Propagacja fal radiowych dr Janiszewski
(przepisane opracowanie

kosu19

)

1. Podać założenia dla modelu czwartej potęgi

Idealnie płaska, nieskończenie rozległa, odbijająca, przewodząca powierzchnia.

2. Wymienić podstatwowe parametry charakteryzujące troposferę

-ciśnienie p[mb]
-temperatura bezwzględna T[K]
+wilgotnođ beywygldna e[mb]

3. Wymień parametry anten

-charakterystyka promieniowania
-kierunkowość
-zysk energetyczny
-impedancja wejściowa
-szerokość pasma pracy
-powierzchnia skuteczna
-polaryzacja

4. Co to jest antena?

Jest to element systemu radiokomunikacyjnego służący do transformowania niosącej informację
energii elektromagnetycznej z postaci przewodzonej na promieniowaną (antena nadawcza), bądź
z promieniowanej na przewodzoną(antena odbiorcza).

5. Wymień rodzaje anten

a) Anteny liniowe
dipol λ/2, λ, 3λ /2, 2λ , 10 λ
dipol pętlowy λ/2
b) Anteny aperturowe
c) Anteny mikropasmowe
d) Anteny szczelinowe
e)Anteny szerokopasmowe

6. Sposoby rozchodzenia się fali w otoczeniu Ziemi

a) Fala przyziemna

a1) Fala powierzchniowa
a2) Fala przestrzenna

a21) Fala bezpośrednia
a22) Fala odbita

b) Fala jonosferyczna
c) Fala troposferyczna

7. Kierunkowość anteny

-Stosunek maksymalnej gęstości promieniowania do średniej gęstości promieniowania
D=Umax / Uśr

-Średnia gęstość promieniowania: całkowita moc promieniowana przez antenę podzielona przez
pełny kąt bryłowy.

g

ł

adka,p

ł

aska, g

ł

adka, przewodz

ą

ca, rozleg

ł

a, odbijaj

ą

ca,

+ par

ę

dodatków

Przy czym Un to unormowana charakterystyka promieniowania mocy

-Kierunkowość nie uwzględnia straty mocy w antenie.

8. Zysk energetyczny anteny

Określa właściwości kierunkowe anteny z uwzględnieniem jej sprawności
G=[ max natężenie pola elektrycznego wytwarzane przez badaną antenę / max natężenie pola
elektrycznego wytwarzane przez wzorcową antenę zasilaną taką samą mocą ] ^2

Antena wzorcowa najczęściej:
-Dipol półfalowy
-Bezstratna antena izotropowa

Dla anteny izotropowej:

=Pp/Pd – sprawność anteny

Pp – moc wypromieniowana przez antenę
Pd – moc doprowadzona do anteny

9. Narysuj model strukturalny jednokierunkowego łącza radiowego

f – częstotliwość [Hz]
Bo – szerokość pasma odbiornika [Hz]
Pn – moc wyjściowa nadajnika [W] lub [dBm]
An – tłumienność fidera nadajnika [W/W] lub [dB]
Gn – zysk energetyczny anteny nadawczej [W/W] lub [dBi]
L – tłumienność trasy międzyantenowej [W/W] lub [dB]
Po – moc na wejściu odbiornika [W] lub [dBm]
Ao – tłumienność fidera odbiornika [W] lub [dBm]
Go – zysk energetyczny anteny odbiorczej [W/W] lub [dB]
F- współczynnik szumów odbiornika [W/W] lub [dB]

10. Tłumienność międzyantenowa

Tłumienność międzyantenowa L wyraża straty z powodu rozpraszania energii fal radiowych w
przestrzeni oraz pochłaniania przez ośrodki propagacji i dotyczy przestrzeni pomiędzy
hipotetycznymi antenami izotropowymi

11. Wymień sposoby podziału widma częstotliwości radiowych

-podział dekadowy – nie uwzględnia fizyki i właściwości fal radiowych w różnych zakresach
-podział tradycyjny – podział uwzględnia specyfikę fal radiowych w różnych zakresach

12. Co to jest fala płaska?

Jest to fala elektromagnetyczna, w której wektory E, H, są prostopadłe oraz są prostopadłe do
kierunku propagacji i E/H=Zf

13. Od czego zależy wielkość strefy Fresnela?

czyli promień n-tej strefy zależy od odległości między antenami, długości fali oraz numeru strefy.

14. Co to jest strefa daleka promieniowania i czym się charakteryzuje?

Jest to obszar rozciągający się na zewnątrz kuli o promieniu r>>2D^2 / λ
D-największy rozmiar anteny
λ – długość fali

Właściwości:
-Pole anteny w strefie dalekiej nie ma składowych radialnych
-Pole ma strukturę fali płaskiej(zdefiniowana zależność pomiędzy E i H).

15. Rodzaje polaryzacji fal radiowych

-Polaryzacja liniowa-szczególny przypadek polaryzacji eliptycznej; występuje, gdy fazy obu
składowych natężenia pola są sobie równe

-Polaryzacja kołowa – wypadkowa amplituda natężenia pola jest stała, a wektor E obraca się wokół
kierunku propagacji i występuje, gdy amplitudy obu składowych natężenia pola są sobie równe
Eo=Exo=Eyo, a różnica faz wynosi +/- pi/2

-eliptyczna

16. W jakim celu stosuje się kryterium Rayleigha?

To kryterium stosuje się do oceny stopnia nierówności powierzchni – jeśli różnica faz fal odbitych
od płaszczyzny dolnej i górnej, będących granicami nierówności oddalonymi o

, nie

przekracza pi/4 (pi/2), to powierzchnię możemy uważać za gładką

17. Jak zdefiniowana jest wysokość skuteczna zawieszenia anteny w metodzie ITU-370?

Odległość od anteny do średniej wysokości terenu, która obliczona jest w odległości 3-15 km

18. Prawo czwartej potęgi

Tłumienność trasy radiowej

Jest proporcjonalna do 4 potęgi odległości między antenami

18. Ile wynosi impedancja falowa swobodnej przestrzeni?

19. Jaki charakter ma stosunek amplitudy pola elektrycznego do amplitudy pola

magnetycznego dla fali płaskiej w ośrodku bezstratnym?

, gdzie

20. Zasada wzajemności

Parametry anteny traktowanej jako nadawcza są identyczne z parametrami tej samej anteny
traktowanej jako antena odbiorcza

21. Jak położony jest wektor pola elektrycznego fali elektromagnetycznej o polaryzacji

pionowej?

Wektor E o polaryzacji poziomej położony jest prostopadle względem Ziemi (alfa=pi/2)

22. Jak położony jest wektor pola elektrycznego fali elektromagnetycznej o polaryzacji

poziomej?

Wektor E o polaryzacji poziomej położony jest równolegle względem Ziemi (alfa=0)

23. O czym mówi parametr delta h?

Jest to różnica pomiędzy dwoma prostymi ograniczającymi obszar zawierający 80% terenu, na
którym delta h jest obliczany

24. Dla jakich krzywych wykreśla się krzywą z modelu 370?

-częstotliwość
-warunki klimatyczne
-wysokość efektywna zawieszenia anteny nadawczej
-nieregularność terenu
-natężenie pola przekraczane przez różny procent czasu

25. Opisać metodę cosT-HI

Ta metoda służy do prognozowania tłumienia w zakresach 900MHz/1800MHz.
Uwzględnia:
-wysokość budynków
-szerokość ulic
-odstępy między budynkami
-położenie ulic w stosunku do trasy propagacji

26. W jakim celu analizuje się przestrzenny rozkład Fresnela?

Aby sprawdzić, czy w przestrzeni istotnej dla propagacji fal radiowych nie ma porzeszkód.
Sprawdzamy więc, czy można zastosować model swobodnej przestrzeni.

27. Dlaczego występuje tłumienie w przestrzeni swobodnej?

Ponieważ energia fali ulega rozproszeniu.

28. Jakie parametry fali mogą się zmienić po odbiciu?

Amplituda i faza, zależnie od polaryzacji

29. Moc czułościowa odbiornika

Pcz=(S+N+Z) / (N+Z), gdzie S-sygnał użytkowy, N-szumy, Z-zakłócenia zewnętrzne

30. Co to jest zanik?

Znaczne obniżenie poziomu sygnału w stosunku do wartości średniej

31. Kiedy może występować większe natężenie pola niż w przestrzeni swobodnej?

Chodzi o interferencję kontruktywną, fala odbita ma taką samą fazę jak fala bezpośrednia i się do
niej dodaje.

32. Od jakich parametrów zależy tłumienie na pojedynczej przeszkodzie(ostrzu) ?

Od usytuowania tej przeszkody w stosunku do linii bezpośredniej widoczności oraz usyttuowania
przeszkody między nadajnikiem a odbiornikiem.

33. Współczynnik osłabienia

Określa zmniejszenie natężenia pola fali rozchodzącej się w rzeczywistym ośrodku w stosunku do
natężenia pola fali jakie występowałoby przy rozchodzeniu się fali w przestrzeni swobodnej.

34. Troposfera standardowa

Troposfera hipotetyczna odpowiadająca przeciętnemu stanowi rzeczywistej troposfery

Parametry:
-wysokość 11km
-ciśnienie 1013hPa (spada o 12hPa/100m)
-temperatura: 15 stopni C (spada o 0,55 stopnia/100m)
-wilgotność: 60%

35. Zależność pomiędzy ERP i EIRP

ERP [W] = EIRP [W] / 1,64

ERP [dBW] = EIRP [dBW] – 2,15[dB]

Obliczeniówki:

1. Wyznaczyć moc na zaciskach anteny odbiorczej w odległości d=

u

[km]=

1000u

[m] od

nadajnika (propagacja w swobodnej przestrzeni).

-moc nadajnika Pn=

w

[W]

-zysk anteny nadawczej Gn=

x

[W/W]

-zysk anteny odbiorczej Go=

y

[W/W]

-częstotliwość f=

z

[MHz]

v

-prędkość światła=3*10^8 [m/s/]

2. Wyznaczyć tłumienie swobodnej przestrzeni dla fali o długości 40 cm w odległości 50

km od nadajnika

λ=

x

[m]

d=

y

[m]

3. Wyznaczyć zależność na długość drogi bezpośredniej d1 i drogi z odbiciem d2 dla

najprostszego przypadku propagacji wielodrogowej

Z tw. Pitagorasa:

4. Ile razy należy zmniejszyć moc nadajnika, aby ograniczyć o połowę zasięg łączności,

gdy fala rozchodzi się w dowolnej przestrzeni?

Zmniejsz 2 razy zasięg=d/2
Zwiększ 2razy=2d
Moc na zaciskach anteny odbiorczej pozostanie taka sama!!

Należy zmniejszyć czterokrotnie.

5. Maksymalny promień strefy Fresnela

Max dla

f=

x

[Mhz]

r0=

y

[km]=

1000y

[m]

c-prędkość światła

Strefa I:

6. Tłumienie trasy

7. Określić natężenie pola w odległości 200 km

-Wysokość masztu 80 m
-umieszczona na górze 700m.n.p.m.
-Średnia wysokość terenu(3-15km) 180m
-Nadajnik 25kW
-Zysk anteny 40(względem λ/2)
-Pofałdowanie terenu Δh=300m

-Zastępcza moc promieniowania przez dipol półfalowy:
25*40=1000 [kW]
10log(1000)=30[dB]

-Wysokość zawieszenia anteny nadawczej:
700m+80m-180m=600m

-Wartość natężenia pola( Δh=50m) z krzywych w odległości 200km => 15dB (h1=600m)

-Poprawka na Δh=300m, dla odległości 200km => 10dB

-Wartość natężenia pola:

8. Jaka jest maksymalna odległość między antenami: długość fali, moc nadajnika, moc
odbiornika, zysk odbiornika, zysk nadajnika

-moc nadajnika Pn[W]
-moc odbiornika Po[W]
-zysk nadajnika Gn[W/W]
-zysk odbiornika Go[W/W]
-długość fali lambda[m]

Dodatkowa teoria

36. Wskaźnik refrakcji

T – temperatura powietrza [K]
p – ciśnienie atmosferyczne [hPa]
ro – gęstość pary wodnej [g/m3]

37. Kiedy możemy zastosować model przestrzeni swobodnej?
- łączność realizowana między statkiem a ziemią,

- w terenie górskim, gdy pierwsza strefa Fresnela nie jest zasłonięta, a falę odbitą można pominąć
ze względu na ukształtowanie powierzchni,

- w terenie płaskim, gdzie przeszkody terenowe tłumią fale odbite

38. Jak obliczamy tłumienie dla pojedynczej przeszkody?

gdzie :
Ad - wielkość tłumienia wnoszonego przez przeszkodę [dB],
h - różnica wysokości między przeszkodą a linią trajektorii fali radiowej [m]

F1 - promień pierwszej strefy Fresnela w miejscu lokalizacji przeszkody [m]

39. Równanie radiokomunikacyjne
Równanie radiokomunikacyjne (bilans łącza) :

PN - moc nadajnika
GN - zysk energetyczny anteny nadawczej
GO - zysk energetyczny anteny odbiorczej
emin - czułość odbiornika

40. Ile razy trzeba zwiększyć moc nadajnika, aby zasięg zwiększył się x razy (swobodna
przestrzeń)?
10logx^2 [dB]

41. Definicja parametru delta(h) – model 370
Odległość od 10% do 90% z odległości od najwyższego do najniższego punktu w terenie, w
odległości od 10 do 50 km od nadajnika w stronę odbiornika.