Günümüzde başta cep telefonları olmak üzere hemen hemen bütün elektronik cihazlar telsiz (ya da kablosuz) haberleşebilme yeteneğine sahip. Kullanım kolaylığını, maliyeti ve diğer teknik sıkıntıları bir kenara bırakacak olursak, bütün cihazları veri aktarmak için bir şekilde tellerle birbirine bağlasak enerji açısından daha verimli olur muydu?
Haberleşme işareti (elektromanyetik enerji) verisi sistemin anteninden çıkıp havada (ya da boşlukta) ilerlemeye başladığında, mesafe arttıkça daha geniş bir alana yayıldığı için enerjisi azalır. Bunu bir araya girme zayıflaması 8insertion loss) gibi düşünmemek gerekiyor. Çünkü enerjinin yoğunluğu azalıyor. Enerji antenden ilk çıktığında çok yoğundur, yani gücü yüksektir. Ama havada yayıldıkça enerjinin yoğunluğu da azalacaktır. Bu da gücün azalmasına sebep olacaktır. Gücün mesafeye göre değişimini Friis aktarım formülüyle şekilde ifade edilir:
Toplam güç zayıflaması [dB] = 20.log10(mesafe_km)+20.log10(frekans_GHz)+92.45
Bu denklemde mesafe birimi km, frekans da GHz. Görüldüğü gibi frekansın aynı kalması durumunda mesafe arttıkça zayıflama miktarı artıyor.
Yüksek frekanslı işaretlerin aktarılmasında kullanılan kablolarda (coaxial cables) da benzer bir durum söz konusu. Kabloların fiziksel yapılarından dolayı, kablonun tasarımında kullanılan malzemeden ve tasarımın yapısına bağlı olarak araya grime kaybı (insertion loss) oluşur. Kablo uzadıkça kayıp da doğru orantılı olarak artar.
En baştaki sorumuzu şu şekilde değiştirebiliriz: Ne kadar mesafede havada yayılan elektromanyetik işaretin zayıflama miktarıyla kablonun toplam araya girme kaybı aynı olur?
İki farklı kablo için (birisi biraz ucuzundan bir kablo, metre başına 3 dB kayıplı; diğeri daha kaliteli ve pahalı, metre başına 1 dB kayıplı) 3.5 GHz frekansındaki bir işaretin havadaki zayıflaması ve kablolardaki zayıflaması şu şekilde olacaktır:
Bu grafik bize birkaç tane önemli sonuç gösteriyor. İlki, telsiz iletişimde işaret birkaç metre ilerlediğinde ciddi şekilde güç kaybediyor, ama mesafe arttıkça bu artışın miktarı azalıyor.
Pahalı kablo bu veriler altında 80 metreye kadar daha az zayıflamaya sebep oluyor. Bu durumda, kablo maliyetini ve kablolama zorluklarını bir kenara bırakacak olursak, daha az enerji harcayarak iletişim mümkün. Ama ucuz kablo için durum pek iç açıcı değil. Aşağı yukarı 22 metre sonra güç tasarrufu açısından telsiz haberleşme daha avantajlı hale geçiyor.
Bu nedenle ikincisi önemli sonucumuz, kabloların kaybına bağlı olmakla birlikte, uzun mesafede telsiz iletişim daha verimli. Çünkü daha az güç gerektiriyor. Yüksek verimi RF güç kuvvetlendiricisi, küçük boyutlu ama iyi ışıyan anten ve düşük gürültülü kuvvetlendirici tasarlamaya devam.
