Gagnleg breyta sem reiknar út móttökuafl loftnets ervirkt svæðieðavirkt ljósopGerum ráð fyrir að flatbylgja með sömu skautun og móttökuloftnetið falli á loftnetið. Gerum einnig ráð fyrir að bylgjan ferðist að loftnetinu í þá átt sem það hefur mesta geislun (þá átt sem mest afl myndi berast úr).

Þávirkt ljósopBreyta lýsir því hversu mikið afl er tekið úr tiltekinni flatbylgju. Látumpvera aflþéttleiki flatbylgjunnar (í W/m^2). EfP_ttáknar aflið (í vöttum) við loftnetstengi sem er tiltækt fyrir móttakara loftnetsins, þá:

Þess vegna táknar virka svæðið einfaldlega hversu mikið afl er tekið úr flatbylgjunni og afhent af loftnetinu. Þetta svæði tekur tillit til taps sem eru í eðli sínu loftnetsins (ómískt tap, rafsvörunartap o.s.frv.).

Almennt samband fyrir virka ljósopið hvað varðar hámarks loftnetsstyrk (G) hvaða loftnets sem er er gefið með:

Hægt er að mæla virkt ljósop eða virkt flatarmál á raunverulegum loftnetum með því að bera þau saman við þekkt loftnet með tilteknu virku ljósopi, eða með útreikningi með því að nota mældan ávinning og ofangreinda jöfnu.

Virkt ljósop er gagnlegt hugtak til að reikna út móttekið afl frá flatbylgju. Til að sjá þetta í verki, farðu í næsta kafla um Friis geislunarformúluna.

Sendijafna Friis

Á þessari síðu kynnum við eina af grundvallarjöfnum í loftnetsfræði,Friis flutningsjafnaFriis sendijafnan er notuð til að reikna út aflið sem berst frá einu loftneti (með styrkinguG1), þegar sent er frá annarri loftneti (með styrkinguG2), aðskilin með fjarlægðRog starfar á tíðnifeða bylgjulengd lambda. Þessa síðu er þess virði að lesa nokkrum sinnum og ætti að vera skilin til fulls.

Afleiðing Friis Transmission Formula

Til að hefja útreikning á Friis-jöfnunni, skoðum við tvö loftnet í tómarúmi (engar hindranir í nágrenninu) sem eru aðskilin með fjarlægð.R:

Gerum ráð fyrir að () heildarafl í vöttum berist til sendiloftnetsins. Gerum ráð fyrir að sendiloftnetið sé alhliða, taplaust og að móttökuloftnetið sé í fjarlægu sviði sendiloftnetsins. Þá er aflþéttleikinnp(í vöttum á fermetra) af flatbylgjunni sem fellur á móttökuloftnetið í fjarlægðRfrá sendiloftnetinu er gefið með:

Mynd 1. Sendi- (Tx) og móttöku- (Rx) loftnet aðskilin meðR.

Ef sendiloftnetið hefur loftnetsstyrkingu í átt að móttökuloftnetinu, gefin með （） , þá verður aflþéttleikajafnan hér að ofan:

Hagnaðarliðurinn hefur áhrif á stefnu og tap raunverulegs loftnets. Gerum nú ráð fyrir að móttökuloftnetið hafi virka ljósop gefin með( )Þá er aflið sem þetta loftnet ( ) tekur við gefið með:

Þar sem virkt ljósop fyrir hvaða loftnet sem er er einnig hægt að tákna sem:

Aflið sem myndast má rita sem:

Jafna1

Þetta er þekkt sem Friis sendiformúlan. Hún tengir tap í frírými, loftnetsstyrk og bylgjulengd við móttöku- og sendiafl. Þetta er ein af grundvallarjöfnunum í loftnetsfræði og ætti að hafa hana í huga (auk útleiðslunnar hér að ofan).

Önnur gagnleg útgáfa af Friis-flutningsjöfnunni er gefin í jöfnu [2]. Þar sem bylgjulengd og tíðni f tengjast ljóshraða c (sjá inngang að tíðnisíðunni), höfum við Friis-flutningsjöfnuna hvað varðar tíðni:

Jafna 2

Jafna [2] sýnir að meira afl tapast við hærri tíðni. Þetta er grundvallarniðurstaða Friis sendijöfnunnar. Þetta þýðir að fyrir loftnet með tilgreindan ávinning verður orkuflutningurinn mestur við lægri tíðni. Munurinn á aflinu sem móttekið er og aflinu sem sent er er þekktur sem leiðartap. Með öðrum orðum segir Friis sendijöfnun að leiðartapið sé meira fyrir hærri tíðni. Ekki er hægt að ofmeta mikilvægi þessarar niðurstöðu úr Friis sendijöfnunni. Þess vegna starfa farsímar almennt á lægri tíðni en 2 GHz. Það kann að vera meira tíðnisvið tiltækt við hærri tíðni, en tilheyrandi leiðartap mun ekki gera kleift að fá góða móttöku. Sem frekari afleiðing af Friss sendijöfnunni, gerum ráð fyrir að þú sért spurður um 60 GHz loftnet. Þar sem þessi tíðni er mjög há gætirðu sagt að leiðartapið verði of mikið fyrir langdræg samskipti - og þú hefur alveg rétt fyrir þér. Við mjög háar tíðnir (60 GHz er stundum kallað mm (millimetra bylgju) svæðið) er leiðartapið mjög mikið, þannig að aðeins punkt-til-punkt samskipti eru möguleg. Þetta gerist þegar móttakari og sendandi eru í sama herbergi og snúa hvor að öðrum. Sem frekari samsvörun við Friis sendiformúluna, heldurðu að farsímafyrirtækin séu ánægð með nýja LTE (4G) bandið, sem starfar á 700MHz? Svarið er já: þetta er lægri tíðni en loftnet starfa hefðbundið á, en samkvæmt jöfnu [2] sjáum við að leiðartapið verður því einnig minna. Þess vegna geta þau „náð meira svæði“ með þessu tíðnisviði, og framkvæmdastjóri hjá Verizon Wireless kallaði þetta nýlega „hágæðasvið“, einmitt af þessari ástæðu. Viðbótarathugasemd: Hins vegar verða farsímaframleiðendur að koma loftneti með stærri bylgjulengd fyrir í þéttu tæki (lægri tíðni = stærri bylgjulengd), þannig að verk loftnetshönnuðarins varð aðeins flóknara!

Að lokum, ef loftnetin eru ekki pólunarjöfnuð, gæti ofangreint móttekið afl verið margfaldað með pólunartapstuðlinum (PLF) til að taka rétt tillit til þessa misræmis. Jöfnu [2] hér að ofan er hægt að breyta til að búa til almenna Friis flutningsformúlu, sem inniheldur pólunarmisræmi: