A distância de comunicação que um sistema de comunicação sem fio pode alcançar é determinada por diversos fatores, como os vários dispositivos que compõem o sistema e o ambiente de comunicação. A relação entre eles pode ser expressa pela seguinte equação de distância de comunicação.
Se a potência de transmissão do dispositivo transmissor do sistema de comunicação for PT, o ganho da antena transmissora for GT e o comprimento de onda de operação for λ, e a sensibilidade do receptor for PR, o ganho da antena receptora for GR e a distância entre as antenas transmissora e receptora for R, dentro do alcance visual e em um ambiente sem interferência eletromagnética, existe a seguinte relação:
PT(dBm)-PR(dBm)+GT(dBi)+GR(dBi)=20log4pr(m)/l(m)+Lc(dB)+ L0(dB) Na fórmula, Lc é a perda de inserção do alimentador da antena transmissora da estação base; L0 é a perda da onda de rádio durante a propagação.
Ao projetar o sistema, deve-se deixar uma margem suficiente para o último item, a perda de propagação da onda de rádio L0.
Geralmente, é necessária uma margem de 10 a 15 dB ao atravessar bosques e edifícios civis; uma margem de 30 a 35 dB é necessária ao atravessar edifícios de concreto armado.
Para as bandas de frequência CDMA e GSM de 800 MHz e 900 MHz, geralmente se considera que o nível de recepção de telefones celulares seja de aproximadamente -104 dBm, e que o sinal recebido deva ser pelo menos 10 dB superior para garantir a relação sinal-ruído necessária. Na realidade, para manter uma boa comunicação, a potência recebida costuma ser calculada em torno de -70 dBm. Suponha que a estação base tenha os seguintes parâmetros:
A potência de transmissão é PT = 20W = 43dBm; a potência de recepção é PR = -70dBm;
A perda no cabo de alimentação é de 2,4 dB (cabo de alimentação de aproximadamente 60 m).
Ganho da antena receptora do telefone celular GR = 1,5dBi;
Comprimento de onda de trabalho λ = 33,333 cm (equivalente à frequência f0 = 900 MHz);
A equação de comunicação acima se tornará:
43dBm-(-70dBm)+ GT(dBi)+1,5dBi=32dB+ 20logr(m) dB +2,4dB + perda de propagação L0
114,5dB+ GT(dBi) -34,4dB = 20logr(m)+ perda de propagação L0
80,1dB+ GT(dBi) = 20logr(m)+ perda de propagação L0
Quando o valor do lado esquerdo da fórmula acima for maior que o valor do lado direito, ou seja:
GT(dBi) > 20logr(m)-80,1dB+perda de propagação L0. Quando a desigualdade se verifica, pode-se considerar que o sistema consegue manter uma boa comunicação.
Se a estação base usar uma antena transmissora omnidirecional com ganho de GT=11dBi e a distância entre as antenas transmissora e receptora for R=1000m, a equação de comunicação passa a ser 11dB>60-80,1dB+perda de propagação L0, ou seja, quando a perda de propagação L0<31,1dB, uma boa comunicação pode ser mantida a uma distância de 1 km.
Sob as mesmas condições de perda de propagação mencionadas anteriormente, se o ganho da antena transmissora (GT) for igual a 17 dBi, ou seja, um aumento de 6 dBi, a distância de comunicação pode ser duplicada, ou seja, r = 2 quilômetros. Outras conclusões podem ser obtidas da mesma forma. No entanto, deve-se observar que a antena da estação base com um ganho GT de 17 dBi só pode ter uma cobertura de feixe em forma de leque com uma largura de feixe de 30°, 65° ou 90°, etc., e não pode manter uma cobertura omnidirecional.
Além disso, se o ganho da antena transmissora GT=11dBi permanecer inalterado no cálculo acima, mas o ambiente de propagação mudar, a perda de propagação L0=31,1dB-20dB=11,1dB. Consequentemente, a redução de 20dB na perda de propagação aumentará a distância de comunicação em dez vezes, ou seja, r=10 quilômetros. O termo de perda de propagação está relacionado ao ambiente eletromagnético circundante. Em áreas urbanas, há muitos edifícios altos e a perda de propagação é grande. Em áreas rurais suburbanas, as casas de fazenda são baixas e esparsas, e a perda de propagação é pequena. Portanto, mesmo que as configurações do sistema de comunicação sejam exatamente as mesmas, o alcance de cobertura efetivo será diferente devido à diferença no ambiente de uso.
Portanto, ao escolher antenas omnidirecionais, direcionais e formatos de antena de alto ou baixo ganho, é necessário considerar o uso de antenas de estação base de diferentes tipos e especificações, de acordo com as condições específicas da rede de comunicação móvel e do ambiente de aplicação.
Para saber mais sobre antenas, visite:
Data da publicação: 25 de julho de 2025
