

      Lineaarse polarisatsiooni kor-ral võngub elektrivälja vektor ühes kindlas tasandis – polarisatsiooni tasandis. Elliptilise polarisatsiooni korral moodustavad elektrivälja vek-tori otspunktide projektsioonid laine levimisega risti oleval pinnal ellipsi, erijuhtum on ringpolarisatsioon. Eristatakse kahesuunalist ringpolari-satsiooni: päripoolne, mil väli pöörleb kellaosuti liikumise suunas ja vastas-suunaline, mil väli pöörleb vastu kellaosuti liikumise suunda. Ringpolarisat-siooni korral koosnevad lained kahest võrdsest komponendist – vertikaalselt polariseeritud komponendist ja horisontaalselt polariseeritud komponendist. Kui saatja kiirgab välja ringpolariseeritud laineid, aga vastuvõtja antenni pola-risatsioon on kas horisontaalne või vertikaalne, siis võetakse vastu ainult 50% signaalist (signaali kaod on 3 dB). Viimastel aastatel on välja töötatud saatjate ringpolarisatsiooni antennid, mille signaale võib vastu võtta nii vertikaalse kui horisontaalse polarisatsiooniga antenniga.

      Ringhäälingu