Diagramm und Rechner: Free Space Loss (FSPL) / Freiraumdämpfung

Veröffentlicht von empy
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Als Freiraumdämpfung wird der Verlust von Signalstärke bezeichnet, der durch die Reduzierung der Leistungsdichte nach dem quadratischen Abstandsgesetz entsteht. Denn mit steigender Entfernung von einer elektromagnetischen Strahlenquelle sinkt die Leistungsdichte: Doppelte Entfernung senkt die Leistungsdichte auf ein Viertel. Dies liegt darin begründet, dass die Wellen sich immer weitläufiger im Raum ausbreiten. Die Freiraumdämpfung, englisch Free Space Path Loss (FSPL), ist ein eher theoretischer Wert, mit dem sich der Verlust auf eine gewisse Entfernung abschätzen lässt. Theoretisch deshalb, da sich in der Praxis weitere Verluste durch Hindernisse und Reflexionen ergeben. Die Freiraumdämpfung ist in diesem Sinne der Verlust, der trotz optimalen Bedingungen in jedem Fall auftritt.

Freiraumdämpfung berechnen

Folgender Rechner funktioniert nur im WLAN-Spektrum und rechnet mit einer Konstante von 32,44, was für die meisten WLAN-Anwendungen funktionieren sollte. Dazu bitte die Entfernung in Metern und die Frequenz in MHz eingeben. Die beiden Felder zum Antennengewinn sind optional.

Der Rechner zeigt den Verlust des Signals in dB an. Um den tatsächlich vorhandenen Leistungspegel am Empfangsort zu berechnen, muss dieser Verlust von der ursprünglichen Sendeleistung an der Sendeanlage abgezogen werden. Alternativ kann dies mit der Friis-Übertragungsgleichung berechnet werden.

Die Freiraumdämpfung wirkt sich also auf den Signalpegel am Empfangsort aus. Beispiel: Bei einer ausgehenden Sendeleistung von 9 dBm und einer Freiraumdämpfung von 60,08754606 dB nach 10 Metern bei einer Frequenz von 2412 MHz ist am Empfangsort nur noch -51,08754606 dBm Sendeleistung verfügbar. Das entspricht 0,0000077848 mW. Dieser Wert kann auch der Tabelle unten entnommen werden (Feld in der rechten oberen Ecke)

Freiraumdämpfung verhält sich logarithmisch

Wie in der folgenden Grafik zu erkennen ist, verhält sich die Freiraumdämpfung aufgrund der zu Grunde liegenden physikalischen Funktion logarithmisch. Noch im ersten Meter sinkt die Signalstärke schneller als im zweiten Meter. Pro Verdopplung der Entfernung sinkt die Signalstärke auf ein Viertel bzw. um 6 dB.

Im Folgenden sind die errechneten Signalstärken nach Metern in Abhängigkeit typischer Sendeleistungen auf den beiden WLAN-Bändern dargestellt. Durch die Darstellung in Milliwatt ist die logarithmische Funktion sehr gut zu erkennen.

Sofern die Signalstärke am Empfangsort abzüglich dem Grundrauschen (Noise Floor) über der Empfangsempfindlichkeit einer Empfangsanlage liegt, sollte die Empfangsanlage in der Lage sein, das Signal zu verarbeiten.