Tool zur Berechnung der Fresnel-Zone

Videoanleitung

Durch Eingeben von Frequenz und Entfernung können Sie die ideale Antennenhöhe berechnen, die die Fresnel-Zone und die Antennenhöhe berücksichtigt, die 60% des Fresnel-Radius entspricht.

Was ist die Fresnel-Zone?

Bei der Fresnel-Zone handelt es sich im Allgemeinen um einen Bereich (Sichtverbindung), in dem eine Kommunikation möglich ist. Gute Sichtverbindung bedeutet nicht einfach, dass beide Antennen füreinander sichtbar sind, sondern bezieht sich auf die Fresnel-Zone, die für eine zuverlässige Kommunikation erforderlich ist.

Die Fresnel-Zone ist ein ellipsoidischer Raum, der mit der 1. bis 2. Fresnel-Zone beginnt und sich unendlich weit nach außen erstreckt, aber hauptsächlich durch die 1. Fresnel-Zone charakterisiert wird. Wenn die Bedingungen für die 1. Fresnel-Zone erfüllt sind, kann dies als nahezu äquivalent zur Ausbreitung von Funkwellen im freien Raum angesehen werden. Diese Bedingung kann jedoch angenähert werden, wenn mindestens 60 % des 1. Fresnel-Radius frei sind.

Beispiel: Bei Übertragung über 1000 m mit 400 MHz, beträgt der Fresnel-Zonen-Radius    13,2 m. 60% dieses Radius wären 7,9 m.

In der obigen Darstellung sind die Antennen 15 m hoch, so dass ein maximaler Freiraum       (100 %) in der Fresnel-Zone erreicht wird.

In der obigen Abbildung, in der die Antennen 3 m hoch sind, ist der untere Teil der Fresnel-Zone offensichtlich nicht frei, was zu einem Übertragungsverlust von 6 dB führt.

In der Realität breitet sich die Fresnel-Zone sowohl nach links und rechts als auch nach oben und unten aus, so dass ihr Einfluss 3-dimensional analysiert werden muss.

Die Eigenschaften der Fresnel-Zone hängen von der Frequenz und von der Entfernung ab. Wenn die Frequenz erhöht (kürzere Wellenlänge) oder der Abstand verringert wird, nimmt die Ausdehnung der Fresnel-Zone ab.

Bei der Planung eines Kommunikationssystems sollte idealerweise eine Sichtverbindung bestehen. In der Praxis ist dies jedoch schwierig, so dass die Installation so weit wie das möglich ist erfolgen sollte, um dies zu erreichen. Bei der Installation der Antenne sollten neben der Fresnel-Zone auch das Richtdiagramm der Antenne und andere Faktoren berücksichtigt werden.

Auf dieser Seite verwendete Formeln

Distanz zwischen Sender und Antenne: d(m)

Abstand von der Mittelachse zum Zonenrand in der Mitte (Fresnel-Radius): r1(m)

Abstand vom Sender zum Fresnel-Radius in der Mitte: d1(m)

Abstand vom Empfänger zum Fresnel-Radius in der Mitte: d2(m)

Unterschied zwischen dem direkten und dem indirekten Weg der Funkwellen in der Fresnel-Zone: d3(m)

Wellenlänge: λ(m)

  $$ d3=\sqrt{d1^2+r1^2}+\sqrt{d2^2+r1^2}-d=\frac{\lambda}{2} $$

Daher ist der Fresnel-Radius überall entlang der Zone:

$$ r1(m)=\sqrt{\lambda\frac{d1d2}{d1+d2}} $$

Der Fresnel-Radius genau in der Mitte kann ausgedrückt werden, wenn d1 = d2 = d/2:

$$ r1(m)_{centre} =\frac{\sqrt{\lambda d}}{2} $$