Frage:
Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Frequenz des Signals und der zurückgelegten Entfernung?
Piotrek
2019-05-22 22:45:59 UTC
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Ich erforsche derzeit die 5G-Technologie.In vielen Videos / Artikeln zu diesem Thema wird behauptet, dass 5G aufgrund der höheren Frequenz (als 4G) für die Kommunikation auf niedrigeren Entfernungen (als 4G) ausgelegt ist.Um ein Netzwerk aufzubauen, benötigen wir ein dichteres Raster von Zugangspunkten.Ist dies eine allgemeine Regel, dass die höhere Frequenz weniger Reichweite bedeutet, oder ist sie mit diesem genauen Frequenzbereich verbunden, der für 5G spezifisch ist?

Die atmosphärischen Absorptionsspitzen liegen bei 60 bis 70 GHz.
Die Beugung nimmt mit der Frequenz zu.FM hat eine kürzere Reichweite als AM, da es eine höhere Trägerfrequenz verwendet.Lange Wellen können Hindernisse besser überwinden.Eine zunehmende Trägerwelle erhöht jedoch das BW für das Informationssignal.
@analogsystemsrf Es ist komplizierter.60 GHz hat eine Sauerstoffabsorptionslinie, aber dann geht die Absorption zurück bis zu einer zweiten Linie bei 118 GHz, dann einer Wasserlinie bei 183 GHz usw. Wasser und andere atmosphärische Gase haben spezifische Absorptionsbereiche und Übertragungsfenster bis zum EndeInfrarot, wo es durch das Sichtbare aufklärt.
Drei antworten:
Peter
2019-05-22 23:27:04 UTC
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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 .

Sieht nicht so aus, als würde die Inline-Mathe-Formatierung mit einzelnen Dollarzeichen funktionieren - hat jemand eine Idee, was ich falsch gemacht habe?
Sie müssen hier "\ $" anstelle von "$" verwenden.Dies geschieht auf verschiedenen Websites aufgrund des Kompromisses zwischen falsch formatierter Währung oder falschem Code unterschiedlich.
Danke, das hat funktioniert.
Vielen Dank!Es ist wirklich eine detaillierte Antwort.
Kent Nickerson
2020-05-17 19:51:39 UTC
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Peters Antwort ist sehr gut.Die Schwierigkeit, die Millimeterwellen beim Eindringen in Gebäude und Laub haben, ist ein Grund für kleine Zellen.Entgegen der landläufigen Meinung spielt die atmosphärische Absorption selbst bei 60 GHz für Entfernungen von einigen hundert Metern keine Rolle (dies hilft jedoch dabei, Streusignale außerhalb der Zellgrenzen zu löschen). Ein dichtes Gitter hat andere Vorteile, z. B. höhereSystemkapazität und geringere Verbindungsleistung.Die Fähigkeit, ein Signal zu strahlen, bedeutet, dass dieselbe Frequenz verwendet werden kann, um mehrere Benutzer zu bedienen (im Gegensatz zu heutigen Zellen) und die Exposition gegenüber Umgebungsstrahlung zu verringern.

auspicious99
2020-06-06 22:54:42 UTC
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Nur zum Hinzufügen: 5G-Systeme verwenden möglicherweise nicht immer höhere Frequenzen als 4G-Systeme.Einige der Bänder werden als unter 6 GHz bezeichnet, wobei Mikrowellenfrequenzen verwendet werden, die mit 4G vergleichbar sind.Es gibt aber auch Millimeterwellenbänder, die bei höheren Frequenzen liegen als die in 4G verwendeten.

Bei den anderen Antworten wurde hauptsächlich der Fall der höheren Frequenzen berücksichtigt.



Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 4.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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