直射波传播的自由空间损耗及其影响

直射波传播可按自由空间传播来考虑。所谓自由空间传播，是指天线周围为无限大真空时的电磁波传播，它是理想传播条件。电磁波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。实际情况下，只要地面上空的大气层是各向同性的均匀介质，其相对介电常数ε_r和相对磁导率_μr都等于1，传播路径上没有障碍物阻挡，到达接收天线的地面反射信号场强也可以忽略不计，在这种情况下，电磁波可视作在自由空间传播。

虽然电磁波在自由空间里传播不受阻挡，不产生反射、折射、绕射、散射和吸收，但是，当电磁波经过一段路径传播之后，能量仍会受到衰减，这是由辐射能量的扩散而引起的。由电磁场理论可知，若各向同性天线（亦称全向天线或无方向性天线）的辐射功率为P_T（W），则距辐射源d（m）处的电场强度有效值E₀（V/m）为

磁场强度有效值H₀（A/m）为

单位面积上的电磁波功率密度S（W/m²）为

若用发射天线增益为G_T的方向性天线取代各向同性天线，则上述公式应改写为

接收天线获取的电磁波功率等于该点的电磁波功率密度乘以接收天线的有效面积，即

P_R=SA_R （1-2-7）

式中，A_R为接收天线的有效面积，它与接收天线增益G_R满足下列关系：

式中，λ²/4π为各向同性天线的有效面积。(www.xing528.com)

由式（1-2-6）～式（1-2-8）可得

当收、发天线增益为0dB，即当G_R=G_T=1时，接收天线上获得的功率为

由式（1-2-10）可见，自由空间传播损耗L_fs（dB）可定义为

以dB计，得

即

[L_fs]=32.44+20lgd+20lgf （1-2-13）

式中，d的单位为km；f的单位为MHz。

由式（1-2-13）可见，自由空间中电磁波传播损耗与工作频率f和传播距离d有关。f或d增大一倍时，L_fs将增加6dB。