为什么雷达和卫星的信号频率那么高？

codec

如题，我们都知道，射频信号功率越高，空间传输的衰减就越大。比如家里的路由器，5G的信号关个厕所门就没有了，而2.4G就还能用。但是好像卫星雷达的射频工作频率都是几十个G！！ 难道它们不怕信号衰减么？求大神来解答下，谢谢！
+ s# x! C9 _. d: D* E0 L

rflion

有点意思，电离层是啥？求解释

汪洋大海

   1.3.6   天线增益的若干近似计算式
: j+ G1 w9 r4 L; J$ O         1）天线主瓣宽度越窄，增益越高。对于一般天线，可用下式估算其增益：
               G（  dBi  ） =   10 Lg { 32000  / （ 2θ3dB,E ×2θ3dB,H ）}
  M+ m, R5 I3 Y             式中， 2θ3dB,E 与 2θ3dB,H  分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；
7 U5 k3 H- T( J' G4 s: y+ N                          32000 是统计出来的经验数据。
' f+ k! q3 B; B8 f% z2 P* X        2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：
5 a5 Z7 F8 s9 `+ R& [               G（  dB i ） =   10 Lg { 4.5 × （ D / λ0 ）2}
             式中，  D 为抛物面直径；
; s* R8 O2 O$ ^- I4 x; _                           λ0 为中心工作波长；
                          4.5 是统计出来的经验数据。
        3）对于直立全向天线，有近似计算式
8 n$ Y  u0 @/ f: Q3 R7 T" `8 N# j$ j9 R               G（ dBi ） =   10 Lg { 2 L / λ0 }
- H* b' B, e% z. |1 t" [, g             式中，  L 为天线长度；
7 h: i" u% l0 S( O% d                           λ0 为中心工作波长；
, u1 p' b" [/ k9 t0 O( H

从无到有

首先计算自由空间衰减
9 d: s3 h9 s( L5 D! d! }7 k由于是GHz 频率，所以代入公式 L = 92.4 + 20lg（F）+20lg（D）单位为dB
6 \; z5 v8 W  Q( j+ `                 设卫星和地面的距离D=36000km
$ R( ?6 @! \8 k8 N# o) V, F分别计算出   3GHz的空间衰减 L3 = 92.4 + 9.5 + 91.1 = 193
4 v. p. t* `- C) Q- n- {                  30GHz的空间衰减 L30 = 92.4 + 29.5 + 91.1 = 213
! e  `$ G, Z) j! J

4 {9 x1 G9 @$ ]1 O1 R8 v然后计算发射和接收天线的增益
抛物面天线的计算公式为 G（  dB i ） =   10 Lg [4.5 × （ D / λ0 ）2] 单位为dBi
分别计算出  3GHz的天线增益为 Gt3 = Gr3 = 10 lg [4.5 x (10/0.1) 2] = 46.5
% G, ]: N; w& d. |' A! A) v5 m                 30GHz的天线增益为 Gt30 = Gr30 = 10 lg [4.5 x (10/0.01) 2] = 66.5

3 w7 U7 T/ y0 q+ ]! t& x) e2 C* L
最后计算实际的链路功率
接收机实际接收到功率，代入公式 Pr=Pt+Gt-L+Gr， 发射功率Pt = 100W=50dBm
% T- x8 F$ ^- z- S7 N& c则可以分别计算出 3GHz 接收机接收到信号功率 Pr3 = 50dBm + 46.5 - 193 + 46.5 = -50dBm
5 E% n- {* N2 e6 R1 D" J                          30GHz 接收机 接收到信号功率Pr30 = 50dBm + 66.5 - 213 + 66.5 =-30dBm
, a1 [8 D3 c6 P3 ^

嗯，确实同等条件下，更高频率的通信链路效率更高啊。
0 x+ Q5 t9 e1 i" g. W$ d/ r) M& U8 Z

xiaolailai

sofa sofa sofa

从无到有

这个问题，其实挺深的，我也是一知半解的。有一点可以明确的是，高频信号容易穿透大气电离层。

我能行

个人愚见
1.高频率损耗大，辐射范围小，所以干扰也小。2.雷达要求实时性高，频率高了实时性就好点。

codec

我能行 发表于 2019-2-27 16:55
+ [- s7 P; B% _& N; A' n个人愚见
% n8 m- e) \, [- Z: L9 A1.高频率损耗大，辐射范围小，所以干扰也小。2.雷达要求实时性高，频率高了实时性就好点。

# k. Q! |% w. W! c/ A: K不对啊，辐射范围小，雷达动不动就是几十上百公里的
6 D  P( H6 v  m7 u' B( T+ R# C9 N, e; n

汪洋大海

这个话题挺有意思， 大家一起来聊聊：
4 z1 L& k+ f% Z% f# U首先有些概念要清晰， 有些概念要避免混淆

我能行

辐射范围小，是其他情况同样的情况下，高频肯定比低频辐射范围小了

汪洋大海

要清晰的概念：
无线电波 在自由空间的衰减 和频率的关系
  J; J  {* U; G2 ~* u真实系统 接收信号强度 和 频率的关系， 这个时候要考虑考虑同等面积下，不同频率的天线增益是不一样的，
" B$ o% z2 D5 a- V
避免混淆的概念：
关门就收不到高频信号 这个现象 说明的是不同频率的微波信号 遇 障碍物的衰落特性，这个和无障碍物的自由空间衰落是不同的概念。
$ j* H: ]5 m( p% c
再多一个：
" k' P* ~0 S/ I% u5 P射频信号，只是个辛苦的搬运工， 这个搬运工能搬运的信号带宽和载波频率的关系，  一条条讲清楚，我们就可以讨论清楚这个问题了。

liangyw_015

这个是由频率决定的，频率越高波长越短，短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一但发生战争或灾害，各种通信网络都可能受到破坏，卫星也可能受到攻击。无论哪种通信方式，其抗毁能力和自主通信能力与短波无可相比；
其次在山区、戈壁、海洋等地区，超短波覆盖不到，主要依靠短波；

从无到有

liangyw_015 发表于 2019-2-27 17:38
这个是由频率决定的，频率越高波长越短，短波是唯一不受网络枢钮和有源中继体制约的远程通信手段，一但发生 ...

楼上说的是短波，和我们讨论的微波不是一个波段的。
, e3 L" T( \3 |/ o

从无到有

rflion 发表于 2019-2-27 15:46
& s2 G2 I( i/ k$ _有点意思，电离层是啥？求解释

" V+ E3 b7 K, i1 N( K. M电离层是地球大气中的等离子层，怎么形成的我不清楚~
7 K, l/ i: a% Q$ [5 ~/ e' s) W5 Q0 Y
& R- m  [* s& \1 K电离层有个特点，长波、中波会被电离层吸收，短波会被电离层反射，高频微波则可以直接穿透电离层。

codec

# A6 n, M7 D; A4 j: c! L# X& |+ X
" H! [( @* i  r, {! F# ?等大神解答问题

rflion

从无到有 发表于 2019-2-27 17:46
# v) M1 B, Z: c/ A1 b+ x, t电离层是地球大气中的等离子层，怎么形成的我不清楚~
. w2 D9 `" g$ p5 ?! f+ r
电离层有个特点，长波、中波会被电离层吸收，短 ...

谢谢解答，学习了

odayle

这么热闹，来围观下。版主又在卖关子了~