¿Cuánta potencia obtiene una antena receptora de una estación de radio?

Si la antena irradia en todas las direcciones (radiador isotrópico), puede considerarla como el centro de una esfera, donde el radio es la distancia al RX. Si no hay atenuación en el camino, la potencia permanece igual, luego se divide por el área de la esfera y se obtiene una relación de potencia / área.

Conociendo el área de la antena, puede calcular la potencia recibida.

Aquí hay un ejemplo práctico. Tengo un grupo de antenas de transmisión de FM a 5.25 millas de mi casa, o 8400 metros, siete u ocho mástiles. Su potencia de transmisión total es de aproximadamente 640 kW, todos en el rango de FM de 96 a 100 MHz.

En la primera aproximación, supongamos una emisión uniforme en una esfera con un radio de 8400 metros. El área de superficie de una esfera es S = 4 * pi * R ^ 2, = 9e + 8 (= 886233600) m2, y la emisión de RF se distribuirá de manera uniforme. Nuevamente, suponiendo que no haya pérdidas ni absorbentes en el camino, la densidad de potencia en mi ubicación debe ser de aproximadamente 640000/88623360 = 7.22e-4 W / m2, o aproximadamente 700uW / m2. Esto es asumiendo el espacio esférico.

Para las antenas de transmisión comercial, utilizan una serie de dipolos verticales, por lo que no emiten hacia arriba o hacia abajo, sino sobre todo en el plano horizontal. La ganancia de la antena será de al menos 2 o más, supongo 3x. Por lo tanto, es probable que el campo tenga aproximadamente 0.7mW x 3 = 2mW / m2 en mi ubicación.

Si un bucle de receptor es, digamos, ~ 3 cm x 3 cm = ~ 10 cm2, cubre 0.001m2. Así que el bucle de 10 cm2 obtendrá 2uW.

Ahora es una pregunta práctica, ¿es mucho o no? Por ejemplo, ¿cuánto voltaje puede registrar un osciloscopio desde este bucle? Esto puede ser una parte difícil. Una forma es asumir que el bucle de cable recibe la energía del espacio libre que tiene una impedancia de 300 ohmios. Entonces el bucle abierto producirá aproximadamente 25 mV RMS:

P = V ^ 2 / R, entonces V ^ 2 = 2e-6 * 300 = 6e-4; por lo que el sqrt () da V = 25 mV.

Sorprendentemente, esto está cerca de lo que puedo ver en todos mis ámbitos, por ejemplo:

Esto es muy molesto cuando se trata de señales de bajo voltaje, la interferencia está en todas partes. Nota para los ingenieros jubilados y los aficionados serios: cuando compre una casa para vivir, preste atención a las torres de transmisión alrededor.

  

Tengo este problema donde una antena transmisora irradia uniformemente en   todas las direcciones en un radio de r. La emisora emite a las 10.   kilovatios. ¿Cuánta potencia obtiene una antena receptora a 20 km de distancia?   La antena del receptor es de 50 cm ^ 2.

Si el transmisor emite de manera uniforme en todas las direcciones, todos los 10 kW transmitidos pasan a través de un área de superficie de \ $ 4 \ pi \ times20,000 ^ 2 \ $ metros cuadrados. Esa es la superficie de una esfera de radio de 20 km.

Esto significa que su receptor solo obtiene una pequeña fracción porque tiene un área de 0.25 metros cuadrados.

Entonces, 10,000 watts x 0.25 / (\ $ 4 \ pi \ times20,000 ^ 2 \ $) = 487 nW.

La potencia por metro cuadrado es claramente 4 veces mayor a ~ 2 \ $ \ mu W / m ^ 2 \ $ y, dado que la impedancia del espacio libre es de 377 ohmios, puede calcular el campo E local en el receptor como siendo 27.4 mV / metro usando P = V ^ 2 / R. No es una señal de mal tamaño en realidad. El campo H es 377 veces menor a 72.6 uA / m.