Bilangan Fresnel

Bilangan Fresnel adalah sebuah bilangan tanpa satuan dalam bidang optika, khususnya dalam difraksi.

Bilangan Fresnel F, dirujuk menurut nama seorang ahli Fisika yang bernama Augustin Jean Fresnel.

Untuk sebuah gelombang yang melewati suatu celah dan menumbuk bidang pengamatan, bilangan Fresnel F ditentukan sebagai:

F={\frac {a^{2}}{L\lambda }}

dimana

a\!

adalah ukuran karakteristik (misal: radius) dari celah

L\!

adalah jarak bidang pengamatan dari celah

\lambda \!

adalah panjang gelombang insiden

Berdasarkan nilai F, difraksi dapat dibagi menjadi dua bagian utama:

Difraksi Fraunhofer saat $F\ll 1$
Difraksi Fresnel saat $F\gtrsim 1$

Konsep bilangan Fresnel

Konsep bilangan Fresnel digeneralisasi untuk memungkinkan untuk menggambarkan poligon reguler dan celah yang diterangi oleh gelombang bidang yang homogen.
Generalisasi didasarkan pada regresi nonlinear dari kurva distribusi intensitas aksial.
Ekspresi analitik yang berguna untuk nomor Fresnel disajikan.
Eksperimen sederhana untuk menunjukkan nomor Fresnel yang berbeda dalam satu bidang pengamatan diilustrasikan.

Zona Fresnel

Zona Fresnel adalah salah satu bentuk elipsoida konsentrik (secara teoretis mempunyai besaran tak terhingga) dari pola radiasi yang terpancar keluar (biasanya) dari circular aperture.

Zona Fresnel adalah hasil pola difraksi dari circular aperture.

Penampang melintang zona Fresnel berupa lingkaran, zona Fresnel subsekuen sesudahnya berupa lingkaran yang konsentrik dengan lingkaran utama. Secara keseluruhan, penampang melintang zona Fresnel berbentuk sama dengan cincin Newton.

Zona fresnel jarak radius — Zona Fresnel: d adalah jarak antara transmitter dan receiver, b adalah radius zona Fresnel. Sumber foto: Wikimedia Commons

Rumus Zona Fresnel

Rumus untuk menentukan jari-jari titik terlebar dari zona fresnel (dalam meter) adalah:

17,32 * akar kuadrat dari (d / 4f)
di mana d adalah jarak (dalam kilometer) antara dua antena dan f adalah frekuensi (dalam GHz) di mana Anda mentransmisikan.

Rumus untuk menentukan jari-jari titik terlebar dari zona fresnel (dalam kaki) adalah:

72,05 * akar kuadrat dari (d / 4f)
di mana d adalah jarak (dalam mil) antara dua antena dan f adalah frekuensi (dalam GHz) di mana Anda mentransmisikan.

Rumus untuk menghitung Fresnel zone yang pertama:

r = 17.31 * sqrt((d1*d2)/(f*d))

dimana r adalah jari-jari dari zone tersebut dalam meter, d1 dan d2 adalah jarak dari penghalang ke kedua ujung dari sambungan wireless, d adalah jarak total sambungan dalam meter, dan f adalah frekuensi dalam MHz. Perlu di catat bahwa rumus di atas akan memberikan jari-jari / radius dari zone, bukan ketinggian dari atas tanah. Untuk menghitung ketinggian dari atas tanah, kita perlu mengurangi dari ketinggian garis lurus antara dua tower wireless yang saling berhubungan.

**Persamaan zona Fresnel pada titik P sepanjang garis lurus RF LoS adalah:**

F_{n}={\sqrt {\frac {n\lambda d_{1}d_{2}}{d_{1}+d_{2}}}}

yang dimana:

F_n adalah radius zona Fresnel urutan ke n (meter)
d₁ adalah jarak dari titik P ke salah satu antena (meter)
d₂ adalah jarak dari titik P ke antena yang lain (meter)
$\lambda$ adalah panjang gelombang dari sinyal yang dipancarkan (meter)

**Radius maksimal penampang melintang dari zona Fresnel yang pertama yang terletak pada titik tengah garis lurus RF LoS dapat dihitung:**

r=72.05{\sqrt {{D} \over {4f}}}

yang dimana:

r adalah radius (feet)
D adalah jarak antara antena pemancar dan penerima (mil)
f adalah frekuensi gelombang yang dipancarkan (gigahertz).

atau:

r=17.32{\sqrt {{D} \over {4f}}}

dimana,

r adalah radius (meter)
D adalah jarak antara antena pemancar dan penerima (kilometer)
f adalah frekuensi gelombang yang dipancarkan (gigahertz).

Rumus zona Fresnel

r = 72.6 X sqrt (d/4f)

di mana r : fresnel zone (feet)

d : Jarak (miles)

f : Frekuensi (GHz)

atau jika d dalam Km maka dan r dalam meter,dapat dirumuskan sebagai berikut:

r = 17.32 X sqrt(d/4f).

Pada fresnelzone, tidak boleh adanya gangguan sinyal transmisi karena ini akan mengakibatkan refraksi, difraksi dan refleksi yang pada akhirnya akan melemahkan sinyal yang diterima oleh Rx. Fresnelzone dibuat beberapa tingkat, yang mana untuk tingkat 1, benar-benar tidak boleh adanya obstacle.

Suatu sinyal transmisi secara consensus dikatakan baik jika 60%+3m dari fresnel zone tidak ada penghalang.

Gelombang radio

Gelombang radio akan merambat lurus dari transmitter menuju receiver. Pada saat terdapat halangan pada jalurnya, gelombang radio terpantul atau terdifraksi oleh objek halangan dan dapat menyebabkan interferensi desktruktif yang dapat melemahkan daya sinyal yang diterima receiver. Interferensi yang terjadi juga dapat menghasilkan maksima, tergantung pada posisi antena sesuai rasio S+N/N. Itu sebabnya mengapa orang suka mengkalibrasi ketinggian antena.

Pada zona Fresnel, zona gasal mempunyai interferensi konstruktif dan zona genap mempunyai interferensi destruktif.

Hal ini terjadi karena halangan pada zona Fresnel yang pertama akan menghasilkan sinyal dengan fase 0 – 90 derajat, pada zona yang kedua berkisar antara 90 – 270 derajat, zona ketiga akan berfase 270 – 450 derajat dan seterusnya.

Catatan penting Zona Fresnel

Zona Fresnel adalah area di sekitar garis pandang visual yang menyebar gelombang radio setelah mereka meninggalkan antena. Anda ingin membuat garis pandang yang jelas untuk mempertahankan kekuatan sinyal, terutama untuk sistem nirkabel 2,4 GHz. Ini karena gelombang 2,4 GHz diserap oleh air, seperti air yang ditemukan di pohon.
Biasanya, penyumbatan Zona Fresnel 20% menyebabkan sedikit kehilangan sinyal ke tautan. Di atas 40% penyumbatan, kehilangan sinyal akan menjadi signifikan.
Perhitungan ini didasarkan pada bumi yang rata. Itu tidak mempertimbangkan kelengkungan bumi. Efek dari ini adalah menggerakkan bumi di tengah-tengah tautan. Disarankan untuk tautan lama untuk melakukan analisis jalur gelombang mikro yang memperhitungkan hal ini dan topografi medan.

Perhitungan Gelombang Fresnel

Beberapa contoh disrupsi yang dapat terjadi pada zona Fresnel.

Konsep kejernihan zona Fresnel dapat digunakan untuk menganalisis interferensi dan gangguan yang disebabkan oleh halangan yang terdapat pada jalur sorotan gelombang radio.

Zona yang pertama harus diletakkan pada suatu ketinggian yang bebas hambatan untuk menghindari interferensi pada penerimaan gelombang radio. Walaupun demikian, sejumlah tingkat hambatan masih dapat ditoleransi, sesuai aturan tangan kanan, hambatan maksimum yang dapat ditoleransi adalah 40%, hambatan yang disarankan adalah kurang dari 20%.

Untuk membuat sebuah zonanya, pertama kali haruslah ditentukan RF Line of Sight (RF LoS), yaitu suatu garis lurus antara antena pemancar dan penerima. Zona di sekitar RF LoS tersebut akan menjadi zona Fresnel.

Contoh zona fresnel yang terganggu — Gambar ini menunjukkan bagaimana zona Fresnel dapat terganggu oleh tanah, lalu lintas jalan, dan hambatan seperti pohon. Gambar dibuat menggunakan visio 2000 SP2 dan disimpan sebagai file .png. Gambar didasarkan pada gambar ini di mana ada nama perusahaan komersial dan status lisensi tidak diketahui. Twibright Labs bukan nama perusahaan komersial. Sumber foto: Wikimedia Commons

Contoh Soal dan Jawaban Zona Fresnel

Hitung jari-jari zona Fresnel pertama di tengah sambungan wireless yang panjangnya dua (2) km, bekerja pada frekuensi 2.437 GHz (802.11b kanal 6):

Jawaban:

r = 17.31 sqrt((1000 * 1000) / (2437 * 2000))
r = 17.31 sqrt(1000000 / 4874000)
r = 7.84 meter

Tujuh buah zona Fresnel dihasilkan dalam peristiwa difraksi gelombang bidang yang melewati lubang seluas 2,09 x 10^-3 mm² . Tiap-tiap zona tersebut memiliki luas sebesar…

Jawaban:

A. 1,46 x 10^-3 mm²B. 2,09 x 10^-3 mm²C. 2,98 x 10^-4 mm²D. 3,06 x 10^-5 mm²

Jawaban:

3,06 x 10^-5 mm²

Karena:

Sn = πR² / N
= 2,09 x 10^-3 mm² / 7
= 2,98 x 10^-4 mm²

Jika kita asumsikan ke dua tower di kedua ujung tinggi-nya sepuluh (10) meter, maka zona yang pertama akan berada sekitar 2.16 meter di atas tanah pada lokasi tengah-tengah sambungan. Berapa ketinggian bangunan pada titik tersebut jika 60% dari zona yang pertama harus bebas hambatan?

r = 0.6 * 17.31 sqrt((1000 * 1000) / (2437 * 2000))
r = 0.6 * 17.31 sqrt(600000 / 4874000)
r = 4.70 meter

bagikan hasil di atas ke 10 meter, kita dapat melihat bahwa sebuah bangunan dengan ketinggian 5.3 meter di tengah sambungan akan memblok sampai 40% dari zona yang pertama. Hal ini biasanya dapat di terima, tapi untuk memperbaiki kondisi sambungan kita perlu menaikan antenna lebih tingi, atau mengubah arah sambungan untuk menghindari penghalang.

Misal Suatu Tx dengan frekuensi transmisi 15 GHz dan Jarak Tx-Rx 2 Km, maka hitung zonanya!

Jawaban:

r = 17.32 * sqrt(d/4f)
= 17.32 * sqrt(2/4*15)
= 3.1632 m

dan transmisi akan baik jika 60% * 3.1632 + 3 (4.89792) m, maka zonanya bebas dari halangan.

Bacaan Lainnya

Unduh / Download Aplikasi HP Pinter Pandai

Respons “Ooo begitu ya…” akan lebih sering terdengar jika Anda mengunduh aplikasi kita!

Siapa bilang mau pintar harus bayar? Aplikasi Ilmu pengetahuan dan informasi yang membuat Anda menjadi lebih smart!

Sumber bacaan: Wolfram Research, Science Direct, Circuit Design, Proxim Wireless

Fresnel Bilangan dan Zona Fresnel – (elipsoid) Rumus, Penjelasan Beserta Contoh Soal dan Jawaban