Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

Table 4.2
Propagation Effects to Introduce Additional Attenuation of Microwave Signals as They
Propagate Between the Transmitting Station and Receiving Station
Propagation Mode
Effect
Source Medium
Absorption
Conversion of microwave energy
Air, water vapor, precipitation
into simple heat
(rain and snow), nonmetallic
structures, and foliage
Scattering
Multiple reflections and bending
Water vapor, precipitation, dust,
due to minute particles
ion plasma (the ionosphere)
Refraction
Bending of microwaves due a
Air, ion plasma
change in the refractive index
Reflection
Total reflection of the microwave
Temperature inversion layers
signal
(ducting), metal structures, bodies
of water, buildings, and flat terrain
Diffraction
Bending around physical obstacles
Metal structures, buildings, and
partial terrain blockage

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4.2
Propagation on the Earth-Space Link
113
Figure 4.2
The fundamental concept of electromagnetic wave propagation from an elemental
antenna. The packages of energy are separated by one wavelength in distance.
magnetron amplifier to generate an intense field for cooking purposes. The field
causes the molecules in the food to oscillate at the same frequency; that generates
the necessary heat to raise the temperature. Such intense radiation around a high-
power microwave transmitting station can ‘‘bake’’ you if you come too close. At
sufficient distance from a transmitting antenna, the microwave energy induces less
heating. There is a defined area around the antenna, called the
near-field region
,
where the energy has not quite coalesced into a clearly defined beam. Within the
near field, microwave energy varies in intensity, depending where one stands relative
to the antenna structure. At sufficient distance from the antenna, the radiation
field is formed into the type of beam associated with the particular antenna struc-
ture, called the
far-field region
. A parabolic reflector antenna has a sharply defined
far field beam that is aimed at the satellite. The transition between the two regions
is roughly defined by the following equation:
R
f
≈
2
D
2
/
␭
where
R
f
is the approximate distance,
D
is the diameter of dish reflector in meters,
and
␭
is the wavelength in meters. This equation indicates something unexpected:
the distance to the transition increases with frequency rather than decreasing.
For example, proper testing of a Ku-band reflector antenna demands that the
transmitting (or receiving) source be farther away than if the same reflector were
to be used at C-band. From the beginning of the far field, the radiated signal keeps
on decreasing in intensity by the inverse of the square of the distance from the
source (the same property is visible light from a point source such as a star). This