Радиусы зоны покрытия

Внутренний и внешний радиусы зоны покрытия антенны определяются по высоте подвеса, углу наклона (downtilt) и ширине луча в вертикальной плоскости. Угол до внутренней границы \[ \alpha_{\text{вн}} = \beta + \frac{\theta}{2} \] , угол до внешней границы \[ \alpha_{\text{внеш}} = \beta - \frac{\theta}{2} \] , радиус зоны \[ R = \frac{h}{\tan(\alpha)} \] (км), где h - высота в метрах, B - угол наклона, T - ширина луча в градусах.

Радиус зоны покрытия антенны - ключевой параметр при проектировании базовых станций сотовой связи, Wi-Fi точек доступа и других беспроводных систем. Зона покрытия определяется тремя основными величинами - высотой подвеса антенны, углом наклона (downtilt) и шириной луча в вертикальной плоскости.

Принцип расчета - луч антенны, направленный под углом наклона B относительно горизонта, формирует на поверхности земли кольцевую зону обслуживания. Внутренний радиус определяется углом \[ \alpha_{\text{вн}} = \beta + \frac{\theta}{2} \] , внешний радиус - углом \[ \alpha_{\text{внеш}} = \beta - \frac{\theta}{2} \] . Расстояние от основания антенны до границы зоны вычисляется по формуле \[ R = \frac{h}{\tan(\alpha)} \] (километры), где h - высота в метрах, а a - соответствующий угол в градусах. Если угол равен нулю или отрицательный, луч уходит за горизонт и граница зоны не определена.

Обратный расчет - калькулятор также позволяет решить обратные задачи. Если известен желаемый внешний радиус покрытия, можно найти требуемый угол наклона антенны по формуле \[ \beta = \arctan\!\left(\frac{h}{R \cdot 1000}\right) + \frac{\theta}{2} \] или требуемую высоту установки \[ h = R \cdot 1000 \cdot \tan\!\left(\beta - \frac{\theta}{2}\right) \] . Площадь кольцевой зоны покрытия вычисляется как \[ S = \pi \cdot (R_{\text{внеш}}^2 - R_{\text{вн}}^2) \] .

Где используется - при планировании сотовых сетей (GSM, LTE, 5G) для определения размера соты, при установке секторных антенн на вышках связи, при проектировании зон покрытия Wi-Fi в больших помещениях и на открытых территориях (стадионы, парки), при настройке радиорелейных линий.

Практические рекомендации - увеличение угла наклона (downtilt) уменьшает радиус покрытия, но снижает помехи соседним сотам. Более узкий луч дает более точное покрытие целевой области. Типичные значения для макросот - высота 30-80 м, наклон 2-10, ширина луча 6-15. Для микросот (на уровне крыш) - высота 5-15 м, наклон 5-20.