Jak podróżuje RF?

 

Fale częstotliwości radiowej (RF) są rodzajem promieniowania elektromagnetycznego, a ich propagacja jest zgodna z podstawowymi zasadami fal elektromagnetycznych . Oto szczegółowa analiza rozpowszechniania fal RF:

 

1. Natura fal RF

Fale RF są częścią spektrum elektromagnetycznego, z zakresem częstotliwości około 3 kilohertz (KHz) do 300 gigahertz (GHz) . jak wszystkie fale elektromagnetyczne, składają się z oscylujących pól elektrycznych i magnetycznych, które są prostopadłe do każdego drugiego i zarówno prostopadającego do kierunku propagacji {one.

 

2. Główne tryby propagacji RF

Propagacja fal RF zależy od ich częstotliwości, czynników środowiskowych i odległości między nadajnikiem a odbiornikiem . Główne tryby propagacji obejmują:

A . propagacja linii widzenia (LOS)

Zasada: Fale RF podróżują w liniach prostych, podobnie jak światło widzialne, wymagające niezakłóconej ścieżki między nadajnikiem a odbiornikiem .

Zakres częstotliwości: Zwykle używane dla wyższych częstotliwości .

Przykłady: Linki satelitarne, wieże mikrofalowe, systemy Wi-Fi krótkiego zasięgu i systemy radarowe .

Ograniczenie: Zablokowane przez budynki, góry lub krzywiznę Ziemi . Dlatego linki LOS na duże odległości zwykle polegają na wieżach lub satelitach, aby osiągnąć „wzajemną widoczność .”

B . propagacja fali gruntowej

Zasada: Fale RF przemieszczają się wzdłuż powierzchni Ziemi, kierowanymi przez ziemię i dolną atmosferę . fale wywołują prądy w ziemi, powodując, że zwalniają i zginają (po krzywizmie Ziemi) .

Zakres częstotliwości: Niskie częstotliwości (LF, 30–300 kHz) i średnie częstotliwości (MF, 300 kHz - 3 MHz), takie jak radio modulacji amplitudy (AM) (535–1605 kHz) .

Korzyść: Może propagować się na duże odległości nad ziemią lub wodą, a ziemia zapewnia stabilną ścieżkę .

Ograniczenie: Z zastrzeżeniem tłumienia (osłabienie energii) przez ziemię, szczególnie w porównaniu z terenem szorstkim lub wysoce przewodzącym (e . g ., mokradła) .

C . fala nieba (jonosferyczna) propagacja

Zasada: Fale RF są odzwierciedlone lub załamane przez warstwę jonosfery-A naładowanych cząstek (jonów) w górnej atmosferze Ziemi, zlokalizowanej 60–1000 kilometrów nad ziemią . odbijanie fal między jonosferą a ziemią, umożliwiając komunikację na odległość.}}}}}

Zakres częstotliwości: Wysokie częstotliwości (HF, 3–30 MHz), używane do radia krótkofalowego, radia amatorskiego i komunikacji lotniczej/morskiej .

 

3. Czynniki wpływające na propagację fali:

Kąt transmisji: Niższy kąt pozwala dłużej „chmiel .”

D . dyfrakcja

Zasada: Podczas spotykania krawędzi lub apertur, fale RF zginają przeszkody (takie jak budynki lub wzgórza) . To umożliwia sygnałom dotarcie do obszarów za przeszkodami nawet bez bezpośredniej linii wzroku .

E . Refleksja

Zasada: Fale RF odzwierciedlają powierzchnie, takie jak budynki, woda, metalowe obiekty lub uziemienie . Fale odbite mogą dotrzeć do odbiornika pośrednio, ale mogą powodować interferencję wielościeżną (gdy fale bezpośrednie i odbite są poza fazą, osłabienie lub zniekształcanie sygnału) .}

f . refrakcja

Zasada: Fale rf zginają się podczas przechodzenia przez media o różnych gęstościach (e . g ., warstwy atmosferyczne o zmiennej temperaturze, wilgotności lub gęstości jonowej), które mogą powodować odchylenie w górę lub w dół .}

4. tłumienie i straty

Fale RF tracą energię (tłumienie) podczas propagacji z następujących powodów:

Utrata ścieżki wolnej przestrzeni: Naturalne rozprzestrzenianie się fal, gdy odchodzą od nadajnika (siła sygnału maleje wraz z kwadratem odległości) .

Wchłanianie: Substancje takie jak pary wodne, deszcz lub liście pochłaniają RF Energy .

Rozpraszanie: Fale są rozproszone przez małe cząstki lub szorstkie powierzchnie, zmniejszając siłę sygnału .

 

Streszczenie

Fale RF propagują się jako promieniowanie elektromagnetyczne, a ich tryby propagacji są określane przez częstotliwość, a środowisko: Wyższe częstotliwości przede wszystkim wykorzystują propagację linii prawicy, niższe częstotliwości opierają się na falach naziemnych, a wysokie częstotliwości osiągają propagację fali nieba przez rozmiar jonosferyczny ., dodatkowo, istnieją działania aspektowe, takie jak refrakcja, refrakcja {{{.}}.}.. Tryby mają kluczowe znaczenie dla projektowania systemów komunikacyjnych (e . g ., sieci komórkowe, radio, satelity), aby zapewnić wiarygodną transmisję .