Відстань зв'язку, яку може досягти система бездротового зв'язку, визначається різними факторами, такими як різні пристрої, що входять до складу системи, та середовище зв'язку. Зв'язок між ними можна виразити наступним рівнянням відстані зв'язку.
Якщо потужність передачі передавального пристрою системи зв'язку дорівнює PT, коефіцієнт підсилення передавальної антени дорівнює GT, а робоча довжина хвилі дорівнює λ. Чутливість приймача приймального пристрою дорівнює PR, коефіцієнт підсилення приймальної антени дорівнює GR, а відстань між приймальною та передавальною антенами дорівнює R, то в межах візуальної відстані та в середовищі без електромагнітних перешкод існує наступне співвідношення:
PT(дБм)-PR(дБм)+GT(дБі)+GR(дБі)=20log4pr(м)/l(м)+Lc(дБ)+ L0(дБ) У формулі Lc – це втрати, що вносяться у фідер передавальної антени базової станції; L0 – втрати радіохвиль під час поширення.
Під час проектування системи слід залишити достатній запас на останній пункт – втрати поширення радіохвиль L0.
Зазвичай, при проході через ліс та цивільні будівлі потрібен запас від 10 до 15 дБ; при проході через залізобетонні будівлі – запас від 30 до 35 дБ.
Для діапазонів частот CDMA та GSM 800 MHz, 900 ZMHz загалом вважається, що пороговий рівень прийому мобільних телефонів становить близько -104 дБм, а фактично прийнятий сигнал повинен бути щонайменше на 10 дБ вищим, щоб забезпечити необхідне співвідношення сигнал/шум. Фактично, для підтримки хорошого зв'язку прийнята потужність часто розраховується як -70 дБм. Припустимо, що базова станція має такі параметри:
Потужність передачі становить PT = 20 Вт = 43 дБм; потужність прийому – PR = -70 дБм;
Втрати в фідері становлять 2,4 дБ (приблизно 60 м фідера)
Коефіцієнт підсилення приймальної антени мобільного телефону GR = 1,5 дБі;
Робоча довжина хвилі λ = 33,333 см (еквівалентно частоті f0 = 900 МГц);
Вищезазначене рівняння зв'язку набуде вигляду:
43 дБм-(-70 дБм)+ ГТ(дБі)+1,5 дБі=32 дБ+ 20 лог.(м) дБ +2,4 дБ + втрати поширення L0
114,5 дБ + GT(дБі) -34,4 дБ = 20 логарифмічних сигналів (м) + втрати на поширення L0
80,1 дБ + GT(дБі) = 20 log(м) + втрати на поширення L0
Коли значення ліворуч у наведеній вище формулі більше, ніж значення праворуч, тобто:
GT(дБі) > 20logr(м)-80,1 дБ+втрати на поширення L0. Коли нерівність виконується, можна вважати, що система може підтримувати хороший зв'язок.
Якщо базова станція використовує всеспрямовану передавальну антену з коефіцієнтом посилення GT=11 дБі, а відстань між передавальною та приймальною антенами становить R=1000 м, рівняння зв'язку далі стає 11 дБ>60-80,1 дБ+втрати поширення L0, тобто, коли втрати поширення L0<31,1 дБ, хороший зв'язок може підтримуватися на відстані 1 км.
За тих самих умов втрат поширення, що й вище, якщо коефіцієнт підсилення передавальної антени GT = 17 дБі, тобто збільшення на 6 дБі, дальність зв'язку можна подвоїти, тобто r = 2 кілометри. Інші значення можна вивести таким самим чином. Однак слід зазначити, що антена базової станції з коефіцієнтом підсилення GT 17 дБі може мати лише віялоподібне покриття променя з шириною променя 30°, 65° або 90° тощо і не може підтримувати всенаправлене покриття.
Крім того, якщо коефіцієнт підсилення передавальної антени GT=11dBi залишається незмінним у наведеному вище розрахунку, але змінюється середовище поширення, втрати поширення L0=31,1dB-20dB=11,1dB, то зменшені втрати поширення на 20dB збільшать відстань зв'язку вдесятеро, тобто r=10 кілометрів. Термін втрат поширення пов'язаний з навколишнім електромагнітним середовищем. У міських районах багато висотних будівель, і втрати поширення значні. У передмістях та сільських районах фермерські будинки низькі та розріджені, а втрати поширення невеликі. Тому, навіть якщо налаштування системи зв'язку абсолютно однакові, ефективна дальність покриття буде різною через різницю в середовищі використання.
Тому, вибираючи всеспрямовані, спрямовані антени та форми антен з високим або низьким коефіцієнтом посилення, необхідно враховувати використання антен базових станцій різних типів та специфікацій відповідно до конкретних умов мережі мобільного зв'язку та середовища застосування.
Щоб дізнатися більше про антени, відвідайте:
Час публікації: 25 липня 2025 р.
