Tầm quan trọng của Vùng Fresnel nằm ở chỗ nó phải được giữ không có chướng ngại vật để đảm bảo chất lượng tín hiệu tốt. Nếu có bất kỳ chướng ngại vật nào cản trở Vùng Fresnel, tín hiệu sẽ bị suy giảm và có thể xảy ra lỗi truyền dẫn. Vùng Fresnel thu hẹp khi tần số tín hiệu tăng và khoảng cách giữa các ăng-ten tăng.

Xác định vùng Fresnel

Để xác định Vùng Fresnel trong liên kết không dây, các phép tính được thực hiện có tính đến bước sóng của tín hiệu truyền đi và khoảng cách giữa các ăng-ten. Dưới đây là giải thích chung về cách tính Vùng Fresnel:

1. Xác định tần số và bước sóng

Biết tần số của tín hiệu truyền đi, tần số này thường được cung cấp trong thông số kỹ thuật của thiết bị không dây. Từ tần số, bước sóng có thể được tính bằng công thức:

bước sóng (λ) = tốc độ ánh sáng (c) / tần số (f)

2. Tính bán kính vùng Fresnel

Bán kính của Vùng Fresnel tại một điểm dọc theo đường tín hiệu có thể được tính bằng công thức sau:

r = (n * λ * d) / D

Trường hợp:

• • “r” là bán kính của Vùng Fresnel tại điểm đó.
  • “n” là hệ số phụ thuộc vào loại Vùng Fresnel (trên hoặc dưới).
  • “λ” là bước sóng của tín hiệu.
  • “d” là khoảng cách giữa các anten.
  • “D” là khoảng cách từ điểm đến anten thu (trong đó D = d1 + d2, trong đó d1 là khoảng cách từ điểm đến anten phát và d2 là khoảng cách từ điểm đến anten thu).

3. Tính tỷ lệ vùng Fresnel không có chướng ngại vật

Mục tiêu là đảm bảo rằng ít nhất 60% Vùng Fresnel không có chướng ngại vật để giảm thiểu nhiễu tín hiệu. Điều này có thể đạt được bằng cách tính diện tích hình tròn của Vùng Fresnel và kiểm tra khu vực không có chướng ngại vật bên trong nó. Nếu diện tích không có chướng ngại vật nhỏ hơn 60% thì phải thực hiện các biện pháp bổ sung như di dời anten hoặc điều chỉnh độ cao của các tháp để nâng cao chất lượng kết nối.

Điều quan trọng cần lưu ý là, trong thực tế, các yếu tố bổ sung như sự suy giảm khí quyển, sự hiện diện của các chướng ngại vật không xác định được và các hiệu ứng khác có thể ảnh hưởng đến việc truyền tín hiệu.

Do đó, nên thực hiện các nghiên cứu lan truyền cụ thể và sử dụng các công cụ mô phỏng để lập kế hoạch chính xác hơn cho Vùng Fresnel trong liên kết không dây.

Ví dụ tính toán vùng Fresnel

Ví dụ 1

Giả sử chúng ta có một liên kết không dây giữa anten phát và anten thu và chúng ta muốn tính bán kính của Vùng Fresnel tại một điểm dọc theo đường đi của nó. Hãy xem xét dữ liệu sau:

• Tần số tín hiệu: 2.4 GHz (2400 MHz)
• Khoảng cách giữa các ăng-ten: 1 km (1000 mét)
• Khoảng cách từ điểm đến anten thu: 500 mét

Bước 1: Tính bước sóng.

Bước sóng có thể thu được bằng công thức:

bước sóng (λ) = tốc độ ánh sáng (c) / tần số (f)

Tốc độ ánh sáng xấp xỉ 3 x 10^8 mét mỗi giây.

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

Bước 2: Tính bán kính vùng Fresnel.

Sử dụng công thức:

r = (n * λ * d) / D.

Giả sử chúng ta muốn tính bán kính của Vùng Fresnel phía trên (n = 1). Trong trường hợp này, D = d1 + d2 = 500 mét (khoảng cách đến anten thu).

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

Do đó, bán kính của Vùng Fresnel phía trên tại điểm liên kết đó là khoảng 0.25 mét hoặc 25 cm.

Ví dụ 2

Giả sử chúng ta có một liên kết không dây giữa ăng-ten phát và ăng-ten thu và chúng ta muốn tính bán kính của Vùng Fresnel tại một điểm dọc theo đường đi của nó, có tính đến sự không bằng phẳng của địa hình ở phía ăng-ten thu. Hãy xem xét dữ liệu sau:

• Tần số tín hiệu: 5 GHz (5000 MHz)
• Khoảng cách giữa các ăng-ten: 2 km (2000 mét)
• Khoảng cách từ điểm đến anten thu: 500 mét
• Độ dốc địa hình phía anten thu sóng: 20m

Bước 1: Tính bước sóng.

Sử dụng công thức:

bước sóng (λ) = tốc độ ánh sáng (c) / tần số (f)

Tốc độ ánh sáng xấp xỉ 3 x 10^8 mét mỗi giây.

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

Bước 2: Tính bán kính vùng Fresnel.

Sử dụng công thức:

r = (n * λ * d) / D.

Giả sử chúng ta muốn tính bán kính của Vùng Fresnel phía trên (n = 1). Trong trường hợp này, D = d1 + d2 + √(h1 * h2), trong đó h1 là độ dốc của địa hình phía anten phát và h2 là độ dốc của địa hình phía anten thu.

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

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

Do đó, bán kính của Vùng Fresnel phía trên tại điểm đó của liên kết, xét đến tính không bằng phẳng của địa hình, là khoảng 0.048 mét hoặc 4.8 cm.

Đây là những ví dụ đơn giản và các phép tính có thể khác nhau tùy thuộc vào chi tiết liên kết như tần suất sử dụng, khoảng cách, sự khác biệt về địa hình và các yếu tố khác.

Để có được kết quả chính xác hơn, nên sử dụng các công cụ mô phỏng hoặc phần mềm chuyên quy hoạch liên kết không dây có tính đến sự không bằng phẳng của địa hình.

tóm lại

Trong việc triển khai các liên kết không dây, Vùng Fresnel là một vùng hình elip xung quanh đường ngắm trực tiếp giữa hai ăng-ten thiết lập liên lạc không dây. Vùng này giúp chống lại tác động của hiện tượng đa đường xảy ra khi tín hiệu bị phản xạ, nhiễu xạ hoặc tán xạ do có vật cản trên đường đi.

Vùng Fresnel được chia thành phần trên và phần dưới. Điều quan trọng là giữ cho khu vực này không có chướng ngại vật để đảm bảo chất lượng tín hiệu tốt. Nếu có bất kỳ chướng ngại vật nào cản trở Vùng Fresnel, tín hiệu sẽ bị suy giảm và có thể xảy ra lỗi truyền dẫn.

Kích thước của Vùng Fresnel được xác định bằng các tính toán dựa trên bước sóng của tín hiệu truyền đi và khoảng cách giữa các ăng-ten. Dự kiến ​​là ít nhất 60% Vùng Fresnel không có chướng ngại vật để tránh suy giảm tín hiệu đáng kể.

Vùng Fresnel rất quan trọng trong môi trường đô thị đông đúc hoặc các liên kết không dây đường dài, nơi có nhiều khả năng gặp phải chướng ngại vật hơn. Để đảm bảo kết nối đáng tin cậy, các kỹ thuật như lựa chọn vị trí ăng-ten thích hợp, điều chỉnh độ cao của tháp và sử dụng các công cụ mô phỏng được sử dụng để lập kế hoạch và tối ưu hóa Vùng Fresnel trong việc triển khai các liên kết không dây.