1.4 Поняття про втрати сигналу при поширенні радіохвиль

При ПРХ у просторі потужність їх послабляється. Це явище називають втратами при ПРХ і враховують коефіцієнтом втрат, що визначається як відношення потужності сигналу передавача до потужності сигналу на вході приймача .

(1.11)

Рисунок 1.2.

На рисунку 1.2:

- - коефіцієнти направленої дії й к.к.д. передавальної й приймальної антени відповідно;

- - к.к.д. фідерів передавального й прийомного;

- Пд – передавач;

- Пр – приймач.

Величина потужності на виході прийомної антени дорівнює добутку щільності потоку потужності поблизу антени на ефективну площу антени , тобто площа фронту минаючої електромагнітної хвилі, із якої антена як би поглинає потужність.

(1.12)

Ефективна площа антени пов'язана з к.н.д. співвідношенням

(1.13)

При великій відстані фронт хвилі у приймальної антени можна вважати сферичним, і тоді

(1.14)

Підставивши в (1.12) формули (1.13) і (1.14), отримаємо

(1.15)

При к.к.д. фідера прийомної антени потужність сигналу на вході приймача буде

(1.16)

Тут і

Підставимо вираз (1.16) в (1.11)

(1.17)

Вираз (1.17) визначає ослаблення сигналу при ПРХ у вільному просторі при реальних антенах, що має фідери із втратами.

Для випадку ненаправлених антен (ізотропних випромінювачів) з фідерами без втрат , отримаємо

(1.18)

Вираз (1.17) можна записати у вигляді

(1.19)

Втрати сигналу можна виразити в дБ.

Тоді

(1.20)

При цьому відстань і довжина хвилі повинні виражатися в метрах.

Втрати при поширенні радіохвиль у реальних умовах ураховуються введенням поняття множника ослаблення.

Фактично ЕМХ поширюються не у вільному просторі, а в реальних умовах. Внаслідок цього спостережуване в практиці значення поля буває звичайно інше, ніж розраховується з умови ПРХ у вільному просторі. Це реальне значення буває менше, а іноді й більше.

Основні причини цього наступні:

- наявність землі обумовлює появу відбитої від неї хвилі. Енергія цієї хвилі попадає в місце прийому (на вхід приймача) і підсумується з енергією прямого променя. Виникає явище інтерференції. Найбільш неприємним є випадок, коли відбитий сигнал приходить на вхід приймача в протифазі з основним. Сигнали віднімаються, а результуючий сигнал значно послабляється. Виникають інтерференційні завмирання;

- при низько підведених антенах Земля може змінювати еквівалентні параметри антен;

- наявність неоднорідностей атмосфери над землею викликає рефракцію радіохвиль, створює дифракцію, породжує відбиті хвилі й обумовлює поглинання енергії радіохвиль;

- на рівні сигналу позначається рельєф місцевості й метеоумови.

Вплив цих факторів на напруженість поля в місці прийому враховують шляхом введення множника ослаблення стосовно поля вільного простору, що дорівнює

(1.21)

де - напруженість поля в точці прийому при ПРХ у вільному просторі.

- напруженість поля в точці прийому при ПРХ у реальних умовах.

Потужність сигналу на вході приймача при ПРХ у реальних умовах дорівнює

(1.22)

Звідси повні втрати на ділянці ПРХ складуть

(1.23)

Повні втрати сигналу при ПРХ у реальних умовах рівні

(1.24)

Вираз (1.24) показує, що повні втрати залежать від відстані між точками передачі і прийому, довжини хвилі , направлених властивостей антени , к.к.д. фідерів , рельєфу місцевості й метеорологічних умов .