Raadiotehnika alused. Jaak Umborg

      19

      Tabel 1.1. Raadiolainete liigitus

      Laineala

      Lainepikkus

      Sagedus

      Inglise keeles

      Tähis

      Kasutus

      Ülipikad lained

      100 – 10 km

      3 – 30 kHz

      Very low frequency

      VLF

      Side allveelaevade ja kaevandustega;

       kaugraadionavigatsioon

      Pikad lained

      10 – 1 km

      30 – 300 kHz

      Low frequency

      LF

      AM-ringhääling, mereside, navigatsioon, raa-diokompass

      Kesklained

      1000 – 100 m

      300 – 3000 kHz

      Medium frequency

      MF

      AM-ringhääling, mereside, navigatsioon, raa-diokompass

      Lühilained

      100 – 10 m

      3 – 30 MHz

      High frequency

      HF

      AM-ringhääling, paikne ja liikuv side, etalonsa-gedused, lennundus- ja mereside

      Ultralühilained

      Meeterlained

      10 – 1 m

      30 – 300 MHz

      Very high frequency

      VHF

      Ringhääling 87,5-108 MHz, FM (ribalaius 300 kHz), TV kanalid 1-12 (8 MHz), pilt AM, heli FM; lennundusside, raadiomajakad

      Detsimeeter-lained

      10 – 1 dm

      300 – 3000 MHz

      Ultrahigh frequency

      UHF

      Liikuv side; mobiilsidesüsteemid (sh 3G ja 4G); TV (470-862 MHz); kohalik andmeside (sh Bluetooth tehnoloogia); navigatsioon (sh GPS), satelliitside (SATCOM), radarid;

      Sentimeeter-lained

      10 – 1 cm

      3 – 30 GHz

      Superhigh frequency

      SHF

      Satelliitside; sat-ringhääling; radarid;

      raadionavigatsioon; raadioastronoomia

      Millimeeter-lained

      10 – 1 mm

      30 – 300 GHz

      Extremely high

      frequency

      EHF

      Kosmoseside; raadioastronoomia,

      raadiolokatsioon

      | 1. PEATÜKK Raadiolained, nende omadused ja levimine

      20

      Alates ülipikkadest lainetest, sagedustest 3–30 kHz kuni lühilaineteni, sage-dusteni 2–3 MHz, levivad raadiolained pinnalainena maapinna kohal, maapin-nas ja vees. Levides maapinna kohal, indutseerivad nad maapinnas laenguid, mis põhjustavad selles voolu. Pinnalaine leviks peab laine omama vertikaalset polarisatsiooni, sest horisontaalse polarisatsiooni korral indutseeritakse maa-pinnas lühisvoolud, mis põhjustavad laine energia suure neeldumise. Voolud pinnases on seda suuremad, mida lähemal on antenn maapinnale. Peale nime-tatud voolust tingitud soojuskadude, esinevad maapinnas ka dielektrilised kaod, mille tekitab elektrivälja võimsus, mis kulutatakse dielektriku polarisat-siooniks. Ka see võimsus eraldub soojusena.

      Pinnalaine neeldub levides maapinnas, laine front paindub maakera kumeruse taha (lainete difraktsioon). Lainete paindumine ulatub seda kaugemale, mida pikem on laine. Sageduse suurenedes lainete energia neeldumine (absorbtsioon) suureneb nii maapinnas kui õhus. Osaliselt kompenseeritakse neeldumine maa-pinnas ruumilainega, mis tuleneb lainete murdumisest atmosfääris (refraktsioon). Kõrgemate sagedustega lained kui 2–3 MHz praktiliselt ei levi pinnalainetena.

      Raadiolaine levi pinnalainena maakera kumeruse taha on võimalik ka maa-pinnalt peegeldunud lainete tõttu.

      Pinnalaine korral võib saatja väljatugevuse Epl side vahekaugusel d arvutada järgneva valemiga:

       , (1.13)

      kus E0 – välja tugevus vabas ruumis ühikulisel kaugusel saatja antennist, lühema kui veerandlaine pikkuse antenni korral;

      d – saatja ja vastuvõtja vahekaugus; ühik sama, mis E arvutamisel;

      A – tegur, mis sõltub maapinna läbitavusest ja sagedusest.

      Väljatugevuse E0 saab arvutada saatja kiirgusvõimsuse kaudu:

       2E0 = 300 P1/2, mV/m; (1.14)

      kus P – saatja kiirgusvõimsus, kW.

      Tabelis 1.2 on toodud näitena andmed side vahekaugusest erinevatel signaali sagedustel kui saatja kiirgusvõimsus on1 kW ja väljatugevus vastuvõtul on 1 mV/m.

      Nagu tabelist 1.2 näha, side vahekaugus pinnalaine korral sõltub oluliselt signaali sagedusest. Mida suurem on sagedus, seda suuremad on signaali ener-

      Joonis 1.7. Erinevad lainelevi liigid: 1 – pinnalaine, 2 – ruumilaine, 3 – maapin-nalt peegeldunud laine pinnalainena

      Raadiolainete levi |

      21

      gia kaod ruumis ja maapinnas. Kui saatja ja vastuvõtja antennid paik-nevad maapinnalt samal kõrgusel, siis otse ja peegeldunud ruumilained neutraliseerivad üksteist ning pinna-laine domineerib (vt joonis 1.7). Mida kõrgemal maapinnast antennid paik-nevad, seda suurem on ruumilainete osatähtsus võrreldes pinnalainega ja mingist kindlast kõrgusest alates antenni kõrguse suurendamine side vahekaugust enam ei suurenda.

      Pinnalained levivad kõige paremini merevee kohal, kõige suurem on sig-naali sumbumus metsade ja troopiliste džunglite kohal. Sumbumine mistahes pinna kohal suureneb sageduse suurenedes.

      Pinnalaineid kasutatakse ka sideks laevade vahel, kalda ja laeva vahel, navi-gatsioonisüsteemides merenduses. Madalatel raadiosagedustel kasutatakse pinnalaineid sideks allveelaevade ja kaevandustega.

      Pinnalainete puhul peab arvestama järgnevate tehniliste raskustega:

      saatja võimsus peab olema suur;

      suhteliselt madal raadiosagedus nõuab suuremõõdulisi antenne;

      kaod pinnases sõltuvad pinna koostisest ja struktuurist ning muutuvad suurtes piirides.

      Pinnalaine eelised on:

      praktiliselt on võimalik mistahes maakera kahe punkti vahel luua sta-biilne raadioside, kui on olemas vajalik saatja võimsuse ressurss;

      pinnalainete levile atmosfääri muutused praktiliselt mõju ei avalda.

      Ruumilainelevi korral raadiolained liigituvad levi järgi järgnevalt:

      otselained, mis levivad otsenähtavuse piires saatja antennist vastuvõtu antenni;

      maapinnalt