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！
( n2 `) [6 f3 `6 ]( X

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
8 o' e5 r" S! H6 D4 e9 G# f: a' ~         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：
# ?! U9 u* z8 s6 W0 P3 O1 R- V               G（  dBi  ） =   10 Lg { 32000  / （ 2θ3dB,E ×2θ3dB,H ）}
             式中， 2θ3dB,E 与 2θ3dB,H  分别为天线在两个主平面上的波瓣宽度；
                          32000 是统计出来的经验数据。
        2）对于抛物面天线，可用下式近似计算其增益：
               G（  dB i ） =   10 Lg { 4.5 × （ D / λ0 ）2}
             式中，  D 为抛物面直径；
+ A$ c) W9 S2 v1 ?; ~; }+ M4 q                           λ0 为中心工作波长；
4 J  x: H& i  ?. n% W7 f8 P                          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
0 D& e( _1 k8 J4 C* s* q" _               G（ dBi ） =   10 Lg { 2 L / λ0 }
             式中，  L 为天线长度；
5 g# g9 u1 }! z* M" t                           λ0 为中心工作波长；
' M, ?9 N7 [. Z) H8 e

从无到有

1 y; A" c( H# E' y9 u! w6 c2 ?首先计算自由空间衰减
  z% e; G( `* a1 C2 g  M# v# x7 [由于是GHz 频率，所以代入公式 L = 92.4 + 20lg（F）+20lg（D）单位为dB
                 设卫星和地面的距离D=36000km
分别计算出   3GHz的空间衰减 L3 = 92.4 + 9.5 + 91.1 = 193
                  30GHz的空间衰减 L30 = 92.4 + 29.5 + 91.1 = 213
& M/ h' O8 ~8 S
. n; q1 V% a0 N' T& N+ R
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
                 30GHz的天线增益为 Gt30 = Gr30 = 10 lg [4.5 x (10/0.01) 2] = 66.5


( N9 \4 m4 ]3 E. j+ ?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
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
                          30GHz 接收机 接收到信号功率Pr30 = 50dBm + 66.5 - 213 + 66.5 =-30dBm
" m& |, K* {% b8 V; d2 d+ e- g1 Z
$ i5 a0 w) T$ i5 q
嗯，确实同等条件下，更高频率的通信链路效率更高啊。

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 p. ]: F: J0 |* @1 Y% b, V1.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
4 D9 C- M1 X6 }9 E/ a2 ~% ]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。

/ T7 s6 P8 }7 h. H& w+ l( `不对啊，辐射范围小，雷达动不动就是几十上百公里的
! Q) T! J8 t% \

汪洋大海

这个话题挺有意思， 大家一起来聊聊：
* Y4 }5 }+ G; y( I5 r- z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：
$ e% t5 Q* ~1 w$ e+ t3 n无线电波 在自由空间的衰减 和频率的关系
" i) n' [7 o$ `' e9 r; v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，
; k" q& E5 w1 L& M! r0 t4 r
避免混淆的概念：
% b0 @( T8 z; L$ @# ~; e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。
# D* ?' p+ n& U0 T' w
7 L" I. B% |* `- B' w" m) ?: Q再多一个：
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。
% V' s& d5 y3 v' a* t+ M

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；
1 V6 e* K. Q( V4 T, v0 A9 [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。
3 T- e4 o2 m) u4 l3 H6 K

从无到有

rflion 发表于 2019-2-27 15:46
有点意思，电离层是啥？求解释

电离层是地球大气中的等离子层，怎么形成的我不清楚~
- q* T$ I* B: 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。
2 T% ^' t# o. Z; S3 @" V# {

codec

! n3 Q' `# c5 J, }! h- w# `! v
等大神解答问题

rflion

从无到有 发表于 2019-2-27 17:46
$ o8 j7 d0 p3 Y3 _电离层是地球大气中的等离子层，怎么形成的我不清楚~
9 s3 ?& l7 Z0 Z# f- |' _( v! Z
& ~+ R4 [5 r0 y- P3 L0 C电离层有个特点，长波、中波会被电离层吸收，短 ...

( h$ J' p: I5 d7 T谢谢解答，学习了
" C& g) M4 R' F! ~$ G5 h5 a) P

odayle

这么热闹，来围观下。版主又在卖关子了~