Antena - element systemu radiokomunikacyjnego służ. do transform. niosącej informację energii elektromagn. z postaci przewodzonej na promieniowaną (nadawcza), lub promieniowanej na przewodzoną (odbiorcza)
Parametry anten:
•Charakteryst. promieniow. (wiązka główna, listki boczne)
•Kierunkowość •Zysk energetyczny
•Impedancja wejściowa •Szerokość pasma pracy
•Powierzchnia skuteczna •Polaryzacja
Zysk anteny – określa właściwości kierunkowe anteny z uwzględnieniem jej sprawności.
G = (maks. natęż. pola elektr. wytw. przez antenę / maks. nat. pol. el. wytwarz. przez wzorc. ant. o tej samej mocy)2
Kierunkowość anteny – stos. maks. gęstości promieniow. do śred. gęstości promieniowania.
Wysokość zastępcza anteny – wys. efektywna zawieszenia ant. nad. – wyznacz. od śred. poz. gruntu w odl. 3 – 15km
Zasada wzajemności - parametry anteny nadawczej są jak ant. odbiorczej.
Czułość odbiornika - zdolność do odbioru możliwie słab. sygn. o częst., na którą jest nastrojony. Im mniejszy jest poziom sygn. na wejściu odb. wystarczającego do otrzym. normal. i niezniekształc. mocy na wyj. tym odb. jest czulsz
Podziału widma częst. radio.
• dekadowy – nie uwzgl. fizyki i własn. fal radiowych
Fale mariametrowe VLF, kilom. LF, hektom. MF, dekam. HF, metrowe VHF, decym. UHF, centym. SHF, milim. EHF
• tradycyjny – uwzględnia specyfikę fal radiowych.
Fale *bardzo długie (VLF; >20km; <100kHz), *długie (VLF, LF; 30 – 3km; 15 – 100kHz), *średnie (LF, MF; 3 – 0,2km; 0,1 – 1,5 MHz), *pośrednie (MF; 0,2 – 0,1km; 1,5 – 3MHz), *krótkie (HF; 100 – 10m; 3 – 30 MHz), *ultrakrótkie (VHF; 10 – 1m; 30 – 300MHz),
*mikrofale (UHF, SHF, EHF; <1m; >300MHz)
Model łącza radiowego
źródło inf. => nadajnik (f) =(Pn)=> fider (An) =>
antena nadawcza (Gn) => tor radiowy(L) =>
antena odbiorcza (Go) => fider (Ao) =(Po)=> odbiornik
(F – wsp. szumu; Bo – szer. pasma) => ujście inf.
Tłumienność międzyantenowa - straty z powodu rozprasz. energii fal rad. w przestrzeni oraz pochłaniania przez ośr. propagacji; dot. przestrzeni pomiędzy hipotetycznymi antenami izotropowymi
Sposoby rozchodzenia się fal:
•f. przyziemna:
- f. powierzchniowa – promieniow. przez antenę nad.,
umieszczoną na pow. Ziemi, rozchodzi się wzdłuż.
- f. przestrzenna (f. bezpośrednia, f. odbita) -
anteny ponad pow. Ziemi.
•f. jonosferyczna •f. troposferyczna
Sposoby propagacji fal:
•f. bezpośrednia •f. odbita
•f. ugięta (refrakcja, dyfrakcja)
•f. powierzchn. •f. rozproszona
Fala płaska - fala, której powierzchnie o jednakowej fazie tworzą równoległe do siebie linie proste, gdy fala rozchodzi się po powierzchni lub płaszczyzny, gdy rozchodzi się w przestrzeni.
Polaryzacja fal radiowych - zależy od amplitudy i różnicy faz obu składowych pola elektr.
•P. kołowa – wypadk. amp. natęż. pola jest stała a wektor E obraca się wokół kierunku propacji
•P. liniowa – szczególny przyp. polaryzacji eliptycznej, występuje gdy fazy obu skład. natęż. są sobie równe
Propagacja fal radiowych
•załamywanie (refrakcja) – zmiany przenikal. elektr. w f(h)
•rozpraszania – fluktuacja przenikalności elektr.
•tłumienia – fale < 10cm
Amplituda składowej poziomej pola elektr. fali pow. - maleje ze wzrostem konduktywności gleby i długości fali.
Równanie swobodnej przestrzeni:
$$P_{0} = \frac{P_{n} \bullet G_{n} \bullet \lambda^{2} \bullet G_{o}}{{(4 \bullet \pi \bullet d)}^{2}}$$
•żeby 4 x zasięg => moc razy 16 (10*log16 = 12[dB])
•odległość pomiędzy nadajnikiem, a odbiornikiem vs. poziom mocy odb. sygnału => $P_{o}\sim\frac{1}{d^{2}}\backslash n$Propagacja fali przestrzennej
$P_{o} = P_{n} \bullet G_{n} \bullet G_{o}\left( \frac{h_{o} \bullet h_{n}}{d^{2}} \right)^{2}$
•zasięg *2 => moc razy 16.
Impedancja falowa swobod. przestrzeni - stos. ampli. pola elektr. do amplitudy pola mag. jest stały i równy impedancji fal. swobod. przestrz. Zo. $\frac{E_{o}}{H_{o}} = Z_{o} = \sqrt{\frac{\mu_{o}}{\varepsilon_{o}}} \approx 120 \bullet \pi = 377\lbrack\Omega\rbrack$
]
EIRP EIRP = Pn • Gn ∖ nZastępcza moc prom. izotrop. Ppr (EIRP) zależy od mocy doprowadzonej do zacisk. ant. nad. oraz od zysku energ.
ERP vs. EIRP
$$\text{ERP}\left\lbrack W \right\rbrack = \frac{EIRP\lbrack W\rbrack}{1,64} = EIRP\left\lbrack \text{dBW} \right\rbrack - 2,15\lbrack dB\rbrack$$
Natężenie pola, fazy i kieruneku fali EM w msc odbioru:
• nałożenia fal , które docierają do odb. różnymi drog.;
• zależy od ampl., polaryzacji i faz składowych fal EM;
• może podlegać dużym zmianom
Zanik - znaczne obniżenie poz. syg. w stos. do wart. śr; powoduje zmienność natężenia fali
Wsp. osłabienia - określa zmniejszenie natęż. pola fali rozchodz. się w rzecz. ośr. w stos. do natęż. pola w swobod. przestrz.
Dlaczego rozkład stref Fresnela - aby sprawdzić czy na drodze propagacji nie znajduje się jakiś obiekt. Jeżeli jest przeszkoda, to poważnie wpływa na spos. propagacji.
Wielkość stref Fresnela zależy: od częstotliwości (im większa tym strefa smuklejsza), od mocy propagowanej energii; promień n-tej strefy $R_{n} = \sqrt{\frac{n \bullet \lambda \bullet r_{0}}{2}}$
Kąt Brewstera - dla polaryzacji pionowej.
Troposfera - dolna warstwę atm. bezpośrednio nad pow. ziemi ( 8 – 10km biegun; 10 – 12 śr. szer; 16 – 18 równik)
Troposfera standardowa – Trop. hipotetyczna o własn. odpowiad. przeciętnemu stan. realalnej troposfery
Wys: 11km; na ziemi: p=1013, T=15st C, wilg. wzgl. S=60%
Wzrost o 100m => p=↓ 12, T=↓0,55st C, S=60%
Refrakcja troposferyczna
•refrakcja ujemna •brak refrakcji
•r. dodatnia (słaba, normalna, krytyczna, superrefrakcja)
Tłumienie swobodnej przestrzeni dla fali $L_{\text{bf}} = \left( \frac{4\pi d}{\lambda} \right)^{2}\backslash n$Bilans mocy łącza: $P_{o} = \ \frac{P_{n} \bullet G_{n \bullet}G_{0}}{A_{n} \bullet A_{o} \bullet L} = \frac{P_{\text{pr}} \bullet G_{o}}{A_{n} \bullet A_{o} \bullet L}\backslash n$Ppr – zastępcza moc promieniowania izotropowego.
Charakter (amplit. pola elektr. /amplit. pola magn.) dla fali płaskiej w ośr. bezstrat. – charakter stały, równy impedancji falowej ośrodka $Z_{f} = \frac{E_{o}}{H_{o}}$
Kryterium Rayleigha - do oceny stopnia nierówności powierzchni; kryt. umowne.
Tłumienie fali w przestrz. swobodnej - tłumienność trasy propagacji jest wynikiem rozpraszanie energii elektromagnetycznej między antenami (międzyantenowa tłumienność mocy)
Sygnał może być większy niz w swobodnej przestrzeni - kiedy wyst. interferencja konstrukt. => fala bezpośrednia jest wzmacniana przez f. odbitą z powodu zgodnych faz.
Podaj definicje parametru Δh - odległość od 10% do 90% z odległości od szczytu do punktu położonego najniżej, w odległości od 10 do od anteny.