Padverlies vrije ruimte
Figuur 1: Geometrisch afnemende isotrope vermogensdichtheid.
Figuur 1: Geometrisch afnemende isotrope vermogensdichtheid.
Padverlies vrije ruimte
In de telecommunicatie is het padverlies in de vrije ruimte (in het Engels: free-space path loss; FSPL) het ideale propagatieverlies van een signaal in een ruimte waar zich alleen de twee zendende en ontvangende antennes bevinden. Dit verschijnsel hangt alleen af van de afstand die in het vacuüm van de ruimte wordt afgelegd, zoals tussen twee satellieten, maar wordt beïnvloed door andere factoren in de atmosfeer. Het is een van de parameters in de radarvergelijking..
Berekening van de demping
De energie van een isotrope hoogfrequente zender wordt in alle richtingen gelijkmatig verdeeld. De energiedichtheid is dus gelijk op een bol met straal R en waarvan de oppervlakte ( A= 4πR² ). Aangezien er geen energieproductie elders dan bij de bron is, verstrooit de op een tijdstip t uitgezonden energie naar oneindig en neemt de dichtheid omgekeerd evenredig af met toenemende R.
De uitdrukking voor verzwakking in de vrije ruimte omvat twee effecten. De eerste is de afname met de afstand tot de zender, die omgekeerd evenredig is met R². De tweede is dat deze afname evenredig is met het kwadraat van de uitgezonden golflengte.
De eerste term wordt uitgedrukt als:
| S = | Pt | en [W/m2] |
Pt = uitgezonden vermogen [Watt] S = vermogensdichtheid per oppervlakte-eenheid bij R R = afstand zender - ontvanger [meters] |
(1) |
| 4 · π · R2 |
De tweede houdt verband met de opening van de antenne, die beschrijft hoe ver de antenne het elektromagnetische signaal kan opvangen. Voor een isotrope antenne is het ontvangen vermogen:
| Pr = | S · λ2 | en [W] |
Pr = ontvangen vermogen S = isotrope vermogensdichtheid λ = golflengte |
(2) |
| 4 · π |
De totale verzwakking wordt verkregen door de twee effecten te combineren met:
| FSL = | Pt | = | (4 · π · R)2 | = | (4 · π · R · f )2 | fr = uitgezonden frequentie c = lichtsnelheid in vacuüm, 2,99792458 · 108 meter per seconde |
(3) |
| Pr | λ2 | c2 |