Khoảng cách liên lạc mà một hệ thống truyền thông không dây có thể đạt được được xác định bởi nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như các thiết bị cấu thành hệ thống và môi trường truyền thông. Mối quan hệ giữa chúng có thể được biểu thị bằng phương trình khoảng cách liên lạc sau đây.
Nếu công suất phát của thiết bị phát trong hệ thống thông tin liên lạc là PT, độ lợi anten phát là GT, và bước sóng hoạt động là λ. Độ nhạy của thiết bị thu là PR, độ lợi anten thu là GR, và khoảng cách giữa anten thu và anten phát là R, trong phạm vi tầm nhìn và trong 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 hao chèn đường truyền của anten phát trạm gốc; L0 là tổn hao sóng vô tuyến trong quá trình truyền dẫn.
Khi thiết kế hệ thống, cần chừa đủ khoảng dự phòng cho mục cuối cùng, đó là tổn hao truyền sóng vô tuyến L0.
Nhìn chung, cần có biên độ an toàn từ 10 đến 15 dB khi đi qua khu vực có nhiều cây cối và các công trình dân dụng; cần biên độ an toàn từ 30 đến 35 dB khi đi qua các công trình bê tông cốt thép.
Đối với các băng tần CDMA và GSM 800MHz, 900MHz, người ta thường cho rằng ngưỡng thu của điện thoại di động vào khoảng -104dBm, và tín hiệu thu được 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 toán là -70 dBm. Giả sử trạm gốc có các thông số sau:
Công suất phát là PT = 20W = 43dBm; công suất thu là PR = -70dBm;
Mức suy hao tín hiệu trên đường dây là 2,4dB (đối với đường dây dài khoảng 60m).
Độ lợi anten thu sóng điện thoại di động GR = 1,5dBi;
Bước sóng hoạt động λ = 33,333 cm (tương đương với tần số f0 = 900 MHz);
Phương trình giao tiếp trên sẽ trở thành:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1.5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2.4dB + tổn hao truyền dẫn L0
114,5dB + GT(dBi) -34,4dB = 20logr(m) + tổn hao truyền dẫn L0
80,1dB + GT(dBi) = 20logr(m) + tổn hao truyền dẫn L0
Khi giá trị bên trái của công thức trên lớn hơn giá trị bên phải, tức là:
GT(dBi) > 20logr(m)-80.1dB+suy hao truyền dẫn L0. Khi bất đẳng thức này đúng, có thể coi hệ thống có thể duy trì liên lạc tốt.
Nếu trạm gốc sử dụng anten phát đa hướng với độ lợi GT=11dBi và khoảng cách giữa anten phát và anten thu là R=1000m, thì phương trình truyền thông sẽ trở thành 11dB>60-80.1dB + suy hao truyền dẫn L0, nghĩa là khi suy hao truyền dẫn L0<31.1dB, có thể duy trì liên lạc tốt trong phạm vi khoảng cách 1 km.
Trong cùng điều kiện suy hao truyền dẫn như trên, nếu độ lợi anten phát GT = 17dBi, tức là tăng 6dBi, thì khoảng cách liên lạc có thể tăng gấp đôi, tức là r = 2 km. Các trường hợp khác có thể được suy ra theo cách tương tự. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng anten trạm gốc với độ lợi GT là 17dBi chỉ có thể tạo ra vùng phủ sóng 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 thay đổi trong phép tính trên, nhưng môi trường truyền dẫn thay đổi, tổn hao truyền dẫn L0=31.1dB-20dB=11.1dB, thì việc giảm tổn hao truyền dẫn 20dB sẽ làm tăng khoảng cách liên lạc lên gấp mười lần, tức là r=10 km. Hệ số tổn hao truyền dẫn liên quan đến môi trường điện từ xung quanh. Ở khu vực đô thị, có nhiều tòa nhà cao tầng và tổn hao truyền dẫn lớn. Ở khu vực nông thôn ngoại ô, nhà cửa thưa thớt và tổn hao truyền dẫn nhỏ. Do đó, ngay cả khi cài đặt hệ thống liên lạc hoàn toàn giống nhau, phạm vi phủ sóng hiệu quả sẽ khác nhau do sự khác biệt về môi trường sử dụng.
Do đó, khi lựa chọn ăng-ten đa hướng, định hướng và các dạng ăng-ten có độ lợi cao hoặc thấp, cần phải xem xét việc sử dụng các loại và thông số kỹ thuật ăng-ten trạm gốc khác nhau tùy theo điều kiện cụ thể của mạng truyền thông di động và môi trường ứng dụng.
Để tìm hiểu thêm về ăng-ten, vui lòng truy cập:
Thời gian đăng bài: 25/7/2025
