Зона Френеля

Матеріал з Вікі ЦДПУ
Перейти до: навігація, пошук

Френель (Fresnel) Огюстен Жан

Френель Огюстен Жан

Френель (Fresnel) Огюстен Жан (10.5.1788 - 14.7.1827), французький фізик, один із засновників хвильової оптики, член Паризької АН (з 1823).

Народився в сім'ї архітектора. Закінчив Політехнічну школу (1806) і Школу доріг і мостів (1809) в Парижі. Працював інженером з ремонту доріг. У період 100 днів за участь у військових діях проти Наполеона був відсторонений від роботи. До цього періоду відносяться перші серйозні роботи Ф. з оптики. В кінці 1815 він був відновлений на посаді і в 1818 переведений до Парижа, де займався реорганізацією маяків, запропонував принципово новий спосіб маякового освітлення.

У 1815-23 Ф. виконав класичні дослідження дифракції і поляризації світла. Ф. створив теорію дифракції (незалежно від Т. Юнга), поклавши в основу принцип Гюйгенса і доповнивши його фундаментальною ідеєю про інтерференції елементарних хвиль (Гюйгенса - Френеля принцип). Він пояснив на основі цього принципу закони геометричної оптики, зокрема, прямолінійний характер поширення світла. Ним створено наближений метод розрахунку дифракційної картини, заснований на розбитті хвильового фронту на зони (зони Френеля), і вперше розглянута дифракція від краю екрану і круглого отвору.

Френель - автор дослідів з бізеркаламі (1816) і бипризмой (1819), що стали класичними методами демонстрації інтерференційних явищ. Він вперше пояснив поляризаційні явища, прийнявши в якості основної гіпотезу про поперечности світлових хвиль, і встановив кількісні закони явища поляризації світла при його відображенні і заломленні. Висловлені Френелем ідеї про нерухомому ефірі і коефіцієнті захоплення світлових хвиль лягли в основу електродинаміки рухомих середовищ Х. А. Лоренца. Член Лондонського королівського товариства з 1825.

Зона Френеля

Відомості

Наявність прямої видимості не є достатньою умовою для якісної роботи високочастотного радіолінка. Справа в тому, що довжина світлових хвиль значно коротше хвиль радіодіапазону, тому, навіть якщо ми можемо бачити протилежну сторону линка, це не означає, що даний вільний простір також "прозорий" для хвиль радіодіапазону. У результаті, якщо антени встановлені тільки виходячи з наявності прямої видимості, радиолінк буде вести себе таким чином: детектор якості сигналу буде показувати майже сто відсотків, але швидкість лінка буде мінімальною, втрати і повтор пакетів, а також пропажі зв'язку зроблять роботу лінка неможливою.

Вирішити проблему в даному випадку можна тільки шляхом підняття антен на висоту, рівну половині зони Френеля в місці наявності перешкоди. Розрахунки показують, що на відстані 2.5 км, (половина загальної відстані), діаметр першої зони Френеля для частот діапазону 2.4 Ггц, дорівнює 12 метрам. Це означає, що лінія прямої видимості повинна проходити на 6 метрів вище будь-якої перешкоди розташованого по ходу променя. Зрозуміло, що якщо перешкода знаходиться збоку, наприклад у разі побудови линка, промінь якого проходить, між двох будівель, має дотримуватися те ж саме умова. Після підйому антен на висоту 6 метрів на обох сторонах, лінк буде працювати на максимальній швидкості і з максимальною для даної відстані віддачею.

  Для нормальної роботи СВЧ радіоканалу перша Зона Френеля повинна бути вільною
  від перешкод не менше ніж на 0.707 від теоретично розрахованої.

Оскільки 0.707 або 1 / √ 2 дорівнює зміні величини на 3 децибели, то вважайте це правило за:

  Правило 3-х дицебел для Зони Френеля.

Обчислення

Обчислити розміри радіуса першої зони Френеля можна за формулою Ф = 17,32 √ D/4F де: D-відстань між антенами (км), F-робоча частота в гігагерцах. У нашому випадку це ≈ 2.45 ГГц. Результат виражається в метрах. Для розрахунку можна використовувати інтерактивний калькулятор, наприклад на сайті компанії ZYTRAX. Облік зони Френеля при установці антен допоможе вам уникнути таких неприємностей, як наприклад, зниження швидкості передачі, викликане багатопроменевим прийомом і фазовими спотвореннями.