自由空间损耗概述

自由空间损耗

自由空间损耗可以表示为发射的功率Pt与天线接收的功率Pr之比，或者用该比率的对数值乘以10,这样可用分贝作为单位。

一个理想的全向天线，自由空间损耗是：

PtPr

(4fd)c

2

2

式中：

Pt

------传输天线的信号功率

Pr------接收天线的信号功率

d-------天线之间的传播距离 c-------光速 f---载波频率

也可表示为：

LdB10lg

PtPr

20lg(

4dfc

)

20lgf(HZ)20lgd(m)147.56(dB)20lgf(GHZ)20lgd(km)92.4(dB)

(1)

对有些天线还必须考虑天线的增益，这时所遵循的自由空间损耗等式为：

PtPr

(4fd)

2

2

cGrGt

c

2



2

(cd)

2

2

fArAt

补：G

4fA

G---有效增益

G---接收天线的增益

Gt---传输天线的增益 A---有效面积

Ar---接收天线的有效面积 At---传输天线的有效面积 f---载波频率 c---光速

此时等式为：

LdB20lgf20lgd10lg(ArAt)169.54(dB)

(2)

因而，如果天线的尺寸和间距相同的话，载波的波长越长（载波的频率f越低），则自由空间路径的损耗就越高，对比一下等式(1)式和(2)式是很有意义的。等式(1)表明，随着频率的增加，自由空间的损耗也增加，这说明频率越高，损耗就变得更加难以接受。然而等式(2)表明，人们可以很容易地用天线增益对这部分增加的损耗加以补偿。事实上，在高频处存在着净增益，其他的因素仍保持常量。等式(1)说明当距离固定时，频率增加所导致增加的损耗为20lgf,。然而，假如考虑天线增益及固定的天线面积，则损耗的变化为-lgf,也就是说，在较高的频率处确实存在着损耗的减少。