Так давно вставил.
На 27мгц при такой антенне и 10 ваттах получается 1 км. если все правильно ввел.

антенна излучает в пространство одну эл-маг волну или огромное кол-во независимых волн разной частоты
антенна излучает тот же сигнал сложной несинусоидальной формы, который пришел от генератора.
т.е. мгновенные значение напряжения на терминалах (и напряженности поля в дальней зоне) для модулированного сигнала - не подчиняются закону синусоиды.

Если сигнал имеет полосу например от 300 до 310 МГц, то это значит что если рассмотреть мгновенное изменения амплитуды за единицу времени на малом участке (dt --> 0), то крутизна склона может быть такая же, как у синусоиды с частотой или 300 или 310 МГц или любое промежуточное значение. На сверхмалых промежутках времени такой сигнал ведет себя аналогично синусоиде определенной частоты. Если антенна например имеет сопротивление Z = R +jX для синусоиды частотой 310 МГц, то такое же сопротивление у неё будет и для сложного сигнала в тот момент времени, когда его приращение эквивалентно приращению синусоиды 310 МГц за тот же промежуток времени

Спектр сигнала — это результат математического (умозрительного) разложения сигнала на более простые в базисе ортогональных функций. В качестве разложения обычно используются преобразование Фурье, разложение по функциям Уолша, вейвлет-преобразование и др. В цифровой обработке сигналов для анализа применяются дискретные преобразования: Фурье, Хартли, вейвлетные и др.



если на антенну пришел сигнал в форме зеленого графика - его мысленно можно разложить на сумму красной и синей синусоид.


более сложные сигналы можно приближенно представить как сумму большого количества синусоид (чем больше - тем точнее разложение)


Грубо говоря чем шире полоса тем меньше дальность именно из за недостаточной мощности волн или что то другое ?
из-за того, что для возможности распознавания сигнала, его уровень должен превышать уровень шума. а шум прямо пропорционален полосе частот.

Для любого вида модуляции есть свои требования как должен соотноситься сигнал к шуму для возможности декодирования с приемлемым уровнем ошибок. Для одного и того же типа модуляции, удвоение полосы значит что на вход приемника попадет в 2 раза больше шума, а т.к. требования к отношению С/Ш на демодуляторе у нас фиксированы - это значит что чувствительность радиоприемника упала в 2 раза.

Хорошо, тогда как рассчитать дальность работы видеопередатчика с полосой 6мгц на 55мгц на 1/4 штырь по сравнению скажем с радиостанцией с полосой 3кгц при всех остальных условиях одинаковых.
Смотрим даташит видеоприемника и даташит приёмника рации. Берем значение чувствительности выраженное в Ваттах (или более удобных производных единицах dBm)

Если чувствительность рации -100 dBm, а телевизора -60 dBm (разница на 40 дБ или в 10 000 раз) то дальность работы рации в открытом пространстве будет в sqrt(10 000) = 100 раз выше при прочих равных (та же антенна, та же частота)

Сделаем два приемника, каждый по 0,3мв чувствительности, у одного полоса 6мгц у другого 3кгц не вижу проблеммы.
тогда у того приемника который 6 МГц соотношение сигнал/шум на демодуляторе будет в 2000 раз хуже.

Потенциальное количество переданной информации в радиотрактах 6 МГц и 3 кГц при ограничении энергетики будет одинаковое (в 2000 раз больше за счет полосы шыре в 2000 раз, но и в 2000 раз хуже за счет ухудшения С/Ш в 2000 раз)
Иными словами Вы сможете создать декодер полосы 6 МГц с тем уровнем С/Ш как в 3 кГц только при условии что информационная ёмкость после декодера будет такая же как в 3 кГц.

Чтобы увеличить количество переданной информации в 2000 раз - надо и мощность передатчика поднять в 2000 раз или пожертвовать дальностью в sqrt(2000) раз.

Все практические примеры дальности связи на УКВ лимитируются тем, что пространство не открытое.
В открытом пространстве даже мизерные уровни мощности дают гигантские дальности связи.
Например передатчик 1W и приемник 0.5 мкВ с антеннами диполь (2.13 dBi) имеет дальность связи 4000 км в открытом пространстве на 144 МГц, а для связи на 40 км достаточно всего 0.1 Ватт

Серийный телефон iPhone (или любой другой) имеет дальность связи в LTE-700 при мощности передатчика 0.2W около 110 км. Эти теоретические значения расчета энергетики подтверждены на практическом опыте - проект Google Loon во время полевых тестов в Никарагуа достиг такой дальности. Как приемник использовался серийный телефон iPhone. Как передатчик - БС LTE-700 (eNodeB) подвешенная на воздушный шар и антенна с круговой ДН.


Бытовой тюнер DVB-T2 в открытом пространстве мог бы принимать ТВ картинку от передатчика EIRP=5000W до 2000 км на штыревую антенну. Но в реальных условиях уже при 10+ км приходится делать направленные антенны.

Расчет затухания трасс в реальных приземных условиях, а особенно зданиях - очень сложная задача.
Перевести прирост энергетики в расстояние взяв корень квадратный никак не получится. Любой дополнительный 1 метр прироста (+0.0001%) дальности может оказаться по стоимости дороже чем 100 км прироста в открытом пространстве.

Шум есть всегда. Даже в глубоком космосе - есть как минимум реликтовый шум. Вблизи небесных тел (планеты) шум резко растет, потому что любое тело излучает (в ИК диапазоне это излучение можно смотреть тепловизором). В земных расчетах принимается, что шумовая температура 290К, т.е. антенна в земных условиях на своих зажимах выдает такое количество шума, которое выдает черное тело нагретов до 290К. Если эта антенна узконаправлена в холодный космос, то шумовая температура может быть и меньше. Для связи между точками в пределах планеты можно принимать что шум 290К.

И дальность связи ограничивается тем, сможет ли передатчик "перекричать" шум земной материи на величину которая требуется декодеру.
Если передатчик и приемник переместить на Плутон, то там чувствительность приемника существенно увеличится и дальность связи вырастет (при условии что как минимум приемная антенна будет охлаждена до температуры окружающей среды, а входной каскад приемника достаточно малошумящий с шумами ниже чем у планеты Плутон)

Суть вопроса то не в шуме, предположим шума нет вообще
суть вопроса только в шуме. если бы температура окружающей среды была 0К (в тепловизоре ничего не видно), то для радиосвязи было бы достаточно микроВатт (только побороть шумы входного каскада). но температура окружающей нас среды 290К и дальность связи прерывается там, где мощность этого шума становится сравнимой с мощностью полезного сигнала

например в стандарте DVB-T2 для полосы 8 МГц и битрейта 32 Мбит (режим который применяется в ЕС и СНГ) записано, что чувствительность радиоприемника должна обеспечить С/Ш на демодуляторе 19.5 дБ.
При 19.4 дБ картинка начнет "рассыпаться"

plyrvt
Бытовой тюнер DVB-T2 в открытом пространстве мог бы принимать ТВ картинку от передатчика EIRP=5000W до 2000 км на штыревую антенну. Но в реальных условиях уже при 10+ км приходится делать направленные антенны.

Странное дело. Упоминание штыревой антенны уже видел в методичке по измерению задержек в одночастотной сети DVB-T2. Но ведь штыревая антенна имеет вертикальную поляризацию, а сигнал DVB-T2 - горизонтальную.

Но ведь штыревая антенна имеет вертикальную поляризацию, а сигнал DVB-T2 - горизонтальную.
пример был про открытое пространство, а не про позиционирование приемной и передающей антенн относительно небесных тел

Для Mode 4 (Bitrate = 33,148 Mbps, 256 QAM, Rate=3/5, полоса 7.61 МГц) соотношение С/Ш на декодере должно составлять не хуже 19.5 дБ. Тогда гарантируется что из 3 интервалов по 10 секунд, в двух не будет вообще артефактов изображения.

В полосе 7.61 МГц при факторе шума приведенном ко входу Nf=7 dB (минимальные требования к бытовым приемникам предписываемые стандартом, лучше - можно) чувствительность приемника составит -78.7 dBm
Специально возможно создать приемник с Nf<1 dB, но из тех что массово продаются на рынке - лучшие имеют Nf=4 dB, что соответствует чувствительности -81,7 dBm

Если мощность излучения передатчика равна EIRP = 5000W (+67 dBm), то на приемную антенну 2.1 dBi в открытом пространстве мощность на выходных клеммах приёмной антенны составит -81,7 dBm при расстоянии 1760 км для частоты 470 МГц, 4594 км для частоты 180 МГц или 1033 км для частоты 800 МГц

Специально спроектированный приёмник с Nf=1 dB будет иметь чувствительность -84,7 dBm и дальность 2485 км на частоте 470 МГц. Это на диполь с круговой направленностью.

если в двух словах, то 1) необходимо, чтобы на каждом условно говоря , килогерце полосы принимаемого сигнала его уровень превышал бы уровень различных шумов в этой же самой полосе и 2) вся мощность передатчика "расплёскивается" по ширине полосы, и на каждый килогерц её придётся тем меньше, чем шире полоса, и соответственно если мощность недостаточна или полоса слишком широка, то на каждом её килогерце сигнал может не превысить уровень шумов 3)чем шире полоса, тем больше суммарное напряжение шумов в этой полосе ,приведённое ко входу, а значит, требуется во столько же раз увеличение напряжения на входе приемника для такого же соотношения сигнал/шум при приёме. Я так понимаю, во сколько раз полоса шире, во столько примерно раз потребуется и уровень сигнала передатчика увеличивать (а его мощность, значит, в квадрате получается). А про дальность тут судить трудно, так как она на укв ограничивается ещё и другими факторами тоже (расстоянием прямой видимости , затуханием на пути распространения и тд), при отсутствии прямой видимости иногда хоть сколько ватт вдувай, может не помочь

а значит, требуется во столько же раз увеличение напряжения на входе приемника
во столько же раз мощности на входе (или в sqrt(N) напряжения)

а его мощность, значит, в квадрате получается
мощность линейно, а напряжение в корень из N. Хотя напряжением лучше не оперировать, т.к. его значения связаны с импедансом. Если указывать напряжение то надо указывать импеданс, чтобы не было разночтений. А с мощностью сразу однозначно

Также из п.1, 2 и 3 не следует, что их надо суммировать, т.е. дважды посчитать один и тот же эффект.
Если считаем на стороне передатчика, то "расплёскиваем" ТХ мощу на фиксированный шум в фиксированной полосе.
Если считаем на стороне приёмника, то на фиксированную мощность полезного сигнала в N раз растет мощность шумов.

В свете этого становится видно, что на первый взгляд кажущаяся огромной мощность 50 киловатт у 1-го метрового ТВ канала Останкино, это по качеству приема в месте нахождения наблюдателя где-нибудь в подмосковье, будет как примерно 50 ватт в режиме узкополосной ЧМ от какой-нибудь рации, вещающей с той же самой точки. (но обьём передаваемой информации в единицу времени конечно, несоизмеримый, за что и платим мощностью в киловатты и полосой в примерно 6 мегагерц)

на первый взгляд кажущаяся огромной мощность 50 киловатт у 1-го метрового ТВ канала Останкино,

эта мощность ещё больше, т.к. на телецентрах обычно применяют узконаправленные антенны ~10 dBi (формируют ДН в форме узкого, прижатого к горизонту "блинчика"), EIRP там под пол-МегаВатта :)


отметка 385-421 м


отметка 454-478 м