La Pérdida de Trayectoria en Espacio Libre o FSPL que son las siglas en inglés de “Free Space Path Loss”. Es un concepto fundamental en la teoría de comunicaciones inalámbricas y se refiere a la atenuación de la señal electromagnética a medida que se propaga a través del espacio libre sin obstáculos, como el aire o el vacío.
Al final del artículo encontrarás un pequeño test que te permitirá evaluar los conocimientos adquiridos en esta lectura
La dispersión y la divergencia natural son dos fenómenos que contribuyen a la pérdida de trayecto en espacio libre cuando se trata de la propagación de señales. Estos fenómenos son importantes para comprender por qué la intensidad de la señal disminuye a medida que se aleja de la fuente de transmisión.
Dispersión
- La dispersión se refiere a la propagación de la señal en diferentes direcciones debido a las características naturales de las ondas electromagnéticas.
- Cuando una señal se emite en una dirección específica desde una antena o transmisor, parte de la energía se dispersa en varias direcciones a medida que se aleja del punto de origen.
- Esto significa que la señal se esparce en un abanico de ángulos a medida que se propaga, lo que resulta en una distribución de energía más amplia en el espacio.
- La dispersión hace que la intensidad de la señal disminuya con la distancia, ya que la misma cantidad de energía se distribuye en un área cada vez mayor.
Divergencia Natural
- La divergencia natural es el fenómeno por el cual las ondas electromagnéticas se expanden a medida que avanzan en el espacio libre.
- Esto significa que la señal se “abre” o se “ensancha” a medida que se aleja del transmisor.
- La divergencia natural se debe a la naturaleza de las ondas electromagnéticas y a la expansión tridimensional del espacio.
- Como resultado de la divergencia natural, la densidad de energía de la señal disminuye con la distancia, lo que se traduce en una pérdida de intensidad de la señal.
En conjunto, la dispersión y la divergencia natural contribuyen a la pérdida de trayecto en espacio libre (FSPL) de una señal.
A medida que la señal se propaga, parte de su energía se dispersa en diferentes direcciones y se expande en el espacio, lo que significa que la intensidad de la señal disminuye con la distancia de acuerdo con la fórmula de FSPL.
Estos fenómenos son fundamentales para comprender por qué es necesario tener en cuenta la FSPL al diseñar y planificar sistemas de comunicación inalámbrica y calcular la potencia de transmisión necesaria para alcanzar un nivel de señal aceptable en el receptor a una distancia determinada.
Determinación de la Pérdida de Trayectoria en Espacio Libre
La pérdida de trayecto en espacio libre (FSPL, por sus siglas en inglés) en un enlace inalámbrico se determina utilizando la fórmula que te mencioné previamente.
Para calcular la FSPL en un enlace inalámbrico, sigue estos pasos:
1. Reúne la información necesaria:
Antes de realizar el cálculo de la FSPL, necesitas conocer algunos datos clave:
- Distancia (d): La distancia entre el transmisor y el receptor, medida en metros (m).
- Frecuencia de la señal (f): La frecuencia de la señal que se está transmitiendo, medida en hertz (Hz).
- Velocidad de la luz (c): La velocidad de la luz en el vacío, que es aproximadamente 3×10∧8 metros por segundo (m/s).
- Constante de espacio libre:
, que es un valor constante utilizado en la fórmula para tener en cuenta las propiedades del espacio libre y la frecuencia de la señal.
2. Aplica la fórmula de FSPL:
Utiliza la siguiente fórmula para calcular la FSPL en decibelios (dB):
- Sustituye los valores que has recopilado en los pasos anteriores en la fórmula.
- Calcula cada término y luego suma todos los valores juntos.
3. Obtén el resultado:
El resultado del cálculo te dará la FSPL en decibelios (dB). Este valor representa la atenuación o pérdida de señal esperada en el enlace inalámbrico debido a la propagación en espacio libre.
4. Interpreta el resultado:
Cuanto mayor sea el valor de FSPL, mayor será la pérdida de señal en el enlace inalámbrico. Un valor más alto de FSPL significa que la señal será más débil en el receptor y, por lo tanto, es posible que se necesite una mayor potencia de transmisión para mantener una calidad de señal adecuada.
Es importante recordar que la FSPL es una simplificación que no tiene en cuenta obstáculos, reflexiones u otras interferencias en el camino de la señal.
Por lo tanto, es una estimación teórica de la pérdida de señal en condiciones ideales de espacio libre y, en la práctica, otros factores pueden influir en la calidad de la señal en un enlace inalámbrico real.
Ejemplos de cálculo de la Perdida de Trayectoria en Espacio Libre
A continuación, se muestran algunos ejemplos de cálculo de pérdida de trayectoria en espacio libre (FSPL) en enlaces inalámbricos. Utilizaremos la fórmula de FSPL que mencionó previamente:
Donde:
- “d” es la distancia en metros (m) entre el transmisor y el receptor.
- “f” es la frecuencia en hertz (Hz) de la señal.
- “c” es la velocidad de la luz en metros por segundo (3×10∧8 m/s).
Ejemplo 1:
Supongamos que estamos calculando la FSPL para una señal inalámbrica que opera a una frecuencia de 2.4 GHz (2,400,000,000 Hz) y que se propaga a una distancia de 100 metros en un enlace inalámbrico en espacio libre.
Calculando cada término:
FSPL(dB)=20 x 2+20 x 9.33+20 x 0.3401
FSPL(dB)=40+187.6+6.802
Sumando los valores:
FSPL (dB)=234.402 dB
Por lo tanto, la pérdida de trayecto en espacio libre en este enlace inalámbrico es de aproximadamente 234.402 dB.
Ejemplo 2:
Ahora, supongamos que estamos calculando la FSPL para una señal inalámbrica que opera a una frecuencia de 900 MHz (900,000,000 Hz) y se propaga a una distancia de 1 kilómetro (1,000 metros).
Calculando cada término:
FSPL(dB)=20 x 3+20 x 8.95+20 x 0.3401
FSPL(dB)=60+179+6.802
Sumando los valores:
FSPL (dB)=245.802 dB
La pérdida de trayecto en espacio libre en este enlace inalámbrico es de aproximadamente 245.802 dB.
Estos ejemplos ilustran cómo puedes calcular la FSPL en enlaces inalámbricos utilizando la fórmula proporcionada, teniendo en cuenta la distancia y la frecuencia de la señal. La FSPL es un factor importante para considerar al diseñar sistemas de comunicación inalámbrica para garantizar que la señal sea lo suficientemente fuerte en el receptor.
Resumen
El concepto de la “FSPL” o “Pérdida de Trayecto en Espacio Libre” es esencial en la planificación y el diseño de sistemas inalámbricos, como Wi-Fi y telefonía móvil, para garantizar una señal adecuada en el receptor.
A medida que la señal viaja, parte de su energía se dispersa en diferentes direcciones y se expande en el espacio, lo que conduce a una pérdida de intensidad de la señal con la distancia.
Es importante tener en cuenta que la FSPL no considera obstáculos ni interferencias, por lo que es una estimación teórica de la pérdida en condiciones ideales de espacio libre. En la práctica, otros factores pueden afectar la calidad de la señal en implementaciones inalámbricas reales.
la FSPL es una fórmula que se utiliza para calcular la pérdida de señal en comunicaciones inalámbricas en condiciones ideales de espacio libre, sin obstáculos ni reflexiones.
Ayuda a los ingenieros y diseñadores a estimar cuánta energía de señal se perderá a medida que la señal viaja desde el transmisor hasta el receptor en función de la distancia y la frecuencia de la señal.
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