Erineva lainealade raadiolainete
levi ja kasutamine

Ülipikad ja pikad lained

Ülipikad lained (10 – 100 km) levivad maapinna ja ionosfääri alumiste kihtide vahel, pinnalaine osatähtsus on suur, laine tungib sügavale maapinda ja merevette. Seepärast kasutatakse neid lained sideks allveelaevade ja kaevandustega. Saatjate suure võimsuse korral võib levi toimuda ümber maakera.

Kuna pikad lained suudavad maapinda hõlmata kauges ulatuses (kuni 5000 km), on antud sagedusala raadiotehnika varasematel arenguaastatel kasutust leidnud ringhäälingu saatjate ning navigatsioonisüsteemide väljaehitamisel nii merenduses kui lennunduses. Pikalaine saatjad nõuavad suurt võimsust. Kaasajal jääb pikalaine ringhäälingujaamu üha vähemaks.

Kesklaine

Kesklaine (100 – 1000 m) levi iseärasuseks on see, et ta levib nii pinnalainena kui ionosfäärist peegeldunud lainena. Parim levi on üle merevee. Ionosfääris peegeldumine toimub suuremal kõrgusel olevas E-kihis kui pikklainetel, mis peegelduvad D-kihist.

Lainealas 100- 1000m neelduvad lained sügavamal maapinnas ning tungivad sügavamale ionosfääri, kaotades energiat. Kaugusteni 500 – 700 km vastuvõtu piirkonna väli moodustub pinnalainest, kaugemal kui 700 km, ruumilainest ning sellise kauguseni on levi põhiliselt öösel, sest päeval neelduvad kesklained ionosfääri D- kihis.

Kesklainel esineb feedingu nähtus, eriti just selle lühemate lainete osas. See on tingitud atmosfäärist peegeldunud lainete ja pinnalaine omavahelisest interferentsist. Päevasel ajal kui ruumilaine neeldub ionosfääri D-kihis, esineb ainult pinnalaine levi ja feedingut ei esine.

Kesk- ja pikklainetel esineb äikese ja muude atmosfäärimürade mõju.

Kesklaineid kasutatakse ringhäälingu saatjais, mereside, raudteeside ja raadionavigatsiooni süsteemides.

Lühilaine

Lühilaine alas (10 – 100 m) raadiolainete difraktsiooni võime kaob ja nad ei levi pinnalainena maakera kumeruse taha. Pinnalained neelduvad maapinnas ning nad levivad praktiliselt ainult mõnekümne kilomeetri kauguseni saatjast. Lühilaine põhiline levi toimub ionosfääri kihtidest F1 ja F2 peegeldunud raadiolainetega, mis on võimelised katma tuhandete kilomeetrite pikkusi vahemaid, eriti siis kui esinevad mitmekordsed ionosfääri ja maapinna vahelised peegeldused. Iseloomulik sellisele levile on vaikusvööndite teke neis vahepealsetes maakera piirkondades, kuhu pinnalained ei ulatu ja ruumilained ionosfäärist ei peegeldu.

Lühilainetel esinevad öisel ajal suurenenud häired, polaaraladel esinevad tugevad häired sides magnettormide esinemisel.

Lühilaineid kasutavad ringhäälingu saatjad (amplituudmodulatsioon, ribalaius 9 kHz), kitsaribaline paikne ja mobiilne side, lennundus- ja mereside.

Meeterlaine

Meeterlainete ja veel lühemate lainete levi on põhilselt troposfääri levi, sidekaugus on määratud optilise nähtavusega. Meeterlainete difraktsiooni võime on väike, lained ei paindu olulisel määral maapinna kumeruse taha, seepärast jääb nende levikaugus ainult napilt kaugemaks kui on optiline otsenähtavus.

Kui saatja antenn asetseb maapinnast kõrgusel h₁ ja vastuvõtja antenn kõrgusel h₂, siis raadioside kaugus d on arvutatav järgmiselt:

d = 3,57 · ((K · h₁)^½ + (K · h₂)^½ ).

Meeterlaineala ruumilaine ionosfäärist tagasi maapinna suunas ei peegeldu, vaid läbib selle. Ruumilaine hajub levides nii troposfääri ebaühtlustel kui ionosfääri madalamate kihtide elektrongaasi kontsentraadi ebaühtlustel nagu seda on kujutatud eespool toodud joonisel 1.10. Maa- ja veepind peegeldavad meeterlaineid, samuti peegeldavad neid mäed ja kaljud ning rajatised ja objektid nagu hooned, laevad ja lennukid. Seega meeterlainel on iseloomulik mitmekiireline levi. Kui vastuvõtja antenni satub üheaegselt saatjast lähtuv otselaine ja maapinnalt peegeldunud laine, siis tekib signaali nõrgenemine (vaibumine) või hoopis selle kadumine. Seega, meeterlaine sides on oluline vältida kahjulikke peegeldusi. Peegelduste vältimiseks on oluline on, et saatja ja vastuvõtja antennid oleksid raadionähtavuse joonel ja asetseksid eemal võimalikest peegeldajatest.

Meeterlaineid kasutatakse ringhäälingu saatjates sagedusalas 87,5-108 MHz, (sagedusmodulatsioon, ribalaius 300 kHz); televisiooni kanalite 1 -12 edastamiseks (kujutise ülekandeks kasutatakse amplituudmodulatsiooni, heli puhul sagedusmodulatsiooni, ribalaius 8MHz). Lennunduses kasutatakse sagedusala 108 – 137 MHz, raadioside toimub sagedusalas 117,975 – 137 MHz, kasutatakse amplituudmodulatsiooni ning sagedusriba 8,33 kHz (varemalt 25 kHz).

Detsimeeter-, sentimeeter- ja millimeeterlained

Alates detsimeeterlainetest lühemad lained praktiliselt ei oma difraktsiooni võimet, nad levivad paindumata ja hajumata, sirgjooneliselt, läbivad atmosfääri ioniseeritud kihid ja suunduvad avakosmosesse. Seepärast kasutatakse neid laineid kosmosesideks.

Kui kasutada seda laineala maapealseks sideks, siis on vaja rakendada meetmeid, et leevendada raadiolainete peegeldustest tingitud signaali vaibumist. Antud sagedusala sidesüsteemide antennid püütakse paigaldada võimalikult kõrgele, et vähendada peegeldusi ümbritsevatelt objektidelt ning saavutada kaugem raadionähtavus.

Millimeeterlainetel esineb troposfääris refraktsioon, nende levimistrajektoor kõverdub ning laine energia neeldumine on tugev sademete ja udu korral. Nende levi tõkestavad hoonete seinad ja nad sumbuvad puude lehestikus. Hoonete seinte juures avaldub mingil määral difraktsiooni võime, lained võivad levida mingil määral optilisest nähtavusest kaugemale, varje taha. Millimeeterlaineid saab peegeldada ja fokusseerida suhteliselt väikesegabariidiliste metall-lehtedega, mille läbimõõt on ca 0,3 m. Ruumides, kus esineb palju peegeldavaid seinu ja objekte, esineb mitmekiireline levi ja interferentsi tõttu esineb signaali märgatav nõrgenemine.

Mobiilsete seadmete juures tuleb arvestada sellega, et Doppleri nihke sagedus võib olla märkimisväärne isegi jalakäija kiirusel. Kantava seadme puhul võib probleemiks kujuneda inimese käe ja keha varjestav mõju. Suurte kadude tõttu saab millimeeterlaineid kasutada maapealseks sideks ainult paari kilomeetri kaugusele. Millimeeterlaineid saab kasutada maapealses sides juhtudel, kus ei vajata kauget levi ulatust, näiteks, lokaalsetes sidevõrkudes. Neil sagedustel, kus millimeeterlaine sumbuvus atmosfääri madalamates kihtides on suur, on välja ehitatud radareid autodele, mille maksimaalne tegevusraadius on suhteliselt väike (näiteks 30 – 200 m). Selline lainete kasutus võimaldab kokku hoida raadiosageduste ülekoormatud spektrit ja on ökonoomne ning keskkonnasõbralik.

Kuna ionosfäär ei avalda praktiliselt mingit mõju millimeeterlainete levile ning millimeeterlainete antennid on väikesemõõdulised ning nendega saab kujundada kitsaid suunadiagramme, sobivad need lained kasutamiseks kosmosesides.

Raadioseires on oluline, et radarite signaal oleks väiksema lainepikkusega võrreldes objektiga, millelt peegeldunud signaal saadakse. Seepärast kasutataksegi raadioseires võimalikult väikesi lainepikkusi, mis võimaldab avastada väiksemaid objekte ja anda suuremate objektide puhul neist täpsemat teavet.

Kuna millimeeterlained läbivad kergelt rõivaid ja väike lainepikkus võimaldab neil peegelduda väikestelt metallobjektidelt, kasutatakse neid laineid lennujaamade turvateenistuse skannerites.

Kontrolli oma teadmisi