Raadiotehnika alused. Jaak Umborg

ka vertikaalse polarisatsiooniga.

      Lennundussides kasutatakse vertikaalset polarisatsiooni.

      Elliptilist polarisatsiooni kasutatakse eriotstarbeliseks sideks, kosmosesides ja televisioonis ning raadioastronoomias. Ringpolarisatsiooni, mida saadakse ristipidiste dipoolidega või teljesuunalise leviga spiraalantennide abil, kasuta-takse raadiorelee liinidel ülikõrgetel sagedustel, et vähendada lainete interfe-rentsist tingitud kadusid mitmekiirelise levi korral.

      Joonis 1.2. Laine levimise suund on määratud kruvireegliga

      Joonis 1.3. Raadiolaine vertikaalne pola-risatsioon, E vektor on risti maapinnaga

      | 1. PEATÜKK Raadiolained, nende omadused ja levimine

      16

      Nagu eespool mainitud, lineaarse polarisatsiooni korral kasutatakse ver-tikaalset või horisontaalset polarisatsiooni, kuid on võimalik ka vahepealne variant, kus elektrivälja vektor E ja saatja antenn on 45-kraadise nurga all maa-pinnast. Sellist polarisatsiooni kasutatakse mõnikord meeterlaine ringhäälingu saatjate juures. Näiteks Suurbritannias tehakse seda, et oleks võimalik saadet vastu võtta nii vertikaalse kui horisontaalse paigutusega antenniga, mis on olu-line just mobiilsete vastuvõtjate puhul. Antennide juures kasutatakse mõistet polarisatsiooni selektiivsus, millega hinnatakse, kui efektiivselt antenn eraldab õige polarisatsiooniga signaali teistest sama sagedusega signaalidest, mis on vastupidise polarisatsiooniga.

      Kui lühilained levivad ionosfääris, siis muudavad nad pidevalt oma polari-satsiooni, see tekitab signaali vaibumist vastuvõtul. Igasugused tõkked ja takis-tused raadiolainete teekonnal põhjustavad samuti laine polarisatsiooni muu-tusi (depolarisatsiooni).

      Lainepind ehk lainefront on pind, millel lainete faasid on võrdsed. Kui raa-diolaine muutus on kirjeldatav siinuselise funktsiooniga:

       A = Am sin(t+), (1.12)

      siis suurus määrab ära laine faasi ruumis. Kui laine levib kolmemõõtmelises ruumis x-telje suunas, siis selle laine faas y-z tasapinnal (mis on risti x-teljega) on konstantne. Seepärast nimetatakse sellise funktsiooni järgi muutuvat raa-diolainet tasapinnaliseks laineks. Tasapinnalise laine levi maapinna kohal on kujutatud joonisel 1.4.

      Joonis 1.4. Vertikaalselt polariseeritud tasapinnaline laine

      Joonis 1.5. Kiirguri sfäärilisi laineid võib pidada küllaldasel kaugusel tasapinnalis-teks laineteks

      Elektromagnetilised lained |

      17

      Peale tasapinnalise laine võib esineda sfääriline, silindriline või muud tüüpi pinnaga laine. Kui aga võtta vaatluse alla mingi väike osa mistahes tüüpi raadiolainest, mis on oluliselt kaugel kiirgurist, siis võib seda lainet pidada tasapinnaliseks laineks. Joonisel 1.5 on kujutatud isotroopne kiirgur K, mis kiirgab välja igas suunas võrdsel hulgal sfäärilise lainefrondiga raadiolaineid (keralained). Küllalt kaugel saatjast, kus asub vastuvõtja antenn, võib seda raa-diolainet pidada tasapinnaliseks laineks.

      1.1.4. Raadiolainete klassifikatsioon

      Elektromagnetiliste lainete sageduslik spekter hõlmab väga laia sageduste diapasooni, kuhu kuuluvad peale raadiolainete veel gammakiirgus, röntgen-kiirgus, infrapunane ja ultravioletne kiirgus ning kitsa sagedusliku spektriga nähtav valgus (vt joonis 1.6). Raadiosideks, raadionavigatsiooni ja -seiresüs-teemide tööks kasutatakse laineid vahemikus 10 kHz kuni 100 GHz. Raadio-lainete lai sageduslik spekter on tinglikult jaotatud üksikuteks sagedusvahe-mikeks või lainealadeks nende leviomaduste järgi. Tabelis 1.1 on toodud rah-vusvaheliselt kasutusel olev lainealade liigitus koos ingliskeelsete sagedusalade nimetustega ja vastavate lühenditega ning lühidalt antud vastavate lainealade kasutamine. Toodud liigitust kasutatakse Euroopas. USA-s on jaotus erinev lühemate lainete osas, kus detsimeeterlained kuni sageduseni 1 GHz määratle-takse kui ultra high frequency, UHF (ultra kõrgsagedus), suuremad kui 1 GHz määratletakse kui microwave (mikrolained).

      Tsiviillennunduses toimub raadioside meeterlaine (VHF) sagedusalas 117,975 – 137 MHz, kanali sagedusriba on 8,33 kHz (varasemalt 25 kHz). Tea-tud pikematel trassidel (ülelennul ookeanidest jms) kasutatakse lühilaineid (HF) sagedusalas 2,85 – 23,35 MHz. Tänapäeval kõige intensiivsemalt kasutu-sel olev sagedusala jääb vahemikku 30 MHz – 10 GHz.

      Raadiolaineid vahemikus 10 m – 1 mm (30 MHz – 300 GHz) nimetatakse ultralühilaineteks. Need on lained, mis levivad otsenähtavuse piires ja ei pee-

      Joonis 1.6. Elektromagnetiliste lainete spekter

      | 1. PEATÜKK Raadiolained, nende omadused ja levimine

      18

      geldu tagasi ionosfäärist, vaid läbivad selle. Ultralühilaineala jaguneb järgne-vateks alajaotusteks: meeter-, detsimeeter-, sentimeeter- ja millimeeterlained, milledel on küll omad spetsiifilised levi iseärasused, kuid neil kõigil on ultralü-hilainete ühised põhiomadused.

      Sidesatelliitidele on kindlaks määratud sagedusalad, mida tähistatakse ladina tähega. Näiteks, navigatsioonisüsteem GPS töötab detsimeeterlainealas (UHF) sagedustel 1575,42 MHz, mida nimetatakse L1 sagedusalaks ja 1227,60 MHz (sagedusala L2). Satelliitsidesüsteemid töötavad peamiselt sagedustel 1 – 30 GHz detsimeeter alas (UHF) ja sentimeeterlainealas (SHF).

      Millimeeterlaineala (EHF) kasutatakse kosmosesideks ning raadioastro-noomias, lennunduses kasutatakse seda sagedusala lennuvälja pinnal toimuva jälgimiseks spetsiaalse suure eraldusvõimega radariga ASDR (ingl Airport Sur-face Detection Radar).

      Raadiosageduste kasutamist reguleerib rahvusvahelisel tasemel Rahvusva-heline Telekommunikatsiooni Liit, ITU (ingl International Telecommunication Union). ITU on ÜRO organisatsioon, kes tegeleb telekommunikatsioonialase reguleerimise ja standardiseerimisega, raadiosageduste korraldusega ning tele-kommunikatsiooni valdkonna taristu arengu koordineerimisega.

      Lennunduses kasutatavad raadiosagedused on määratud Rahvusvahelise Tsiviillennunduse Organisatsiooni ICAO poolt välja antud dokumendi „Stan-dardid ja soovituslik praktika“, SARP (Standards and Recommended Practices) lisa nr 10, köites 5 (Annex 10, Volume V) toodud materjalis „Lennunduse raa-diosagedusspektri kasutamine“ (Aeronautical Radio Frequency Spectrum Uti-lization). Nimetatud materjal on koostatud järgides Rahvusvahelise Telekom-munikatsiooni Liidu ettekirjutusi ja standardeid.

      Eestis tegeleb raadiosageduste kasutamise korraldamisega ja kontrolliga Tehnilise Järelevalve Amet.

      1.2. Raadiolainete levi

      1.2.1. Raadiolaine levi põhiliigid

      Raadiolainete Maa atmosfääris levimise iseärasuste, eelkõige levimisteekonna kõrguse järgi eristatakse kahte levi põhiliiki:

      pinnalaine e maalaine levi;

      ruumilaine levi, mis omakorda jaguneb troposfäärileviks ja ionosfää-rileviks.

      Kosmoseside puhul kasutatakse selliseid kõrgeid raadiosagedusi, mille puhul lained läbivad maa atmosfääri sirgjooneliselt ning suunduvad kosmose avarusse.

      Joonisel 1.7 on kujutatud pinnalaine ja ruumilaine erinevad levimisteekon-nad