Fresnelzone

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Als Fresnelzonen [fʀɛˈnɛl-], benannt nach Augustin-Jean Fresnel, bezeichnet man bei einer Funkübertragung bestimmte räumliche Bereiche zwischen Sende- und Empfangsantenne. Die Fresnelzone ist ein gedachtes Rotationsellipsoid zwischen den Antennen (in den Brennpunkten). In nebenstehener Abbildung ist über einer hügeligen Erdoberfläche die erste Fresnelzone dargestellt. In den Brennpunkten des Ellipsoides befinden sich die beiden Antennen und an dessen Rand beträgt der Umweg für das reflektierte Signal eine halbe Wellenlänge. Innerhalb einer Fresnelzone beträgt der Gangunterschied, also der Unterschied zweier Ausbreitungswege, somit maximal eine halbe Wellenlänge.

In dem Bereich der ersten Fresnelzone wird der Hauptteil der Energie übertragen. Diese Zone sollte frei von Hindernissen (z.B. Häuser, Bäume, Berge) sein. Ist dies nicht der Fall, wird die Übertragung gedämpft. Ist die erste Fresnelzone zur Hälfte verdeckt, so beträgt die Zusatzdämpfung 6 dB, die Feldstärke sinkt also auf die Hälfte des Freiraumwertes. Unter Umständen ist der Empfang dann gestört oder komplett unterbrochen. Die zweite und höhere Fresnelzonen - dicker und auch etwas länger - haben in der Praxis nur eine untergeordnete Bedeutung und werden in einfachen Berechnungen meist vernachlässigt.

Der maximale Radius (halbe Dicke) b der Fresnelzone ist frequenzabhängig: Bei hohen Frequenzen mit kurzen Wellenlängen nimmt b ab. Durch die Erdkrümmung und bei großem Abstand d der Antennen zueinander kann es daher bei niedrigen Übertragungsfrequenzen bereits zu merklichen Dämpfungen kommen, obwohl noch eine direkte optische Sicht zwischen den auf Sendetürmen oder Bergspitzen angebrachten Antennen besteht.

Der ortsabhängige Radius der ersten Fresnelzone lässt sich errechnen durch:

Dabei ist λ die Wellenlänge des Signals, d der Abstand zwischen den Antennen und d_s bzw. d_e der Abstand zwischen der betrachteten Ebene und dem Sender bzw. Empfänger.

In der Mitte zwischen Sender und Empfänger ergibt sich der maximale Radius zu . Dieser Maximalradius steigt also proportional mit den Quadratwurzeln von Antennenabstand d und Wellenlänge. Deren Geometrisches Mittel ergibt gerade den Maximaldurchmesser.

Durch Hindernisse außerhalb der 1. Fresnelzone kann es sogar zu einer Verstärkung (ca. 2 dB) kommen.