Влияние частоты сигнала на энергетику радиолинков в свободном пространстве

[trogg]

Как раз из-за них и использовали.
Как в статье и сказано при ненаправленной передаче (Рации) НЧ сильно дальнобойней СВЧ, а еще куда менее подвержено влиянию атмосферы и всяких домов-кустов.

[plyrvt]

Статья по сути о связи на Земле, почему GSM-900 при равной мощности бьет дальше чем 1800, почему WiFi-2400 на одинаковом открытом расстоянии от ТД сигнал в dBm сильнее чем от WiFi-5400, почему на одинаковом расстоянии сигнал 1W 27 МГц мощнее чем 5W 433 MHz и т.д.
Почему в Intel работы такие «убогие дизайнеры», которые сделали mmWave модем 28 GHz «привет из 90-ых»

Все настолько увлеклись влиянием «опущенных факторов», что о Фриисе вообще забыли, хотя влияние этой формулы доминирующее для объяснения большинства наблюдаемых земных явлений

[plyrvt]

Доказательства? Да легко. В любом мобильном терминале антенна общая для всех диапазонов, и площадь абсорбции у нее примерно равна на всех частотах

Это весьма распространенное заблуждение, направленность антенны не может быть <1. Площадь абсорбции пропорциональна квадрату длины волны.
А связана с D фундаментальным математическим соотношением и не зависит от конструктива антенны.
Некоторые ухудшения укороченных антенн могут быть связаны или с рассогласованием (при КСВ=2 11% энергии не воспринимается антенной) или с применением диэлектриков с высоким тангенсом угла потерь (низкий КПД).
Я позже допишу в статью раздело об апертурах, какая связь апертуры с геометрическими размерами, и об апертуре антенн с суммарной геометрической длиной менее половины длины волны.

Разве что на совсем открытом пространстве. Но и тут как правило на 5 ГГц и мощность передатчика оказывается ниже, и чувствительность приемника хуже

Я говорю почему при равной мощности передатчика сила принятого и измеренного сигнала в dBm (которая никак не зависит от чувствительности отдельно взятого приемника — это лишь констатация факта — сколько энергии в заданной полосе частот было принято антенной) ниже в 4 раза (на 6 dB).

А вот это, простите, уже почти всегда не так. Если речь о портативных станциях

Речь не о портативных станциях, а о том РАДИ ЧЕГО инженеры проектируют антенну длиной 2.5 метра и отказываются от такой шикарной возможности сделать антенну длиной 17 сантиметров. Можно ли этим негодяям инкриминировать статью за растрату советской собственности (запасов меди)

потому что никакими киловаттами и суперэффективными антеннами за горизонт все равно не заглянешь

статья не рассматривает вообще вопросы горизонта, а только энергетику линка. в пределах горизонта (до чистоты хотя бы 2 зон Френеля) можно считать что открытое пространство. На требуемую минимальную мощность передатчика влияет частота. При снижении частоты вдвое мощность можно снизить вчетверо или увеличить скорость (полосу) вчетверо при той же мощности.

К тому же в статье совершенно не упомянут такой тип антенны с круговой ДН, как колинеарная.

Это классический сценарий №2 описанный в статье. В случае когда вероятное местоположение абонента ограничено некоторой зоной пространства (в этом случае — блинчиком перпендикулярно антенне) — то можно существенно сэкономить мощность как раз на Ку антенны базовой станции.

[plyrvt]

Для антенн одного типа. И только потому, что при этом отличается их физический размер. У нас же один и тот же проводник является разным типом антенны для разных диапазонов, но его эффективная площадь остается неизменной (плюс/минус).

ЭП (апертура) одного и того же проводника, иными словами широкополосной или многодиапазонной антенны,- пропорциональна квадрату длины волны (плюс/минус), с поправкой на неравномерность КНД. Если одна и та же антенна имеет G=2 dBi на 1 ГГц и на 2 ГГц, то на второй частоте её апертура в 4 раза ниже. Если одна и та же антенна имеет одинаковую апертуру на 1 ГГц и на 2 ГГц, то на второй частоте её направленность в 4 раза (на 6 dB) выше.
Широкополосные антенны проектируются 2 подходами:
* расширение полосы пропускания одного и того же активного элемента. можно достичь перекрытия до 1.5-2х по частоте, но это большая редкость, зачастую и 30% добиться сложно, особенно на фиксированную (неперестраиваемую) нагрузку, например Z=50 +j0
* комбинирование в одной конструкции (корпусе/мачте/подложке) разных активных элементов, которые включаются в работу только на своем диапазоне.
При втором подходе это почти как независимые антенны (исключение из конструкции частей ответственных за другой диапазон может сохранять нормальную работоспособность оставшейся конструкции).

Основной (и де-факто единственный в реальных условиях) фактор, ухудшающий эффективность короткой антенны

Не хочу в чисто теоретической статье переходить к обсуждению конкретных образцов конкретных антенн и выбранного производителем типа ССУ. Описываемая Вами ситуация имеет место быть широко представленной на современном рынке бытовых устройств.
В модемах и телефонах (частоты 450 и выше) сегодня коммерчески успешно применение диэлектриков с очень высокой проницаемостью (до 30...40), что уменьшает размеры антенны в корень из проницаемости раз (до 6 раз). КПД у них снижается до 50% и менее, потому что до половины энергии уходит в нагрев этой подложки, из-за того что тангенс угла потерь этих материалов значительно выше 0. На этапе согласования КСВ — потери невысокие, низкое рачетное сопротивление (15-20 Ом) непосредственно согласовывается с транзисторным трансивером (минуя преобразование вверх на 50 Ом и обратно вниз), поэтому дополнительных потерь тепла в ССУ нет.

В ладонных рациях низких диапазонов диэлектрик обычно воздушный (без потерь), а укорочение диполя проводят катушками с воздушным зазором. Потери идут или потому что ССУ вообще нет как такового (50 Ом выход внаглую без разрешения разработчиков нагрузили на 10-20 Ом антенну с КСВ=3...5, это если ещё попали в резонанс) или ССУ есть, но это миниатюрные схемы на LC или PCB-балуны с большими потерями, которые имеют стоимость $0.01 и почти не занимают пространства.
Теория не запрещает проектировать ССУ с низкими потерями и укороченные антенны на воздушном диэлектрике. Просто это не всегда востребовано рынком — намного дешевле и компактнее вдуть впятеро больше мощи в ТХ и всё.

И опять же вы забываете о том, что антенна на 5 ГГц не обязана быть полным аналогом антенны на 2.4 ГГц. При той же длине это будет уже не четверть, а половина. Или не половина, а колинеар из двух половин.

Я об этом не просто не забыл — а написал целую статью. Где написано что попытка сохранить (увеличить размер) для более короткой волны неизбежно приводит к сужению ДН. В одних случаях (сценарий №3) это приемлемо и даже полезно, в других случаях (сценарии №1 и №2) это неприемлемо.