Det kommunikationsavstånd som ett trådlöst kommunikationssystem kan uppnå bestäms av olika faktorer, såsom de olika enheter som utgör systemet och kommunikationsmiljön. Förhållandet mellan dem kan uttryckas med följande kommunikationsavståndsekvation.
Om sändningseffekten för kommunikationssystemets sändningsenhet är PT, sändningsantennens förstärkning är GT och driftsvåglängden är λ. Mottagningsenhetens mottagares känslighet är PR, mottagningsantennens förstärkning är GR och avståndet mellan mottagnings- och sändningsantennerna är R, så finns följande förhållande inom synavståndet och i en miljö utan elektromagnetisk störning:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB). I formeln är Lc matarens insättningsförlust för basstationens sändarantenn; L0 är radiovågsförlusten under utbredningen.
Vid systemkonstruktion bör tillräckligt marginal lämnas för den sista punkten, radiovågsutbredningsförlusten L0.
Generellt sett krävs en marginal på 10 till 15 dB vid passering genom skog och civila byggnader; en marginal på 30 till 35 dB krävs vid passering genom armerade betongbyggnader.
För frekvensbanden 800MH, 900ZMHz CDMA och GSM anses det allmänt att tröskelnivån för mottagning i mobiltelefoner är cirka -104dBm, och den faktiska mottagna signalen bör vara minst 10dB högre för att säkerställa det erforderliga signal-brusförhållandet. För att upprätthålla god kommunikation beräknas den mottagna effekten ofta till -70dBm. Antag att basstationen har följande parametrar:
Sändningseffekten är PT = 20W = 43dBm; mottagningseffekten är PR = -70dBm;
Matarförlusten är 2,4 dB (ungefär 60 m matarledning)
Mobiltelefonmottagningsantennens förstärkning GR = 1,5 dBi;
Arbetsvåglängd λ = 33,333 cm⁻¹ (motsvarande frekvens f0 = 900 MHz);
Ovanstående kommunikationsekvation blir:
43 dBm - (-70 dBm) + GT (dBi) + 1,5 dBi = 32 dB + 20 logr (m) dB + 2,4 dB + utbredningsförlust L0
114,5 dB+ GT(dBi) -34,4 dB = 20 logr(m)+ utbredningsförlust L0
80,1 dB+ GT(dBi) = 20 logr(m)+ utbredningsförlust L0
När värdet på vänster sida av formeln ovan är större än värdet på höger sida, det vill säga:
GT(dBi) > 20logr(m)-80,1dB+utbredningsförlust L0. När olikheten gäller kan man anta att systemet kan upprätthålla god kommunikation.
Om basstationen använder en rundstrålande sändarantenn med en förstärkning på GT=11dBi och avståndet mellan sändar- och mottagarantennerna är R=1000m, blir kommunikationsekvationen vidare 11dB>60-80,1dB+utbredningsförlust L0, det vill säga när utbredningsförlusten L0<31,1dB kan god kommunikation upprätthållas inom ett avstånd av 1 km.
Under samma utbredningsförlustförhållanden som ovan, om sändarantennens förstärkning GT = 17 dBi, det vill säga en ökning med 6 dBi, kan kommunikationsavståndet fördubblas, det vill säga r = 2 kilometer. Andra kan härledas på samma sätt. Det bör dock noteras att basstationsantennen med en förstärkning GT på 17 dBi endast kan ha en solfjäderformad stråltäckning med en strålbredd på 30°, 65° eller 90°, etc., och inte kan upprätthålla rundstrålande täckning.
Om dessutom sändarantennens förstärkning GT=11dBi förblir oförändrad i ovanstående beräkning, men utbredningsmiljön ändras, utbredningsförlusten L0=31.1dB-20dB=11.1dB, kommer den minskade utbredningsförlusten på 20dB att öka kommunikationsavståndet tiofaldigt, det vill säga r=10 kilometer. Utbredningsförlusttermen är relaterad till den omgivande elektromagnetiska miljön. I stadsområden finns det många höghus och utbredningsförlusten är stor. I förortsområden på landsbygden är bondgårdarna låga och glesbygdsmässigt bebyggda, och utbredningsförlusten är liten. Därför, även om kommunikationssystemets inställningar är exakt desamma, kommer det effektiva täckningsområdet att variera på grund av skillnaden i användningsmiljön.
Därför är det nödvändigt att överväga att använda basstationsantenner av olika typer och specifikationer beroende på de specifika förhållandena i mobilkommunikationsnätverket och applikationsmiljön när man väljer rundstrålande, riktade antenner och antennformer med hög eller låg förstärkning.
För att lära dig mer om antenner, besök:
Publiceringstid: 25 juli 2025
