מרחק התקשורת שמערכת תקשורת אלחוטית יכולה להשיג נקבע על ידי גורמים שונים כגון המכשירים השונים המרכיבים את המערכת וסביבת התקשורת. ניתן לבטא את הקשר ביניהם באמצעות משוואת מרחק התקשורת הבאה.
אם עוצמת השידור של התקן המשדר של מערכת התקשורת היא PT, הגבר אנטנת השידור הוא GT, ואורך הגל הפעיל הוא λ. רגישות מקלט התקן הקולט היא PR, הגבר אנטנת הקליטה הוא GR, והמרחק בין אנטנת הקליטה והמשדר הוא R, בתוך המרחק הראייתי ובסביבה ללא הפרעות אלקטרומגנטיות, קיים הקשר הבא:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB). בנוסחה, Lc הוא אובדן ההכנסה של אנטנת השידור של תחנת הבסיס; L0 הוא אובדן גלי הרדיו במהלך ההתפשטות.
בעת תכנון המערכת, יש להשאיר מרווח מספיק לפריט האחרון, אובדן התפשטות גלי הרדיו L0.
באופן כללי, נדרש מרווח רעש של 10 עד 15 dB בעת מעבר דרך יערות ומבנים אזרחיים; נדרש מרווח רעש של 30 עד 35 dB בעת מעבר דרך מבני בטון מזוין.
עבור תחומי התדרים CDMA של 800MH, 900ZMHz ו-GSM, מקובל לחשוב שרמת סף הקליטה של טלפונים ניידים היא כ-104dBm-, והאות הנקלט בפועל צריך להיות גבוה בלפחות 10dB- כדי להבטיח את יחס אות לרעש הנדרש. למעשה, על מנת לשמור על תקשורת טובה, ההספק הנקלט מחושב לעתים קרובות כ-70dBm-. נניח שלתחנת הבסיס יש את הפרמטרים הבאים:
עוצמת השידור היא PT = 20W = 43dBm; עוצמת הקליטה היא PR = -70dBm;
אובדן עוצמת הזנה הוא 2.4dB (כ-60 מטר הזנה)
הגבר אנטנת קליטת טלפון נייד GR = 1.5dBi;
אורך גל עבודה λ = 33.333 ס"מ (שווה ערך לתדר f0 = 900 מגה-הרץ);
משוואת התקשורת הנ"ל תהפוך ל:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1.5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2.4dB + אובדן התפשטות L0
114.5dB+ GT(dBi) -34.4dB = 20logr(m)+ אובדן התפשטות L0
80.1dB+ GT(dBi) = 20logr(m)+ אובדן התפשטות L0
כאשר הערך בצד שמאל של הנוסחה לעיל גדול מהערך בצד ימין, כלומר:
GT(dBi) > 20logr(m)-80.1dB+אובדן התפשטות L0. כאשר אי השוויון מתקיים, ניתן להסיק שהמערכת יכולה לשמור על תקשורת טובה.
אם תחנת הבסיס משתמשת באנטנת שידור רב-כיוונית עם הגבר של GT=11dBi והמרחק בין אנטנת השידור והקליטה הוא R=1000 מטר, משוואת התקשורת הופכת עוד יותר ל- 11dB>60-80.1dB+אובדן התפשטות L0, כלומר, כאשר אובדן ההתפשטות L0<31.1dB, ניתן לשמור על תקשורת טובה במרחק של ק"מ אחד.
תחת אותם תנאי אובדן התפשטות כמו לעיל, אם הגבר אנטנת השידור GT = 17dBi, כלומר, עלייה של 6dBi, ניתן להכפיל את מרחק התקשורת, כלומר, r = 2 קילומטרים. ניתן להסיק מרחקים אחרים באותו אופן. עם זאת, יש לציין כי אנטנת תחנת בסיס עם הגבר GT של 17dBi יכולה להיות בעלת כיסוי קרן בצורת מניפה בלבד עם רוחב קרן של 30°, 65° או 90° וכו', ואינה יכולה לשמור על כיסוי רב-כיווני.
בנוסף, אם הגבר אנטנת השידור GT=11dBi נותר ללא שינוי בחישוב לעיל, אך סביבת ההתפשטות משתנה, אובדן ההתפשטות L0=31.1dB-20dB=11.1dB, אזי אובדן ההתפשטות המופחת של 20dB יגדיל את מרחק התקשורת פי עשרה, כלומר, r=10 קילומטרים. מונח אובדן ההתפשטות קשור לסביבה האלקטרומגנטית שמסביב. באזורים עירוניים, ישנם בניינים רבי קומות רבים ואובדן ההתפשטות גדול. באזורים כפריים בפרברים, בתי החווה נמוכים ודלילים, ואובדן ההתפשטות קטן. לכן, גם אם הגדרות מערכת התקשורת זהות לחלוטין, טווח הכיסוי האפקטיבי יהיה שונה עקב ההבדל בסביבת השימוש.
לכן, בעת בחירת אנטנות רב-כיווניות, כיווניות ואנטנות בעלות הגבר גבוה או הגבר נמוך, יש לשקול שימוש באנטנות תחנות בסיס מסוגים ומפרטים שונים בהתאם לתנאים הספציפיים של רשת התקשורת הסלולרית וסביבת היישום.
למידע נוסף על אנטנות, אנא בקרו באתר:
זמן פרסום: 25 ביולי 2025
