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Attenuazione di spazio libero

Figura 1: Densità di potenza isotropa geometricamente decrescente.

Grafico: Due segmenti sulla superficie di due sfere concentriche di dimensioni diverse mostrano che l'area per potenza aumenta con la distanza dal centro. Così, la densità di radiazione per unità di superficie diminuisce con l'aumentare della distanza.

Figura 1: Densità di potenza isotropa geometricamente decrescente.

Attenuazione di spazio libero

Nelle telecomunicazioni, l'attenuazione di spazio libero (in inglese: free-space path loss; FSPL) è la perdita ideale di propagazione di un segnale all'interno di uno spazio dove ci sono solo le due antenne trasmittente e ricevente. Questo fenomeno dipende solo dalla distanza percorsa nel vuoto dello spazio, come tra due satelliti, ma è influenzato da altri fattori dell'atmosfera. È uno dei parametri dell'equazione radar.

Calcolo dell'attenuazione

L'energia di un trasmettitore isotropo ad alta frequenza è equamente distribuita in tutte le direzioni. La densità di energia è quindi la stessa su una sfera di raggio R e la cui area è ( A= 4πR² ). Poiché non c'è produzione di energia altrove che alla sorgente, l'energia emessa in un tempo t si disperde all'infinito e la densità diminuisce inversamente all'aumentare di R.

L'espressione per l'attenuazione dello spazio libero comprende due effetti. Il primo è la diminuzione con la distanza dal trasmettitore, che è inversamente proporzionale a . La seconda è che questa diminuzione è proporzionale al quadrato della lunghezza d'onda trasmessa.

Il primo termine è espresso come:

S = Pt
en [W/m2]
Pt = potenza trasmessa [Watt]
S = densità di potenza per unità di superficie a R
R = Distanza trasmettitore - ricevitore [metri]
(1)
4 · π · R2

Il secondo è legato all'apertura dell'antenna, che descrive quanto lontano l'antenna può raccogliere il segnale elettromagnetico. Per un'antenna isotropa, la potenza ricevuta è:

Pr = S · λ2
en [W]
Pr = potenza ricevuta
S = densità di potenza isotropa
λ = lunghezza d'onda
(2)
4 · π

L'attenuazione totale si ottiene combinando i due effetti con:

FSL = Pt = (4 · π · R)2 = (4 · π · R · f )2 fr = frequenza trasmessa
c = velocità della luce nel vuoto, 2,99792458 · 108 metri al secondo
(3)
Pr λ2 c2