หลัก

ประสิทธิภาพของเสาอากาศและอัตราขยายของเสาอากาศ

ประสิทธิภาพของเสาอากาศขึ้นอยู่กับกำลังไฟฟ้าที่จ่ายให้กับเสาอากาศและกำลังไฟฟ้าที่แผ่ออกมาจากเสาอากาศ เสาอากาศที่มีประสิทธิภาพสูงจะแผ่พลังงานส่วนใหญ่ที่ส่งไปยังเสาอากาศ เสาอากาศที่ไม่มีประสิทธิภาพจะดูดซับพลังงานส่วนใหญ่ที่สูญเสียไปภายในเสาอากาศ เสาอากาศที่ไม่มีประสิทธิภาพอาจมีพลังงานสะท้อนออกมาจำนวนมากเนื่องจากความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ ควรลดกำลังไฟฟ้าที่แผ่ออกมาจากเสาอากาศที่ไม่มีประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับเสาอากาศที่มีประสิทธิภาพมากกว่า

[หมายเหตุ: อิมพีแดนซ์ของเสาอากาศจะกล่าวถึงในบทถัดไป อิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันคือพลังงานที่สะท้อนจากเสาอากาศ เนื่องจากค่าอิมพีแดนซ์ไม่ถูกต้อง ดังนั้นจึงเรียกว่าอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกัน]

ประเภทของการสูญเสียภายในเสาอากาศคือการสูญเสียการนำไฟฟ้า การสูญเสียการนำไฟฟ้าเกิดจากสภาพนำไฟฟ้าจำกัดของเสาอากาศ อีกกลไกหนึ่งของการสูญเสียคือการสูญเสียไดอิเล็กทริก การสูญเสียไดอิเล็กทริกในเสาอากาศเกิดจากการนำไฟฟ้าในวัสดุไดอิเล็กทริก อาจมีวัสดุฉนวนอยู่ภายในหรือรอบๆ เสาอากาศ

อัตราส่วนของประสิทธิภาพของเสาอากาศต่อกำลังส่งที่แผ่ออกมาสามารถเขียนเป็นกำลังส่งเข้าของเสาอากาศได้ นี่คือสมการ [1] หรือที่รู้จักกันในชื่อ ประสิทธิภาพเสาอากาศที่แผ่ออกมา

[สมการที่ 1]

微信截Image_20231110084138

ประสิทธิภาพคืออัตราส่วน อัตราส่วนนี้มักจะอยู่ระหว่าง 0 ถึง 1 ประสิทธิภาพมักจะกำหนดเป็นเปอร์เซ็นต์ ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพ 0.5 จะเท่ากันสูงสุด 50% ประสิทธิภาพของเสาอากาศมักแสดงเป็นเดซิเบล (dB) โดยประสิทธิภาพ 0.1 เท่ากับ 10% ซึ่งเท่ากับ -10 เดซิเบล (-10 เดซิเบล) และประสิทธิภาพ 0.5 เท่ากับ 50% ซึ่งเท่ากับ -3 เดซิเบล (dB)

สมการแรกบางครั้งเรียกว่าประสิทธิภาพการแผ่รังสีของเสาอากาศ ซึ่งทำให้แตกต่างจากคำที่ใช้กันทั่วไปอีกคำหนึ่งที่เรียกว่าประสิทธิภาพรวมของเสาอากาศ ประสิทธิภาพการแผ่รังสีรวมของเสาอากาศ คูณด้วยการสูญเสียอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันของเสาอากาศ การสูญเสียอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันเกิดขึ้นเมื่อเสาอากาศเชื่อมต่อกับสายส่งหรือตัวรับสัญญาณทางกายภาพ ซึ่งสามารถสรุปได้ในสูตร [2]

[สมการ 2]

2

สูตร [2]

การสูญเสียจากความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์จะเป็นตัวเลขระหว่าง 0 ถึง 1 เสมอ ดังนั้น ประสิทธิภาพโดยรวมของเสาอากาศจึงน้อยกว่าประสิทธิภาพการแผ่รังสีเสมอ ย้ำอีกครั้งว่า หากไม่มีการสูญเสีย ประสิทธิภาพการแผ่รังสีจะเท่ากับประสิทธิภาพรวมของเสาอากาศเนื่องจากความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์
การเพิ่มประสิทธิภาพเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดของเสาอากาศ ซึ่งสามารถให้ประสิทธิภาพได้ใกล้เคียง 100% เมื่อใช้จานดาวเทียม เสาอากาศแบบฮอร์น หรือเสาอากาศไดโพลครึ่งความยาวคลื่น โดยไม่มีวัสดุสูญเสียใดๆ อยู่รอบๆ เสาอากาศ เสาอากาศโทรศัพท์มือถือหรือเสาอากาศอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคโดยทั่วไปจะมีประสิทธิภาพ 20%-70% ซึ่งเทียบเท่ากับ -7 dB -1.5 dB (-7, -1.5 dB) ซึ่งมักเกิดจากการสูญเสียอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวัสดุรอบๆ เสาอากาศ ซึ่งมักจะดูดซับพลังงานที่แผ่ออกมา พลังงานจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนและไม่มีการแผ่รังสีใดๆ ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของเสาอากาศลดลง เสาอากาศวิทยุในรถยนต์สามารถทำงานที่ความถี่วิทยุ AM ได้อย่างมีประสิทธิภาพ 0.01 [ซึ่งเท่ากับ 1% หรือ -20 dB] ความไม่มีประสิทธิภาพนี้เกิดจากเสาอากาศมีขนาดเล็กกว่าครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นที่ความถี่ใช้งาน ซึ่งทำให้ประสิทธิภาพของเสาอากาศลดลงอย่างมาก การเชื่อมต่อไร้สายยังคงดำเนินต่อไปได้เนื่องจากเสาส่งสัญญาณ AM ใช้กำลังส่งที่สูงมาก

การสูญเสียจากความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์มีอธิบายไว้ในหัวข้อ Smith Chart และ Impedance Matching การจับคู่อิมพีแดนซ์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของเสาอากาศได้อย่างมาก

อัตราขยายของเสาอากาศ

อัตราขยายของเสาอากาศระยะยาวอธิบายถึงปริมาณพลังงานที่ส่งในทิศทางการแผ่รังสีสูงสุด เทียบกับแหล่งกำเนิดแบบไอโซทรอปิก โดยทั่วไปอัตราขยายของเสาอากาศจะระบุไว้ในเอกสารข้อมูลจำเพาะของเสาอากาศ อัตราขยายของเสาอากาศมีความสำคัญเนื่องจากคำนึงถึงการสูญเสียที่เกิดขึ้นจริง

เสาอากาศที่มีค่าเกน 3 dB หมายความว่าพลังงานที่ได้รับจากเสาอากาศจะสูงกว่าพลังงานที่ได้รับจากเสาอากาศไอโซทรอปิกที่ไม่มีการสูญเสียข้อมูลที่มีพลังงานอินพุตเท่ากันถึง 3 dB มาก โดย 3 dB เทียบเท่ากับแหล่งจ่ายไฟสองเท่า

บางครั้งค่าเกนของเสาอากาศถูกกล่าวถึงว่าเป็นฟังก์ชันของทิศทางหรือมุม อย่างไรก็ตาม เมื่อมีตัวเลขเพียงตัวเดียวที่ระบุค่าเกน ตัวเลขนั้นจะเป็นค่าเกนสูงสุดสำหรับทุกทิศทาง ค่า "G" ของค่าเกนของเสาอากาศสามารถเปรียบเทียบได้กับค่าทิศทางของ "D" ซึ่งเป็นแบบล้ำยุค

[สมการที่ 3]

3

ค่าเกนของเสาอากาศจริง ซึ่งอาจสูงถึงจานดาวเทียมขนาดใหญ่มาก คือ 50 เดซิเบล ค่าไดโพล (directivity) อาจต่ำถึง 1.76 เดซิเบล เช่นเดียวกับเสาอากาศจริง (เช่น เสาอากาศไดโพลสั้น) ค่าไดโพลต้องไม่น้อยกว่า 0 เดซิเบล อย่างไรก็ตาม ค่าเกนสูงสุดของเสาอากาศอาจต่ำเกินไปได้ ซึ่งอาจเกิดจากการสูญเสียสัญญาณหรือประสิทธิภาพที่ต่ำ เสาอากาศขนาดเล็กทางไฟฟ้าคือเสาอากาศที่มีขนาดค่อนข้างเล็กที่ทำงานที่ความยาวคลื่นเดียวกับความถี่ที่เสาอากาศทำงาน เสาอากาศขนาดเล็กอาจไม่มีประสิทธิภาพมากนัก ค่าเกนของเสาอากาศมักจะต่ำกว่า -10 เดซิเบล แม้ว่าจะไม่ได้คำนึงถึงความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ก็ตาม

E-mail:info@rf-miso.com

โทรศัพท์:0086-028-82695327

เว็บไซต์:www.rf-miso.com


เวลาโพสต์: 16 พ.ย. 2566

รับข้อมูลผลิตภัณฑ์