Распространение сигнала в проводных сетях

В проводных сетях сигнал распространяется по проводам (медная витая пара, коаксиальный кабель, волоконно-оптический кабель и т.д.).

Если провод не поврежден, он в большинстве случаев обладает одинаковыми характеристиками и в любой своей точке.

Поведение сигнала, распространяющегося по этому проводу, (например, зависимость принимаемой мощности от длины кабеля) можно точно рассчитать.

сигнала в беспроводных сетях

В случае беспроводной передачи такое предсказуемое поведение возможно лишь в вакууме, т.е., когда между передатчиком и приемником нет вещества.

Зоны распространения сигнала

В пределах зоны передачи возможна двухсторонняя связь между устройствами с достаточно малым количеством ошибок.

В зоне детектирования приемник способен выделить сигнал передатчика на фоне шума, однако для установления связи количество ошибок оказывается слишком велико.

В зоне помех приемник не может выделить сигнал передатчика на фоне шумов, поэтому этот сигнал лишь создает помехи другим сигналам.

Однако реальная жизнь происходит не в вакууме, и при радиопередаче необходимо учитывать наличие атмосферы, гор, зданий, возможное перемещение передатчиков и приемников и т.д.

Три описанных выше окружности на практике превращаются в многоугольники, форма которых изменяется со временем и зависит от частоты передачи.

Линия прямой видимости

Если между передатчиком и приемником можно провести прямую линию, то ее называют линией прямой видимости (ЛПР).

Распространение сигнала в вакууме

Предположим, что передающий усилитель отдает Рт ватт мощности изотропной передающей антенне. Плотность излучаемой энергии ρ, Вт/м2, или исходящий поток электромагнитной энергии, излучаемой на расстоянии r от антенны, определяется формулой:

PТ /(4 r2 ).

Распространение сигнала в вакууме

Приемная антенна с эффективной апертурой А на расстоянии r от всенаправленной передающей антенны принимает мощность PR, Вт, определяемую выражением:

PR A PT A /(4 r2 ).

Коэффициент усиления антенны G связан с апертурой антенны и длиной волны λ, м, радиосигнала:

G 4 A / 2 .

Распространение сигнала в вакууме

У идеальных всенаправленных антенн G=1; следовательно имеем:

А2 /(4 ).

Формула для расчета потерь передачи в свободном пространстве (потерь при распространении) для всенаправленных передающей и приемной антенн с единичным коэффициентом усиления (G=1), расположенных друг от друга на расстоянии r имеет вид:

Распространение сигнала в вакууме

Для двух антенн, разнесенных друг от друга на r метров, с коэффициентом усиления передающей антенны

GT 4 A / 2

и коэффициентом усиления приемной антенны

GR 4 A / 2

формула для потерь при распространении в

свободном пространстве принимает следующий вид:

Передача сигнала в реальных условиях

Большинство радиопередач ведется через атмосферу, поэтому сигналы распространяются через воздух, дождь, снег, туман, пыль, смог и т.п.

На небольших расстояниях такие потери на пути распространения или затухание не приводят к значительным осложнениям, передача на большие расстояния сильно подвержена влиянию атмосферы.

Погодные условия могут сильно влиять на распространение сигналов, поглощая большую часть излучаемой энергии, что может привести к прекращению функционирования каналов связи.

экранирование

радиоволн

Радиоволны способны частично проходить сквозь различные объекты.

Чем ниже частота передачи, тем выше степень проникновения.

Степень проникновения определяется по затуханию радиоволн.

Крайней формой затухания является блокирование или экранирование радиосигналов.