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| Date post: | 20-Feb-2017 |
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Sobre este material
• Vídeos da apresentação em:
https://youtu.be/YR7g3Gp9VZE
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• Antenas
• Algumas características da propagação de microondas:
• Atenuação• Reflexão• Refração• Dispersão• Difração
Antenas
• Atenuação• Como qualquer sinal enviado em um meio de
propagação os sinais de microondas sofrem atenuação
• Atenuação = perda de potência do sinal• Interferem na atenuação:
• Distribuição do sinal no espaço na transmissão• Capacidade da antena de recepção de capturar o
sinal
Antenas
• Atenuação• Distribuição do sinal no espaço• O sinal transmitido espalha-se no espaço conforme o
ângulo de abertura da antena• Considera-se como referência a antena isotrópica
(irradiação em forma de esfera)• A área de propagação é definida pela área de uma
esfera, ou seja:
Antenas
• Atenuação• Uma antena isotrópica irradia em todas as direções,
formando uma esfera• Apenas parte da energia é absorvida pela antena de
recepção
Antenas
• Atenuação• A potência distribuída S na área expressa em mW por
m2 na distância d (raio da esfera) com potência de transmissão Pt é definida por:
• Isto significa que a potência de um sinal em um ponto é proporcional ao quadrado da distância entre este ponto e a antena de transmissão
Antenas
• Atenuação• ou seja:
Antenas
• Atenuação• A abertura de recepção de sinal de uma antena
isotrópica é definida como:
• Sendo λ = comprimento da onda em metros
Antenas
• Atenuação• Tendo esta abertura, pode-se concluir que o sinal S
presente nesta área será o equivalente à potência de recepção P
r:
Antenas
• Atenuação• unindo tudo:
Antenas
• Atenuação• Têm-se então que a atenuação no espaço, definida
por FSPL (Free Space Path Lost) é:
• Com d sendo a distância em metros• λ sendo o comprimento da onda em metros
Antenas
• Atenuação
Antenas
• Atenuação em obstáculos:
Antenas
• Reflexão:• Conforme o material de um obstáculo, o sinal de
microondas é refletido (metal e água)• O ângulo de reflexão depende do ângulo de
incidência do sinal• Sempre relativo à normal N
Antenas
• Reflexão:• A reflexão é utilizada na confecção de antenas • Objetivo de direcionar o sinal
Antenas
• Refração:• Quando o sinal troca de meio de propagação com
densidades diferentes, altera sua direção• A alteração da direção depende do material do meio
original e do material do novo meio
Antenas
• Disperção:• Ao atingir um obstáculo com superfície irregular, o
sinal pode sofrer reflexões em diferentes direções• Este efeito depende da irregularidade e profundidade
da irregularidade do obstáculo
Antenas
• Difração:• O sinal de microondas contorna qualquer objeto que
possua tamanho maior que o comprimento da onda• Isto faz com que o sinal preencha toda a área de um
ambiente• Também permite comunicação entre dois pontos
sem visada• Ocorre devido à forma de propagação das ondas
Antenas
• Difração:
Antenas
• Difração:
• Cada ponto de uma onda é uma fonte de energia para a formação da onda subsequente
• Analogia: água ou som:
• Ao atirar-se uma pedra na água, criam-se ondas• Quandos as ondas atingem um pier, por exemplo, nota-se que atrás do obstáculo
se formam ondas de menor intensidade, porém sua amplitude não é totalmente absorvida pelo obstáculo
• Ao utilizarmos um obstáculo para uma onda sonora, nota-se que o som continua propagando-se atrás do obstáculo em menor intensidade
Antenas
• Difração:
• Princípio Huygens
• Cada pondo em uma onda funciona como uma fonte para uma onda secundária denominada wavelet
• Uma nova onda é formada a partir da união das diversas wavelets• Esta nova onda não é irradiada igualmente em todas as direções, apesar de
possuir amplitude máxima na direção da onda original e zero em direção oposta
• Este efeito causa a difração ao encontrar-se um obstáculo
Antenas
• Difração:
• Princípio Huygens
Antenas
• Difração:
• A área mais importante para a propagação do sinal é denominada Zona de Fresnel Primária
Antenas
• Difração:• Cálculo da Zona de Fresnel:
• Elispóide• O raio em um determinado ponto em metros é
determinado como:
• Onde d1 é a distância entre a primeira antena e o ponto em Km
• d2 é a distância entre o ponto e a segunda antena em Km
• d é a distância total em Km• f é a frequência da onda em Mhz• r
m é o raio da elipsóide em metros
Antenas
• Difração:
Antenas
• Difração:• Altura das torres de comunicação• A Zona de fresnel deve estar livre de objetos
• Até 20% da área pode estar comprometida, acima disso não existe comunicação!
• Deve-se considerar a inclinação do planeta quando a distância for maior de 10 Km
• ≤ 10 Km = 0m• 10 Km → 20 Km = 6m• 20 Km → 30 Km = 12m• ...
Antenas
• Difração:• Altura das torres de comunicação
Antenas
• Link sem fios -- exemplo:• Transmissor (AP): 20 dBm• atenuação no cabo (3m RG213) ≃ 2dB• antena de 24 dBi de ganho• distância de 10 Km entre as antenas• FSPL = 20 log (4πd / λ)
• FSPL = 20 log ( 4.π.10000/0,125)• FSPL = 20 log (1005312) = 20 x 6,0023 ≃ 120 dB
• antena de recepção = 24 dBi de ganho• atenuação no cabo ≃ 2dB
Pr = 20dBm - 2dB + 24dBi - 120dB + 24dBi - 2dB = -56dBm
Antenas
• Link sem fios -- exemplo:• Interferências:
• Adiciona-se uma perda entre 6-9dB a cada 2 Km• colocando 6dB x 5 ≃ 30 dB de perda
Pr = -56dBm - 30dB = -86dBm
Antenas
• Link sem fios -- exemplo:• exemplo de sensibilidade na recepção [802.11n]:
Antenas
Vazão Sinal
150 Mbps -76dBm
121.5 Mbps -78dBm
108 Mbps -80dBm
81 Mbps -84dBm
54 Mbps -87dBm
40.5 Mbps -91dBm
27 Mbps -92dBm
13.5 Mbps -95dBm
• Link sem fios -- exemplo:• Altura das torres:
• ex: obstáculo mais alto entre as antenas = prédio de 5 andares = 5 x 3m = 15m de altura a 4 Km da primeira antena
• Zona de fresnel primária a 4 Km:
Rm
= 547 sqr ( 4 . 6 / 2400 . 10) = 547 sqr (20/24000)
Rm
= 547 sqr (0,000833333) = 547 . 0,028867513 = 15,79m
altura das antenas = 15m (prédio) + 16m (fresnel) = 31 m
Antenas
