Bilancio energetico

Potenza ricevuta

Usando l'area efficace dell'antenna ricevente per intercettare parte della potenza irradiata, si ottiene

W_R = W_dTG_T$${\frac{A_{e}}{4\pi d^{2}}}$$ = W_dTG_TG_R$$\left(\vphantom{ \frac{\lambda }{4\pi d}}\right.$$$${\frac{\lambda }{4\pi d}}$$ $$\left.\vphantom{ \frac{\lambda }{4\pi d}}\right)^{2}_{}$$[Watt]

Ovviamente, anche il ricevitore ha la propria Z_i = Z_R^* accordata per il massimo trasferimento di potenza, e la banda di segnale è sempre stretta a sufficienza da garantire l'assenza di distorsioni lineari. Quindi la W_R = W_dR è proprio la potenza ricevuta.

Attenuazione di spazio libero

Il termine

$$\left(\vphantom{ \frac{4\pi d}{\lambda }}\right.$$$${\frac{4\pi d}{\lambda }}$$ $$\left.\vphantom{ \frac{4\pi d}{\lambda }}\right)^{2}_{}$$ = $$\left(\vphantom{ \frac{4\pi df}{c}}\right.$$$${\frac{4\pi df}{c}}$$ $$\left.\vphantom{ \frac{4\pi df}{c}}\right)^{2}_{}$$

è chiamato attenuazione di spazio libero. A prima vista dipende da f². In realtà tale dipendenza dalla frequenza si elide con quella relativa al guadagno delle antenne: G_T = A_e${\frac{4\pi }{\lambda ^{2}}}$ = A_e${\frac{4\pi f^{2}}{c^{2}}}$ (^13.15).

Attenuazione disponibile

Il rapporto

A_d = $${\frac{W_{dT}}{W_{dR}}}$$ = $$\left(\vphantom{ \frac{4\pi df}{c}}\right.$$$${\frac{4\pi df}{c}}$$ $$\left.\vphantom{ \frac{4\pi df}{c}}\right)^{2}_{}$$$${\frac{1}{G_{T}G_{R}}}$$

è chiamato attenuazione disponibile, ed indica di quanto si riduce la potenza trasmessa. Può essere espresso in decibel, tenendo conto delle costanti che vi compaiono, ed usando le unità di misura più idonee:

A_d$$\left(\vphantom{ \hbox {dB}}\right.$$dB$$\left.\vphantom{ \hbox {dB}}\right)$$ = 32.4 + 20log₁₀f$$\left(\vphantom{ \hbox {MHz}}\right.$$MHz$$\left.\vphantom{ \hbox {MHz}}\right)$$ + 20log₁₀d$$\left(\vphantom{ \hbox {Km}}\right.$$Km$$\left.\vphantom{ \hbox {Km}}\right)$$ - G_T$$\left(\vphantom{ \hbox {dB}}\right.$$dB$$\left.\vphantom{ \hbox {dB}}\right)$$ - G_R$$\left(\vphantom{ \hbox {dB}}\right.$$dB$$\left.\vphantom{ \hbox {dB}}\right)$$

Osserviamo che, a differenza della trasmissione in cavo, l'attenuazione cresce con il quadrato della distanza, e quindi con il suo logaritmo quando espressa in decibel. Infatti ora l'attenuazione è dovuta esclusivamente all'aumentare della superficie su cui si distribuisce la potenza irradiata, e non a fenomeni dissipativi, come accade invece per cavo e fibra ottica.

Ipsogramma

Questo è il nome di un diagramma che mostra l'andamento schematico dei livelli di potenza in dB lungo un collegamento.

In figura, è mostrata una ipotetica trasmissione terra-satellite-terra, assieme all'ipsogramma relativo. Il messaggio da trasmettere è amplificato a potenza W_dT, parte della quale si perde nel cavo che collega l'antenna trasmittente di guadagno G^e_T. L'EIRP^E (effective irradiated power) rappresenta la potenza effettivamente irradiata, che si riduce notevolmente nella trasmissione da terra a satellite (Up-Link). Nel caso, ad esempio, in cui la portante sia di 2 GHz e l'orbita sia geostazionaria (36.000 Km da terra), l'attenuazione di Up-Link (eguale a quella del Down-Link da satellite a terra) è di circa 190 dB.

Il segnale ricevuto, di potenza W_R^s, attraversa l'antenna ricevente del satellite di guadagno G^s_R, e l'amplificatore seguente eleva ulteriormente il livello del segnale tramesso, che subisce alcune perdite nel collegamento con l'antenna trasmittente del satellite di guadagno G_T^s, determinando così il valore della EIRP^S all'uscita del trasponder^13.16 satellitare.

Dal lato della stazione ricevente terrestre, si riceve il segnale di potenza W_R^e che ha subito l'attenuazione del down-link; tale segnale è quindi riportato ad un livello di potenza appropriato sia grazie al guadagno di antenna, che per mezzo di uno stadio di amplificazione.