Boden-Boden-Funkausbreitung

Es ist üblich, bei der Schätzung der Leistung einer drahtlosen Verbindung das vereinfachte Freiraummodell der Funkausbreitung zu verwenden, bei dem der Pfadverlust proportional zum Quadrat der Entfernung ist. Wenn sich jedoch eine oder beide Antennen in der Verbindung in Bodennähe befinden, kann die Leistung durch vom Boden reflektierte Funkwellen stark beeinträchtigt werden. Je nach Antennenhöhe und Reichweite kann diese Welle zu konstruktiver oder destruktiver Interferenz führen.

Bei Anwendungen, bei denen sich beide Antennen innerhalb weniger Meter über dem Boden befinden, ergibt sich im Wesentlichen eine Ausbreitung, bei der die empfangene Leistung proportional zur in die 4. Potenz erhöhten Reichweite abnimmt. Die folgenden Diagramme zeigen die Auswirkungen dieser erhöhten Pfaddämpfung für ein System, bei dem beide Antennen ungefähr 1,5 m über dem Boden sind.

Es ist ersichtlich, dass bei einer Reichweite von einer Meile der zusätzliche Pfadverlust aufgrund des Bodenrückpralls ungefähr 25 dB beträgt – eine 20-fache Verringerung der Reichweite im Vergleich zum Freiraummodell!

Ein weiterer Einfluss der reflektierten Bodenwelle ist ein Intervall von Spitzen und Tälern in der empfangenen Signalstärke, insbesondere wenn die Reichweite klein im Vergleich zu den Antennenhöhen ist. In einem Szenario, in dem sich beide Antennen 1,5 m über dem Boden befinden, tritt ein Großteil dieses Fadings bei Reichweiten von weniger als 20 Metern schnell auf.

Wie diese Diagramme zeigen, ist die Ausbreitung von Boden zu Boden äußerst schwierig. Um eine solide Verbindung mit hoher Zuverlässigkeit zu erreichen, ist ein äußerst empfindlicher Empfänger erforderlich. Unsere Long Range Transceiver-Lösungen gehören zu den besten Kandidaten für ein solches System. Nachfolgend finden Sie einige Link-Budgets, die die zu erwartenden Reichweiten veranschaulichen (bei einer TX- und RX-Antennenhöhe von 1,5 m).