더 높은 주파수의 파동이 더 잘 침투하는 이유는 무엇입니까?

자유 공간에서는 신호가지면에 의해 회절되거나 상부 대기층에 의해 반사되어 실제로 더 멀리 이동하기 때문에 저주파 신호가 더 먼 것처럼 보입니다.

우리가 벽을 관통해야하는 도시 조건에서 2.4GHz는 433MHz 라디오 이상으로 이동합니까?

전자기 스펙트럼에서 감마선과 X- 선은 주파수가 높기 때문에 침투력이 좋습니까?

더 높은 주파수가 항상 더 낮은 주파수보다 더 침투한다는 것은 사실이 아닙니다. 파장의 함수로서 다양한 재료의 투명도 그래프는 상당히 거칠 수 있습니다. 컬러 필터를 생각하면 가시 광선이라고하는 좁은 옥타브 파장에만 적용됩니다.

당신이 명백하게 생각하고있는 것은 xray 나 감마선과 같이 에너지가 매우 높을 정도로 너무 짧은 파장입니다. 이것들은 에너지가 높기 때문에 일을 겪습니다. 낮은 에너지 (더 긴 파장)에서, 파동은 다양한 방식으로 물질과 상호 작용하여 흡수, 굴절, 반사 및 재 방출 될 수 있습니다. 이러한 효과는 파장, 재료의 깊이, 저항, 밀도 및 기타 특성에 따라 비단 조적인 방식으로 다양합니다.

더 높은 주파수의 주요 장점은 적절한 수신 품질을 위해 더 짧은 안테나가 필요하며 이는 모바일 장치에 중요하다는 것입니다. 또한 신호 변조를 위해 더 넓은 대역을 허용하므로 더 높은 주파수 전송을 얻을 수 있습니다.

그러나 고주파수는 반사에 더 민감하므로 일반적으로 벽과 장애물을 통과하는 데 어려움이 있습니다. 동시에 구멍을 통해 더 쉽게 누출됩니다. 일반적으로 파장 크기의 구멍이 있으면 신호가 누출 될 수 있습니다. 그러나 동시에, 당신은 좋은 전송을 위해 그것에 의존 할 수 없습니다 : 그래서 나는 한계가 아주 희미하다고 말하고 싶습니다.

추가 통찰력을 얻으 려면 가시선 전파를 살펴보십시오 . 마이크로파 주파수는 파장에 크게 의존하기 때문에 더 낮은 무선 주파수보다 작은 물체로 굴절 될 수 있습니다. 마이크로파가 광학 파장과 더 유사한 스펙트럼을 가지고 있다는 사실에 의해 비교가 이루어 지므로 광학에 영향을 미치는 일부 현상이 발생합니다.

실제로 높은 주파수는 침투 능력 이 떨어 집니다. 순전히 이론적 인 모델 인 소위 스킨 깊이 ( skin depth )를 고려하면, 주어진 주파수의 전자기파가 그것을 통과 할 수있는 도체 층의 두께를 제공합니다. 피부 깊이는 반비례합니다. 주파수의 제곱근으로 :

$\delta = \sqrt{\frac{2\rho}{\omega\mu}}$

$\rho$$\mu$

이것은 또한 AC 전류가 전선의 전체 단면을 사용하지 않으며 (올바로 설계된 중공 배선이 동일한 작업을 수행함) 그 결과 작은 안테나가 적절한 전송을 수행하는 이유입니다.

그러나 실제로 상황은 그보다 훨씬 복잡합니다. 무선 HD 비디오는 적절한 대역폭을 제공하는 데 필요한 고주파 신호가 벽에서 반사되는 경향이 있기 때문에 (부분적으로) 심각한 엔지니어링 문제입니다. 이러한 응용에 필요한 고주파 (즉, ~ 60 GHz)에서 다른 흡수 / 반사 현상은 투과를 손상시킬 수 있습니다 (예 : 산소 (공기 중)에 의한 흡수). 이것은 당신의 웨이브가 통과해야하는 매체에 크게 의존합니다.

따라서 짧은 대답은 아니요, 더 높은 주파수는 낮은 주파수보다 벽을 더 잘 통과 할 수 없다는 것입니다.

"물리 법칙은 구부러 질 수 있지만 결코 깨지지 않습니다."

신호가 대기 / 공간을 통해 전파되고 충돌하고 통과하며 흡수되고 반사 된 경로를 따라 반사되는 방식은 논의에서 드러나 듯이 복잡합니다. 주파수가 낮을수록 파장이 길어 소형 장치에 적합하도록 안테나를 설계하기가 더 어려워집니다. 신호가 더 멀리 이동하면 적용 범위가 쉽고 비용이 적게 듭니다. 그러나, 이는 공통 영역 / 공간으로 교차하는 신호가 어떤 방식으로 구별되지 않는 한 신호를 방해하여 아날로그 신호 또는 디지털 신호 처리를 사용하여 간섭 신호를 필터링 할 수있다.

주파수가 높을수록 파장이 짧아 져 안테나를 소형 장치에 포장하는 작업이 어려워지고 안테나에 도달하는 높은 수준의 신호를 캡처 할 수 있습니다. 그러나 일반적인 건축 자재, 경엽 및 기타 물체에서도 신호가 더 많이 흡수됩니다. 신호가 더 튀는 경향이있어 신호가 가시 거리 (NLOS) 인 영역에서 여러 개의 반사 된 신호가 발생합니다. 이것들은 무엇보다도 중요한 디자인 고려 사항입니다.

신호 처리 및 부분 파장 안테나 설계를 포함한 무선 기술은 통신에 실용화되기 위해 신호 전파의 부정적인 영향에 대응하기 위해 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 신호의 다중 경로 전파와 같은 부정적인 영향은 신호 처리에 의해 활용되므로 신호를 결합하여 수신 된 신호를 높은 SNR, 신호 대 잡음비로 높이기 위해 모든 신호를 걸러 낼 수있는 아날로그 방법에 비해 더 강한 신호. MIMO, 다중 입력, 다중 출력과 같은 협 대역 안테나를 사용하는 대신 신호 방식은 다중 경로 신호를 수신하여 시간 공간, 아날로그 기능으로 차별화하고 디지털화하고 신호 처리를 사용하여 정렬합니다. 신호 이동으로 인한 시간 차별화.

신호의 이동 방법에 대한 문제는 복잡하고 영향을 측정하기 위해 종종 사용 사례에 국한되어야합니다. 그러나, 이론적 모델과 진화하는 방법 모두에서 신호가 이동하는 방법, 흡수가 간섭을 감소시키는 방법, 신호 수신을 방해하는 방법, 그리고 반사가 어떻게 대역폭에 여러 주파수를 곱할 수 있는지에 대한 반박 또는 활용을위한 광범위한 접지가 모두 고려되어야합니다.

이러한 이해를 응용 분야에 적용하려면 구성 요소 (안테나, 칩 등), 장치 및 장비 가용성 및 대안에 대한 비용을 실질적으로 고려해야합니다. 마지막으로, 다중 주파수 반송파 신호 방식을 사용하여 무선 통신의 신뢰성과 결합 대역폭을 높이고 경쟁 애플리케이션 환경 내에서 비용 방정식에 미치는 영향을 고려해야합니다.

신호가 장애물과 상호 작용하는 방식은 기본 계산보다 복잡합니다. 벽이나 기타 재료가 형성되는 방식은 파장에 따라 신호를 더 크게 또는 덜 방해 할 수 있습니다. 더 높은 주파수에서, 파장은 개구 또는 격자 형 구조를 통과 할 수 있도록 감소되고, 더 낮은 주파수 신호는 흡수되거나 반사 될 수있다. 반면에, 물질의 분자 또는 구성 요소 구조는 특정 주파수에 공명 할 수 있습니다. 예를 들어 물 분자는 2.4 GHz, 3.1 GHz 근처의 1 차 노드에서 공명합니다. 이것이 전자 레인지가 일반적으로 약 2.4GHz에서 작동하는 이유입니다. 단풍, 비, 강설 등에 물이 존재하기 때문에 특정 범위의 간섭이 발생합니다.

몇 년 전, MIMO는 방위 및 항공 우주 레이더 및 WiFi 및 이동 통신에 사용되는 반도체로의 통신에 대한 사전 사용에서 등장했습니다. 그 전에는 많은 최고 설계 엔지니어들이 비용과 실용성에 대한 이점에 회의적이었습니다. 무선의 하위 필드는 무선 통신, 상업용 레이더 및 기타 응용 프로그램에 큰 혜택을주기 위해 등장했습니다. 고주파수 대역은 산란이 적고 가시선이 직선화되어 신호 식별 / 분리 성능이 향상되어 가장 큰 이점을 얻었습니다. 이는 더 낮은 주파수 대역에 비해 더 쉽고 더 나은 다중 경로 시그널링 특성을 초래할 수있다.

그러나 현재 우리가 살고있는 시대는 최고의 밴드가 가장 기회가 많고 응용 프로그램의 요구에 적합한 다중 주파수 대역 통신의 시대입니다.

장벽을 만나면 EM 방사선에 세 가지 일이 발생합니다. 바운스 (반사 또는 산란), 통과 (투과) 또는 일반 정지 (흡수)가 가능합니다.

전달되는 방사선의 강도는 여러 가지에 달려 있습니다. 방사선의 파장 장벽을 치는 방사선의 강도 장벽의 화학적 조성 장벽의 물리적 미세 구조 장벽의 두께

다양한 기술적 인 이유로, 낮은 범위 (중간 범위 433MHz)와 고주파수 2.4GHz)를 비교하면 다음과 같이 비교할 수 있습니다. 낮은 주파수 신호는 많은 양의 수분으로 구성된 공기로 쉽게. 2.4GHz에서 더 높은 주파수는 많은 물질의 분자 구조를 통해 경로를 차단할 수 있지만 자유 공기의 수분이 신호를 감쇠시키는 경향이 있습니다. Manu 고주파 송신기는 또한 어떤 종류의 주파수 호핑 및 암호화로 설계되었습니다. 저주파, 큰 파도보다 부분 장애물을 통해 경로를 더 쉽게 찾을 수 있습니다.