Funkwellen erreichen in Abhängigkeit von der Frequenz

Welche Beziehung besteht zwischen der Reichweite eines HF-Signals und seiner Frequenz?

Was ich meine ist: Wenn die Leistung konstant gehalten wird, sollte ich dann hoch- oder niederfrequente Wellen verwenden, um eine bessere Reichweite zu erzielen? Warum?

Was haben Sie bereits gelesen oder getan, um es herauszufinden?

Antworten (4)

Im freien Raum spielt es keine Rolle. Die Leistung pro Einfallsfläche einer sich ausbreitenden Welle ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung vom Sender. Dies gilt unabhängig von der Frequenz.

Bestimmte Frequenzen werden von verschiedenen Materialien unterschiedlich reflektiert, gebrochen, absorbiert und gestreut. Es gibt keine einzige monotone Beziehung, bis Sie wirklich hohe Energien wie Gammastrahlen und darüber hinaus erreichen. Bei diesen wirklich hohen Energien (hohen Frequenzen) schlagen die Wellen im Grunde einfach durch jedes Material auf ihrem Weg, wobei höhere Energien mit weniger Dämpfung durch Material gehen. Bis unterhalb der Röntgenfrequenzen gibt es keine einheitliche Antwort, und es hängt vom Material zwischen Sender und Empfänger ab.

Beugungseffekte können dazu führen, dass niedrige Frequenzen (lange Wellenlängen) scheinbar um Objekte gebogen werden, aber dies tritt tatsächlich bei allen Wellenlängen auf. Die "nahe" Schicht, in der Beugungseffekte auftreten, skaliert mit der Wellenlänge, sodass es uns bei einem festen menschlichen Maßstab so vorkommt, als würden lange Wellenlängen Objekte "umrunden", wo kurze Wellenlängen dies nicht tun, aber das liegt an unserer Wahrnehmungsskala. Auf der Skala der Erde sind kommerzielle AM-Funkfrequenzen um 1 MHz niedrig genug, um in gewissem Maße um die Erdkrümmung herum gebeugt zu werden, wodurch ein AM-Empfang über dem Horizont möglich wird. Kommerzielles UKW-Radio, das eine 100-mal kürzere Wellenlänge hat, zeigt diesen Effekt viel weniger für die Erde gleicher Größe, so dass UKW-Radio für uns größtenteils vom Horizont verdeckt zu sein scheint.

Sie wetten mich darauf :-)
Die Art der Modulation ist nicht relevant.
Bei einem absolut festen Abstand und einer absolut festen Empfangsantennenapertur profitiert die höhere Frequenz vom Empfangsantennengewinn. Wenn die Empfangsantenne jedoch nach Wellenlänge dimensioniert ist (z. B. beide 1/4-Wellen sind), hat die niedrigere Frequenz den Vorteil aufgrund der Größe (aber das ist dasselbe wie "näher an Wellenlängen"). Wenn alles (gerade Entfernung) in Wellenlängen bemessen ist, sollte es gleichmäßig herauskommen. Aber im wirklichen Leben ist die Entfernung in Wellenlängen nie die Situation.
@Skape: Denken Sie daran, dass die "Verstärkung" der Antenne wirklich Richtwirkung ist. Ja, Sie können mit einer größeren Antenne im Verhältnis zur Wellenlänge einen gerichteteren Strahl bilden, aber danach hat das OP nicht gefragt.
@LeonHeller Ich glaube, Olin hat "AM-Funkfrequenzen" verwendet, um sich auf das MF-Rundfunkband zwischen ungefähr 500 kHz und 1700 kHz mit einem allgemein verständlicheren Namen zu beziehen.
Tatsächlich ist die Reflexion von der Ionosphäre weitaus bedeutsamer als "der Erdkrümmung zu folgen". Ein grobes, aber effektives Modell definiert eine "maximal nutzbare Frequenz", die je nach Tageszeit und Sonnenaktivität stark variiert. Auch Temperaturgrenzen, Meteorionisationsspuren und sogar der Mond selbst wurden als Reflektoren verwendet.
@Michael Kjörling: Es ist sehr üblich, "AM" zu sagen, wenn eigentlich "MF" gemeint ist, aber das ist eine schlechte Sache, weil die Art der Modulation nichts mit der Frequenz zu tun hat. Warum also "AM" sagen, wenn Sie eigentlich einen bestimmten Frequenzbereich meinen? Und AM wird zB auch im VHF-Bereich (zB für Flugfunk) eingesetzt.
@Curd Ich sage nicht, dass es technisch korrekt ist. Und wenn wir diesen Weg gehen, wird FM zumindest auch im oberen HF-Bereich eingesetzt. Das heißt, wenn ich mir erlauben darf, für eine Sekunde ein wenig in den Amateurfunk einzutauchen, ist die Verwendung von "CW" zur Bezeichnung der A1A-Modulation noch schlimmer: A1A ist keine kontinuierliche Wellenübertragung, es ist von Natur aus intermittierendes CW .
@Leon: Wenn Sie noch einmal lesen, was ich geschrieben habe, werden Sie sehen, dass ich nichts mit dem Modulationstyp zu tun hatte. Ich sagte "AM- Funkfrequenzen ", was ungefähr 1 MHz bedeutet. Der Grund, warum ich dies mit herkömmlichem AM- und FM-Radio in Verbindung gebracht habe, ist, dass es bei dieser Frage um Ausbreitungsentfernungen und -eigenschaften geht und die Leute einige persönliche Erfahrungen mit AM- und FM-Radio gemacht haben.
@Olin Lathrop: Beispiel: Würden Sie 130 MHz als "AM-Funkfrequenz" betrachten? Wahrscheinlich nicht; aber die übliche Modulationsart, die verwendet wird, wenn jemand in diesem Frequenzbereich Funkkommunikation betreibt, ist AM. Deshalb denke ich, dass die Verwendung von AM oder FM zur Bezeichnung eines Frequenzbereichs schlecht ist (obwohl sehr häufig).
@Curd: Natürlich werden AM und FM und andere Modulationsarten in einem weiten Bereich des Spektrums verwendet, aber davon habe ich nicht gesprochen. Die Art von Radio, mit der die meisten Menschen vertraut sein werden und daher einige Erfahrung mit der Ausbreitung haben, ist kommerzielles AM um 1 MHz und kommerzielles FM um 100 MHz, zumal diese in Autos sehr verbreitet sind, wo Sie eine bessere Intuition über den Empfang bekommen als Sie herumbewegen. Aus dem Kontext hätte klar sein müssen, dass ich mich darauf bezog, aber ich werde es trotzdem bearbeiten, da einige hier einen Sport daraus machen, anal darüber zu sprechen.

Sie sehen sich ein ziemlich tiefgründiges Thema an, das als Ausbreitung von Funkwellen bezeichnet wird .

Soweit ich weiß, können niedrige Frequenzen der Erdkrümmung (Bodenwelle) folgen und Hindernisse aufgrund ihrer größeren Wellenlänge leichter umgehen . Höhere Frequenzen sind oft auf die Sichtlinienausbreitung beschränkt.

"Die Freiraumausbreitung einer Wellenform zwischen Antennen ist völlig unabhängig von der Frequenz"

Abgesehen von dem oben erwähnten Effekt niedriger Frequenzen, die der Erdkrümmung folgen, besteht ein weiterer häufiger Grund dafür, dass Signale mit niedrigerer Frequenz bessere Kommunikationsentfernungen erzielen, darin, dass ihre Viertelwellenantennen (oder andere Arten) physisch größer sind, was eine größere " effektive Fläche" in den Antennengleichungen und eine bessere Kopplung zwischen Sender und Empfänger.

Siehe diesen Artikel von dsprelated.com

Verdammt, das wollte ich sagen!!!
Wenn Sie anfangen, sich in die Zentimeterwellenlänge zu begeben, werden Antennen mit superhoher Verstärkung in Bezug auf die physische Größe praktisch. Im HF-Bereich (3-30 MHz) können Sie mit Glück 10 dBi (dB über einer isotropen Antenne) erreichen, bevor die physische Antennengröße zu einem stark einschränkenden Faktor wird. Im SHF-Bereich (3-30 GHz) sind 10 dBi ein Spaziergang im Park, soweit die Antenne reicht (obwohl Sie andere Bedenken haben werden). (Ein einfacher Dipol in der richtigen Höhe gibt Ihnen 2,15 dBi, wenn ich mich nicht falsch erinnere.) Dies widerlegt Ihren Standpunkt nicht unbedingt, aber es gibt eine Grenze dafür, wie physikalisch große Antennen praktisch sind.

Abgesehen von dem, was von den anderen gesagt wurde (im freien Raum spielt die Frequenz keine Rolle, wenn es keinen freien Raum gibt, müssen Absorption, Brechung, Beugung, Streuung usw. berücksichtigt werden und diese hängen sehr stark von der Frequenz und der Materie dazwischen ab) Es wird auch wichtig sein, wie einfach es ist, effektive Antennen für die von Ihnen verwendete Frequenz zu konstruieren. Sie müssen die Energie irgendwie in den Raum und aus ihm heraus bekommen.

ZB wenn man eine eher niedrige Frequenz verwenden möchte, um in Materie einzudringen (zB unter Erd- oder Meeresspiegel), aber es sehr schwierig ist, Antennen für solch niedrige Frequenzen (mehrere km Wellenlänge) zu bauen.

Funkwellen erreichen in Abhängigkeit von der Frequenz
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