Zona de Fresnel

Muchos de los compradores de quipos RF (Radio Frecuencia) como, walkie talkies, se ven decepcionados cuando descubren que el alcance que les dijo el fabricante que tendrían los equipos, no son necesariamente respetados por la realidad.

En el catálogo de cualquier fabricante de módulos RF siempre se indica la máxima distancia a la que se pueden comunicar un equipo emisor y receptor.

Los datos que indican los catálogos son ciertos, pero se tiene que saber interpretarlos para no llevarse sorpresas desagradables. Los datos proporcionados por los fabricantes de alcance máximo RF son siempre bajo ciertas condiciones idóneas. Estas condiciones idóneas son básicamente:

1.- Utilización de antenas correctas. No vale utilizar una antena de 868Mhz para un dispositivo de 2.4Ghz.

2.- Ausencia de condiciones climatológicas adversas (en el caso de comunicaciones outdoor (exteriores)).

3.- Visión directa entre dispositivos radio, es decir, sin obstáculos entre medio.

4.- Altura correcta donde se colocarán las antenas para respetar la primera zona de Fresnel.

Por lo tanto se debe llamar zona de fresnel al volumen de espacio entre el emisor de una onda electromagnética y un receptor, de modo que el desfase de las ondas en dicho volumen no supere los 180º. Así, la fase mínima se produce para el rayo que une en línea recta emisor y receptor.

Tomando su valor de fase como cero, la primera zona de Fresnel abarca hasta que la fase llegue a 180º, adoptando la forma de un elipsoide de revolución. La segunda zona abarca hasta un desfase de 360º, y es un segundo elipsoide que contiene al primero. Del mismo modo se obtienen las zonas superiores.

La obstrucción máxima permisible para considerar que no hay obstrucción es el 40% de la primera zona de Fresnel. La obstrucción máxima recomendada es el 20%. Para el caso de radiocomunicaciones depende del valor de K (curvatura de la tierra) considerando que para un K =4/3 la primera zona de fresnel debe estar despejada al 100% mientras que para un estudio con K =2/3 se debe tener despejado el 60% de la primera zona de Fresnel.

Para establecer las zonas de Fresnel, primero se debe determinar la línea de vista de RF, que de forma simple, es la línea recta que une los focos de las antenas transmisora y receptora.
La fórmula genérica de cálculo de las zonas de Fresnel es:

Donde:
rn = radio de la enésima zona de Fresnel. (n=1,2,3...)
d1 = distancia desde el transmisor al objeto en km.
d2 = distancia desde el objeto al receptor en km.
d = distancia total del enlace en km. d = d1 + d2
f = frecuencia en MHz.


Diagramas explicativos de la zona de Fresnel