Raza maxima de comunicare prin radio.

Multi producatori a aparatelor radio in cataloagele lor de aparate indica parametru numit ” zona maxima de transmisie (in spatiu deschis)”. Chestiunea „in spatiu deschis” este teoretic, un caz idealizat, cand unda se propage in vid, deci in conditii nedisponibile pentru utilizare.

In articolul din fata vom analiza conditiile reale de propagare a undelor de radio in contextul benzilor ISM (ang. Industrial, Scientific, Medical equippment – aparate industriale, stintifiice, medicale). Aceste benzi sunt folosite in special de aparate clasa I (acestea care pot fi utilizate fara autorizatii radio ) pentru scopuri industriale, stintifiice, medicale si uz casnic. Actual benziile ISM se impart in cateva grupuri (tab.1).

Tab. 1. Grupa de benzi ISM

Trebuie remarcat ca tabelul de mai sus prezinta intervalele de frecventa care sunt reglementate pe terenul Uniunii Europene. In benzile ISM sunt diferite limitari de transmisie radio, si anume, canalele alese au destinatia stabilita dinainte, de ex. monitorizare. Alte limitari sunt puterea de iesire, latimea canalului sau timpul de functionare in banda. Informatii detaliate cu privire la acest subiect puteti sa gasiti printre altele in Regulamentul Radiocomunicatiei ITU, recomandarile ITU si Tabelul National de Atribuire a Benzilor de Frecventa.

Banda ISM ceea mai intensiv exploatata este UHF 433 MHz. Multe dispozitive de radio opereaza in aceasta banda, de aceea este dificil gasirea unui canal fara perturbatii in special in orase mai mari. In plus banda de frecventa 433,05–434,79 MHz este destinat pentru servicii de amatori. Exista deci riscul ca dispozitivele de alarma care opereaza in aceasta banda sa fie perturbate de statii de radioamatori de o putere mult mai mare, circa 100 W; de exemplu dispozitivelor de alarma care opereaza in aceasta banda au o putere maxima 10 mW. De aceea majoritatea dispozitivelor fabricate in prezent lucreaza pe frecvente mai mari, de ex. 868 MHz, 2,4 GHz, 5,8 GHz. In cazul benzi 868 MHz factorul de ocupare este destul de mic, in special pe banda 868–869,7 MHz.

Raza maxima de transmisie (abreviere: RMT) in conditii reale, poate fi de cateva ori mai mica decat RMT in spatiu deschis. Atenuarea undelor este afectata de mai multi factori.

Exista trei tipuri de baza de teren.

Fig. 1. Trei terenuri de baza: (1) spatiu cu obstacole, (2) spatiu semiliber, (3) spatiu liber

Desenul de mai sus prezinta trei tipuri de spati, in care se poate planifica comunicatia. Cand antena de emisie si receptie sunt optic invizibile ( se refera la benzi peste 300 MHz),comunicatia poate sa nu fie realizata (fig.1.1). In situatia ca pe fig. rys. 1.2 (spatiu semiliber ) – comunicatia poate fi nesatisfacatoare, deoarece semnalul nu este suficient de puternic.

Unda de radio de frecvente ISM poate fi atenuate de diferite obiecte, de ex.:

– peretele interior a cladirii – atenueaza un semnal de 10–15 dB,

– peretele exterior al cladiri –atenueaza un semnal de 2–38 dB,

– plafonul –in functie de materialul din care a fost executat, atenueaza un semnal de 12–27 dB,

–fereastra –atenueaza un semnal de 2–30 dB in functie de materialul din care este executat geamul cu ce este umplui spatiul intre straturile de geam. Ferestrele de o constructie mai veche, sunt umplute numai cu aer, slab atenueaza semnalul. In timp ce, cele caror spatiul intre geamuri este umplut cu gaz inert, atenueaza mult mai mult. Pentru a ilustra – semnalul atenuat cu 30 dB este de o putere de una mii de ori mai mica decat semnalul initial (inainte de atenuare).

Cea mai buna solutie este montarea antenei emitatoare si receptoara in asa mod ca pe pe drumul optic al acestora sa nu se afla obstacole (fig. 1.3), iar daca dispozitivul de emisie este montat in exterior, antena de emisie de asemenea trebuie sa fie in exterior.

Antenele incorporate din cauza constructiei pot sa micsoreze semnalul.

Este o regiune in forma de elipsa, carui ax este dreapta emitator-receptor (fig. 2). In practica prima regiune Fresnel are influenta directa asupra distantei de transmisie.

Fig. 2. Prima regiune Fresnel

Proiectand sistemul de comunicatie, este important, ca in prima regiune Fresnel sa nu se afla obstacole de teren – naturale sau artificiale ( unda va fi atenuata, iar comunicatia poate sa nu aiba loc). Aceasta zona este suprafata unde este transmisa majoritatea energiei semnalului.

Fenomenul care descrie modul in care se imprastie unda (printre altele de radio) in mediu. In cazul detectoarelor fara fir, alarmelor, sistemelor de monitorizare propagarea descrie imprastierea undelor radio in atmosfera.

Obstacole cu muchi arcuite pricinuiesc o imprastiere mult mai mare a undelor (atenuare) decat cele drept terminate. influenta asupra propagarii are de asemenea vremea: in timpul ploi, vantului sau furtuni pe antena se acumuleaza sarcini electrostatice care pricinuesc perturbatii. Cu cat precipitatiile sunt mai abundente cu atat conditiile de propagare a undei sunt mai rele, in special in cazul frecventelor mai mari.

Distanta maxima de transmisie precum si modul de imprastiere a undelor depinde in mod direct de frecventa. Trebuie sa retineti ca cu cat frecventa este mai mare cu atat este mai mica susceptibilitatea semnalului de perturbatii si distanta mai mica.

O influenta principala asupradistantei maxima de transmisie are puterea radianta (ERP sau EIRP). ERP constituie: puterea emitatorului, avantajul antenei de emisie, atenuarea torului emitator-antena de emisie (in general asta depinde de cablurile folosite, conectari si calitatea de executare a acestora). ERP este suma a celor trei parametrii mentionate anterior. Puterea radiatiei este puterea reala la iesire a antenei de emisie. De asemenea asupra MZT are influenta si inaltimea de agatare a centrului electric al antenei [m n.p.t.]si inaltimea terenului la baza catargului [m n.p.m].

Receptorul se caracterizeaza cu astfel de parametri ca; castigul antenei de receptie, sensibilitatea receptorului precum si selectivitatea receptorului.

Castigul antenej de receptie are influenta asupra semnalului precum si mareste MZT. Sensibilitatea receptorului este masura capacitati acestuia de receptionare a semnalelor slabe. Selectivitatea – masura capacitati de separare a semnalului folositor de o multime din alte semnale (printre altele perturbatii si zgomote).

Asa ca in cazul factorului de echipament asupra MZT de asemenea are influenta : inaltimea centrului electric al antenei [m n.p.t.], inaltimea terenului la baza catargului  [m n.p.m] si torul emitator-receptor in contextul receptorului.