ประสิทธิภาพของเสาอากาศสัมพันธ์กับพลังงานที่จ่ายให้กับเสาอากาศและพลังงานที่แผ่ออกมาจากเสาอากาศ เสาอากาศที่มีประสิทธิภาพสูงจะแผ่พลังงานส่วนใหญ่ที่ส่งไปยังเสาอากาศ เสาอากาศที่ไม่มีประสิทธิภาพจะดูดซับพลังงานส่วนใหญ่ที่สูญเสียไปภายในเสาอากาศ เสาอากาศที่ไม่มีประสิทธิภาพอาจมีพลังงานจำนวนมากสะท้อนออกมาเนื่องจากอิมพีแดนซ์ไม่ตรงกัน ลดกำลังการแผ่รังสีของเสาอากาศที่ไม่มีประสิทธิภาพเมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศที่มีประสิทธิภาพมากกว่า
[หมายเหตุด้านข้าง: ความต้านทานของเสาอากาศจะกล่าวถึงในบทต่อๆ ไป อิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันจะสะท้อนถึงกำลังจากเสาอากาศเนื่องจากอิมพีแดนซ์เป็นค่าที่ไม่ถูกต้อง ดังนั้นจึงเรียกว่าอิมพีแดนซ์ไม่ตรงกัน -
ประเภทของการสูญเสียภายในเสาอากาศคือการสูญเสียการนำไฟฟ้า การสูญเสียการนำไฟฟ้าเกิดจากการนำไฟฟ้าที่มีจำกัดของเสาอากาศ กลไกการสูญเสียอีกประการหนึ่งคือการสูญเสียอิเล็กทริก การสูญเสียอิเล็กทริกในเสาอากาศเกิดจากการนำไฟฟ้าในวัสดุอิเล็กทริก วัสดุฉนวนอาจมีอยู่ภายในหรือรอบๆ เสาอากาศ
อัตราส่วนของประสิทธิภาพของเสาอากาศต่อกำลังที่แผ่ออกมาสามารถเขียนเป็นกำลังไฟฟ้าเข้าของเสาอากาศได้ นี่คือสมการ [1] หรือที่เรียกว่าประสิทธิภาพของเสาอากาศประสิทธิภาพการแผ่รังสี
[สมการ 1]
ประสิทธิภาพเป็นอัตราส่วน อัตราส่วนนี้จะเป็นปริมาณระหว่าง 0 ถึง 1 เสมอ ประสิทธิภาพมักจะถูกกำหนดที่จุดเปอร์เซ็นต์ ตัวอย่างเช่นประสิทธิภาพ 0.5 สูงถึง 50% เท่าเดิม ประสิทธิภาพของเสาอากาศมักระบุเป็นเดซิเบล (dB) ประสิทธิภาพ 0.1 เท่ากับ 10% ซึ่งก็เท่ากับ -10 เดซิเบล (-10 เดซิเบล) ประสิทธิภาพ 0.5 เท่ากับ 50% ซึ่งก็เท่ากับ -3 เดซิเบล (dB) เช่นกัน
สมการแรกบางครั้งเรียกว่าประสิทธิภาพการแผ่รังสีของเสาอากาศ สิ่งนี้ทำให้แตกต่างจากคำที่ใช้กันทั่วไปอีกคำหนึ่งที่เรียกว่าประสิทธิภาพโดยรวมของเสาอากาศ ประสิทธิภาพที่มีประสิทธิภาพโดยรวม ประสิทธิภาพการแผ่รังสีของเสาอากาศคูณด้วยการสูญเสียอิมพีแดนซ์ที่ไม่ตรงกันของเสาอากาศ การสูญเสียความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์เกิดขึ้นเมื่อเสาอากาศเชื่อมต่อทางกายภาพกับสายส่งหรือตัวรับ สามารถสรุปได้ในสูตร [2]
[สมการที่ 2]
สูตร [2]
การสูญเสียที่ไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์จะเป็นตัวเลขระหว่าง 0 ถึง 1 เสมอ ดังนั้น ประสิทธิภาพของเสาอากาศโดยรวมจึงน้อยกว่าประสิทธิภาพการแผ่รังสีเสมอ เพื่อย้ำสิ่งนี้ หากไม่มีการสูญเสีย ประสิทธิภาพการแผ่รังสีจะเท่ากับประสิทธิภาพเสาอากาศทั้งหมดเนื่องจากอิมพีแดนซ์ไม่ตรงกัน
การปรับปรุงประสิทธิภาพเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์เสาอากาศที่สำคัญที่สุด สามารถมีความใกล้เคียง 100% ได้ด้วยจานดาวเทียม เสาอากาศแบบแตร หรือไดโพลที่มีความยาวคลื่นครึ่งหนึ่ง โดยไม่มีการสูญเสียวัสดุใดๆ อยู่รอบๆ เสาอากาศโทรศัพท์มือถือหรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคโดยทั่วไปจะมีประสิทธิภาพอยู่ที่ 20%-70% ซึ่งเทียบเท่ากับ -7 dB -1.5 dB (-7, -1.5 dB) มักเกิดจากการสูญเสียอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวัสดุที่อยู่รอบๆ เสาอากาศ สิ่งเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะดูดซับพลังงานที่แผ่ออกมาบางส่วน พลังงานจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนและไม่มีรังสี ซึ่งจะลดประสิทธิภาพของเสาอากาศ เสาอากาศวิทยุในรถยนต์สามารถทำงานได้ที่ความถี่วิทยุ AM โดยมีประสิทธิภาพเสาอากาศอยู่ที่ 0.01 [นี่คือ 1% หรือ -20 dB ] ความไร้ประสิทธิภาพนี้เกิดขึ้นเนื่องจากเสาอากาศมีความยาวคลื่นน้อยกว่าครึ่งหนึ่งที่ความถี่ในการทำงาน สิ่งนี้จะลดประสิทธิภาพของเสาอากาศลงอย่างมาก ลิงก์ไร้สายยังคงอยู่เนื่องจากเสาส่งสัญญาณ AM ใช้กำลังส่งที่สูงมาก
การสูญเสียที่ไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์จะถูกกล่าวถึงในส่วน Smith Chart และการจับคู่อิมพีแดนซ์ การจับคู่อิมพีแดนซ์สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของเสาอากาศได้อย่างมาก
กำไรจากเสาอากาศ
อัตราขยายของเสาอากาศในระยะยาวจะอธิบายว่ากำลังส่งไปในทิศทางการแผ่รังสีสูงสุดมากน้อยเพียงใด โดยสัมพันธ์กับแหล่งกำเนิดไอโซโทรปิก อัตราขยายของเสาอากาศมักระบุไว้ในเอกสารข้อมูลจำเพาะของเสาอากาศ อัตราขยายของเสาอากาศมีความสำคัญเนื่องจากจะคำนึงถึงความสูญเสียที่เกิดขึ้นจริงด้วย
เสาอากาศที่มีค่าเกน 3 dB หมายความว่าพลังงานที่ได้รับจากเสาอากาศนั้นสูงกว่าที่จะได้รับจากเสาอากาศไอโซโทรปิกแบบไม่สูญเสียที่มีกำลังอินพุตเท่ากันมาก 3 dB 3 dB เทียบเท่ากับแหล่งจ่ายไฟสองเท่า
อัตราขยายของเสาอากาศบางครั้งถูกกล่าวถึงเป็นฟังก์ชันของทิศทางหรือมุม อย่างไรก็ตาม เมื่อตัวเลขตัวเดียวระบุเกน ตัวเลขนั้นก็คือเกนสูงสุดสำหรับทุกทิศทาง อัตราขยายของเสาอากาศ "G" สามารถเปรียบเทียบได้กับทิศทางของ "D" ของประเภทอนาคต
[สมการที่ 3]
อัตราขยายของเสาอากาศจริงซึ่งอาจสูงเท่ากับจานดาวเทียมขนาดใหญ่มากคือ 50 dB ทิศทางสามารถต่ำได้ถึง 1.76 dB เหมือนเสาอากาศจริง (เช่น เสาอากาศไดโพลสั้น) ทิศทางต้องไม่น้อยกว่า 0 dB อย่างไรก็ตาม อัตราขยายของเสาอากาศสูงสุดอาจมีน้อยตามอำเภอใจ นี่เป็นเพราะความสูญเสียหรือความไร้ประสิทธิภาพ เสาอากาศขนาดเล็กทางไฟฟ้าเป็นเสาอากาศที่ค่อนข้างเล็กซึ่งทำงานที่ความยาวคลื่นของความถี่ที่เสาอากาศทำงาน เสาอากาศขนาดเล็กอาจไม่มีประสิทธิภาพมากนัก อัตราขยายของเสาอากาศมักจะต่ำกว่า -10 dB แม้ว่าไม่ได้คำนึงถึงความต้านทานที่ไม่ตรงกันก็ตาม
เวลาโพสต์: 16 พ.ย.-2023
