1. บทนำเกี่ยวกับเสาอากาศ
เสาอากาศเป็นโครงสร้างการเปลี่ยนผ่านระหว่างพื้นที่ว่างและสายส่ง ดังที่แสดงในรูปที่ 1 สายส่งอาจเป็นแบบสายโคแอกเซียลหรือท่อกลวง (ท่อนำคลื่น) ซึ่งใช้ในการส่งพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจากแหล่งไปยังเสาอากาศ หรือจากเสาอากาศไปยังเครื่องรับ เสาอากาศเป็นเสาอากาศส่งสัญญาณ และเสาอากาศเป็นเสาอากาศรับสัญญาณเสาอากาศ.
รูปที่ 1 เส้นทางการถ่ายทอดพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า
การส่งสัญญาณของระบบเสาอากาศในโหมดการส่งสัญญาณของรูปที่ 1 แสดงโดยค่าเทียบเท่า Thevenin ตามที่แสดงในรูปที่ 2 โดยที่แหล่งที่มาแสดงโดยเครื่องกำเนิดสัญญาณในอุดมคติ เส้นส่งสัญญาณแสดงโดยเส้นที่มีลักษณะอิมพีแดนซ์ Zc และเสาอากาศแสดงโดยโหลด ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA] ความต้านทานโหลด RL แสดงถึงการสูญเสียการนำและไดอิเล็กตริกที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างเสาอากาศ ในขณะที่ Rr แสดงถึงความต้านทานการแผ่รังสีของเสาอากาศ และรีแอคแตนซ์ XA ใช้เพื่อแสดงส่วนจินตภาพของอิมพีแดนซ์ที่เกี่ยวข้องกับการแผ่รังสีเสาอากาศ ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม พลังงานทั้งหมดที่สร้างโดยแหล่งที่มาของสัญญาณควรถ่ายโอนไปยังความต้านทานการแผ่รังสี Rr ซึ่งใช้เพื่อแสดงความสามารถในการแผ่รังสีของเสาอากาศ อย่างไรก็ตาม ในการใช้งานจริง มีการสูญเสียตัวนำ-ไดอิเล็กตริกเนื่องจากลักษณะของเส้นส่งสัญญาณและเสาอากาศ รวมถึงการสูญเสียที่เกิดจากการสะท้อน (ไม่ตรงกัน) ระหว่างเส้นส่งสัญญาณและเสาอากาศ เมื่อพิจารณาถึงค่าอิมพีแดนซ์ภายในของแหล่งกำเนิดและละเลยการสูญเสียของสายส่งและแสงสะท้อน (ไม่ตรงกัน) พลังงานสูงสุดจะถูกจ่ายให้กับเสาอากาศภายใต้การจับคู่แบบคอนจูเกต
รูปที่ 2
เนื่องจากความไม่ตรงกันระหว่างสายส่งและเสาอากาศ คลื่นสะท้อนจากอินเทอร์เฟซจึงซ้อนทับกับคลื่นตกกระทบจากแหล่งกำเนิดไปยังเสาอากาศเพื่อสร้างคลื่นนิ่ง ซึ่งแสดงถึงการรวมตัวและการเก็บพลังงาน และเป็นอุปกรณ์เรโซแนนซ์ทั่วไป รูปแบบคลื่นนิ่งทั่วไปแสดงด้วยเส้นประในรูปที่ 2 หากระบบเสาอากาศไม่ได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม สายส่งอาจทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบการเก็บพลังงานมากกว่าเป็นท่อนำคลื่นและอุปกรณ์ส่งพลังงาน
การสูญเสียที่เกิดจากสายส่ง เสาอากาศ และคลื่นนิ่งนั้นเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ การสูญเสียของสายส่งสามารถลดน้อยลงได้โดยการเลือกสายส่งที่มีการสูญเสียต่ำ ในขณะที่การสูญเสียของเสาอากาศสามารถลดน้อยลงได้โดยการลดความต้านทานการสูญเสียที่แสดงด้วย RL ในรูปที่ 2 สามารถลดคลื่นนิ่งและลดการเก็บพลังงานในสายส่งได้โดยการจับคู่ค่าอิมพีแดนซ์ของเสาอากาศ (โหลด) กับค่าอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของสายส่ง
ในระบบไร้สาย นอกเหนือจากการรับหรือส่งพลังงานแล้ว เสาอากาศยังจำเป็นสำหรับการเพิ่มพลังงานที่แผ่ออกไปในทิศทางที่แน่นอนและระงับพลังงานที่แผ่ออกไปในทิศทางอื่นๆ ดังนั้น นอกเหนือจากอุปกรณ์ตรวจจับแล้ว เสาอากาศยังต้องใช้เป็นอุปกรณ์กำหนดทิศทางด้วย เสาอากาศสามารถมีรูปแบบต่างๆ เพื่อตอบสนองความต้องการเฉพาะ อาจเป็นสาย รูรับ แพทช์ ชุดองค์ประกอบ (อาร์เรย์) ตัวสะท้อนแสง เลนส์ ฯลฯ
ในระบบสื่อสารไร้สาย เสาอากาศถือเป็นส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่ง การออกแบบเสาอากาศที่ดีสามารถลดความต้องการของระบบและปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของระบบได้ ตัวอย่างคลาสสิกคือโทรทัศน์ ซึ่งสามารถปรับปรุงการรับสัญญาณออกอากาศได้ด้วยการใช้เสาอากาศประสิทธิภาพสูง เสาอากาศมีความสำคัญต่อระบบสื่อสารเช่นเดียวกับดวงตาของมนุษย์
2. การจำแนกประเภทเสาอากาศ
เสาอากาศฮอร์นเป็นเสาอากาศแบบระนาบ เสาอากาศไมโครเวฟที่มีหน้าตัดเป็นวงกลมหรือสี่เหลี่ยมที่เปิดออกทีละน้อยที่ปลายท่อนำคลื่น เป็นเสาอากาศไมโครเวฟที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด สนามรังสีของฮอร์นถูกกำหนดโดยขนาดของช่องรับแสงฮอร์นและประเภทการแพร่กระจาย ในบรรดาเสาอากาศเหล่านี้ อิทธิพลของผนังฮอร์นต่อการแผ่รังสีสามารถคำนวณได้โดยใช้หลักการเลี้ยวเบนทางเรขาคณิต หากความยาวของฮอร์นยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ขนาดช่องรับแสงและความแตกต่างของเฟสกำลังสองจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของมุมเปิดฮอร์น แต่ค่าเกนจะไม่เปลี่ยนแปลงตามขนาดช่องรับแสง หากจำเป็นต้องขยายย่านความถี่ของฮอร์น จำเป็นต้องลดการสะท้อนที่คอและช่องรับแสงฮอร์น การสะท้อนจะลดลงเมื่อขนาดช่องรับแสงเพิ่มขึ้น โครงสร้างของเสาอากาศฮอร์นค่อนข้างเรียบง่าย และรูปแบบการแผ่รังสีก็ค่อนข้างเรียบง่ายและควบคุมได้ง่าย โดยทั่วไปแล้วจะใช้เป็นเสาอากาศทิศทางกลาง เสาอากาศฮอร์นรีเฟลกเตอร์พาราโบลาที่มีแบนด์วิดท์กว้าง กลีบด้านข้างต่ำ และประสิทธิภาพสูง มักใช้ในการสื่อสารแบบรีเลย์ไมโครเวฟ
RM-DCPHA105145-20 (10.5-14.5กิกะเฮิร์ตซ์)
รุ่น RM-BDHA1850-20(18-50GHz)
ความถี่: RM-SGHA430-10 (1.70-2.60GHz)
2. เสาอากาศไมโครสตริป
โครงสร้างของเสาอากาศไมโครสตริปโดยทั่วไปประกอบด้วยซับสเตรตไดอิเล็กทริก หม้อน้ำ และระนาบกราวด์ ความหนาของซับสเตรตไดอิเล็กทริกนั้นเล็กกว่าความยาวคลื่นมาก ชั้นโลหะบางที่ด้านล่างของซับสเตรตเชื่อมต่อกับระนาบกราวด์ และชั้นโลหะบางที่มีรูปร่างเฉพาะนั้นทำขึ้นที่ด้านหน้าผ่านกระบวนการโฟโตลิโทกราฟีเป็นหม้อน้ำ รูปร่างของหม้อน้ำสามารถเปลี่ยนแปลงได้หลายวิธีตามความต้องการ
การเพิ่มขึ้นของเทคโนโลยีการรวมคลื่นไมโครเวฟและกระบวนการผลิตใหม่ได้ส่งเสริมการพัฒนาเสาอากาศไมโครสตริป เมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศแบบดั้งเดิม เสาอากาศไมโครสตริปไม่เพียงมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา โปรไฟล์ต่ำ ปรับแต่งได้ง่าย แต่ยังรวมเข้ากันได้ง่าย ต้นทุนต่ำ เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก และยังมีข้อดีของคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่หลากหลายอีกด้วย
RM-MA424435-22 (4.25-4.35กิกะเฮิร์ตซ์)
RM-MA25527-22 (25.5-27กิกะเฮิรตซ์)
เสาอากาศช่องเวฟไกด์เป็นเสาอากาศที่ใช้ช่องในโครงสร้างเวฟไกด์ในการแผ่รังสี โดยทั่วไปจะประกอบด้วยแผ่นโลหะขนานสองแผ่นที่สร้างเวฟไกด์ที่มีช่องว่างแคบระหว่างแผ่นทั้งสอง เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าผ่านช่องว่างเวฟไกด์ จะเกิดปรากฏการณ์เรโซแนนซ์ จึงสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแกร่งใกล้ช่องว่างเพื่อแผ่รังสี เสาอากาศช่องเวฟไกด์มีโครงสร้างที่เรียบง่าย จึงสามารถแผ่รังสีแบบบรอดแบนด์และประสิทธิภาพสูง จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในเรดาร์ การสื่อสาร เซ็นเซอร์ไร้สาย และสาขาอื่นๆ ในแถบไมโครเวฟและคลื่นมิลลิเมตร ข้อดีของเสาอากาศนี้ได้แก่ ประสิทธิภาพการแผ่รังสีสูง ลักษณะบรอดแบนด์ และความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่ดี จึงเป็นที่นิยมในหมู่วิศวกรและนักวิจัย
รุ่น RM-PA7087-43（71-86GHz）
RM-PA1075145-32（10.75-14.5กิกะเฮิรตซ์)
รุ่น RM-SWA910-22 (9-10GHz)
เสาอากาศแบบสองขั้วคือเสาอากาศแบนด์วิดท์กว้างที่มีโครงสร้างแบบสองขั้ว ซึ่งมีลักษณะเด่นคือการตอบสนองความถี่ที่กว้างและประสิทธิภาพการแผ่รังสีสูง เสาอากาศแบบสองขั้วทั้งสองส่วนมีลักษณะสมมาตรกัน โครงสร้างนี้ทำให้สามารถแผ่รังสีได้อย่างมีประสิทธิภาพในย่านความถี่กว้าง มักใช้ในสาขาต่างๆ เช่น การวิเคราะห์สเปกตรัม การวัดรังสี และการทดสอบ EMC (ความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า) เสาอากาศชนิดนี้มีการจับคู่อิมพีแดนซ์และลักษณะการแผ่รังสีที่ดี และเหมาะสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่ต้องครอบคลุมหลายความถี่
อาร์เอ็ม-BCA2428-4(24-28กิกะเฮิรตซ์)
RM-BCA218-4（2-18กิกะเฮิร์ตซ์)
เสาอากาศแบบเกลียวคือเสาอากาศบรอดแบนด์ที่มีโครงสร้างแบบเกลียว ซึ่งมีลักษณะเด่นคือการตอบสนองความถี่ที่กว้างและประสิทธิภาพการแผ่รังสีสูง เสาอากาศแบบเกลียวทำให้เกิดความหลากหลายของโพลาไรเซชันและลักษณะการแผ่รังสีแบนด์กว้างผ่านโครงสร้างของขดลวดแบบเกลียว และเหมาะสำหรับระบบเรดาร์ การสื่อสารผ่านดาวเทียม และระบบสื่อสารไร้สาย
RM-PSA0756-3(0.75-6กิกะเฮิรตซ์)
RM-PSA218-2R(2-18กิกะเฮิร์ตซ์)
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเสาอากาศ โปรดไปที่:
เวลาโพสต์ : 14 มิ.ย. 2567
