Rodzaje pasm u偶ywanych w radiokomumikacji
Pasmo cz臋st. | Rodzaj fali | Zastosowanie |
---|---|---|
3-30 kHz | VLF | sonar |
30-300 kHz | LF | nawigacja |
300-3000 kHz | MF | AM, stra偶 wybrze偶a, |
3-30 MHz | HF | telegraf, telefon, samoloty ze statkami |
30-300 MHz | VHF | FM, telewizja, policja taxi |
0,3-3 GHz | UHF | telewizja ,kom. satelity, radiosonda |
3-30 GHz | SHF | mikrofale ,radary, kom贸rki |
Rodzaje propagacji przyziemnej w 艂膮czno艣ci do 艂膮czno艣ci horyzontalnej
Powierzchniowa | Typu og贸lnego | Przestrzenna | |
---|---|---|---|
Kryterium wyst臋powania | hnho<<hm2 | hnho=hm2 | hnho>>hm2 |
Zale偶no艣膰 L od f i parametr贸w grunt贸w |
istnieje | istnieje | nie istnieje |
Zale偶no艣膰 L od rzeczywistych wzniesie艅 anten |
nie istnieje | istnieje | istnieje |
Nat臋偶enie pola elektrycznego E[V/m] |
$69\sqrt{P_{n}G_{n}}\frac{h_{m}^{2}}{\text{位d}^{2}}$ | $69\sqrt{P_{n}G_{n}}\frac{h_{1}h_{0}}{\text{位d}^{2}}$ | $69\sqrt{P_{n}G_{n}}\frac{h_{0}h_{n}}{\text{位d}^{2}}$ |
T艂umienno艣膰 mocy na trasie mi臋dzyantenowej L[W/W] |
$\frac{d^{4}}{h_{m}^{4}}$ | $\frac{d^{2}}{{h_{1}}^{2}{h_{2}}^{2}}$ | $\frac{d^{4}}{{h_{0}}^{2}{h_{n}}^{2}}$ |
Odleg艂o艣膰 horyzontu wyznaczaj膮ca granic臋 wa偶no艣ci wzor贸w dn [km] |
$8\sqrt{h_{m}}$ | $4\left( \sqrt{h_{1}} + \sqrt{h_{2}} \right)$ | $4\left( \sqrt{h_{0}} + \sqrt{h_{n}} \right)$ |
hn 鈥 wysoko艣膰 zawieszenia anteny nadawczej
h0 鈥 wysoko艣膰 zawieszenia anteny odbiorczej
hm 鈥 pozorne wzniesienie anteny
h1 - efektywno艣膰 wysoko艣ci anteny nadawczej
h2 鈥 efektywno艣膰 wysoko艣ci anteny odbiorczej
位 - d艂ugo艣膰 fali
d - d艂ugo艣膰 horyzontu radiowego
PN - moc wyj艣ciowa anteny nadawczej
Pn - moc wej艣ciowa anteny nadawczej
Gn 鈥 zysk energetyczny anteny nadawczej w odniesieniu
do anteny izotropowej
GO 鈥 zysk energetyczny anteny odbiorczej
P0 鈥 moc sygna艂u na wej艣ciu odbiornika
Parametry elektryczne gruntu:
Rodzaj 鈥瀏runtu鈥 | Przenikalno艣膰 elektryczna 蔚 |
Konduktancja w艂a艣ciwa 饾湚 |
Zakres cz臋st. 饾湚[MHz] |
---|---|---|---|
Woda morska | 80 梅 81 | 5 | ~1000 |
Gleba wilgotna | 30 | 10-2 梅聽5鈭10-2 | ~50 |
Woda s艂odka | 81 | 3鈭10-3 | ~30 |
Gleba typowa | 15 | 10-2 梅聽10-3 | ~40 |
Grunt miejski | 3 梅4 | ~10-4 | ~500 |
Grunt pustynny | 5 | 10-4 梅聽10-5 | ~700 |
Zasady propagacji sygna艂贸w w pa艣mie VHF (tabelka propagacji)
Propagacja wolnoprzestrzenna
Propagacja przestrzenna hm2<<hn*ho
Propagacja po艣rednia (og贸lna) hm2鈮坔n*ho
Propagacja powierzchniowa hm2>>hn*ho
Rodzaje propagacji fal:
- fala w wolnej przestrzeni
- fala przyziemna
- fala troposferyczna(za艂amanie w troposferze)
- fala jonosferyczna
Parametry rozk艂adu opisuj膮cego prawdopodobie艅stwo sygna艂u:
Parametry liczbowe rozk艂adu Rayleigh:
Warto艣膰 艣rednia: $E\left( \right) = \sqrt{\frac{\pi}{2}}\sigma_{x} = 0,8862\ a_{\text{SK}}$
Warto艣膰 艣redniokwadratowa: E()鈥=鈥2蟽x鈥=鈥劼aSK2
Wariancja: ${\sigma_{x}}^{2} = \left( 2 - \frac{\pi}{2} \right){\sigma_{x}}^{2} = 0,2146\ {a_{\text{SK}}}^{2}$
Odchylenie standardowe: $\sigma_{x} = \sqrt{2 - \frac{\pi}{2}}\ \bullet {\sigma_{x}}^{2} = 0,4633\ a_{\text{SK}}$
Parametry liczbowe rozk艂adu Rice鈥檃:
Dziedziny: a鈮0; 蟽x鈥>鈥0; A鈮0
Warto艣膰 艣rednia: $\sqrt{\frac{\pi}{2}}\frac{\sigma_{x}}{e^{\beta}}\ \left\lbrack \left( 1 + 2\beta \right)I_{0}\left( \beta \right) + 2\beta I_{1}\left( \beta \right) \right\rbrack$ $\beta \frac{A^{2}}{{4\sigma}^{2}}$
Warto艣膰 艣redniokwadratowa: 2蟽x2鈥+鈥A2
Wariancja 鈮蟽x2,鈥喡爂dy聽A鈥勨壂鈥蟽x
Odchylenie standardowe: $\approx \frac{\sigma_{x}}{2A}\sqrt{2A^{2} - {\sigma_{x}}^{2}}\ ,\ \text{gdy}\ A \gg {\sigma_{x}}^{2}$
Przypadek szczeg贸lny: Przy A=0 przechodzi w rozk艂ad Rayleigh鈥檃
Parametry liczbowe rozk艂adu Nakagamiego:
Dziedziny: a鈮0; 惟>0; m鈮ヂ
Warto艣膰 艣rednia: $\frac{\Gamma\left( m + \frac{1}{2} \right)}{\Gamma\left( m \right)}\sqrt{\frac{\Omega}{m}}$
Warto艣膰 艣redniokwadratowa: 惟
Wariancja: $\Omega\left\lbrack 1 - \frac{\Gamma^{2}\left( m + \frac{1}{2} \right)}{m\Gamma^{2}\left( m \right)} \right\rbrack$
Odchylenie standardowe: $\sqrt{\frac{\Omega}{m}}\ \frac{1}{\Gamma(m)}\ \sqrt{m\Gamma^{2}\left( m \right) - \Gamma^{2}\left( m + \frac{1}{2} \right)}$
Przypadek szczeg贸lny: Przy m=1 przechodzi w rozk艂ad Rayleigh鈥檃
Probabilistyczny opis zanik贸w w kanale radiowym:
Rozk艂ad Rayleigh鈥檃: $p\left( a \right) = \frac{a}{{\sigma_{x}}^{2}}\ e^{\frac{- a^{2}}{{{2\sigma}_{x}}^{2}}}$
a- chwilowa warto艣膰 obwiedni sygna艂u, kt贸ra mo偶e przyjmowa膰 warto艣ci a鈮0
蟽x2 鈥 wariancja obwiedni (蟽x鈥>鈥0) sk艂膮dowej przypadkowej
Rozk艂ad jednoparametrowy o sta艂ej wzgl臋dnej g艂臋boko艣ci zanik贸w.
Rozk艂ad Rayleigh`a jest opisany jednym parametrem 蟽x . Modele teoretyczne
wykorzystuj膮ce ten rozk艂ad przedstawiaj膮 sygna艂 jako sum臋 wektor贸w o
niezale偶nych, r贸wnomiernie roz艂o偶onych modu艂ach.
W rozk艂adach istotn膮 rol臋 odgrywa parametr m, kt贸ry ma sens unormowanej
g艂臋boko艣ci zanik贸w obwiedni sygna艂u, dany przedzia艂em [0;2]
m-g艂臋boko艣膰 zanik贸w
1) gdy m=鈭 brak zanik贸w, fluktuacji
2) dla m=1 rozk艂ad Nakagamiego przechodzi w rozk艂ad Rayleigha
3) dla m>1 rozk艂ad Nakagamiego mo偶e by膰 przybli偶onym rozk艂adem rice鈥檃
4) dla m<1 zwi臋ksza si臋 g艂臋boko艣膰 zanik贸w
Rozk艂ad Rice鈥檃 $p\left( a \right) = \frac{a}{{\sigma_{x}}^{2}}I_{0}\left( \frac{A_{a}}{\sigma^{2}} \right)\ e^{- \frac{a^{2} + A^{2}}{{{2\sigma}_{x}}^{2}}}$
Opisuje sum臋 sygna艂u rozproszonego rayleighowskiego z sygna艂em
zdeterminowanym o amplitudzie A. Model odwzorowuje fluktuacje szybkie
w terenie urozmaiconym przy obecno艣ci sk艂adowej dochodz膮cej
bezpo艣rednio bez fluktuacji.
Rozk艂ad Nakagamiego:
S艂u偶y do opisu statystycznego chwilowej warto艣ci sygna艂u odebranego,
poddanego zanikom. Jest to dwuparametrowy (m惟) rozk艂ad opisuj膮cy
szerok膮 klas臋 mechanizm贸w propagacyjnych. Je偶eli obwiednie sygna艂u
u偶ytecznego reprezentuje zmienne losowa , to jej g臋sto艣膰
prawdopodobie艅stwa b臋dzie opisana wzorem:
$p\left( a \right) = \frac{2}{\Gamma(m)}\left( \frac{m}{\Omega} \right)^{m}a^{2m - 1}e^{- \left( \frac{m}{\Omega} \right)}a^{2}$
螕(m) jest funkcj膮 gamma dan膮 wzorem: 螕(m)鈥=鈥勨埆0鈭x(m鈥呪垝鈥1)e鈭xdx
Parametry rozk艂adu zdefiniowane s膮 nast臋puj膮co:
- parametr zwi膮zany z moc膮 (podojona moc 艣rednia): 惟鈥=鈥E(2)
- parametr zwi膮zany z g艂臋boko艣ci膮 zanik贸w: $m = \frac{\left\lbrack E\left( {}^{2} \right) \right\rbrack^{2}}{V_{\text{ar}}\left( {}^{2} \right)} \geq \frac{1}{2}$
Zjawiska w kanale radiowym (lub przyczyny zak艂贸ce艅 i
zniekszta艂ce艅 radiowych sygna艂贸w odbieranych):
Rozproszenie i t艂umienie 鈥 jest wynikiem oddzia艂ywania na transmitowany
sygna艂 warstwy atmosfery 鈥 troposfery i dotyczy g艂贸wnie fal UKF.
Objawia si臋 ona w wyniku refrakcji (pozytywnie), rozproszenia i t艂umienia.
T艂umienie zawsze powoduje obni偶enie mocy sygna艂u, natomiast rozproszenie
mo偶e by膰 korzystne jak i niekorzystne. Wszystkie te zjawiska zale偶膮 od
warunk贸w atmosferycznych, wysoko艣ci i cz臋stotliwo艣ci. S膮 szczeg贸lnie
istotne dla fal centymetrowych i kr贸tszych.
T艂umieniem 鈥 nazywamy stopniowe zmniejszanie si臋 amplitudy drga艅 wraz
z up艂ywem czasu, kt贸re powoduje obni偶enie mocy sygna艂u.
Rozproszenie 鈥 jest wynikiem oddzia艂ywania na transmitowany sygna艂
warstwy atmosfery
Dyfrakcja 鈥 uginanie si臋 fali. Wyst臋puje, kiedy na drodze sygna艂u znajduj膮
si臋 przeszkody terenowe, np. budynki, kt贸re uniemo偶liwiaj膮 bezpo艣redni膮
transmisj臋 sygna艂u do anteny odbiorczej z anteny nadawczej. W miar臋
wzrostu wysoko艣ci przes艂ony pole silnie maleje, tym silniej im fala jest kr贸tsza.
Wielodrogowo艣膰 鈥 wyst臋puje kiedy do kana艂u radiowego dochodzi fala
bezpo艣rednia i fale odbite. Interferencja tych fal jest najdotkliwiej
odczuwalnym z efekt贸w wyst臋puj膮cych w kanale radiowym.
Fala bezpo艣rednia mo偶e mie膰 amplitud臋 wi臋ksz膮 lub mniejsz膮 od fal odbitych.
Prawdopodobne s膮 przypadki, w kt贸rych interferuj膮ce fale maj膮
zbli偶one amplitudy i dowolnie przesuni臋te fazy.
Op贸藕nienie propagacyjne 鈥 r=d/c, nadawane sygna艂y radiowe docieraj膮 do
miejsca odbioru z okre艣lon膮, ograniczon膮 szybko艣ci膮. Mo偶e zmienia膰 swoj膮
warto艣膰 w czasie w wyniku poruszania si臋 stacji ruchomej. Trzeba j膮 stale
kontrolowa膰 w celu utrzymania stanu synchronizacji. Op贸藕nienie to musi by膰
brane pod uwag臋 szczeg贸lnie przy 艂膮czno艣ci satelitarnej,
w ka偶dym cyfrowym systemie radiokomunikacji.
Efekt Dopplera 鈥 wyst臋puje w systemach radiokomunikacji ruchomej,
w kt贸rych stacja nadawcza i odbiorcza lub jedna z nich mo偶e si臋 porusza膰.
Efekt ten powoduje zmian臋 cz臋stotliwo艣ci sygna艂u nadawanego w miejscu
odbioru, zale偶n膮 od pr臋dko艣ci poruszania si臋 wspomnianych stacji.
Cz臋stotliwo艣膰 zmienia si臋 o warto艣膰 fd, zwan膮 cz臋stotliwo艣ci膮 Dopplera,
kt贸ra mo偶e by膰 dodatnia jak i ujemna, co zale偶y od k膮ta.
Refrakcja 鈥 energia wypromieniowana przez anten臋 nadawcz膮 w wyniku
ruchu mas powietrza, kt贸re maj膮 wp艂yw na warto艣膰 wsp贸艂czynnika za艂amania,
jest rozpraszana w obszarze wzajemnego przenikania si臋 wi膮zek anteny
nadawczej i odbiorczej, a cz膮stka tej energii rozproszona jest w kierunku
anteny odbiorczej. Dzi臋ki temu mo偶na odbiera膰 bardzo s艂abe sygna艂y.
Wyr贸偶niamy refrakcj臋: ujemn膮, brak, dodatni膮. Dodatnia dzielimy na: s艂ab膮,
normaln膮, siln膮, krytyczn膮 i superrefrakcj臋.
Odleg艂o艣膰 koordynacyjna 鈥 jest to odleg艂o艣膰 po kt贸rej mo偶emy powt贸rzy膰
stacj臋 radiow膮 z t膮 sam膮 cz臋stotliwo艣ci膮. Suma zasi臋gu zak艂贸ceniowego
i u偶ytecznego. dk=d1+d2
Rozk艂ad stosunku sygna艂u do szumu dla kana艂u
z zanikami Rayleigha i szumem gaussowskim
Stosunek Rayleigha i szumu gaussowskiego:
$\frac{A^{2}}{2}$ - moc sygna艂u, N 鈥 moc szumu,
$\varrho = \frac{A}{2r^{2}}$ - stosunek mocy sygna艂u do szumu
Rozk艂ad Rayleigha: $p\left( a \right) = \frac{a}{\sigma^{2}}\ e^{\frac{- a}{2\sigma^{2}}}$ - gauss $\left\{ \begin{matrix} a^{2} = 2N\varrho \\ 2ada = 2Nd\varrho \\ ada = Nd\varrho \\ \end{matrix} \right.\ $
鈭0鈭p(a)da鈥=鈥1鈥=鈥勨埆0鈭p(饾湚)d饾湚
$\int_{0}^{\infty}\frac{a}{\sigma^{2}}e^{- \frac{2}{2\sigma^{2}}}da = \int_{0}^{\infty}{\frac{1}{\sigma^{2}}e^{- \frac{2N\varrho}{2\sigma^{2}}}\text{Nd}\varrho = \int_{0}^{\infty}{\frac{N}{\sigma^{2}}e^{- \frac{N\varrho}{\sigma^{2}}}d\varrho}}$
$\varrho = \frac{a^{2}}{2N}\ \rightarrow 2N\varrho = a^{2}$ $2Nd\varrho = 2ada\ \ \ \ \backslash n\ to\ \ \ \ \int_{0}^{\infty}\frac{1}{\varrho_{0}}e^{- \frac{\varrho}{\varrho_{0}}}\text{\ d}\varrho\ $ $\varrho_{0} = \frac{\sigma^{2}}{N}$ - 艣redni stosunek sygna艂u do szumu
Rozk艂ad stosunku sygna艂u do szumu dla kana艂u
z zanikami Nakagamiego i szumem gaussowskim.
$$p\left( a \right) = \frac{2}{\Gamma(m)}\left( \frac{m}{\Omega} \right)^{m}a^{2m - 1}e^{- \left( \frac{m}{\Omega} \right)}a^{2}$$
$\varrho = r = \frac{P_{S}}{P_{2}}\ \begin{matrix} \ \text{zmienna}\ \text{losowa}\ reprezentujaca\ \text{moc}\ sygnalu \\ \ \text{zmienna}\ \text{losowa}\ reprezentujaca\ \text{moc}\ szumow \\ \end{matrix} = \frac{P_{S}}{N} \rightarrow = \frac{A^{2}}{2}$
A2 鈥 zmienna losowa reprezentuj膮ca obwiednie sygna艂u do 2.
$\int_{0}^{+ \infty}{P\left( r \right)\text{dr} = 1 = \int_{0}^{+ \infty}{p\left( a \right)\text{da} = \int_{0}^{\infty}{\frac{a}{\sigma^{2}}e^{- \frac{a^{2}}{2\sigma^{2}}}\text{da}}}}$ =
$$= \int_{}^{}{\frac{N}{\sigma^{2}}e^{- \frac{r2N}{2\sigma^{2}}} = \int_{0}^{\infty}{\frac{1}{r_{0}}e^{- \frac{r}{r_{0}}}\text{dr} = \int_{}^{}{p\left( r \right)\text{dr}}}}$$
$E\left( \right) = \Gamma_{0} = \frac{\sigma^{2}}{N}\ \begin{matrix} srednia\ \text{moc}\ sygnalu \\ srednia\ \text{moc}\ \text{szumu} \\ \end{matrix}$
$p\left( r \right) = \frac{1}{r_{0}}e^{- \frac{r}{r_{0}}}$ 2rN=a2 pNdr=2ada Ndr=ada
Cz臋stotliwo艣ci wykorzystywane w radiokomunikacji.
Zakres cz臋stotliwo艣ci wykorzystywany w systemach radiokomunikacyjnych
jest bardzo szeroki i rozci膮ga si臋 od cz臋stotliwo艣ci rz臋du kilku kiloherc贸w
a偶 do cz臋stotliwo艣ci optycznych. Stosunek najwi臋kszych cz臋stotliwo艣ci od
najmniejszych cz臋stotliwo艣ci wykorzystywanych w praktyce to 1010.
Zgodnie z regulaminem radiokomunikacyjnym stosuje si臋 obecnie
dekalogowy podzia艂 widma fal radiowych na zakresy. Podzia艂 ten jest
zupe艂nie formalny, gdy偶 nie odzwierciedla naturalnych w艂a艣ciwo艣ci L
radiowych dla r贸偶nych zakres贸w, tak jak podzia艂 tradycyjny.
Szum gaussowski (Rozk艂ad Gaussa 鈥 Rozk艂ad normalny)
$f\left( a \right) = \frac{1}{\sigma\sqrt{2\pi}}e^{- \frac{\left( a - mx \right)^{2}}{2\sigma^{2}}}$ $\frac{A^{2}}{2} - \ \text{moc}\ sygnalu$ N 鈥 艣rednia moc szumu
饾湚 - zmienna losowa reprezentuj膮ca stosunek chwilowej mocy sygna艂u
u偶ytecznego do 艣redniej mocy szumu
$\int_{0}^{\infty}{p\left( a \right)\text{da} = 1 = \int_{0}^{\infty}{p\left( \varrho \right)\text{d媳}}} = \ \int_{0}^{\infty}{\frac{N}{\sigma^{2}}e^{- \frac{\text{Nd媳}}{2\sigma^{2}}}\text{d媳}}$
$\int_{0}^{\infty}\frac{a}{\sigma^{2}}e^{- \frac{a}{2\sigma^{2}}}da \rightarrow \varrho = \frac{a^{2}}{2N}$
$\int_{0}^{\infty}{\frac{1}{\sigma^{2}}e^{- \frac{2\text{Nd媳}}{2\sigma^{2}}}\text{Nd媳}}\text{\ \ \ }\int_{0}^{\infty}\frac{1}{\varrho_{0}}e^{- \frac{\varrho}{\varrho_{0}}}\ \text{d媳}\ $
2N=a2 2Nd=聽饾湚2ada
$\varrho_{0} = \frac{\sigma^{2}}{N}$ - 艣redni stosunek sygna艂u do szumu
Czu艂o艣膰 odbiornika 鈥 (napi臋cie czu艂o艣ciowe, moc czu艂o艣ciowa)
jest to minimalny poziom sygna艂u (napi臋cie b膮d藕 moc), kt贸ry zapewnia
poprawny jako艣ciowo odbi贸r sygna艂u (poziom jako艣ci odbioru).
Czu艂o艣膰 odbiornika zale偶y g艂贸wnie od wzmocnienia, szeroko艣ci
przenoszonego pasma, poziomu szum贸w w艂asnych i rodzaju
detekcji sygna艂u, tj. rodzaju modulacji odbieranych sygna艂贸w,
oraz =d uk艂adu detektora. Na czu艂o艣膰 odbiornika wp艂ywa:
- zwi臋kszenie wzmocnienia stopni poprzedzaj膮cych detektor
- stosowanie na wej艣ciu odbiornika stopni wzmacniaj膮cych
o mo偶liwie ma艂ych szumach w艂asnych
- zaw臋偶enie przenoszonego pasma
$P_{c} = \ \frac{\text{Ec}^{2}*G_{o}*\lambda^{2}}{480*\pi^{2}}\lbrack W\rbrack$ $E_{c}\left\lbrack \frac{V}{m} \right\rbrack = \sqrt{\frac{480P_{c}\pi^{2}}{G_{o}\lambda^{2}}}$
c=位*f ; f=c/位 ; 位=c/f.
Go=0dBd = 2,15dBi => Go = 10 0,215 = 1,64 <= zysk w postaci liniowej
Np. $\varphi = \frac{U_{\text{wy}}}{N_{0}} = 20dB - poziom\ jakosci\ \text{odbioru}$
G0 鈥 poprawny jako艣ciowo odbi贸r sygna艂u
Dla system贸w analogowych tym kryterium jest stosunek sygna艂u do
szumu oznaczany S/N, SNR鈮20dB
Zasi臋g u偶ytkowy 鈥 odleg艂o艣膰, przy kt贸rej mo偶na skutecznie prowadzi膰
艂膮czno艣膰, czyli musi by膰 takie nat臋偶enie, wytwarzaj膮ce napi臋cie
czu艂o艣ciowe (lub zasi臋g u偶ytkowy 鈥 maksymalna odleg艂o艣膰 jaka umo偶liwia
odbieranie b膮d藕 nadawanie sygna艂u).
Dla radiotelefon贸w morskich 0,25渭V, 100-110km zasi臋g u偶ytkowy
Zasi臋g zak艂贸ceniowy 鈥 odleg艂o艣膰 od nadajnika do miejsca, w kt贸rym
odbierany sygna艂 zak艂贸caj膮cy ma docelowy poziom nat臋偶enia pola co
najmniej p[dB] ni偶szy od poziomu czu艂o艣ciowego odbiornika, dla
wsp贸艂czynnika ochronnego p=8dB, a zwi膮zany jest z odleg艂o艣ci膮 od
odbiornika stacji innej, kt贸ra pracuje na tej samej cz臋stotliwo艣ci co stacja
u偶yteczna. (lub zasi臋g zak艂贸ceniowy dz - w jakiej odleg艂o艣ci mo偶e pracowa膰
inna stacja nadawcza na tej samej p 偶eby nie powodowa艂a zak艂贸cenia)
Horyzont radiowy 鈥 najbardziej maksymalna odleg艂o艣膰 widoczno艣ci mi臋dzy
dwoma osobnymi antenami. Jest pozorn膮 lini膮 na powierzchni ziemi poza
kt贸r膮 nie rozchodz膮 si臋 takie fale. Istnienie horyzontu radiowego jest
wynikiem rozchodzenia si臋 fal wysokiej cz臋stotliwo艣ci po linii prostej oraz
istnieniu krzywizny powierzchni ziemi. Horyzont radiowy le偶y poza
lini膮 horyzontu wzrokowego.
$d_{h} = \left( \sqrt{h_{1}} + \sqrt{h_{2}} \right)\lbrack\text{km}\rbrack$
Zysk energetyczny 鈥 iloczyn zysku kierunkowego (w kierunku drugiej
anteny w 艂膮czu) i sprawno艣膰 anteny wraz z uk艂adami sprz臋gaj膮cymi
i torem zasilaj膮cym. PnGn 鈥 zast臋pcza moc promieniowana izotropowo.
T艂umienno艣膰 mi臋dzyantenowa 鈥 dotyczy przestrzeni mi臋dzy
hipotetycznymi antenami izotropowymi i wyra偶a straty z powodu
rozpraszania energii fal radiowych przestrzeni oraz poch艂aniania
przez o艣rodki propagacji (troposfer臋 sygna艂贸w ziemi臋).
Typy sygna艂贸w zak艂贸caj膮cych (addytywnych):
- szum normalny (gaussowski)
- przebiegi w膮skopasmowe, bardzow膮skopasmowe, harmoniczne.
- przebiegi pasmowe.
Antena izotropowa 鈥 jest to punktowa antena nadawcza, kt贸ra emituje
Po[W] w woln膮 przestrze艅 jednakowo we wszystkich kierunkach.
Anteny rzeczywiste koncentruj膮 emitowan膮 energi臋
w okre艣lonych kierunkach
Dipol p贸艂falowy 鈥 odcinek fali r贸wny po艂owie d艂ugo艣ci fali
a)charak. promieniowania dipola idealnego w p艂aszczyzn膮 E
b)charak. promieniowania dipola idealnego z p艂aszczyzn膮 H
c)charakterystyka tr贸jwymiarowa
Por贸wna膰 dipol i izotrop:
Go[dBi]=Go{dBd]+2,15
ERP- effective radiatet power
EIRP- effective izotropicradiatet power
Zasi臋g anteny izotrowowej jest wi臋kszy ni偶 anteny dipolowej, poniewa偶
moc jest kierunkowo promieniowana
Zast臋pcza moc wypromieniowania 鈥 ERP (EffectiveRadiated Power)
鈥 moc wypromieniowana z anteny o zysku Gnw por贸wnaniu z moc膮
wypromieniowan膮 przez dipol p贸艂falowy.
Antena odbiorcza zbiera jedynie cz臋艣膰 mocy wyemitowanej przez
anten臋 nadawan膮
Zysk energetyczny anteny, w jednostkach naturalnych [W/W],
stanowi iloczyn zysku kierunkowego ( w kierunku drugiej anteny w 艂膮czu)
i sprawno艣膰 anteny wraz z uk艂adami sprz臋gaj膮cymi i z torem zasilaj膮cym.
Iloczyn PnGn nazywamy zast臋pcz膮 moc膮 promieniowania izotropowo.
Rzeczywiste wzniesienie 艣rodka elektrycznego
anteny nadawczej / odbiorczej.
Skala decybelowa 鈥 skala wywodz膮ca si臋 ze skali logarytmicznej
c=ab 鈫 $a = \sqrt[b]{c}$ 鈫 b=log10 c 鈫 $a = c^{\frac{1}{b}}$
$10\log_{10}\frac{P_{2}}{P_{1}} = c\lbrack\text{dB}\rbrack$
Propagacja (bilans energetyczny 艂膮cza)
RSL[dBm]=TSL - CLT + GT +Gr 鈥揊SL +GR 鈥揅LR [dB]
TSL 鈥 poziom sygna艂u na zaciskach nadajnika
RSL 鈥 poziom sygna艂u na wej艣ciu nadajnika
FSL 鈥 straty sygna艂u w wolnej przestrzeni
GT 鈥 zysk anteny nadawczej
GR 鈥 zysk anteny odbiorczej
CLT 鈥 straty sygna艂u w przewodzie i z艂膮czach anteny nadawczej
CLR - straty sygna艂u w przewodzie i z艂膮czach anteny odbiorczej
Zwi膮zek mi臋dzy zyskiem energetycznym
a kierunkowo艣ci膮 D ma posta膰: G=畏D
Dla anteny izotropowej EIRP=PN 鈭 Gn
Zysk anteny wzgl臋dem innych anten,
wzgl. dipola p贸艂falowego 鈫抸ysk anteny wzgl. 藕r贸d艂a izotropowego:
Gn [dBi] =Gn [dBd] +2,15dB
EIRP [W] =1,64ERP[W] 鈫扙IRP[dBW]=ERP[dBW] + 2,15dB
Moc ERP wypromieniowana przez dan膮 anten臋 jest wi臋c o 2,15dB mniejsza
w por贸wnaniu z moc膮 EIRP.
G臋sto艣膰 mocy S emitowanej przez anten臋 nadawcz膮
o zysku en. Gn emituj膮cym moc Pn:
$S = \frac{P_{n}G_{n}}{4\pi d^{2}}\left\lbrack \frac{W}{m^{2}} \right\rbrack = \frac{E^{2}}{120\pi} \rightarrow E^{2} = \frac{30P_{n}G_{n}}{d^{2}} \rightarrow E = \sqrt{\frac{30P_{n}G_{n}}{d^{2}}}$ EIRP=PnGn
$P = U \bullet I = \frac{U^{2}}{R} = I^{2}R$
Moc odbierana przez anten臋 odbiorcz膮 w odl. d zale偶y od powierzchni
skutecznej anteny AR i jest r贸wna: $P_{0}^{'} = SA_{R} = \frac{P_{n}G_{n}A_{R}}{4\pi d^{2}}$
Powierzchno艣膰 skuteczna anteny AR mo偶e
by膰 okre艣lona zale偶no艣ci膮: $A_{R} = \frac{\lambda^{2}}{4\pi}G_{0}\lbrack m^{2}\rbrack$
Propagacja przyziemna przestrzenna przed horyzontalna.
$\ E \cong 4\pi\sqrt{30P_{n}G_{n}}\ \frac{h_{n}h_{o}}{\text{位d}^{2}}$
T艂umienie trasy przestrzennej przed horyzontalnej wynosi: $L \cong \frac{d^{4}}{{h_{n}}^{2}{h_{o}}^{2}}$
i nie zale偶y od f ani od polaryzacji fali, ani od parametr贸w elektr. ziemi.
Obliczenie wzniesie艅 pozornych:
- przy polaryzacji pionowej $h_{m} \cong \frac{\lambda}{2\pi}\left\lbrack \left( \varepsilon + 1 \right)^{2} + \left( 60\text{位媳} \right)^{2} \right\rbrack^{\frac{1}{4}}$
- przy polaryzacji poziomej $h_{m} \cong \frac{\lambda}{2\pi}\left\lbrack \left( \varepsilon - 1 \right)^{2} + \left( 60\text{位媳} \right)^{2} \right\rbrack^{- \frac{1}{4}}$
Tr贸jsk艂adnikowy model propagacji przyziemnej pod horyzontalnej typu og贸lnego.
W antenie odbiorczej zachodzi superpozycja promieni: bezpo艣redniego,
odbitego, powierzchniowego.
Fala przyziemna staje si臋 powierzchniow膮 gdy spe艂niona jest
orientacyjna relacja wysoko艣ciowa: hn h0 << hm2
Fala przestrzenna wyst臋puje w przypadku: hn h0 >> hm2