Warum verwendet die NASA höhere Frequenzen, obwohl sie einen schlechteren Free Space Path Loss (FSPL) haben?

Die Wellenlängenabhängigkeit der Definition der Freiraumpfaddämpfung (FSPL) ist ein Artefakt der Art und Weise, wie der Antennengewinn des Empfängers in derselben Verbindungsbudgetberechnung definiert wird. Es bezieht sich auf eine ideale isotrope Antenne mit einem Empfangsbereich von ungefähr 1 Quadratwellenlänge, der für Hochfrequenz sehr klein wird. Wenn Sie sie zusammen machen (Sendegewinn, Pfaddämpfung, Empfangsgewinn), werden Sie sehen, dass die höhere Frequenz gewinnt , weil der Gewinn der Sendeantenne steigt und die Kombination aus FSPL und Empfangsantenne zusammen gleich bleibt.

Der Grund für die Verwendung höherer Frequenzen liegt also darin, dass das gesamte Verbindungsbudget besser ist.

Sie können nicht einfach die FSPL nehmen und die anderen Begriffe im Budget ignorieren, es ergibt aufgrund der Art und Weise, wie die Dinge definiert sind, keinen Sinn.

In dieser Antwort (kurz) und in dieser Antwort (länger) und in dieser Frage können Sie Beispiele aus der Praxis für Link-Budgets sehen . Vielleicht finden Sie diesen auch interessant.

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Von hier"

Linkbudget

Aus dieser Antwort , die aus dieser Antwort stammt :

$$P_{RX} = P_{TX} + G_{TX} - L_{FS} + G_{RX}$$

• $P_{RX}$: empfangene Energie durch Raumfahrzeuge
• $P_{TX}$: übertragene Leistung durch Armbanduhr
• $G_{TX}$: Gewinn der Sendeantenne der Armbanduhr (gegenüber isotrop)
• $L_{FS}$: Verlust von freiem Speicherplatz, was wir normalerweise nennen$1/r^2$
• $G_{RX}$: Verstärkung der Empfangsantenne des Raumfahrzeugs (im Vergleich zu isotrop)

$$G \sim 20 \times \log_{10}\left( \frac{\pi d}{\lambda} \right)$$

$$L_{FS} = 20 \times \log_{10}\left( 4 \pi \frac{R}{\lambda} \right).$$

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$$P_{RX} - P_{TX} = G_{TX} - L_{FS} + G_{RX}$$

Wechsel von dB zu linearer Skala:

$$\frac{P_{RX}}{P_{TX}} = \frac{G_{TX}G_{RX}}{L_{FS}} = \frac{\pi^4 d_{RX}^2 d_{TX}^2}{\lambda^4}\frac{\lambda^2}{16 \pi^2 R^2} = \frac{\pi^2 d_{RX}^2 d_{TX}^2}{\lambda^2}\frac{1}{4^2 R^2} = \frac{\pi^2 d_{RX}^2 d_{TX}^2}{4 \lambda^2 R^2}$$

Es hängt also davon ab, welcher Bruchteil der Sendeleistung empfangen wird$\lambda^{-2}$; es verbessert sich, wenn die Frequenz steigt und die Wellenlänge sinkt.