ns. J. HOLOPAVEN: Yleis radioasemien kuuluvaisuudesta ja kent tävoimakkuusmi ttauksis ta Yleisradioto'imintaan kuuluu myös tietää kuinka laajalla alueella ma,an kukin yleisradioasema on kuultavissa. Kuuluvaisuus määritellään jännitteenä, jonka lähetysaseman säteilemä sähkömagneettinen ke,nttä pystyy synnyttä'mään vastaano,ttoantennissa. Jännitteen s,uuruus voidaan rnita,ta e,rityisillä tarkoitusta varten rakennetuilla mittareilla, ns. kenttävoimakkuusrnittaneilla ja kutsutaan mittauksia ke,nttävoimakkuusrnitta,uksiks,i. Radioase,man antennista lähtevä säteily jae'taan kahteen päälajiin: horisontaalisäteilyyn ja ve,rtikaalisäteilyyn. Käytännössä kuts,u,t,a,anr näitä sät,eilylajeja vastaavasti pinta-aalloiks'i ja avaruus,aalloiks,i. Nimensä mukais'esti etenee pinta-aalto 1ähe,tysantennista vasta:anottoantenniin pitkin rnaan pintaa tai lähe 1ä sitä, kun taas avaruusaalto saapuu vastaano,ttoante,nniin ylernpie,n ilmakerrosten heija'stavien osien kautta. Riippuen siitä, kumpiko aalto vastaanottopai- kalla o,n vallitsevana jaetaan yleisr,adioaseman kuuntelualue kolmeen osaan: 1) Lähikuuntelualue, jossa pinta-aalto on vallitsevana säteilylajina. Tä11ä alueella on lähetysas,eman kenttävoimakkuus niin suuri, että kuuntelua voidaan pitää hyvänä kaikkina vuoro,kauden aikoina. 2) Häipymis,alue, jolla pirrta-aallon lisäksi myöskin avaruusaal,to alkaa vai.kuttaa. Avaruusaaltoha'rr saap,uu vastaano,ttopaika,lle, kuten jo mainittiin, ylempien ilmakerrosten he,ijastavie,n os,ien kautta. Nämä heijas'tavat osat, ns. io,nisaatiokerrokset voivat olla alernpana tai ylempänä. Niiden ko,rkeus siis vaihtelee, josta johtuen, avaruusaaltokin saapuu vastaanottopaikalle milloin voimakkaampana, milloin heiko,mpana. Sarnasta syystä voi avaruusaa,lto saapua vastaanottopa,ikalle joko sramanvaiheisena, vastakkaisvaiheis'ena tai eri vaiheisena pinta-aallon kanssa. Jos mole,mmat aallot ovat samanvaiheisi.a, on vastaano,te,ttavan aseman kenttävoimakkuus normaalia suurernpi. Jos aallot ovat vastakkaisvaiheiset, on kenttävoimakkuus pienempi ja voi alentua nollaankin s'iinä tapauksessa, että molemmat aallot ovat yhtä voimakkaat. Jos taas saapuvat aallo't ovat eri vaiheisia niin huomataan paitsi että kuunneltavan aseman kenttävoimakkuus muuttuu myös ohjelman toistossa enemmän tai väherirmän vääristymistä. Varsinkin härnärän ja pimeän aikana, jolloin ionisaatioker rosten korkeus ilmakehässä huomattavasti vaihtelee, voi kuuntelu asernan häipymisalueella edellä mainituista syistä muodostua hyvin ikäväksi. Ma'inittakoo,n täss:ä, että häipymisalueen leveys esirn. 300 m:n aallo,lla o'nr amerikkalaisten mittausten mukaan päivän aikana n. 100 km ja a,lkaa s,e tavallisesti n. 110 krn päässä ähetysasemalta siirtyen ähemmäksi p'imeän aikana. Omie,n mittaustemme mukaan voi häipymisalue esim. 200 m aallolla hämärän aikana alkaa jo n. 20 km päässä 1ähetSrsasemalta. Pitkäaaltoaluee,lla on häipymisalue leveämp'i ja sijaitsee jonkun verra,n kauempana lähetysasemalta kuin keskipitkillä aalloilla. Mitään yleislu,o,ntoista tarkkaa rajaa ei häipymisalueelle voida määritellä, sillä se on kokonaan riippuvainen ylemp,ien ilmake,rrosten ionisaatiotilester. j.-ki-r on ylecrrsä jatkuvan vaihtelun alaisena. Kuunneltavan aseman voimakkuusvaihte,lut ovat s:uurimmat häipymisal"ueen keske'llä. Vo,im,akkuus,vaihteluiden suuruus riippuu myös pa,ljon lähetysasem,an antennirakentees,ta ollen vaihtelut paljo'n suurempls e,5im. T-antennilla kuin pystysuoralla antennilla. 3) Kaukokuuntelualue, jolla avaruusaalto on vallitsevana. Tä11ä aluee'lla o,n kuunte'leminen yleens,ä hyvin epävakaista voimakkuusvaihteluiden ja vääristymisen takia. Voimakkuusvaihtelut aiheutuvat e,tupääsrsä ionisaatiokerrosten korkeusvaihteluiden takia. Kun kerros orr ylemqränä, saapuu a,varuusaalto perille heikornpana. Tdllöin vo,i a1ueelle lähetysasemalta heikko,na saapuva pintaaaltokin yhdessä avaruusaallon kanssa aiheuttaa paitsi voimakkuusvaihtel.ua, myöskin väärisltymistä. Voimakkuusvaihtelut voivat aiheutua myöskin vastaano,ttoantennin yrnpärillä o,levan sähkömagnee'ttisen kentän kääntymis'estä. Kuuluvaisuus o'n paras s'illo,in kun sähköinen kenttä värähtelee antennin suunnas,srär, iolloin a,ntenniin 2l
syntyy suurin jännite. Kentä,n kääntyessä va,s,- taanottojännite pienenee. Tästä aiheutuu lyhytaikaisia voimakkuusvaihteluita. Myös sähkömagneettisen kentän imeytymis,vaihtelut ionosfe,rissa aihc r-'ttavat voimakkuusvaihteluita kuuntelussa' meytymisvaiht elut aiheutuvat ionos,f eritilan vaihtelevaisuudesta. Eri tavoin heijas,tuneet aallot aiheuttavat erivaiheisuutensa takia myös vääristymistä kuuntelussa. Yleisradiolle on tärkeätä tietää sen alueen laajuus lähetysasemien ympärillä, jolla kuuluvais,uus on hyvä. Kuuluvaisuutta pidetään hyvänä jos se on häiriövapaata. Lähe,tysaseman kenttävoimakkuuden täytyy siis kuuntelupaikalla jatkuvas,ti olla paljon suurempi kuin kaikenlaisten häiriöiden samaila aaltopituudeiia synnyttämät häiriöjännitteet. Häiriöitä synnyttävät toiset samalla tahi viereisillä aaltopituuksilla työskentelevät radioasemat, sekä erilaiset sähkökojeet ja laitokset johtoineen. Kuunneltae,s,sa asemaa kaue,mp,gner voivat myös ilmakehän aiheuttamat sähköiset häiriöt vaikeuttaa hyvää kuuntelua. Edellisestä lienee jo selvinnyt, että hyvällä kuuntelualueella on vaikuttavana tekijänä lähetysaseman siuora säteily, siis pinta_aalto. Tästä syystä kenttävoimakkuqs,mittauksissa tutkitaan_ kin etupäässä aseman pinta-aallo,nr synnyttämää kenttävoimakkuutta. Suora säteily ulottuu häi_ riin'tymättömänä kauemrnaksi päivällä kuin yö1lä ja hämärän aikana. Epävakainen aika alkaa jo ennen auringo,n laskua ja jatkuu jonkin verr,an auringo'n no,usun jälkeen. Tästä syystä aletaan kenttävoimakkuus mittauksia suo,rittaa yleensä noin kaksi tuntia aur:ingon nousun jälkeen ja lopettaa ne no,in kaksi tuntia ennen auringon 1as_ kua' Tarrkkaa rajaa tässä suhteess,a ei voida asettaa ja huomataankin tärnä parhaiten käytännössä siitä, että suoritettaessa mittauksia esim. myö- hään iltapäivällä ilmenee mitattavan asernan kenttävoimakkuudessa häipymistä vaikkakin voimakkuus aikaisemmin päivällä on pysynyt vaka- vana. Tä]löin on tietenkin jäätävä odotta,maan s'e'uraavaa päivää. Kenttävoimakkuudet mitataan milli- tai mikrovoltteina vastaanottoantennin tehollisen korkeuden pituusyksikköä, yhtä me,triä kohti (1 mvlm 0,001 V /tn ja uy /m - 0,000 001 V/m). Suu-ritehoisten ars,ernien 1ähe11ä, ios,sa kentitävoimakkuus on suuri, lausutaan jännite vo,ltteina metriä kohti, siis V /tn. Etäännyttäessä lähetysaseman antennista suoraviivaisesti heikkenee kenttävoimakkuus aluksi exponentiaalisesti, muuttuen 22 heikkeneminen potenssikäyrän kautta lähes suoraviivaiseksi matkan jatkuessa. Amerikkalaisen määritelmän mukaan pidetään kuuluvaisuutta hyvänä, jos lähetys:aseman sähkc;magneettisen kentän synnyttämän jännitteen suuruus vastaanottoantennis,sa on: kaupungeiss,a kylissä ja asunto,ryhmissä maalaistaloissa 10.. 0, 1-0. Z 25 rnv im 5> 5) Mainitut arvot ovat jonkinlaisia keskiarvo,ja, sillä esim. kaupungeissa voivat raitiovaunutkin aiheuttaa niin suuria häiriöjännitteitä, että jo,n_ kun yleisradioaseman moitteettomaan kuunteluun tarvitaan par:i kolme kertaa suurempi kenttävoimakkuus kuin mitä edellä on sanottu. Mainittiin, että kauempana lähetysasemasta kenttävo,imak_ kuus heikkenee lähes suoraviivaisesti rnatkan jatkuess'a. Tämä tarkoittaa sitä, että etäännyttäessä radioasemasta aina joku määrätyn pituinen matka, aseman kenttävoimakkuus heikkenee kullakin matka'osuudella s,uhteellisesti aina saman verran. Näin on asianlaita teoreettisesti, jolloin edellyte_ tään, että maan aiheuttama vaimennus sähkömag_ neettiselle säteilyle on joka paikassa yhtä suuri, pysyen siis vakiona. Käytännössä ei kuitenkaan asianlaita ole näin, sillä mainittu vaimennus on kokonaan riippuvainen maanpinnan laadus,ta. Metsäinen maasto aiheuttaa paljon s,uuremman vaimennuksen kuin avonaiset niityt ja pellot. Sa_ moin mäet ja, s'o,raharjut heikentävät kuuluvaisuutta kuten myöskin kaupungit ja tiheät asutusryhmät. Vesien, varsinkin suolaisten vesien ylitse on kuuluvaisuus paljon parempi kuin maan yli. Me'ntäessä poispäin lähetysase,masta vo,i aseman kenttävoimakkuus jollakin seudulla alentua hyvin pieneksi ja jatke,tt,a,essa matkaa sarna,an suuntaan se voi taas nous'ta niin, että kauempana asiemasta voidaan saada suurempi arvo kenttävoimakkuu_ delle kuin lähempänä asemaa. pro,f. Milikan selittää tämän siten, että asema säteilee antennistaan joka suuntaan teoreettisesti lasketun sähkömagneettisen kentän, jonka voimakkuus heikkenee etäisyyden kasvaessa teo,rian mukaisesti ja joka todellakin on olemassa ku[akin paikalla muutaman kilometrin korkeudella maan pinnasta. Jos nyt ma,an pinta jollakin paikalla aiheuttaa suhteettoman suuren vaimennuks,en sähkömagneettiselle säteily11e, niin kenttävoimakkuusmittauksia suoritettaessa tällä paikalla s,a'daan pienem_ piä a,rvoja kuin kauempana sijaitsevalla faikalla,
jossa vaimennus orr pienempi. Niinpä mentäessrä esim. suure,n järven yli saadaan mirttaustuloksiksi jä'rven takarannalla ylee'nsä suurempia anvoja kuin vastakkaisen ranrlän rnää'sto'ssa, joka s'ijaitsee lähempänä lähe,tysasernaa. Läns,i- ja Lounai's'Suo,mesis'a on kuuluvaisuus huornattavasti par mpri kuin muualla maassatrnrne, johtuen tämä suurista vilj elysaukeamista,, alavasta maasta (vanhaa meren pohjaa) ja monista jois'ta. Sähkörnagneettisen kentän vaime'nnus on suuresti riippuvainen myös lähettävän asernan jaksoluvusta siten, että pienillä jaksoluvuilla (pitkillä aalloilla) vaimennus on paljon pienernpi kuin suurilla (keskipitkillä ja lyhyillä aalloi.la). Myös lämpötilan muutokse't varsinkin pitemmillä matkoilia va'ikuttavat suuresti kenttävoimakkuuteen. Kylmällä ilmalla on kenttävoimakkuus suurempi kuin lämpimällä. Lämpötilan muutokse'n aiheuttamat kenttävoimakkuusvaihtelut riippuvat myös lähettävän asernan jaksoj.uvusta. lmakehän kosteusi, pilvisyys, kaste ja ilmas'sa olevan vesihöyryn paine e,ivät sensijaan aiheuta suurernpia voimakkuusvaihteluita tavallisilla yleisradioaalloilla. Sen sijaian on ilmanpaineella yöaikana huornattava vaikutus kuuluvaisuuteen. Jos sekä lähettävä aselna, että varstaanottopa,ikka sijaitsevat samalla ma,talapainealueella on kuuluvaisuus yöaikana parempi kuin päivällä. Korkeapaineen vallites,s'a voi kuuluvaisuus yöaikana heikentyä hyvin huomattavastikin. Amerikkalais,et ovat sruorittaneet tässä suhteess,a mo'nivuotisia jatkuvia tutkimuksia kahden paikkakunnan välillä ja käyttäneet ilmanpaineen aiheutt,amia ke'nttävoimakkuusvaihteluita hyväkseen jopa sääennustuksissakin ja ilmoittavat päässeensä tässä suhteessa eräänä vuonna g0 % varmuuteen. Mainittakoon tässä, että aivan lyhyet aallo,t, senttimetri-, desimetri- ja jonkun me'trin pituise't aallo't ovat huo,ma,ttavasti riipp,uvais'ia ilmakehän sääo'loista. Luote,ttavien ekvipotentiaalikäyrie'n (saman jiinnittei,sten käyrien) saarnisek,si on kenttävoimakkuusmittaukset suoritettava vähintään kahdeks,aan eri siuunrtaan mitattavasta aseneasta. Joka suunnassa ote'taan mittauksia 1ähe'11ä asemaa tiheärnrnin kuin kaue,mpana. Kunkin suunnan mittaustuloste,n perusteella piirretään ns. ke,nttävo'imakkuuskäyrä, josta heti nähd.ään ke,nttävoinaakkuuden suuruus mäiirättyyn suuntaan e,ri pituisten matkojen päässä mitatulta asernalta. Näistä käyris,tä on helppoa piirtää ekvipotentia,alikäyrät a,seman ympärille. Myös vo'idaan näistä käyristä laskea maan aiheuttama vaimennus sdhkömag- neettiselle" säteilylle asieman jaksoluvulla eri suuntiin asemasta,. Saadaan siis maan vaime'nnusker- to,imien arvot. Määrätyissä tapauksissa on suo'ri- tettava kenttävoimakkuusmittauksia myöskin pitkin asernan ympärille p,iirrettyä ympyränkaarta, siis kulkien eteenpäin mutta pysytellen aina saman välimatkan päässä asernasta. Tämä tulee ky. symykseen tutkittaessa maan vaimennusta seudulla, jolla kenttävoimakkuus vaihte'lee tavallisita enemmän. Myös kun tutkitaan suunnatun aseman kenttävoimakkuutta, sekä mitattaessa hyvin lyhyitä (televisio-) aaltoja, tulee tämä mittaustapa usein kysymykseen. ' Kesällä 1949 Yleisradion toimesta suorite'tuissa kenttävoimakkuusmittauks,is,sa olivat mittauskohteina kaikki yleisradioasernarnme. Useimmat niistä lähettävät nykyisillä aaltopituuksillaan viimeistä vuottaan, sillä uusien kansainvä,lis'ten sopimusten mukaa,n muutetaan aaltopituudet maalisk. 15 p:nä 1950. Verta,ilun vuoksi on tärkeätä tietää asemiemme kuuluvaisuus myöskin entisillä aalloillaan. Mittaukse,t suoritettiin heinä-syyskuussa ja onkin käytännöllisis,tä syistä kenttävoimakkuusmittaukset rnaassarnme suo,rite'ttava kersän aikana. Mittarina o'li arnerikka,ainen ke'nttävoimakkuusmittari 'RCA type 308-8". Mittari painaa kaikkine la,itteineen n. 40 kg ja o'n mittauspa,ikaksi valitava avo,na'inen paikka, josta etäisyyden metsään, puhe,linlankoihin, asutusryhmiin y.m. häiritseviin tekijöihin o,n oltava vähintään 90 m. Kysymyks,een tulevat siis etupäässä niityt ja pellot, joille pääseminen ta'lven aikana tuottaisi usein hankaluuksia. TaJ.vimittaukset antaisivat muutenkin liian optimistisia tuloksia johtuen ilamakehän atrhaisesta lämpötilasta. Lahden yleisradioaseman kenttävoimakkuutta mitattaessa suoritetut matkat näkyvät kuvassa 1, jossa ne ovat merkityt numeroilla. Kuvasta 2 käy ilmi vastaavat ke,nttävoimakkuudet kullakin matkalla. Huomataan, että maan vaimennus on suurin mentäessä Lahdesta ko,illiseen päin. Pienimmäksi oso,ittautui vaimennus matkalla Lahti Mäntsälä ' Helsinki. Pohjoiseen päin me,ntäessä huomataan Päijänteen vaikutus Lahdesta aina 120 km päähän, samoin kauempana alue 220 kilometristä a'kaen 280 km:in, jossa ilmeisesti Keiteleen vesialue pitää kuuluvaisuuden hyvänä. Erikoise,sti havaitaan kuuluva,is,uuden olevan hyvän Lounais- ja Länsi-Suome,ss,a kun taas Savossa, matkalla Kuopio Kajaani Meteli on kuuluvaisuus heikornpaa kuin Oulun suunnassa yhtä suurilla etäisyyksillä Lahdesta. tä-ko,illis,essa huo- )+
-- voimakkuus,mittaukset e,nsi kesänä uudelleen teh- tyä, on tarkoituksena palata asiaan lähernmin. ähkömagneettist e,n aalt o'j en eten emiskysymyksiä on tutkittu paljon sekä te'o,reettisesti että käytännössä ja tutkitaan edelleen. Tutkimusten tus loksia on julkaistu varsin runsas valikoima. Niiden jotka haluavat syve,ntyä lähemmin näihin kysymyksiin, olisi syytä tutkia allarnainittuja julkaisuja. Jseimmat julkaisut sis,ältävät lisäksi laajan asiaa koskettelevarl ähdekirj allisuusluette,lon. f_j Kuva 1. Lahden o"seman kenttiiuoimakkuutta nntattaessa suoritetut matkat. 1) Ylöstalo, V.: Radiotekniikan oppikirja. 2) Rissanen, J.: Radioteknikon opas. 3) Rolf, B.: Numerical Discussion of Prof. Sommerfeld's Attenuation Formula for Radio 'Waves, ng. Vetenskape Akad., Hand., N:o 96 (1g?g); also Graphs to Prof. Sommerfeld's Attenuation Formula for Radio Waves, Proc. R 8,78, March, 1930. 4) Rurrorvs, _Charles R.: Radio propagation over Spherical Earth, Proc. R 8,23, N:o S, Mag, 1gJS. 5) Fitch, William A. and Dutbera, Wiltiam S.: Measurments of Broadcast Coverage and Antenna performance, R C A Reui,eu, 7938. 6) Fitch, Wiiliam A. Field-strength prediction Charts Based on Sornrnerfeid's Formula. El"ectrontcs for Engi_ neers mataan Saimaan ves;istön vaikutus. Kute,n sa,nottu, kaikki käyrät ovat piirretyt mittaustuloste,n.keskianvojen mukaan, vaikka poikkeamat ovat yleensä hyvin pieniä. On löytynyt kyllä paikkoja hyviltäkin kuuluvaisuusalueilta, joissa kenttävoi* makkuus on ollut edellytettyä huornattavasti hei- 7945. 7) Gracely, Frederick R.: Temperature Variations radiobölger i området 500-1500 khz.. Tekniske N:o 70-77, 7949. Medd,elel,ser, Lahden yle;sradioaseman 160 k!/s, l5okw, T-ant kenttävoimakft ko,mpi sarnoin kuin he,ikornmilla kuuluvaisuus. alueilla on saattanut joissakin yksityistapauksissa olla huoma,ttavan suurikin kenttävo,imakkuus. Mahdo'llis,ia malmike'nttien aiheuttamia muutoksia kenttävoirnakkuudessa ei o,le ehditty vielä tutkia. Mainittakoo,n vielä, e,ttä kuvaan 2 o,n pilkkuviivoilla merkitty ne matkat, joilla Lahden kenttävoimakkuuksia on myöskin mitattu, vaikkakaan 'ne eivät ole radiaalisessa suurrrrässa La,trdesta kat- Mitannut hernå-syyskuussa v 1949 J.Holopainen Låhti-Oulu 213 --- -Juva 2 Kuopro-Metell 3 Juva - lohmaiä.v 4 Lahti- Haminå 5-6 Lahli - Po.voo Ja Lahli-Helsinki -- - 7 Lahti-Hetsinkr kauttå Måntsälå,.8 Lahti-Turku Låhti - Knistiinånkåupunki sottuna. Muide,n yleis,radioasemiemm,e kenttävoimakkuusrnittaukse't sivuutan tässä ja selviävät,ne kuvasta 3, johon o,n piirretty yleisradioase,miemrne nykyisten kenttävoimakkuuksien ekvipotentiaalikäyrät. Edellä o,n etupäässä luettelo,n muodoss,a mainittu ne asiat jotka liittyvät radioasemien kuuluva'is,uuteen ja niide,n kenttävo,imakkuusrnittauksiin, sivuuttarnalla myöskin kokonaan kys5rmysten teoreettinen puoli. sen jälkeen kun yle,isradioasemiemme sop irnu ste,n muk ais,et a,alt op,ituusmuut okse,t saadaan: suoritettua ja asian vaatimat kenttä- 24 of Ground-Wave Signal ntensity at Standard Broadcast Frequencies, Proc. R E, SZ, N:o 4, April, 7g4g. 8) Bramslev, G.: Udbredelsesforholdene i Danmark for Kuva 2. Kenttiiuoimakkuudet kuuan 7 mukaisi.ssa suunrnssa.
SUOMEN YLESRADOASEM EN KE.NTTAVO MAKKUUDET mitctt,u syyskuusse 1949. loo mvlm. 5O _,t_ o _rr_ - 3,5!!- lro - O,5 -tr- Or2 -!r- -rt- Asema ki ls KV Lahti 160 t50 Kuopio 527 30 Turku 895 20 Helsink i 142c 10 ulu 433 ro Vaasa 1 522 10 Tampe re 1192 1 Pori 1129 1 Joensuu 310 PtS ari l soc Pietarsaari - ----/ Oulu, \...\ \ \.\ \ \.!! il : \ Por i,e lsinki Kuve 3. Suonen_gleisrad,r"oasemien kenttiit:oi,makkuud,et.*,. 25