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, загубата от разпространението 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 = 900 MHz);
Горното комуникационно уравнение ще стане:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1.5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2.4dB + загуба от разпространение L0
114.5dB + GT(dBi) -34.4dB = 20logr(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.
