Khoảng cách truyền thông mà một hệ thống truyền thông không dây có thể đạt được được xác định bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như các thiết bị cấu thành nên hệ thống và môi trường truyền thông. Mối quan hệ giữa chúng có thể được biểu thị bằng phương trình khoảng cách truyền thông sau.
Nếu công suất phát của thiết bị phát trong hệ thống thông tin liên lạc là PT, độ lợi anten phát là GT, bước sóng hoạt động là λ. Độ nhạy của bộ thu là PR, độ lợi anten thu là GR, khoảng cách giữa anten thu và anten phát là R, trong phạm vi tầm nhìn và môi trường không có nhiễu điện từ, thì tồn tại mối quan hệ sau:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) Trong công thức, Lc là tổn thất chèn của anten phát trạm gốc; L0 là tổn thất sóng vô tuyến trong quá trình lan truyền.
Khi thiết kế hệ thống, cần phải chừa đủ biên độ cho mục cuối cùng, đó là tổn thất truyền sóng vô tuyến L0.
Nhìn chung, cần có biên độ từ 10 đến 15 dB khi đi qua rừng và các tòa nhà dân dụng; cần có biên độ từ 30 đến 35 dB khi đi qua các tòa nhà bê tông cốt thép.
Đối với băng tần CDMA và GSM 800MHz, 900ZMHz, ngưỡng thu của điện thoại di động thường được cho là khoảng -104dBm, và tín hiệu thu thực tế phải cao hơn ít nhất 10dB để đảm bảo tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu cần thiết. Trên thực tế, để duy trì liên lạc tốt, công suất thu thường được tính là -70dBm. Giả sử trạm gốc có các thông số sau:
Công suất phát là PT = 20W = 43dBm; công suất thu là PR = -70dBm;
Độ suy hao của bộ cấp nguồn là 2,4dB (khoảng bộ cấp nguồn 60m)
Độ lợi ăng-ten thu sóng điện thoại di động GR = 1,5dBi;
Bước sóng làm việc λ = 33,333cm (tương đương với tần số f0 = 900MHz);
Phương trình giao tiếp trên sẽ trở thành:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1.5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2.4dB + suy hao lan truyền L0
114,5dB+ GT(dBi) -34,4dB = 20logr(m)+ suy hao lan truyền L0
80,1dB+ GT(dBi) = 20logr(m)+ suy hao lan truyền L0
Khi giá trị ở vế trái của công thức trên lớn hơn giá trị ở vế phải thì:
GT(dBi) > 20logr(m)-80,1dB+tổn thất lan truyền L0. Khi bất đẳng thức được giữ nguyên, có thể coi hệ thống có thể duy trì giao tiếp tốt.
Nếu trạm gốc sử dụng anten phát đa hướng có độ lợi GT=11dBi và khoảng cách giữa anten phát và anten thu là R=1000m thì phương trình truyền thông tiếp tục trở thành 11dB>60-80,1dB+tổn hao lan truyền L0, nghĩa là khi tổn hao lan truyền L0<31,1dB thì có thể duy trì liên lạc tốt trong phạm vi 1 km.
Trong cùng điều kiện suy hao lan truyền như trên, nếu độ lợi ăng-ten phát GT = 17dBi, tức là tăng 6dBi, khoảng cách liên lạc có thể tăng gấp đôi, tức là r = 2 km. Các kết quả khác cũng có thể được suy ra theo cách tương tự. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng ăng-ten trạm gốc có độ lợi GT 17dBi chỉ có thể có vùng phủ sóng chùm tia hình quạt với độ rộng chùm tia là 30°, 65° hoặc 90°, v.v., và không thể duy trì vùng phủ sóng đa hướng.
Ngoài ra, nếu độ lợi anten phát GT=11dBi không đổi trong phép tính trên, nhưng môi trường truyền sóng thay đổi, suy hao truyền sóng L0=31.1dB-20dB=11.1dB, thì suy hao truyền sóng 20dB giảm sẽ tăng khoảng cách truyền sóng lên gấp mười lần, tức là r=10 km. Suy hao truyền sóng liên quan đến môi trường điện từ xung quanh. Ở khu vực thành thị, có nhiều nhà cao tầng, suy hao truyền sóng lớn. Ở vùng nông thôn ngoại ô, nhà cửa thưa thớt, suy hao truyền sóng nhỏ. Do đó, ngay cả khi cài đặt hệ thống truyền sóng giống hệt nhau, phạm vi phủ sóng hiệu quả cũng sẽ khác nhau do môi trường sử dụng khác nhau.
Do đó, khi lựa chọn anten đa hướng, anten định hướng và dạng anten có độ lợi cao hay độ lợi thấp, cần cân nhắc sử dụng anten trạm gốc có nhiều loại và thông số kỹ thuật khác nhau tùy theo điều kiện cụ thể của mạng thông tin di động và môi trường ứng dụng.
Để tìm hiểu thêm về ăng-ten, vui lòng truy cập:
Thời gian đăng: 25-07-2025
