Fresnel Zone, Fresnel Region   프레스넬 영역, 프레넬 영역

1. 프레스넬 영역 

  ㅇ 전파의 회절,반사 영향 분석에 사용되는 개념적 (회전 타원체) 공간
     - 수신점에서의 전파는, 직접파(직진파) 뿐만 아니라 회절파 또는 반사파에 의해서도 영향을 받음
        . 즉, 전계 강도가 장해물 영향(즉, 회절,반사 등 영향)을 받아 변화하게 됨

  ㅇ 따라서, 이러한 영향을 받지 않도록, 타원형의 어떤 영역 안에,
     - 반사 또는 회절파 영향을 주는 장해물이 없도록 설정하는 영역
        . 송신점과 수신점을 두 초점으로 하는,
        . 일련의 동심(同心) 회전 타원체(ellipsoid)로 구성되는 영역


2. 제 n 프레스넬 영역  :   (회전 타원체)

  ㅇ 제 n 프레스넬 영역 (회전 타원체) 반경에 대한 일반식(근사식) 
      
[# h_n = \sqrt{\frac{nλd_1d_2}{d_1+d_2}}#]
     - {#h_n#} : 직접 경로에 수직인 단면에서 측정한 반경
     - {#λ#} : 파장
     - {#d_1#} : 송신점 ~ 장애물까지 거리
     - {#d_2#} : 장애물 ~ 수신점까지 거리

  ㅇ 제 n 프레스넬 영역 경계면  :  직접 경로 대비 우회 경로 간의 경로차가 {#nλ/2#}인 점들의 집합
     - {#d_s#} : 송신점 ~ 장애물 경계면까지 거리 
     - {#d_r#} : 장애물 경계면 ~ 수신점까지 거리
     - {# nλ/2 = {\small 우회 경로 - 직접 경로} = (d_s + d_r) - (d_1 + d_2) #} : 경로차

   


3. 제 1 프레스넬 영역 (First Fresnel Zone Distance)

  ㅇ 직접 경로 대비 우회 경로 간의 경로차가 {#\lambda/2#} 이내인 모든 점들로 이루어진 타원체 영역

  ㅇ 전계 기여
     - 경로차가 {#\lambda/2#} 이하이므로, 직접파와 보강 간섭을 일으켜 수신 전계를 증대시킴

  ㅇ 제 1 프레스넬 영역 반경
      
[# h_1 = \sqrt{\frac{λd_1d_2}{d_1+d_2}} #]
     - 장애물 경로 중앙 위치시  :  경로 중앙 ({#d_1=d_2=d_f/2#}) 최대 반경
        
[# h_{1,max} = \frac{1}{2}\sqrt{λd_f} #]

  ㅇ 제 1 프레스넬 영역 거리 (링크 거리 조건)
      
[# d_f = \frac{4 h_s h_r}{\lambda} #]
     - {#h_s,h_r#} : 송신,수신 안테나 높이
        . 제 1 프레스넬 영역의 약 80% 이상까지 장애물 없으면,
        . 전파 손실은 자유공간 경로손실과 동일하게 취급


4. 프레스넬 영역 일반화

  ㅇ n번째 프레스넬 영역 일반화
     * [ 범례   :   ① 경로차,   ② 위상차,   ③ 간섭 종류,   ④ 전계에 미치는 영향
     -  n = 1   :   ① 0 ~ λ/2,   ② 0 ~ π,   ③ 보강 간섭,   ④ 전계 증대 (극대)
     -  n = 2   :   ① λ/2 ~ λ,   ② π ~ 2π,   ③ 상쇄 간섭,   ④ 전계 감소 (극소)
     -  n = 1   :   ① λ ~ 3λ/2,   ② 2π ~ 3π,   ③ 보강 간섭,   ④ 전계 증대
     -  n = 1   :   ① 3λ/2 ~ 2λ,   ② 3π ~ 4π,   ③ 상쇄 간섭,   ④ 전계 감소

     -  n (홀수)   :   ③ 보강 간섭,   ④ 전계 증대
     -  n (짝수)   :   ③ 상쇄 간섭,   ④ 전계 감소  

     * 홀수 번째 영역은 보강, 짝수 번째 영역은 상쇄 간섭을 일으킴
     * 영역 번호가 커질수록, 각 영역의 기여분은 점차 작아지며, 
        . 전체 전계는 자유공간 값의 약 2배로 수렴

  ㅇ 실무 적용 기준  :  (제 1 프레스넬 영역의 경우) 
     - 55% 미만 확보 시 → 회절 손실 발생 증가
     - 60% 이상 확보 시 → 회절 손실 거의 없음
     - 80% 이상 확보 시 → 자유공간 손실과 동일하게 취급
     - 100% 이상 확보 시 → 이상적 가시거리 확보