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