Het belang van de Fresnel Zone ligt in het feit dat deze vrij moet worden gehouden van obstakels om een ​​goede signaalkwaliteit te garanderen. Als er obstakels zijn die de Fresnel Zone verstoren, zullen signaalverzwakking en mogelijk transmissiefouten optreden. De Fresnel-zone wordt smaller naarmate de signaalfrequentie toeneemt en naarmate de afstand tussen de antennes groter wordt.

Bepaling van de Fresnel-zone

Om de Fresnel Zone in een draadloze verbinding te bepalen, worden berekeningen gemaakt waarbij rekening wordt gehouden met de golflengte van het uitgezonden signaal en de afstand tussen de antennes. Hieronder vindt u een algemene uitleg van hoe de Fresnel-zone wordt berekend:

1. Bepaal de frequentie en golflengte

Kent de frequentie van het verzonden signaal, die doorgaans wordt vermeld in de specificatie van de draadloze apparatuur. Uit de frequentie kan de golflengte worden berekend met behulp van de formule:

golflengte (λ) = lichtsnelheid (c) / frequentie (f)

2. Bereken de straal van de Fresnel-zone

De straal van de Fresnel-zone op een punt langs het signaalpad kan worden berekend met behulp van de volgende formule:

r = (n * λ * d) / D

Waar:

• • “r” is de straal van de Fresnel-zone op dat punt.
  • “n” is een factor die afhankelijk is van het type Fresnel Zone (boven of onder).
  • “λ” is de golflengte van het signaal.
  • “d” is de afstand tussen de antennes.
  • “D” is de afstand van het punt tot de ontvangende antenne (waarbij D = d1 + d2, waarbij d1 de afstand is van het punt tot de zendantenne en d2 de afstand is van het punt tot de ontvangende antenne).

3. Bereken het percentage van de Fresnel Zone vrij van obstakels

Het doel is ervoor te zorgen dat ten minste 60% van de Fresnel-zone vrij is van obstakels om signaalinterferentie te minimaliseren. Dit kan worden bereikt door het cirkelvormige gebied van de Fresnel Zone te berekenen en het obstakelvrije gebied daarbinnen te controleren. Als het obstakelvrije gebied minder dan 60% bedraagt, moeten aanvullende maatregelen worden genomen, zoals het verplaatsen van antennes of het aanpassen van de hoogte van masten, om de verbindingskwaliteit te verbeteren.

Het is belangrijk op te merken dat in de praktijk aanvullende factoren zoals atmosferische verzwakking, de aanwezigheid van onbekende obstakels en andere effecten de signaalvoortplanting kunnen beïnvloeden.

Daarom is het raadzaam om specifieke voortplantingsstudies uit te voeren en simulatietools te gebruiken voor een nauwkeurigere planning van de Fresnel Zone in een draadloze verbinding.

Fresnel Zone-berekeningsvoorbeelden

Voorbeeld 1

Stel dat we een draadloze verbinding hebben tussen een zendantenne en een ontvangstantenne, en we willen de straal van de Fresnel-zone berekenen op een punt langs zijn pad. Laten we de volgende gegevens bekijken:

• Signaalfrequentie: 2.4 GHz (2400 MHz)
• Afstand tussen antennes: 1 km (1000 meter)
• Afstand van punt tot ontvangstantenne: 500 meter

Stap 1: Bereken de golflengte.

De golflengte kan worden verkregen met behulp van de formule:

golflengte (λ) = lichtsnelheid (c) / frequentie (f)

De lichtsnelheid is ongeveer 3 x 10^8 meter per seconde.

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

Stap 2: Bereken de straal van de Fresnel-zone.

Met behulp van de formule:

r = (n * λ * d) / D.

Stel dat we de straal van de bovenste Fresnel-zone willen berekenen (n = 1). In dit geval, D = d1 + d2 = 500 meter (afstand tot de ontvangstantenne).

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

Daarom is de straal van de bovenste Fresnel-zone op dat verbindingspunt ongeveer 0.25 meter of 25 cm.

Voorbeeld 2

Stel dat we een draadloze verbinding hebben tussen een zendantenne en een ontvangende antenne, en we willen de straal van de Fresnel Zone op een punt langs zijn pad berekenen, rekening houdend met de oneffenheden van het terrein aan de zijkant van de ontvangende antenne. Laten we de volgende gegevens bekijken:

• Signaalfrequentie: 5 GHz (5000 MHz)
• Afstand tussen antennes: 2 km (2000 meter)
• Afstand van punt tot ontvangstantenne: 500 meter
• Terreinhelling aan de kant van de ontvangstantenne: 20 meter

Stap 1: Bereken de golflengte.

Met behulp van de formule:

golflengte (λ) = lichtsnelheid (c) / frequentie (f)

De lichtsnelheid is ongeveer 3 x 10^8 meter per seconde.

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

Stap 2: Bereken de straal van de Fresnel-zone.

Met behulp van de formule:

r = (n * λ * d) / D.

Stel dat we de straal van de bovenste Fresnel-zone willen berekenen (n = 1). In dit geval, D = d1 + d2 + √(h1 * h2), waarbij h1 de helling is van het terrein aan de kant van de zendantenne en h2 de helling is van het terrein aan de kant van de ontvangende antenne.

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

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

Daarom is de straal van de bovenste Fresnel-zone op dat punt van de verbinding, rekening houdend met de oneffenheden van het terrein, ongeveer 0.048 meter of 4.8 cm.

Dit zijn vereenvoudigde voorbeelden en berekeningen kunnen variëren afhankelijk van verbindingsdetails zoals gebruikte frequentie, afstanden, terreinverschillen en andere factoren.

Om nauwkeurigere resultaten te verkrijgen, is het raadzaam om simulatietools of software te gebruiken die gespecialiseerd is in het plannen van draadloze verbindingen die rekening houden met de oneffenheden van het terrein.

Overzicht

Bij de implementatie van draadloze verbindingen is de Fresnel Zone een ellipsvormig gebied rond de directe zichtlijn tussen twee antennes die draadloze communicatie tot stand brengen. Dit gebied helpt de effecten van multipath tegen te gaan, die optreden wanneer het signaal wordt gereflecteerd, afgebogen of verstrooid als gevolg van obstakels op zijn pad.

De Fresnel Zone is verdeeld in een bovenste deel en een onderste deel. Het is van cruciaal belang om dit gebied vrij te houden van obstakels om een ​​goede signaalkwaliteit te garanderen. Als er obstakels zijn die de Fresnel Zone verstoren, treden signaalverzwakking en mogelijke transmissiefouten op.

De grootte van de Fresnel Zone wordt bepaald door berekeningen op basis van de golflengte van het uitgezonden signaal en de afstand tussen de antennes. Het is de bedoeling dat ten minste 60% van de Fresnel-zone vrij is van obstakels om aanzienlijke signaalverslechtering te voorkomen.

De Fresnel-zone is belangrijk in dichtbevolkte stedelijke omgevingen of draadloze verbindingen over lange afstanden, waar de kans groter is dat er obstakels worden aangetroffen. Om een ​​betrouwbare verbinding te garanderen, worden technieken zoals de juiste selectie van antennelocaties, aanpassing van torenhoogten en het gebruik van simulatietools gebruikt om de Fresnel Zone te plannen en te optimaliseren bij de implementatie van draadloze verbindingen.