Im Allgemeinen werden höhere Frequenzen mit zunehmender Entfernung stärker gedämpft. Dafür sind zwei Effekte verantwortlich.
Erstens neigen höherfrequente Radiowellen dazu, von Objekten leichter absorbiert zu werden (dh die Eindringtiefe in das Material ist kürzer). Möglicherweise haben Sie diesen Effekt bei Ihrem WLAN-Heimnetzwerk bemerkt. Wenn Sie einen Dualband-Router haben, haben Sie wahrscheinlich zwei Netzwerke, eines mit 2,4 GHz und eines mit 5 GHz. Möglicherweise haben Sie bemerkt, dass das 2,4-GHz-Netzwerk einige Ecken Ihres Hauses erreicht, die das 5-GHz-Netzwerk nicht erreicht. Dies liegt daran, dass das 2,4-GHz-Netzwerk Wände besser durchdringt als das 5-GHz-Netzwerk.
In Bezug auf Mobilfunknetze der fünften Generation ist dies der Haupteffekt, der die Reichweite einschränkt: Menschen bevorzugen es, in Häusern und Mehrfamilienhäusern zu leben, und diese Häuser absorbieren mehr HF-Energie bei höheren Frequenzen.
Der zweite Effekt ist weniger intuitiv und fällt aus der Friis-Gleichung für den Verlust von Freiraumpfaden heraus.
$$ FSPL = 20 \ log_ {10} (d) + 20 \ log_ {10} (f) + 20 \ log_ {10} \ left (\ frac {4 \ pi} {c} \ right) $$ span>
Wobei \ $ FSPL \ $ span> der Pfadverlust des freien Speicherplatzes in dB ist, \ $ d \ $ span > ist die Entfernung in Metern und \ $ f \ $ span> ist die Häufigkeit in Hertz und \ $ c \ $ ist die Lichtgeschwindigkeit. Beachten Sie, dass mit zunehmendem \ $ f \ $ span> der Verlust zunimmt: Eine Verdoppelung der Frequenz führt zu einem Anstieg des Pfadverlusts um 6 dB.
Diese Gleichung lässt Sie glauben, dass der freie Speicherplatz höhere Frequenzen in gewisser Weise stärker dämpft als niedrigere Frequenzen, aber das ist nicht wirklich die Wahrheit, obwohl es eine bequeme Lüge ist, die wir Ingenieure uns selbst sagen. Der "Pfadverlust im freien Raum" ist eigentlich ein geometrischer Effekt, der die "Ausbreitung" der elektromagnetischen Welle erfasst, wenn sie sich im freien Raum ausbreitet, genauso wie sich der Strahl einer Taschenlampe ausbreitet, wenn sie scheint raus in einen großen dunklen Raum.
Der Grund für die Frequenzabhängigkeit ist, dass die Verstärkung der Sende- und Empfangsantenne nicht berücksichtigt wird - es wird angenommen, dass sie isotrop sind. Eine isotrope Antenne mit einer höheren Frequenz ist physikalisch kleiner als eine mit einer niedrigeren Frequenz, was bedeutet, dass sie geometrisch eine kleinere effektive Apertur haben
Wenn Sie die effektive Apertur beider Antennen an beiden Enden der Verbindung auf der gleichen physischen Größe halten, wie Sie die Frequenz erhöhen, sehen Sie tatsächlich, dass Ihr Pfadverlust unabhängig von der Frequenz ist. Sie werden jedoch auch feststellen, dass die Antennen jetzt gerichtet sind: Wenn Sie die Apertur vergrößern, schießt die Sendeantenne einen immer engeren Strahl ab, und die Empfangsantenne kann nur Signale von einem immer schmaleren Kegel empfangen. Da Ingenieure normalerweise daran denken, ein bestimmtes Antennenmuster und nicht die Aperturgröße beizubehalten (da das Zeigen von Antennen problematisch sein kann), betrachten wir den freien Speicherplatz üblicherweise als "Verlust", der mit der Frequenz zunimmt, wenn dies in Wirklichkeit nicht ganz der Fall ist .