Fresnelzonen

Fresnelzonen bezeichnen eine Folge konzentrischer Bereiche um den geraden Weg zwischen Sender und Empfänger, die im Funk- und Wellenbereich eine wichtige Rolle spielen. Benannt sind sie nach dem französischen Physiker Augustin-Jean Fresnel, der die Theorie der Diffraction maßgeblich prägte. In der Funktechnik helfen die Fresnelzonen dabei, Sichtbeziehungen und möglicher Diffraction-Löe zu beurteilen, insbesondere bei Freiraum- oder Mikrowellenverbindungen.

Definition und Geometrie: Die n-te Fresnelzone besteht aus allen Punkten, deren zusätzliches Weglängen-Differenz zum direkten Sichtpfad zum Empfänger exakt n mal λ/2 beträgt, wobei λ die Wellenlänge ist. Die Zonen bilden in drei Dimensionen ellipsoide Flächen (prolate spheroids) um die direkte Linie Sender–Empfänger. In einer Ebene senkrecht zur Sichtlinie erscheinen sie als konzentrische Zonen um diese Linie.

Berechnungen: In dem typischen 2D-Modell mit Sender am Startpunkt und Empfänger in einer Distanz D entfernt, liegt der Radius der n-ten Zone am mittleren Punkt zwischen Sender und Empfänger bei r_n = sqrt(n λ D / 4). Allgemein variiert der Radius mit der Position x entlang der Distanz nach der Formel r_n(x) = sqrt(n λ x (D − x) / D). Diese Näherung dient der groben Auslegung von Freiraum um die Sichtlinie.

Anwendung: Fresnelzonen dienen der Abschätzung von Abschattungen und Diffractionsverlusten in Funk- und Mikrowellenverbindungen. Objekte, die in die erste Fresnelzone hineinragen, verursachen meist die größten Verluste; klare Freiräume in dieser Zone verbessern die Signalleistung und Zuverlässigkeit der Verbindung.

Siehe auch: Fresnel-Diffraction, Nahbereich, Freiraumübertragung.