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Pérdida de espacio libre

Figura 1: Densidad de potencia isotrópica geométricamente decreciente.

Gráfico: Dos segmentos en la superficie de dos esferas concéntricas de diferente tamaño muestran que el área por potencia aumenta con la distancia al centro. Así, la densidad de radiación por unidad de superficie disminuye al aumentar la distancia.

Figura 1: Densidad de potencia isotrópica geométricamente decreciente.

Pérdida de espacio libre

En telecomunicaciones, la pérdida en el espacio libre es la pérdida de propagación ideal de una señal dentro de un espacio en el que sólo están las dos antenas de transmisión y recepción. Este fenómeno sólo depende de la distancia recorrida en el vacío del espacio, como entre dos satélites, pero se ve afectado por otros factores de la atmósfera. Es uno de los parámetros de la ecuación del radar.

Cálculo de la atenuación

La energía de un transmisor de alta frecuencia isotrópico se distribuye por igual en todas las direcciones. La densidad de energía es por tanto la misma en una esfera de radio R y cuya área es ( A= 4πR² ). Como no hay producción de energía en otro lugar que no sea la fuente, la energía emitida en un momento t se dispersa hasta el infinito y la densidad disminuye inversamente con el aumento de R.

La expresión de la atenuación en el espacio libre engloba dos efectos. La primera es la disminución con la distancia al emisor, que es inversamente proporcional a . La segunda es que esta disminución es proporcional al cuadrado de la longitud de onda transmitida.

El primer término se expresa como:

S = Pt
en [W/m2]
Pt = potencia transmitida [vatios]
S = densidad de potencia por unidad de superficie en R
R = distancia emisor - receptor [metros]
(1)
4 · π · R2

La segunda está relacionada con la apertura de la antena, que describe la distancia a la que la antena puede captar la señal electromagnética. Para una antena isotrópica, la potencia recibida es:

Pr = S · λ2
en [W]
Pr = potencia recibida
S = densidad de potencia isotrópica
λ = longitud de onda
(2)
4 · π

La atenuación total se obtiene combinando los dos efectos por:

FSL = Pt = (4 · π · R)2 = (4 · π · R · f )2 fr = frecuencia transmitida
c = velocidad de la luz en el vacío, 2,99792458 · 108 metros por segundo
(3)
Pr λ2 c2