Fresnel Zone - Mikrowellenplanung

In der Funkkommunikation gehört eine Fresnel-Zone (/ freɪˈnɛl / fray-nel) zu einer (theoretisch unendlichen) Anzahl konzentrischer Ellipsoide, die Volumina im Strahlungsmuster einer (normalerweise) kreisförmigen Apertur definieren. Fresnel-Zonen resultieren aus der Beugung durch die kreisförmige Öffnung. Der Querschnitt der ersten (innersten) Fresnel-Zone ist kreisförmig. Nachfolgende Fresnel-Zonen sind im Querschnitt ringförmig (donutförmig) und konzentrisch zur ersten. Die Fresnel-Zone ist nach dem Physiker Augustin-Jean Fresnel benannt.

Bedeutung der Fresnel-Zonen
 

Mikrowellen- und Radio-Fresnel-Zone

Wenn sie nicht blockiert sind, bewegen sich Funkwellen in einer geraden Linie vom Sender zum Empfänger. Wenn sich jedoch entlang des Pfades reflektierende Oberflächen befinden, wie z. B. Gewässer oder glattes Gelände, können die von diesen Oberflächen reflektierten Funkwellen entweder phasenverschoben oder in Phase mit den Signalen ankommen, die direkt zum Empfänger gelangen. Wellen, die von Oberflächen innerhalb einer gleichmäßigen Fresnel-Zone reflektiert werden, sind gegenüber der Direktwegwelle phasenverschoben und verringern die Leistung des empfangenen Signals. Wellen, die von Oberflächen innerhalb einer ungeraden Fresnel-Zone reflektiert werden, sind in Phase mit der Direktwegwelle und können die Leistung des empfangenen Signals verbessern. Manchmal führt dies zu der kontraintuitiven Feststellung, dass das Verringern der Höhe einer Antenne das Signal-Rausch-Verhältnis erhöht.

Fresnel lieferte ein Mittel, um zu berechnen, wo sich die Zonen befinden - wo ein bestimmtes Hindernis meistens phasen- oder phasenverschobene Reflexionen zwischen Sender und Empfänger verursacht. Hindernisse in der ersten Fresnel-Zone erzeugen Signale mit einer Phasenverschiebung der Pfadlänge von 0 bis 180 Grad, in der zweiten Zone sind sie um 180 bis 360 Grad phasenverschoben und so weiter. Gerade nummerierte Zonen haben den maximalen Phasenauslöschungseffekt und ungeradzahlige Zonen können tatsächlich die Signalleistung erhöhen.

Um die Empfängerstärke zu maximieren, muss der Effekt des Hindernisverlusts minimiert werden, indem Hindernisse aus der Hochfrequenz-Sichtlinie (RF LOS) entfernt werden. Die stärksten Signale befinden sich auf der direkten Linie zwischen Sender und Empfänger und liegen immer in der ersten Fresnel-Zone.

Bestimmung des Fresnel-Zonenabstands
 

Mikrowellen- und Radio-Fresnel-Zone

Das Konzept der Fresnel-Zonenfreigabe kann verwendet werden, um Interferenzen durch Hindernisse in der Nähe des Weges eines Funkstrahls zu analysieren. Die erste Zone muss weitgehend frei von Hindernissen sein, um den Funkempfang nicht zu stören. Eine gewisse Verstopfung der Fresnel-Zonen kann jedoch häufig toleriert werden. Als Faustregel gilt, dass die maximal zulässige Behinderung 40% beträgt, die empfohlene Behinderung jedoch 20% oder weniger beträgt.

Bestimmen Sie zum Einrichten von Fresnel-Zonen zunächst die RF-Sichtlinie (RF LOS), die in einfachen Worten eine gerade Linie zwischen der Sende- und der Empfangsantenne ist. Nun wird die Zone um die RF-Sichtlinie als Fresnel-Zone bezeichnet.

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