Частота FM-радио составляет 88-108 МГц, а зона покрытия колеблется от нескольких сотен километров до нескольких тысяч километров. Частота беспроводной связи сотовой сети составляет 400 МГц-3 ГГц. Зона покрытия колеблется от нескольких километров до десятков километров. Частота связи в сети Wi-Fi составляет 2,4-2,5 ГГц и 5,2-5,8 ГГц, а зона покрытия колеблется от нескольких метров до нескольких сотен метров. В то время как частота связи спутника составляет 5 ГГц-40 ГГц, а дальность связи составляет 36 000 километров.
Мы знаем, что чем ниже частота электромагнитной волны, тем дальше она может свободно распространяться по воздуху. Так почему же можно передавать данные на такое большое расстояние (36 000 километров), но на частоте связи от 5 ГГц до 40 ГГц? Этот раздел покажет вам причину отсутствия спутникового сигнала из 5 частей.
1. Атмосферная ионосфера
Ионосфера - это ионизированная область земной атмосферы. Ионосфера простирается от 50 километров примерно до 1000 километров. Существует довольно много свободных электронов и ионов, которые могут изменять скорость распространения радиоволн, преломление, отражение и рассеяние, а также поляризацию. Вращение лица поглощается в разной степени. Радиоволны включают микроволновые, коротковолновые, средневолновые и длинноволновые волны. Среди них микроволновое излучение не подвержено влиянию ионосферы и может непосредственно проникать в ионосферу. Следовательно, сигналы спутниковой связи должны использовать микроволновый диапазон частот для обеспечения связи.
2. Свободный темпОслабление электромагнитных волн
Электромагнитные волны истощаются, когда они проникают в любую среду, так же, как и при прохождении через атмосферу. Потери при передаче (L) электромагнитных волн в свободном пространстве атмосферы пропорциональны частоте (F) и дальности передачи (D). Формула выглядит следующим образом:
L=92,4+20 фунтов(F)+20 фунтов(D)
3. Беспроводная связь, получающая поток чернил
Полная система беспроводной связи включает в себя передатчик, передающую антенну, среду распространения, приемную антенну и приемник. Сколько полезных сигналов в конечном итоге получит приемник, зависит от передних четырех ячеек. Формула линии питания для приема беспроводной связи выглядит следующим образом:
Pr=Pt+Gt-L+Gr
Таким образом, пока коэффициент усиления антенны (Gt и Gr) высок, можно компенсировать потерю свободного пространства.
4. Антенна с высоким коэффициентом усиления
Если антенна может передавать сигнал только в одном направлении, коэффициент усиления антенны будет значительно улучшен. Таково происхождение направленных антенн с высоким коэффициентом усиления. Классической направленной антенной с высоким коэффициентом усиления является антенна Кассегрена, также известная как параболическая антенна. Чем выше частота беспроводной связи, тем выше эффективность, независимо от погодных факторов (таких как дождь, облачность).
5. Высокая частота, фирменная полоса пропускания, высокая скорость
Спутники должны работать на батарейках в космосе, а энергия батарей ограничена. Таким образом, сокращение времени связи - хороший способ сэкономить заряд батареи. Чтобы сократить время связи при условии, что объем передаваемой информации постоянен, необходимо увеличить скорость передачи. Способ увеличить скорость передачи информации заключается в увеличении полосы пропускания связи на основе формулы Шеннона. Полоса пропускания бренда может содержать больше информации.
Заключение
Существует несколько причин, по которым спутники используют рабочие частоты выше 5 ГГц:
(1) Может плавно проходить через ионосферу, не отражаясь и не поглощаясь.
(2) Высокочастотная передача поддерживается антеннами с высоким коэффициентом усиления без значительных потерь мощности.
(3) Высокая частота означает большую полосу пропускания. Согласно формуле Шеннона, чем шире полоса пропускания, тем выше скорость передачи информации, что способствует экономии энергии и продлению срока службы спутника.
(4) Существуют относительно полные ресурсы спектра выше 5G, в которые нелегко вмешаться.
