Kommunikasjonsavstanden et trådløst kommunikasjonssystem kan oppnå bestemmes av ulike faktorer, som de ulike enhetene som utgjør systemet og kommunikasjonsmiljøet. Forholdet mellom dem kan uttrykkes ved følgende kommunikasjonsavstandsligning.
Hvis sendeeffekten til sendeenheten i kommunikasjonssystemet er PT, er sendeantennens forsterkning GT, og driftsbølgelengden er λ. Mottakerenhetens mottakerfølsomhet er PR, mottakerantennens forsterkning er GR, og avstanden mellom mottaker- og sendeantennene er R, innenfor den visuelle avstanden og i miljøet uten elektromagnetisk interferens, eksisterer følgende forhold:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB). I formelen er Lc materens innsettingstap for basestasjonens sendeantenne; L0 er radiobølgetapet under forplantningen.
Ved utforming av systemet bør det være tilstrekkelig margin for det siste elementet, radiobølgeforplantningstapet L0.
Vanligvis kreves en margin på 10 til 15 dB ved kjøring gjennom skog og sivile bygninger, og en margin på 30 til 35 dB ved kjøring gjennom armerte betongbygninger.
For frekvensbåndene 800MH, 900ZMHz CDMA og GSM antas det generelt at mottakerterskelnivået for mobiltelefoner er omtrent -104dBm, og det faktiske mottatte signalet bør være minst 10dB høyere for å sikre det nødvendige signal-til-støy-forholdet. For å opprettholde god kommunikasjon beregnes den mottatte effekten ofte til -70 dBm. Anta at basestasjonen har følgende parametere:
Sendeeffekten er PT = 20W = 43dBm; mottakseffekten er PR = -70dBm;
Tapet i materen er 2,4 dB (omtrent 60 m mater)
Mobiltelefonmottaksantennens forsterkning GR = 1,5 dBi;
Arbeidsbølgelengde λ = 33,333 cm⁻¹ (tilsvarende frekvens f0 = 900 MHz);
Kommunikasjonsligningen ovenfor blir:
43 dBm - (-70 dBm) + GT (dBi) + 1,5 dBi = 32 dB + 20 logr (m) dB + 2,4 dB + forplantningstap L0
114,5 dB+ GT(dBi) -34,4 dB = 20 logr(m)+ forplantningstap L0
80,1 dB+ GT(dBi) = 20 logr(m)+ forplantningstap L0
Når verdien på venstre side av formelen ovenfor er større enn verdien på høyre side, er det slik:
GT(dBi) > 20 logr(m) - 80,1 dB + forplantningstap L0. Når ulikheten holder, kan det anses at systemet kan opprettholde god kommunikasjon.
Hvis basestasjonen bruker en omnidireksjonell sendeantenne med en forsterkning på GT=11dBi og avstanden mellom sende- og mottakerantennene er R=1000m, blir kommunikasjonsligningen videre 11dB>60–80,1dB+forplantningstap L0, det vil si at når forplantningstapet L0<31,1dB, kan god kommunikasjon opprettholdes innenfor en avstand på 1 km.
Under de samme forplantningstapsforholdene som ovenfor, hvis sendeantennens forsterkning GT = 17 dBi, det vil si en økning på 6 dBi, kan kommunikasjonsavstanden dobles, det vil si r = 2 kilometer. Andre kan utledes på samme måte. Det bør imidlertid bemerkes at basestasjonsantennen med en forsterkning GT på 17 dBi bare kan ha en vifteformet stråledekning med en strålebredde på 30°, 65° eller 90°, osv., og ikke kan opprettholde omnidireksjonell dekning.
I tillegg, hvis forsterkningen til sendeantennen GT=11dBi forblir uendret i beregningen ovenfor, men forplantningsmiljøet endres, forplantningstapet L0=31.1dB–20dB=11.1dB, vil det reduserte forplantningstapet på 20dB øke kommunikasjonsavstanden ti ganger, det vil si r=10 kilometer. Forplantningstapsleddet er relatert til det omkringliggende elektromagnetiske miljøet. I byområder er det mange høyhus, og forplantningstapet er stort. I forstadsområder på landsbygda er gårdshusene lave og spredte, og forplantningstapet er lite. Derfor, selv om kommunikasjonssysteminnstillingene er nøyaktig de samme, vil det effektive dekningsområdet være forskjellig på grunn av forskjellen i bruksmiljøet.
Derfor, når man velger rundstrålende, retningsbestemte antenner og antenner med høy eller lav forsterkning, er det nødvendig å vurdere bruk av basestasjonsantenner av forskjellige typer og spesifikasjoner i henhold til de spesifikke forholdene i mobilkommunikasjonsnettverket og applikasjonsmiljøet.
For å lære mer om antenner, vennligst besøk:
Publisert: 25. juli 2025
