Antenna , Design , Manufacture

這個問題困擾我非常久，請教高手曾經搞懂過但一陣子就忘了...特此紀錄一下。

首先要回到Friis eqation:

(剪貼自維基百科...)

其中又定義成Free-space Path Loss

乍看之下接收功率跟發射功率的比值跟波長，也就是頻率有關，

所以接收的power會隨頻率衰減? 頻率越高loss越大?

因此常聽到有人說高頻訊號path loss大，所以傳不遠?

這論述恐怕是有問題的。

天線的Gain本身就跟頻率有關，antenna aperuture,A:

所以Friss eqation並沒有說接收能量跟發射能量的比值單純只跟波長平方成正比，應該寫成這樣比較好:

也就是Gr,Gt 根本也是波長的函數，again,Pr/Pt並沒有單純地跟波長平方成正比。

其實可以直接把antenna aperture的公式帶入，換掉Gr,Gt

Friis eqation就可以改寫成:

所以當發射、接收天線aperture固定，波長越小接收power反而越大?

至於antenna aperture是什麼，又是另外一個謎。

回到一開始定義的path loss，是假設接收跟發射天線Gain都等於1的狀況。

在維持Gain=1的條件下，由aperture的公式可得知頻率低波長長的天線會比較大，

 其中S是能量密度。

所以接受到的能量比較多...

一言以蔽之，為了維持pass loss gain=1的定義，頻率高的天線面積只好小，於是收到的能量也小。

結論:

1.Friis equation根本沒說接收能量跟波長平方成正比，接收發射天線的增益根本也是波長的函數。

2.pass loss公式有個前提，定義接收發射天線gain都=1。

關於path loss跟頻率的迷思維基百科寫得相當清楚，以上寫得幾乎是參考他的:

https://en.wikipedia.org/wiki/Free-space_path_loss

但最後又出現一朵烏雲，LTE基地台低頻訊號(e,g, )號稱

剛剛不是才說接收能量跟波長無關嗎?怎麼樣說頻率越低傳得越遠?

看來這是兩回事，

1.高頻訊號dielectic loss大，因為走的距離是in terms of 波長，同樣距離其實頻率高的多走了好幾個週期(electrical lengh大)所以loss比頻率低的大。

2.低頻訊號繞射現象明顯。從單狹縫繞射實驗可得知，dsin θ =n λ ,當狹縫寬度d=波長的時候，sin θ =1，在屏幕上已經看不到第一暗紋，也就是整個屏幕都被亮紋蓋住了。換句話說狹縫寬度不變波長越長，繞射現象越明顯。

3.高頻天線指向性比較大，因為通常是倍頻或奇怪的模態震出來的，Radiation Pattern通常不會是omni directional。

1MHz to 70GHz Antenna , Design , Manufacture

以下內文出自: https://ian60702.pixnet.net/blog/post/44310451FT-RF Antenna