A importância da Zona Fresnel reside no fato de que deve ser mantida livre de obstáculos para garantir uma boa qualidade de sinal. Se algum obstáculo interferir na Zona Fresnel, ocorrerá atenuação do sinal e possivelmente erros de transmissão. A Zona Fresnel diminui à medida que a frequência do sinal aumenta e à medida que a distância entre as antenas aumenta.

Determinação da Zona Fresnel

Para determinar a Zona de Fresnel em um link sem fio são feitos cálculos que consideram o comprimento de onda do sinal transmitido e a distância entre as antenas. Abaixo está uma explicação geral de como a Zona de Fresnel é calculada:

1. Determine a frequência e o comprimento de onda

Conhece a frequência do sinal transmitido, que normalmente é fornecida nas especificações do equipamento sem fio. A partir da frequência, o comprimento de onda pode ser calculado usando a fórmula:

comprimento de onda (λ) = velocidade da luz (c) / frequência (f)

2. Calcule o raio da Zona Fresnel

O raio da zona de Fresnel em um ponto ao longo do caminho do sinal pode ser calculado usando a seguinte fórmula:

r = (n * λ * d) /D

Onde:

• • “r” é o raio da Zona de Fresnel naquele ponto.
  • “n” é um fator dependente do tipo de Zona de Fresnel (superior ou inferior).
  • “λ” é o comprimento de onda do sinal.
  • “d” é a distância entre as antenas.
  • “D” é a distância do ponto à antena receptora (onde D = d1 + d2, onde d1 é a distância do ponto à antena transmissora e d2 é a distância do ponto à antena receptora).

3. Calcule a porcentagem da Zona Fresnel livre de obstáculos

O objetivo é garantir que pelo menos 60% da Zona Fresnel esteja livre de obstáculos para minimizar a interferência de sinal. Isto pode ser conseguido calculando a área circular da Zona de Fresnel e verificando a área livre de obstáculos dentro dela. Caso a área livre de obstáculos seja inferior a 60%, medidas adicionais deverão ser tomadas, como reposicionamento de antenas ou ajuste de altura de torres, para melhorar a qualidade da conexão.

É importante notar que, na prática, fatores adicionais como a atenuação atmosférica, a presença de obstáculos não contabilizados e outros efeitos podem afetar a propagação do sinal.

Portanto, é aconselhável realizar estudos de propagação específicos e utilizar ferramentas de simulação para um planejamento mais preciso da Zona de Fresnel em um enlace sem fio.

Exemplos de cálculo da Zona Fresnel

1 exemplo

Suponha que temos um link sem fio entre uma antena transmissora e uma antena receptora e queremos calcular o raio da zona de Fresnel em um ponto ao longo de seu caminho. Vamos considerar os seguintes dados:

• Frequência do sinal: 2.4 GHz (2400 MHz)
• Distância entre antenas: 1 km (1000 metros)
• Distância do ponto à antena receptora: 500 metros

Etapa 1: Calcule o comprimento de onda.

O comprimento de onda pode ser obtido usando a fórmula:

comprimento de onda (λ) = velocidade da luz (c) / frequência (f)

A velocidade da luz é de aproximadamente 3 x 10 ^ 8 metros por segundo.

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

Passo 2: Calcule o raio da Zona Fresnel.

Usando a fórmula:

r = (n * λ * d) / D.

Suponha que queiramos calcular o raio da zona de Fresnel superior (n = 1). Neste caso, D = d1 + d2 = 500 metros (distância até a antena receptora).

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

Portanto, o raio da zona de Fresnel superior nesse ponto de ligação é de aproximadamente 0.25 metros ou 25 cm.

2 exemplo

Suponha que temos um link sem fio entre uma antena transmissora e uma antena receptora, e queremos calcular o raio da Zona de Fresnel em um ponto ao longo de seu caminho, levando em consideração o desnível do terreno na lateral da antena receptora. Vamos considerar os seguintes dados:

• Frequência do sinal: 5 GHz (5000 MHz)
• Distância entre antenas: 2 km (2000 metros)
• Distância do ponto à antena receptora: 500 metros
• Inclinação do terreno na lateral da antena receptora: 20 metros

Etapa 1: Calcule o comprimento de onda.

Usando a fórmula:

comprimento de onda (λ) = velocidade da luz (c) / frequência (f)

A velocidade da luz é de aproximadamente 3 x 10 ^ 8 metros por segundo.

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

Passo 2: Calcule o raio da Zona Fresnel.

Usando a fórmula:

r = (n * λ * d) / D.

Suponha que queiramos calcular o raio da zona de Fresnel superior (n = 1). Neste caso, D = d1 + d2 + √(h1 * h2), onde h1 é a inclinação do terreno na lateral da antena transmissora e h2 é a inclinação do terreno na lateral da antena receptora.

D = 2000m + 500m + √(0 * 20m) ≈ 2500m

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

Portanto, o raio da Zona Fresnel superior naquele ponto da ligação, considerando o desnível do terreno, é de aproximadamente 0.048 metros ou 4.8 cm.

Estes são exemplos simplificados e os cálculos podem variar dependendo dos detalhes do link, como frequência utilizada, distâncias, diferenças de terreno e outros fatores.

Para obter resultados mais precisos, é aconselhável utilizar ferramentas de simulação ou softwares especializados no planejamento de links sem fio que levem em consideração os desníveis do terreno.

Resumo

Na implementação de links sem fio, a Zona de Fresnel é uma região elipsoidal em torno da linha de visão direta entre duas antenas que estabelecem comunicação sem fio. Esta zona ajuda a neutralizar os efeitos do multipercurso, que ocorre quando o sinal é refletido, difratado ou espalhado devido a obstáculos no seu caminho.

A Zona Fresnel é dividida em uma parte superior e uma parte inferior. É crucial manter esta área livre de obstáculos para garantir uma boa qualidade de sinal. Caso algum obstáculo interfira na Zona Fresnel, ocorrerá atenuação do sinal e possíveis erros de transmissão.

O tamanho da Zona Fresnel é determinado por cálculos baseados no comprimento de onda do sinal transmitido e na distância entre as antenas. Pretende-se que pelo menos 60% da Zona Fresnel esteja livre de obstáculos para evitar degradação significativa do sinal.

A Zona Fresnel é importante em ambientes urbanos densos ou em links sem fio de longa distância, onde é mais provável que sejam encontrados obstáculos. Para garantir uma conexão confiável, técnicas como seleção adequada de localizações de antenas, ajuste de altura de torres e uso de ferramentas de simulação são utilizadas para planejar e otimizar a Zona de Fresnel na implementação de links sem fio.