L'importance de la zone de Fresnel réside dans le fait qu'elle doit rester libre de tout obstacle pour garantir une bonne qualité du signal. Si des obstacles interfèrent avec la zone de Fresnel, une atténuation du signal et éventuellement des erreurs de transmission se produiront. La zone de Fresnel se rétrécit à mesure que la fréquence du signal augmente et que la distance entre les antennes augmente.

Détermination de la zone de Fresnel

Pour déterminer la zone de Fresnel dans une liaison sans fil, des calculs sont effectués en tenant compte de la longueur d'onde du signal transmis et de la distance entre les antennes. Vous trouverez ci-dessous une explication générale de la façon dont la zone de Fresnel est calculée :

1. Déterminez la fréquence et la longueur d’onde

Connaît la fréquence du signal transmis, qui est généralement fournie dans les spécifications de l'équipement sans fil. A partir de la fréquence, la longueur d'onde peut être calculée à l'aide de la formule :

longueur d'onde (λ) = vitesse de la lumière (c) / fréquence (f)

2. Calculez le rayon de la zone de Fresnel

Le rayon de la zone de Fresnel en un point le long du trajet du signal peut être calculé à l'aide de la formule suivante :

r = (n * λ * d) / D

Où:

• • « r » est le rayon de la zone de Fresnel à ce point.
  • « n » est un facteur dépendant du type de zone de Fresnel (supérieure ou inférieure).
  • « λ » est la longueur d'onde du signal.
  • « d » est la distance entre les antennes.
  • « D » est la distance du point à l'antenne de réception (où D = d1 + d2, où d1 est la distance du point à l'antenne d'émission et d2 est la distance du point à l'antenne de réception).

3. Calculez le pourcentage de la zone de Fresnel exempte d'obstacles

L'objectif est de garantir qu'au moins 60 % de la zone Fresnel soit exempte d'obstacles afin de minimiser les interférences du signal. Ceci peut être réalisé en calculant la zone circulaire de la zone de Fresnel et en vérifiant la zone sans obstacle à l'intérieur de celle-ci. Si la zone sans obstacle est inférieure à 60 %, des mesures supplémentaires doivent être prises, comme le déplacement des antennes ou l'ajustement de la hauteur des pylônes, pour améliorer la qualité de la connexion.

Il est important de noter que, dans la pratique, des facteurs supplémentaires tels que l'atténuation atmosphérique, la présence d'obstacles non pris en compte et d'autres effets peuvent affecter la propagation du signal.

Il est donc conseillé de réaliser des études de propagation spécifiques et d'utiliser des outils de simulation pour une planification plus précise de la Zone de Fresnel dans une liaison sans fil.

Exemples de calcul de zone de Fresnel

Exemple 1

Supposons que nous ayons une liaison sans fil entre une antenne émettrice et une antenne réceptrice et que nous souhaitions calculer le rayon de la zone de Fresnel en un point de son trajet. Considérons les données suivantes :

• Fréquence du signal : 2.4 GHz (2400 XNUMX MHz)
• Distance entre les antennes : 1 km (1000 mètres)
• Distance du point à l'antenne de réception : 500 mètres

Étape 1 : Calculez la longueur d’onde.

La longueur d'onde peut être obtenue à l'aide de la formule :

longueur d'onde (λ) = vitesse de la lumière (c) / fréquence (f)

La vitesse de la lumière est d'environ 3 x 10^8 mètres par seconde.

λ = (3 x 10^8 m/s) / (2400 x 10^6 Hz) ≈ 0.125 mètres ≈ 12.5 cm

Étape 2 : Calculez le rayon de la zone de Fresnel.

En utilisant la formule :

r = (n * λ * d) / D.

Supposons que nous voulions calculer le rayon de la zone de Fresnel supérieure (n = 1). Dans ce cas, D = d1 + d2 = 500 mètres (distance à l'antenne de réception).

r = (1 * 0.125 m * 1000 m) / 500 m ≈ 0.25 mètres ≈ 25 cm

Par conséquent, le rayon de la zone de Fresnel supérieure à ce point de liaison est d'environ 0.25 mètre ou 25 cm.

Exemple 2

Supposons que nous ayons une liaison sans fil entre une antenne émettrice et une antenne réceptrice et que nous souhaitions calculer le rayon de la zone de Fresnel en un point le long de son trajet, en tenant compte de l'irrégularité du terrain du côté de l'antenne réceptrice. Considérons les données suivantes :

• Fréquence du signal : 5 GHz (5000 XNUMX MHz)
• Distance entre les antennes : 2 km (2000 mètres)
• Distance du point à l'antenne de réception : 500 mètres
• Pente du terrain du côté de l'antenne de réception : 20 mètres

Étape 1 : Calculez la longueur d’onde.

En utilisant la formule :

longueur d'onde (λ) = vitesse de la lumière (c) / fréquence (f)

La vitesse de la lumière est d'environ 3 x 10^8 mètres par seconde.

λ = (3 x 10^8 m/s) / (5000 x 10^6 Hz) ≈ 0.06 mètres ≈ 6 cm

Étape 2 : Calculez le rayon de la zone de Fresnel.

En utilisant la formule :

r = (n * λ * d) / D.

Supposons que nous voulions calculer le rayon de la zone de Fresnel supérieure (n = 1). Dans ce cas, ré = d1 + d2 + √(h1 * h2), où h1 est la pente du terrain du côté de l'antenne émettrice et h2 est la pente du terrain du côté de l'antenne de réception.

D = 2000 500 m + 0 m + √(20 * 2500 m) ≈ XNUMX XNUMX m

r = (1 * 0.06 m * 2000 m) / 2500 m ≈ 0.048 mètres ≈ 4.8 cm

Par conséquent, le rayon de la zone de Fresnel supérieure à ce point du lien, compte tenu des inégalités du terrain, est d'environ 0.048 mètre ou 4.8 cm.

Ce sont des exemples simplifiés et les calculs peuvent varier en fonction des détails de la liaison tels que la fréquence utilisée, les distances, les différences de terrain et d'autres facteurs.

Pour obtenir des résultats plus précis, il est conseillé d'utiliser des outils de simulation ou des logiciels spécialisés dans la planification de liaisons sans fil prenant en compte les irrégularités du terrain.

Résumé

Dans la mise en œuvre de liaisons sans fil, la zone de Fresnel est une région ellipsoïdale autour de la ligne de visée directe entre deux antennes établissant une communication sans fil. Cette zone permet de contrecarrer les effets des trajets multiples, qui se produisent lorsque le signal est réfléchi, diffracté ou diffusé en raison d'obstacles sur son chemin.

La Zone de Fresnel est divisée en une partie supérieure et une partie inférieure. Il est crucial de garder cette zone exempte d'obstacles pour garantir une bonne qualité du signal. Si des obstacles interfèrent avec la zone de Fresnel, une atténuation du signal et d'éventuelles erreurs de transmission se produisent.

La taille de la zone de Fresnel est déterminée par des calculs basés sur la longueur d'onde du signal transmis et la distance entre les antennes. Il est prévu qu'au moins 60 % de la zone de Fresnel soit exempte d'obstacles pour éviter une dégradation significative du signal.

La zone de Fresnel est importante dans les environnements urbains denses ou dans les liaisons sans fil longue distance, où les obstacles sont plus susceptibles d'être rencontrés. Pour garantir une connexion fiable, des techniques telles que la sélection appropriée des emplacements d'antennes, l'ajustement des hauteurs des pylônes et l'utilisation d'outils de simulation sont utilisées pour planifier et optimiser la zone Fresnel dans la mise en œuvre des liaisons sans fil.