Propagacja sygnału radiowego
Paweł Kułakowski
Propagacja w wolnej przestrzeni
STT
R Ar
GPP
24
SAG 2max
4
przy odbiorze na kierunku maksymalnego promieniowania :
2
max4
rGGPP RTTR
Propagacja w wolnej przestrzeni
2
4
rGGPP RTTR
W ogólnym przypadku (odbiór sygnału na dowolnym kierunku) :
Równanie Friisa :
Tłumienie wolnej przestrzeni FSL (Free Space Loss) :
24
r
P
PFSL
R
T1 RT GG
W mierze decybelowej:
MHzkmdB frFSL log20log2044.32
Strefy promieniowania anteny
22D
250D
3
62.0D
strefa dalekastrefa bliska
reaktancyjna radiacyjna
obserwowalne minima diagramów kierunkowych
odległość
D – maksymalny wymiar anteny
Zjawiska propagacyjne
Interferencja
Odbicie
Załamanie (refrakcja)
Rozproszenie
Dyfrakcja
Odbicie i załamanie
1, 1
2, 2
n1
n2
Prawa Snella (Snelliusa):
1. równość kątów padania i odbicia2. prawo załamania:
1
2
11
22
2
1
sin
sin
n
n
v
v
• współczynnik załamania w atmosferze:
6101 Nn
• wskaźnik refrakcji:
2.226.77
pT
N
T – temperatura powietrza [K]p – ciśnienie atmosferyczne [hPa] – gęstość pary wodnej [g/m3]
Zjawiska propagacyjne - refrakcja
S. Knorzer
kryterium Fraunhofera na szorstkość powierzchni:
cos32h
h – odchylenie standardowe nierówności powierzchni
Zjawiska propagacyjne - rozproszenie
W. Wiesbeck and S. Maci
Zjawiska propagacyjne - dyfrakcja
Optyka geometryczna
– modelowanie kanału radiowego
Warunki:
• kryterium Fraunhofera• << rozmiar obiektów
w otoczeniu
Zastosowania:
• środowisko wewnątrz budynków (indoor)• obszary miejskie
Metody:
• shadowing• ray launching• ray tracing
S. Knorzer
Dlaczego promienie ???
Promienie radiowe w optyce geometrycznej
Zasada Huygensa:Każdy punkt na czole fali jest źródłem nowej fali kulistej:
2d
d
Strefy Fresnela:
metoda analizy propagacji wielodrogowej w środowisku miejskim i wewnątrz budynków
Ray Tracing
Ray Tracing - przykład
Ray Tracing - przykład
Ray Tracing - przykład
Ray Tracing - przykład
Ray Tracing - przykład
Ray Tracing - przykład
Ray Tracing - przykład
Ray Tracing - przykład
Ray Tracing - przykład
Ray Tracing - przykład
Ray Tracing - przykład
Ray Tracing - przykład
Transmitancja kanału radiowego:
nHHHH
...21
Ri
i
rj
j
jTii Gr
eRGH
i
2
4
Transmitancja pojedynczego promienia radiowego:
GTi – zysk anteny nadawczej na kierunku transmisji,
R1 - Rj – współczynniki odbicia dla i-tego promienia,
ri – długość drogi pokonywanej przez i-ty promień radiowy,
– długość fali nośnej,
GRi – zysk anteny odbiorczej na kierunku odbioru.
Ray Tracing
Ray Tracing - podsumowanie
1. Analiza możliwych dróg propagacji między anteną nadawczą i odbiorczą
2. Odbicie fali radiowej :
• dwie polaryzacje fali – różne współczynniki odbicia
• współczynniki odbicia zależne od kąta padania fali
radiowej i przenikalności dielektrycznej płaszczyzny
odbicia
3. Ograniczenie liczby odbić fali radiowej
4. Inne zjawiska : rozproszenie, dyfrakcja, załamanie
5. Superpozycja (sumowanie) fal radiowych w odbiorniku
Optyka geometryczna – modelowanie kanału radiowego
f = 856.5 MHz
S. Knorzer
Tłumienie sygnału:
Dziękuję za uwagę