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什么是天線的*菲涅爾區(qū)

2017年01月03日 15:21深圳市深方科技有限公司點(diǎn)擊量：3132

　　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(zhǎng)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*菲尼爾區(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(zhǎng)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*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*菲涅爾半徑，計(jì)算公式如下:
 
　　R=0.5(λD)0.5(4) λ為波長(zhǎng)，D為兩天線的距離λ=3*108/f m
 
　　以無線網(wǎng)橋?yàn)槔?，網(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*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(zhǎng)，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，*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(zhǎng)。
 
　　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，*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(zhǎng)。
 
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