Η απόσταση επικοινωνίας που μπορεί να επιτύχει ένα ασύρματο σύστημα επικοινωνίας καθορίζεται από διάφορους παράγοντες, όπως οι διάφορες συσκευές που αποτελούν το σύστημα και το περιβάλλον επικοινωνίας. Η σχέση μεταξύ τους μπορεί να εκφραστεί από την ακόλουθη εξίσωση απόστασης επικοινωνίας.
Εάν η ισχύς μετάδοσης της συσκευής μετάδοσης του συστήματος επικοινωνίας είναι PT, το κέρδος της κεραίας μετάδοσης είναι GT και το μήκος κύματος λειτουργίας είναι λ. Η ευαισθησία του δέκτη της συσκευής λήψης είναι PR, το κέρδος της κεραίας λήψης είναι GR και η απόσταση μεταξύ της κεραίας λήψης και της κεραίας μετάδοσης είναι R, εντός της οπτικής απόστασης και στο περιβάλλον χωρίς ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, υπάρχει η ακόλουθη σχέση:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) Στον τύπο, Lc είναι η απώλεια εισαγωγής τροφοδότη της κεραίας εκπομπής του σταθμού βάσης. L0 είναι η απώλεια ραδιοκυμάτων κατά τη διάδοση.
Κατά τον σχεδιασμό του συστήματος, θα πρέπει να αφήνεται επαρκές περιθώριο για το τελευταίο στοιχείο, την απώλεια διάδοσης ραδιοκυμάτων L0.
Γενικά, απαιτείται περιθώριο 10 έως 15 dB κατά τη διέλευση από δάση και αστικά κτίρια, ενώ απαιτείται περιθώριο 30 έως 35 dB κατά τη διέλευση από κτίρια από οπλισμένο σκυρόδεμα.
Για τις ζώνες συχνοτήτων 800MH, 900ZMHz CDMA και GSM, πιστεύεται γενικά ότι το επίπεδο κατωφλίου λήψης των κινητών τηλεφώνων είναι περίπου -104dBm και το πραγματικό λαμβανόμενο σήμα θα πρέπει να είναι τουλάχιστον 10dB υψηλότερο για να διασφαλιστεί ο απαιτούμενος λόγος σήματος προς θόρυβο. Στην πραγματικότητα, για να διατηρηθεί η καλή επικοινωνία, η λαμβανόμενη ισχύς συχνά υπολογίζεται ως -70 dBm. Ας υποθέσουμε ότι ο σταθμός βάσης έχει τις ακόλουθες παραμέτρους:
Η ισχύς εκπομπής είναι PT = 20W = 43dBm, ενώ η ισχύς λήψης είναι PR = -70dBm.
Η απώλεια τροφοδοσίας είναι 2,4dB (τροφοδότης περίπου 60m)
Ενίσχυση κεραίας λήψης κινητού τηλεφώνου GR = 1,5dBi;
Μήκος κύματος λειτουργίας λ = 33,333 cm (ισοδύναμο με συχνότητα f0 = 900 MHz).
Η παραπάνω εξίσωση επικοινωνίας θα γίνει:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1.5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2.4dB + απώλεια διάδοσης L0
114,5dB+ GT(dBi) -34,4dB = 20logr(m)+ απώλεια διάδοσης L0
80,1dB+ GT(dBi) = 20logr(m)+ απώλεια διάδοσης L0
Όταν η τιμή στην αριστερή πλευρά του παραπάνω τύπου είναι μεγαλύτερη από την τιμή στη δεξιά πλευρά, δηλαδή:
GT(dBi) > 20logr(m)-80,1dB+απώλεια διάδοσης L0. Όταν ισχύει η ανισότητα, μπορεί να θεωρηθεί ότι το σύστημα μπορεί να διατηρήσει καλή επικοινωνία.
Εάν ο σταθμός βάσης χρησιμοποιεί μια πανκατευθυντική κεραία εκπομπής με κέρδος GT=11dBi και η απόσταση μεταξύ των κεραιών εκπομπής και λήψης είναι R=1000m, η εξίσωση επικοινωνίας γίνεται περαιτέρω 11dB>60-80,1dB + απώλεια διάδοσης L0, δηλαδή, όταν η απώλεια διάδοσης L0 <31,1dB, μπορεί να διατηρηθεί καλή επικοινωνία σε απόσταση 1 km.
Υπό τις ίδιες συνθήκες απώλειας διάδοσης όπως παραπάνω, εάν το κέρδος της κεραίας μετάδοσης GT = 17dBi, δηλαδή μια αύξηση 6dBi, η απόσταση επικοινωνίας μπορεί να διπλασιαστεί, δηλαδή, r = 2 χιλιόμετρα. Άλλες τιμές μπορούν να εξαχθούν με τον ίδιο τρόπο. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι η κεραία σταθμού βάσης με κέρδος GT 17dBi μπορεί να έχει μόνο κάλυψη δέσμης σε σχήμα βεντάλιας με πλάτος δέσμης 30°, 65° ή 90°, κ.λπ., και δεν μπορεί να διατηρήσει πανκατευθυντική κάλυψη.
Επιπλέον, εάν το κέρδος της κεραίας μετάδοσης GT=11dBi παραμείνει αμετάβλητο στον παραπάνω υπολογισμό, αλλά το περιβάλλον διάδοσης αλλάξει, η απώλεια διάδοσης L0=31,1dB-20dB=11,1dB, τότε η μειωμένη απώλεια διάδοσης 20dB θα αυξήσει την απόσταση επικοινωνίας δεκαπλάσια, δηλαδή, r=10 χιλιόμετρα. Ο όρος απώλειας διάδοσης σχετίζεται με το περιβάλλον ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον. Στις αστικές περιοχές, υπάρχουν πολλά ψηλά κτίρια και η απώλεια διάδοσης είναι μεγάλη. Στις προαστιακές αγροτικές περιοχές, τα αγροτόσπιτα είναι χαμηλά και αραιά, και η απώλεια διάδοσης είναι μικρή. Επομένως, ακόμη και αν οι ρυθμίσεις του συστήματος επικοινωνίας είναι ακριβώς οι ίδιες, το αποτελεσματικό εύρος κάλυψης θα είναι διαφορετικό λόγω της διαφοράς στο περιβάλλον χρήσης.
Επομένως, κατά την επιλογή πανκατευθυντικών, κατευθυντικών κεραιών και μορφών κεραιών υψηλού ή χαμηλού κέρδους, είναι απαραίτητο να εξεταστεί η χρήση κεραιών σταθμού βάσης διαφορετικών τύπων και προδιαγραφών ανάλογα με τις συγκεκριμένες συνθήκες του δικτύου κινητής επικοινωνίας και του περιβάλλοντος εφαρμογής.
Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με τις κεραίες, επισκεφθείτε τη διεύθυνση:
Ώρα δημοσίευσης: 25 Ιουλίου 2025
