1.4 Понятие о потерях сигнала при распространении радиоволн

При РРВ в пространстве мощность их ослабляется. Это явление называют потерями при РРВ и учитывают коэффициентом потерь, который определяется как отношение мощности сигнала передатчика к мощности сигнала на входе приемника .

(1.11)

Рисунок 1.2.

На рисунке 1.2:

- - коэффициенты направленного действия и к.п.д. передающей и приемной антенны соответственно;

- - к.п.д. фидеров передающего и приемного;

- Пд – передатчик;

- Пр – приемник.

Величина мощности на выходе приемной антенны равна произведению плотности потока мощности в близи антенны на эффективную площадь антенны , т.е. площадь фронта проходящей электромагнитной волны, из которой антенна как бы поглощает мощность.

(1.12)

Эффективная площадь антенны связана с к.н.д. соотношением

(1.13)

При большом расстоянии фронт волны у приемной антенны можно считать сферическим, и тогда

(1.14)

Подставив в (1.12) формулы (1.13) и (1.14), получим

(1.15)

При к.п.д. фидера приемной антенны мощность сигнала на входе приемника будет

(1.16)

Здесь и

Подставим выражение (1.16) в (1.11)

(1.17)

Выражение (1.17) определяет ослабление сигнала при РРВ в свободном пространстве при реальных антеннах, имеющих фидеры с потерями.

Для случая ненаправленных антенн (изотропных излучателей) с фидерами без потерь , получим

(1.18)

Выражение (1.17) можно записать в виде

(1.19)

Потери сигнала можно выразить в дБ.

Тогда

(1.20)

При этом расстояние и длина волны должны выражаться в метрах.

Потери при распостранении радиоволн в реальных условиях учитываются введением понятия множителя ослабления.

Фактически ЭМВ распространяются не в свободном пространстве, а в реальных условиях. Вследствие этого наблюдаемое в практике значение поля бывает обычно иное, чем рассчитываемое из условия РРВ в свободном пространстве. Это реальное значение бывает меньше, а иногда и больше.

Основные причины этого следующие:

- наличие земли обуславливает появление отраженной от неё волны. Энергия этой волны попадает в место приема (на вход приемника) и суммируется с энергией прямого луча. Возникает явление интерференции. Наиболее неприятным является случай, когда отраженный сигнал приходит на вход приемника в противофазе с основным. Сигналы вычитаются, а результирующий сигнал значительно ослабляется. Возникают интерференционные замирания;

- при низко подведенных антеннах Земля может изменять эквивалентные параметры антенн;

- наличие неоднородностей атмосферы над землёй вызывает рефракцию радиоволн, создает дифракцию, порождает отраженные волны и обуславливает поглощение энергии радиоволн;

- на уровене сигнала сказывается рельеф местности и метеоусловия.

Влияние этих факторов на напряженность поля вместе приёма учитывают путем введения множителя ослабления по отношению к полю свободного пространства, который равен

(1.21)

где - напряженность поля в точке приема при РРВ в свободном пространстве.

- напряженность поля в точке приема при РРВ в реальных условиях.

Мощность сигнала на входе приемника при РРВ в реальных условиях равна

(1.22)

Отсюда полные потери на участке РРВ составят

(1.23)

Полные потери сигнала при РРВ в реальных условиях равны

(1.24)

Выражение (1.24) показывает, что полные потери зависят от расстояния между точками передачи и приема, длины волны , направленных свойств антенны , к.п.д. фидеров , рельефа местности и метеорологических условия .