Komunikačná vzdialenosť, ktorú dokáže dosiahnuť bezdrôtový komunikačný systém, je určená rôznymi faktormi, ako sú rôzne zariadenia, ktoré tvoria systém, a komunikačné prostredie. Vzťah medzi nimi možno vyjadriť nasledujúcou rovnicou komunikačnej vzdialenosti.
Ak je vysielací výkon vysielacieho zariadenia komunikačného systému PT, zisk vysielacej antény je GT a prevádzková vlnová dĺžka je λ. Citlivosť prijímača prijímacieho zariadenia je PR, zisk prijímacej antény je GR a vzdialenosť medzi prijímacou a vysielacou anténou je R, v rámci vizuálnej vzdialenosti a v prostredí bez elektromagnetického rušenia platí nasledujúci vzťah:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) Vo vzorci je Lc vložný útlm napájacieho zdroja vysielacej antény základňovej stanice; L0 je útlm rádiových vĺn počas šírenia.
Pri návrhu systému by sa mala ponechať dostatočná rezerva pre poslednú položku, stratu šírenia rádiových vĺn L0.
Pri prechode lesom a občianskymi budovami je vo všeobecnosti potrebná rezerva 10 až 15 dB; pri prechode železobetónovými budovami je potrebná rezerva 30 až 35 dB.
Pre frekvenčné pásma 800 MHz, 900 Z MHz CDMA a GSM sa všeobecne predpokladá, že prahová úroveň príjmu mobilných telefónov je približne -104 dBm a skutočný prijatý signál by mal byť aspoň o 10 dB vyšší, aby sa zabezpečil požadovaný pomer signálu k šumu. V skutočnosti sa na udržanie dobrej komunikácie prijímaný výkon často počíta ako -70 dBm. Predpokladajme, že základňová stanica má nasledujúce parametre:
Vysielací výkon je PT = 20 W = 43 dBm; prijímací výkon je PR = -70 dBm;
Strata v napájači je 2,4 dB (približne 60 m napájača)
Zisk antény pre príjem mobilného telefónu GR = 1,5 dBi;
Pracovná vlnová dĺžka λ = 33,333 cm (ekvivalent frekvencie f0 = 900 MHz);
Vyššie uvedená komunikačná rovnica bude mať tvar:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1,5dBi=32dB+ 20log(m) dB +2,4dB + strata šírenia L0
114,5 dB + GT(dBi) -34,4 dB = 20 log(m) + strata šírenia L0
80,1 dB + GT(dBi) = 20 log(m) + strata šírenia L0
Keď je hodnota na ľavej strane vyššie uvedeného vzorca väčšia ako hodnota na pravej strane, platí:
GT(dBi) > 20logr(m)-80,1dB+strata šírenia L0. Ak platí nerovnosť, možno predpokladať, že systém dokáže udržiavať dobrú komunikáciu.
Ak základňová stanica používa všesmerovú vysielaciu anténu so ziskom GT = 11 dBi a vzdialenosť medzi vysielacou a prijímacou anténou je R = 1000 m, komunikačná rovnica sa ďalej stáva 11 dB > 60 – 80,1 dB + strata šírenia L0, to znamená, že keď je strata šírenia L0 < 31,1 dB, je možné udržiavať dobrú komunikáciu do vzdialenosti 1 km.
Za rovnakých podmienok straty šírenia ako vyššie, ak je zisk vysielacej antény GT = 17dBi, čo znamená zvýšenie o 6dBi, komunikačná vzdialenosť sa môže zdvojnásobiť, teda r = 2 kilometre. Ostatné hodnoty možno odvodiť rovnakým spôsobom. Treba však poznamenať, že anténa základňovej stanice so ziskom GT 17dBi môže mať iba vejárovité pokrytie lúča so šírkou lúča 30°, 65° alebo 90° atď. a nemôže udržať všesmerové pokrytie.
Okrem toho, ak zisk vysielacej antény GT=11dBi zostane vo vyššie uvedenom výpočte nezmenený, ale prostredie šírenia sa zmení, strata šírenia L0=31,1dB až 20dB=11,1dB, potom znížená strata šírenia o 20dB zvýši komunikačnú vzdialenosť desaťnásobne, čo znamená r=10 kilometrov. Pojem strata šírenia súvisí s okolitým elektromagnetickým prostredím. V mestských oblastiach je veľa výškových budov a strata šírenia je veľká. V prímestských a vidieckych oblastiach sú farmárske domy nízke a riedke a strata šírenia je malá. Preto aj keď sú nastavenia komunikačného systému úplne rovnaké, efektívny dosah pokrytia sa bude líšiť v dôsledku rozdielov v prostredí používania.
Preto pri výbere všesmerových, smerových antén a foriem antén s vysokým alebo nízkym ziskom je potrebné zvážiť použitie antén základňových staníc rôznych typov a špecifikácií podľa špecifických podmienok mobilnej komunikačnej siete a aplikačného prostredia.
Ak sa chcete dozvedieť viac o anténach, navštívte stránku:
Čas uverejnenia: 25. júla 2025
