alt=""/>
| 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 raadiosaatjad töötavad tavaliselt vertikaalselt polariseeritud raadiolainetega, televisioonisaatjad aga horisontaalse polarisatsiooniga, hilise-mal ajal 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
