ZONAS DE FRESNEL PARA RADIOENLACES

1. ZONAS DE FRESNEL
INTEGRANTES:
TEJERINA RASMUSSEN JORGE 14190026
ALARCON GUILLEN FABRIZIO 14190071
HUAMAN ORIHUELA GABRIEL 13190072
CACERES SALAZAR JIMMY 07190074
YACTAYO VILCARA GIANCARLOS 10190244

2. INTRODUCCIÓN
El sistema de radioenlace permite la comunicación inalámbrica (microondas) de zonas que
se encuentran a grandes distancias permitiéndoles estar conectados, pero es importante
mencionar que se debe considerar diversos factores en su diseño entre ellos son los
obstáculos que pueden existir entre el emisor y receptor de señales y es aquí donde
interviene el cálculo de la zona de fresnel el cual define un valor idóneo para una correcta
comunicación inalámbrica.
Una explicación breve y sencilla del papel que desempeña las zonas o elipsoides de Fresnel
en la propagación de la radiación es verlo como una “tubería virtual” por donde viaja la
mayor parte de la energía entre el transmisor y el receptor. Con el objetivo de evitar
pérdidas,
No debería haber obstáculos dentro de esta zona, ya que un obstáculo perturbaría “el flujo
de energía”.

3. MARCO TEORICO

4. DIFRACCIÓN
• La difracción ocurre debido a que una onda puede rodear un obstáculo en su
propagación alejándose del comportamiento de los rayos rectilíneos. Los efectos
de la difracción son regularmente pequeños
• Christian Huygens explica que mientras la radiación electromagnética abandona su
fuente, se expande viajando en línea recta tal como si fuera cubriendo la
superficie de una esfera en continua expansión. Esta área se incrementa
proporcionalmente al cuadrado de la distancia que ha viajado la radiación.

5. PRINCIPIO DE HUYGENS
• El principio de Huygens nos permite explicar fenómenos ondulatorios relacionados
con la propagación de la onda, tales como la reflexión, la refracción y la difracción
• La propagación de una onda depende del movimiento de su frente de onda. Conforme
avanza el frente de onda, el movimiento ondulatorio se propaga alcanzando nuevos
puntos del medio.

6. Izquierda: Onda plana
Derecha: onda esferica

7. ¿QUÉ ES ZONA DE FRESNEL ?
• Una zona de Fresnel es una de una serie de regiones elipsoidales, de diámetro polar
extenso, concéntricas, de espacio entre y alrededor de una antena que transmite y un
sistema de antena que recibe.
• Es el concepto utilizado para entender y calcular la intensidad de la propagación de
las ondas entre un transmisor y un receptor.
• La primera región es el espacio elipsoidal a través del cual pasa la señal de línea de
vista directa.
• La segunda región rodea la primera región, pero excluye la primera. En esta, la onda
capturada por el receptor estará desfasada más de 90°, pero menos de 270°.
• La tercera región rodea la segunda y las ondas desviadas capturadas por el receptor
tendrán el mismo efecto que una onda en la primera región. La onda sinusoidal
tendrá un desfase mayor a 270°, pero menor a 450° (idealmente sería un desfase de
360°).

8. • Existe un número infinito de zonas (n) pero habitualmente se realizan los
cálculos hasta la 3ª zona, porque a partir de ella, el efecto de cancelación se hace
despreciable.
• Las zonas de Fresnel se calculan según esta fórmula:
• 𝐹𝑛 =
𝑛𝜆𝑑1 𝑑2
𝑑1+𝑑2

9. COMPOSICIÓN DE LA ZONA DE FRESNEL
• La zona 1 contribuye positivamente a la propagación de la onda la segunda
negativamente, la tercera positivamente, la cuarta negativamente, y así
sucesivamente. Es decir, las impares contribuyen positivamente y las pares
negativamente. Además, la primera zona concentra el 50% de la potencia de la
señal por lo q debemos procurar que llegue lo más integra al receptor.

10. CONSIDERACIONES DE FRESNEL
• Lo primero que se debe considerar es la línea de vista de RF, que de forma simple, es
la línea recta que une los focos de las antenas transmisora y receptora. Como
segunda consideración debes saber que 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 factor 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.

12. GEOMETRÍA DE LAS ZONAS DE FRESNEL

13. GEOMETRÍA DE LAS ZONAS DE FRESNEL

14. GEOMETRÍA DE LAS ZONAS DE FRESNEL

15. GEOMETRÍA DE LAS ZONAS DE FRESNEL

16. GEOMETRÍA DE LAS ZONAS DE FRESNEL

17. GEOMETRÍA DE LAS ZONAS DE FRESNEL

18. APLICACIONES EN LAS
TELECOMUNICACIONES
• El diseño de un radioenlace implica toda una serie de cálculos que pueden resultar sencillos o
tremendamente complicados, dependiendo de las características del sistema y del tipo de problema
al que nos enfrentemos; las calculadoras de radioenlaces resultan de gran utilidad, existiendo una
oferta muy variada que se encuentra accesible vía web y que nos facilita el cálculo sistemático de
parámetros y variables muy típicas: alcance, balance de potencias, margen frente a
desvanecimientos, etc. Presentaremos algunas de estas herramientas:
- RF Toolbox
- AirLink
- Wifi Fresnel
- LinkCalc de LigoWave

19. RF TOOLBOX
• Aquellos que dispongan de un iPhone pueden optar
también por esta aplicación que resulta de gran
utilidad para las labores prácticas de diseño de un
radioenlace, pues además de realizar los cálculos
básicos de niveles de potencia y apuntamiento de
antenas, también incorpora herramientas GPS para
situar los extremos del radioenlace y realizar
cálculos.
• Aunque se trata de una aplicación de pago que
puede instalarse por $7,99.

20. AIRLINK
• Se trata de una aplicación web de la empresa
Ubiquiti Networks para el cálculo de
radioenlaces punto a punto. Aunque está
configurada para seleccionar únicamente los
equipos de la propia compañía, lo que le resta
flexibilidad, resulta útil por incorporar un
plug-in con la cartografía de Google Earth, lo
que permite identificar posibles obstáculos y
tener en cuenta la orografía.

21. WIFI FRESNEL
• Desde el Android Market puede descargarse
una aplicación muy útil para la representación
de perfiles de radioenlaces, análisis del
despejamiento y orientación rápida de las
antenas de los emplazamientos en acimut y
elevación. Dispone de una base de datos de
emplazamientos y también es posible importar
o exportar ficheros KML de Google Earth.
• Enlaces planificados de radio con "Wi-Fi
Fresnel"

22. LINKCALC DE LIGOWAVE
• Una vez simulado el enlace, se puede
generar un reporte en PDF, guardar el
análisis en su cuenta para futuras
referencias o compartirlo con sus
colegas para que ellos puedan realizar
cambios al análisis.
• Finalmente, en base al cálculo de las
expectativas de tu enlace, podrás
seleccionar la clase de características y
atributos que son deseables en el
despliegue de tu red.

23. PÉRDIDAS EN
OBSTÁCULOS EN LA
ZONA DE FRESNEL
• La pérdida por difracción dependerá del tipo de terreno y de la vegetación. Para un
determinado despejamiento del rayo, la pérdida por difracción variará desde un valor
mínimo en el caso de un obstáculo único en arista (filo de cuchillo) hasta un valor máximo
en el caso de una Tierra esférica lisa. Las pérdidas por difracción en un terreno medio se
pueden calcular aproximadamente, para pérdidas mayores de unos 15 dB, mediante la
fórmula:
𝐴𝑑 = −
20ℎ
𝐹1
+ 10 𝑑𝐵
• En la que h es la altura (m) del obstáculo más importante del trayecto por encima de la
trayectoria de éste (h es negativa si la parte superior del obstáculo en cuestión está por
encima de la línea de visibilidad directa), y F1 es el radio del primer elipsoide de Fresnel,
indicado por:
𝐹1 = 17.3
𝑑1.𝑑2
𝑓.𝑑
𝑚
• Donde:
f : frecuencia (GHz)
d : longitud del trayecto (km)
d1 y d2: distancias (km) entre los terminales y la obstrucción del trayecto.

24. CONCLUSIONES
• Las zonas de fresnel son realmente importantes en todo enlace de microondas ya que llegan a tener
radios significativos aun en las frecuencias de los GHz, siendo estos del orden de metro por esto que
es el nivel de obstrucción de las zonas juega un papel crucial en microondas.
• Es muy importante determinar las características geológicas, físicas y topográficas de la zona
donde se va a implementar el enlace para poder determinar con exactitud las características de las
estaciones.
• La obstrucción máxima permisible para considerar que no hay 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 cálculo de la primera zona de fresnel, según la definición es un volumen entonces se
considera en R3 los radios de la elipse generada y no solo la vista 2D en las que se suele hacer los
cálculos.