Разстоянието за комуникация, което една безжична комуникационна система може да постигне, се определя от различни фактори, като например различните устройства, които съставляват системата, и комуникационната среда. Връзката между тях може да се изрази чрез следното уравнение за разстояние за комуникация.
Ако предавателната мощност на предаващото устройство на комуникационната система е PT, коефициентът на усилване на предавателната антена е GT, а работната дължина на вълната е λ. Чувствителността на приемника на приемащото устройство е PR, коефициентът на усилване на приемащата антена е GR, а разстоянието между приемащата и предаващата антени е R, в рамките на визуалното разстояние и в среда без електромагнитни смущения, съществува следната зависимост:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) Във формулата, Lc е затихването на вмъкнатата антена на предавателната антена на базовата станция; L0 е загубата на радиовълни по време на разпространението.
При проектирането на системата трябва да се остави достатъчен запас за последния елемент, а именно загубата от разпространение на радиовълни L0.
Обикновено се изисква разлика от 10 до 15 dB при преминаване през гори и граждански сгради; разлика от 30 до 35 dB е необходима при преминаване през стоманобетонни сгради.
За честотните ленти 800MH, 900ZMHz CDMA и GSM, обикновено се смята, че праговото ниво на приемане на мобилните телефони е около -104dBm, а действително полученият сигнал трябва да бъде поне с 10dB по-висок, за да се осигури необходимото съотношение сигнал/шум. Всъщност, за да се поддържа добра комуникация, приеманата мощност често се изчислява на -70 dBm. Да приемем, че базовата станция има следните параметри:
Предавателната мощност е PT = 20W = 43dBm; приемащата мощност е PR = -70dBm;
Загубата в захранващото устройство е 2,4 dB (приблизително 60 м захранващо устройство)
Коефициент на усилване на антената за прием на мобилен телефон GR = 1.5dBi;
Работна дължина на вълната λ = 33.333 cm (еквивалентна на честота f0 = 900MHz);
Горното комуникационно уравнение ще стане:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1.5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2.4dB + загуба от разпространение L0
114,5 dB + GT(dBi) -34,4 dB = 20 log(m) + загуба от разпространение L0
80,1 dB + GT(dBi) = 20 log(m) + загуба от разпространение L0
Когато стойността от лявата страна на горната формула е по-голяма от стойността от дясната страна, т.е.:
GT(dBi) > 20logr(m)-80.1dB+загуба при разпространение L0. Когато неравенството е валидно, може да се счита, че системата може да поддържа добра комуникация.
Ако базовата станция използва всепосочна предавателна антена с коефициент на усилване GT=11dBi и разстоянието между предаващата и приемащата антени е R=1000m, комуникационното уравнение допълнително става 11dB>60-80.1dB+загуба от разпространение L0, т.е. когато загубата от разпространение L0<31.1dB, може да се поддържа добра комуникация на разстояние от 1 km.
При същите условия на загуба на разпространение, както по-горе, ако усилването на предаващата антена GT = 17dBi, т.е. увеличение от 6dBi, разстоянието за комуникация може да се удвои, т.е. r = 2 километра. Други могат да се изчислят по същия начин. Трябва обаче да се отбележи, че антената на базовата станция с усилване GT от 17dBi може да има само ветрилообразно покритие на лъча с ширина на лъча 30°, 65° или 90° и т.н. и не може да поддържа всепосочно покритие.
Освен това, ако усилването на предаващата антена GT=11dBi остане непроменено в горното изчисление, но средата на разпространение се промени, загубата от разпространение L0=31.1dB-20dB=11.1dB, тогава намалената загуба от разпространение с 20dB ще увеличи разстоянието на комуникация десетократно, т.е. r=10 километра. Терминът „загуба от разпространение“ е свързан с околната електромагнитна среда. В градските райони има много високи сгради и загубата от разпространение е голяма. В крайградските селски райони селските къщи са ниски и разпръснати, а загубата от разпространение е малка. Следователно, дори ако настройките на комуникационната система са абсолютно еднакви, ефективният обхват на покритие ще бъде различен поради разликата в средата на използване.
Следователно, при избора на всепосочни, насочени антени и форми на антени с висок или нисък коефициент на усилване, е необходимо да се обмисли използването на антени за базови станции от различни видове и спецификации, в зависимост от специфичните условия на мобилната комуникационна мрежа и средата на приложение.
За да научите повече за антените, моля, посетете:
Време на публикуване: 25 юли 2025 г.
