微波傳輸中可以這么簡(jiǎn)單的理解: 從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)傳播路徑上,有直射波和反射波,在直射波波下面的橢圓形區(qū)叫做菲涅爾區(qū)。奇數(shù)菲涅爾區(qū)依次和直射波相差半波長奇數(shù)倍,但是同相位到達(dá),可以對(duì)直射波做有益的補(bǔ)充。偶數(shù)菲涅爾正好相反,可以削弱直射波的能量。一般設(shè)計(jì)的要求只需要第一菲涅爾區(qū)。
無線電波波束的菲涅耳區(qū)是一個(gè)直接環(huán)繞在可見視線通路周圍的橢球區(qū)域。其厚度會(huì)因信號(hào)通路長度和信號(hào)頻率的不同而有變化。
正如上圖所示,當(dāng)堅(jiān)硬物體突入菲涅耳區(qū)內(nèi)的信號(hào)通道時(shí),銳邊衍射就會(huì)使部分信號(hào)偏轉(zhuǎn),致使其到達(dá)接收天線的時(shí)間略微晚于直接信號(hào)。由于這些偏轉(zhuǎn)的信號(hào)與直接信號(hào)有相位差,所以它們會(huì)降低其功率或者將其完全抵消。如果樹木或其他“軟”物體突入菲涅耳區(qū),它們就會(huì)削弱通過的信號(hào)(降低其強(qiáng)度)。簡(jiǎn)而言之,盡管事實(shí)上你能夠看到一個(gè)位置,但這并不意味著你就能夠建立到該位置的優(yōu)質(zhì)無線微波電鏈路。
在收發(fā)天線之間連一條線,以這條線為軸心,以R為半徑的一個(gè)類似于管道的區(qū)域內(nèi),沒有障礙物的阻擋。這個(gè)管道稱為菲涅爾區(qū)(Fresnel Zone),菲涅爾區(qū)是一個(gè)橢球體,收發(fā)天線位于橢球的兩個(gè)焦點(diǎn)上,圖中R為第一菲涅爾半徑,計(jì)算公式如下:
R=0.5(λD)0.5(4) λ為波長,D為兩天線的距離λ=3*108/f m
以無線網(wǎng)橋?yàn)槔W(wǎng)橋一般工作在2.4~5.8GHz頻段,電磁波具有類似光波的特性。近距離傳輸時(shí),由于功率余量大,即使中間有阻擋也能通過反射波或天線旁瓣進(jìn)行通信。但遠(yuǎn)距離時(shí),一定要求收發(fā)天線之間實(shí)現(xiàn)“視線無阻擋”(clear line of sight),其含義是,在收發(fā)天線之間連一條線,以這條線為軸心,以R為半徑的一個(gè)類似于管道的區(qū)域內(nèi),沒有障礙物的阻擋。如圖所示,這個(gè)管道稱為菲涅爾區(qū)(Fresnel Zone),菲涅爾區(qū)是一個(gè)橢球體,收發(fā)天線位于橢球的兩個(gè)焦點(diǎn)上,圖中R為第一菲涅爾半徑,計(jì)算公式如下:
R=0.5(λD)的0.5次冪 λ為波長,D為兩天線的距離
從公式可得當(dāng)頻率固定時(shí),菲涅爾半徑隨著傳輸距離的增加而增大。
例: 當(dāng)D=10Km,f=2.4GHz時(shí) λ=0.125m R=17.678m
f=5GHz時(shí) λ=0.06m R=12.247m
從上式比較中可得當(dāng)距離固定時(shí),頻率越高,其菲涅爾半徑越小。這表明在低頻段通信中影響通信的某些障礙物,在高頻段可能不再影響通信。
為保證系統(tǒng)正常通信,收發(fā)天線架設(shè)的高度要滿足使它們之間的障礙物盡可能不超過其菲涅爾區(qū)的20%,否則電磁波多徑傳播就會(huì)產(chǎn)生不良影響,導(dǎo)致通信質(zhì)量下降,甚至中斷通信。例如在海上通信,通信雙方高度相同,頻率為2.4GHz,通信距離7Km,海浪的高度為2米,那么天線架設(shè)的高度要大于L=2+14.790=16.790m。
從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)傳播路徑上,有直射波和反射波,反射波的電場(chǎng)方向正好與原來相反,相位相差180度。如果天線高度較低且距離較遠(yuǎn)時(shí),直射波路徑與反射波路徑差較小,則反射波將會(huì)產(chǎn)生破壞作用。
實(shí)際傳播環(huán)境中,第一菲涅爾區(qū)定義為包含一些反射點(diǎn)的橢圓體,在這些反射點(diǎn)上反射波和直射波的路徑差小于半個(gè)波長?! ?/p>
例: 當(dāng)D=10Km,f=2.4GHz時(shí)
λ=0.125m R=17.678m
f=5GHz時(shí) λ=0.06m R=12.247m
從上式比較中可得當(dāng)距離固定時(shí),頻率越高,其菲涅爾半徑越小。這表明在低頻段通信中影響通信的某些障礙物,在高頻段可能不再影響通信。
為保證系統(tǒng)正常通信,收發(fā)天線架設(shè)的高度要滿足使它們之間的障礙物盡可能不超過其菲涅爾區(qū)的20%,否則電磁波多徑傳播就會(huì)產(chǎn)生不良影響,導(dǎo)致通信質(zhì)量下降,甚至中斷通信。例如在海上通信,通信雙方高度相同,頻率為2.4GHz,通信距離7Km,海浪的高度為2米,那么天線架設(shè)的高度要大于L=2+14.790=16.790m。
從發(fā)射機(jī)到接收機(jī)傳播路徑上,有直射波和反射波,反射波的電場(chǎng)方向正好與原來相反,相位相差180度。如果天線高度較低且距離較遠(yuǎn)時(shí),直射波路徑與反射波路徑差較小,則反射波將會(huì)產(chǎn)生破壞作用。
實(shí)際傳播環(huán)境中,第一菲涅爾區(qū)定義為包含一些反射點(diǎn)的橢圓體,在這些反射點(diǎn)上反射波和直射波的路徑差小于半個(gè)波長。