Trong bối cảnh rộng hơn của Khái niệm Ăng-ten (Antenna Concepts) và Hành vi Tần số Vô tuyến (RF), Vùng Fresnel (Fresnel Zone) là một khái niệm quan trọng, đặc biệt liên quan đến các hệ thống truyền thông điểm-tới-điểm ngoài trời, trong đó nó được xem là Đường truyền RF trong Tầm nhìn (RF Line of Sight).

Dưới đây là thông tin chi tiết về Vùng Fresnel dựa trên các nguồn:

1. Định nghĩa và Bản chất

• Vùng Fresnel là một khu vực tưởng tượng, có hình dạng kéo dài như quả bóng bầu dục (American football), bao quanh đường truyền thẳng trong tầm nhìn vật lý (visual line of sight - LOS) giữa hai ăng-ten trong liên kết điểm-tới-điểm.

• Nó thường được gọi là Đường truyền RF trong Tầm nhìn (RF Line of Sight).

• Về mặt lý thuyết, có vô số Vùng Fresnel, hay các hình elip đồng tâm (hình quả bóng bầu dục), bao quanh LOS trực quan.

• Hình elip gần nhất được gọi là Vùng Fresnel thứ nhất (first Fresnel zone), tiếp theo là Vùng Fresnel thứ hai, v.v.

2. Tầm quan trọng đối với Truyền thông RF

Vùng Fresnel là yếu tố then chốt để đảm bảo liên lạc vô tuyến hoạt động hiệu quả:

• Ngăn chặn cản trở: Nếu Vùng Fresnel thứ nhất bị cản trở, dù chỉ một phần, nó sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến tính toàn vẹn của liên lạc RF.

• Hiện tượng Nhiễu xạ: Sự cản trở trong Vùng Fresnel có thể gây ra hiện tượng nhiễu xạ (diffraction), tức là tín hiệu RF bị bẻ cong khi đi qua vật cản.

• Suy giảm tín hiệu: Nhiễu xạ tín hiệu sẽ làm giảm lượng năng lượng RF được ăng-ten thu nhận, thậm chí có thể khiến liên kết truyền thông bị lỗi.

• Pha tín hiệu: Vùng Fresnel thứ nhất về mặt kỹ thuật là khu vực xung quanh nguồn điểm nơi sóng đồng pha với tín hiệu nguồn. Tất cả các vùng Fresnel có số lẻ (thứ nhất, thứ ba,...) đều đồng pha với tín hiệu nguồn, trong khi các vùng có số chẵn (thứ hai, thứ tư,...) đều ngược pha. Nếu một tín hiệu ngược pha (ví dụ từ Vùng Fresnel thứ hai) giao cắt với tín hiệu chính (thường do phản xạ), nó có thể gây suy giảm hoặc triệt tiêu tín hiệu.

3. Yêu cầu về Độ thông thoáng (Clearance)

• Giới hạn Cản trở: Tuyệt đối không được cho phép bất kỳ vật thể nào lấn chiếm quá 40% Vùng Fresnel thứ nhất trong liên kết cầu vô tuyến ngoài trời điểm-tới-điểm. Nếu vượt quá mức này, liên kết có thể trở nên không đáng tin cậy.

• Nguyên tắc chung: Mặc dù giới hạn là 40%, các nguồn khuyên nên không cho phép bất kỳ sự cản trở nào trong Vùng Fresnel thứ nhất, đặc biệt là ở những khu vực có cây cối, nơi sự phát triển của cây cối có thể cản trở vùng này trong tương lai.

• Giải pháp: Nếu Vùng Fresnel bị cản trở (bởi cây cối hoặc các tòa nhà), cần phải di chuyển ăng-ten (thường là nâng cao hơn) hoặc loại bỏ vật cản.

4. Các yếu tố ảnh hưởng

• Tần số và Khoảng cách: Kích thước của Vùng Fresnel là hàm số của tần số được sử dụng và khoảng cách của liên kết. Kích thước Vùng Fresnel sẽ không thay đổi bất kể loại ăng-ten hay độ rộng chùm tia (beamwidth) được sử dụng là gì, vì chúng không phải là yếu tố trong công thức tính toán.

• Lồi đất (Earth Bulge): Đối với các liên kết RF điểm-tới-điểm tầm xa (thường là trên 7 dặm), độ cong của Trái đất (earth bulge) phải được tính đến, vì nó bắt đầu lấn chiếm Vùng Fresnel. Cần nâng cao ăng-ten để bù đắp cho sự lồi đất.

5. Vùng Fresnel trong Bối cảnh trong nhà

• Mặc dù Vùng Fresnel tồn tại trong tất cả các liên lạc RF, nó không đóng vai trò lớn trong sự thành công hay thất bại của các liên kết trong nhà vì môi trường trong nhà đã có quá nhiều sự phản xạ, khúc xạ, nhiễu xạ và tán xạ (các hành vi RF đã được thảo luận trước đó).