החשיבות של אזור Fresnel נעוצה בעובדה שיש לשמור עליו נקי ממכשולים כדי להבטיח איכות אות טובה. אם מכשולים כלשהם מפריעים לאזור Fresnel, יתרחשו הנחתת האות ואולי שגיאות שידור. אזור Fresnel מצטמצם ככל שתדירות האות עולה וככל שהמרחק בין האנטנות גדל.

קביעת אזור פרנל

כדי לקבוע את אזור Fresnel בקישור אלחוטי, מתבצעים חישובים המתחשבים באורך הגל של האות המשודר ובמרחק בין האנטנות. להלן הסבר כללי כיצד מחושב אזור פרנל:

1. קבע את התדר ואורך הגל

יודע את התדירות של האות המשודר, אשר מסופק בדרך כלל במפרט הציוד האלחוטי. מהתדר, ניתן לחשב את אורך הגל באמצעות הנוסחה:

אורך גל (λ) = מהירות האור (c) / תדר (f)

2. חשב את הרדיוס של אזור פרנל

ניתן לחשב את הרדיוס של אזור Fresnel בנקודה לאורך נתיב האות באמצעות הנוסחה הבאה:

r = (n * λ * d) / D

Donde:

• • "r" הוא הרדיוס של אזור פרנל באותה נקודה.
  • "n" הוא גורם התלוי בסוג אזור Fresnel (עליון או תחתון).
  • "λ" הוא אורך הגל של האות.
  • "d" הוא המרחק בין האנטנות.
  • "D" הוא המרחק מהנקודה לאנטנה המקבלת (כאשר D = d1 + d2, כאשר d1 הוא המרחק מהנקודה לאנטנה המשדרת ו-d2 הוא המרחק מהנקודה לאנטנת המקלט).

3. חשב את האחוז של אזור Fresnel ללא מכשולים

המטרה היא להבטיח שלפחות 60% מאזור Fresnel יהיו נקיים ממכשולים כדי למזער הפרעות אות. ניתן להשיג זאת על ידי חישוב השטח המעגלי של אזור Fresnel ובדיקת השטח נטול המכשולים בתוכו. אם השטח חסר המכשולים קטן מ-60%, יש לנקוט באמצעים נוספים, כגון העברת אנטנות או התאמת גובה המגדלים, לשיפור איכות החיבור.

חשוב לציין שבפועל, גורמים נוספים כמו הנחתה אטמוספרית, נוכחות של מכשולים לא ברורים והשפעות אחרות יכולים להשפיע על התפשטות האות.

לכן, מומלץ לבצע מחקרי ריבוי ספציפיים ולהשתמש בכלי סימולציה לתכנון מדויק יותר של אזור Fresnel בקישור אלחוטי.

דוגמאות לחישוב אזור Fresnel

דוגמה ל- 1

נניח שיש לנו קישור אלחוטי בין אנטנה משדרת ואנטנת קליטה, ואנו רוצים לחשב את הרדיוס של אזור Fresnel בנקודה לאורך דרכו. בואו ניקח בחשבון את הנתונים הבאים:

• תדר אות: 2.4 גיגה-הרץ (2400 מגה-הרץ)
• מרחק בין אנטנות: 1 ק"מ (1000 מטר)
• מרחק מנקודה לאנטנת קליטה: 500 מטר

שלב 1: חשב את אורך הגל.

ניתן לקבל את אורך הגל באמצעות הנוסחה:

אורך גל (λ) = מהירות האור (c) / תדר (f)

מהירות האור היא בערך 3x10^8 מטר לשנייה.

λ = (3 x 10^8 m/s) / (2400 x 10^6 הרץ) ≈ 0.125 מטר ≈ 12.5 ס"מ

שלב 2: חשב את הרדיוס של אזור פרנל.

באמצעות הנוסחה:

r = (n * λ * d) / D.

נניח שאנו רוצים לחשב את הרדיוס של אזור פרנל העליון (n = 1). במקרה הזה, D = d1 + d2 = 500 מטר (מרחק לאנטנה המקבלת).

r = (1 * 0.125 מ' * 1000 מ') / 500 מ' ≈ 0.25 מטר ≈ 25 ס"מ

לכן, הרדיוס של אזור פרנל העליון באותה נקודת קישור הוא כ-0.25 מטר או 25 ס"מ.

דוגמה ל- 2

נניח שיש לנו קישור אלחוטי בין אנטנה משדרת לאנטנת קליטה, ואנו רוצים לחשב את הרדיוס של אזור Fresnel בנקודה לאורך המסלול שלו, תוך התחשבות באי אחידות השטח בצד האנטנה המקבלת. בואו ניקח בחשבון את הנתונים הבאים:

• תדר אות: 5 גיגה-הרץ (5000 מגה-הרץ)
• מרחק בין אנטנות: 2 ק"מ (2000 מטר)
• מרחק מנקודה לאנטנת קליטה: 500 מטר
• שיפוע השטח בצד אנטנת הקליטה: 20 מטר

שלב 1: חשב את אורך הגל.

באמצעות הנוסחה:

אורך גל (λ) = מהירות האור (c) / תדר (f)

מהירות האור היא בערך 3x10^8 מטר לשנייה.

λ = (3 x 10^8 m/s) / (5000 x 10^6 הרץ) ≈ 0.06 מטר ≈ 6 ס"מ

שלב 2: חשב את הרדיוס של אזור פרנל.

באמצעות הנוסחה:

r = (n * λ * d) / D.

נניח שאנו רוצים לחשב את הרדיוס של אזור פרנל העליון (n = 1). במקרה הזה, D = d1 + d2 + √(h1 * h2), כאשר h1 הוא שיפוע השטח בצד האנטנה המשדרת ו-h2 הוא שיפוע השטח בצד האנטנה המקבלת.

D = 2000 מ' + 500 מ' + √(0 * 20 מ') ≈ 2500 מ'

r = (1 * 0.06 מ' * 2000 מ') / 2500 מ' ≈ 0.048 מטר ≈ 4.8 ס"מ

לכן, הרדיוס של אזור פרנל העליון באותה נקודה של הקישור, בהתחשב באי-האחידות של השטח, הוא כ-0.048 מטר או 4.8 ס"מ.

אלו הן דוגמאות פשוטות וחישובים עשויים להשתנות בהתאם לפרטי קישור כגון תדירות בשימוש, מרחקים, הבדלי שטח וגורמים אחרים.

כדי לקבל תוצאות מדויקות יותר, רצוי להשתמש בכלי סימולציה או בתוכנות המתמחות בתכנון קישורים אלחוטיים שלוקחים בחשבון את אי אחידות השטח.

תקציר

ביישום של קישורים אלחוטיים, אזור Fresnel הוא אזור אליפסואידי סביב קו הראייה הישיר בין שתי אנטנות המקימות תקשורת אלחוטית. אזור זה עוזר לנטרל את ההשפעות של ריבוי נתיב, המתרחש כאשר האות משתקף, מתעקם או מפוזר עקב מכשולים בדרכו.

אזור Fresnel מחולק לחלק עליון וחלק תחתון. זה חיוני לשמור על אזור זה נקי ממכשולים כדי להבטיח איכות אות טובה. אם מכשולים כלשהם מפריעים לאזור Fresnel, מתרחשות הנחתת האות ושגיאות שידור אפשריות.

גודלו של אזור Fresnel נקבע על ידי חישובים המבוססים על אורך הגל של האות המשודר והמרחק בין האנטנות. הכוונה היא שלפחות 60% מאזור Fresnel יהיו נקיים ממכשולים כדי למנוע השפלה משמעותית של האות.

אזור Fresnel חשוב בסביבות עירוניות צפופות או בקישורים אלחוטיים למרחקים ארוכים, שבהם יש סיכוי גבוה יותר להיתקל במכשולים. כדי להבטיח חיבור אמין, נעשה שימוש בטכניקות כגון בחירה נכונה של מיקומי אנטנות, התאמת גבהי מגדלים ושימוש בכלי סימולציה לתכנון ואופטימיזציה של אזור Fresnel ביישום קישורים אלחוטיים.