CH2.1 自由空間內電波傳播公式

 設計LOS微波通信系統必需估計自由空間內電波路徑損失(Path Loss)。

路徑損失(Path Loss)有許多因素: 大氣層的反射， 折射， 繞射， 吸收 ，衰落等現象

若是有衰落現象時接收機的輸出難免會減小，所以需要啟動AGC自動增益控制以提升S/N比。

要提升可靠度要清除傳播路徑上的 第一夫累涅帶(First Fresnel Zone)內的障礙物。

在自由空間內將一等向天線( Isotropic Antenna)

在半徑為"R" ，天線的功率輸入為"P"則經過球面上每一平方公尺的電功率密度=?

天線的射頻功率密度是多少？

天線的功率密度是距離天線中心的功率/平方厘米（在空間中）的度量。該空間可以表示為一個半徑為“R”（距天線中心的距離）的球體。換言之，功率密度也可以定義為各向同性天線的功率密度與其增益的乘積。功率密度的單位通常以 mW/cm^2 表示。  

射頻功率密度是如何計算的？

各向同性天線是一種理論上的天線（即實際上不存在），它會在所有方向上以相同的強度均勻地輻射出射頻波。 

距各向同性天線距離“R”處的功率密度定義為發射功率與該距離處球體表面積 (4πR^2) 的比值。

各向同性天線的功率密度（距離 R） Pd = P / 4πR^2 

其中，

P = 發射功率/功率輸入，單位為瓦

R = 到天線中心的距離（即球體半徑）

與理論各向同性天線相比，實際天線的增益 (G) 表示給定方向上的最大輻射強度（或從該方向吸收入射功率）。 

增益為 G 的實際天線在遠點 (R) 處的功率密度是各向同性天線的功率密度乘以實際天線增益。通常，功率密度以 mW/cm^2 為單位。

實際天線功率密度計算公式：

其中，

S = 功率密度，單位為 mw/cm^2

P = 從天線發射的功率/輸入到天線的功率，單位為mw

G = 天線的功率增益，單位為dB（分貝）

R = 到天線中心的距離，單位為cm

若是 G=1  

  

若是使用有效面積Ar的接收天線時其接收功率Pr為

若是將等向天線(發射端)使用有效面積At的發射天線時其接收功率Pr為

設 Aiso =等向天線有效面積 則At/Aiso比值為實用發射天線與等向天線的有效面積比值

依據天線理論 等向天線的有效面積Aiso=

所以接收功率Pr為 

Pr=接收功率 P=發射功率 R=半徑=d=傳播距離 λ=波長

At=發射有效面積  Ar=接收有效面積

上述為傅立式傳輸公式 (Friis Transmission equation)