เสาอากาศไดโพลถูกตัดและดัดเพื่อให้แผ่รังสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ ความยาวรวมของลวดที่ใช้เป็นไดโพลเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น (เช่น l = λ/2) เสาอากาศชนิดนี้เรียกว่าเสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ จึงเป็นเสาอากาศที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด และยังรู้จักกันในชื่อเสาอากาศเฮิรตซ์อีกด้วย
ช่วงความถี่
เสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่นทำงานในช่วงความถี่ประมาณ 3 kHz ถึง 300 GHz และส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องรับวิทยุ
โครงสร้างและหลักการทำงานของไดโพลครึ่งคลื่น
เป็นเสาอากาศไดโพลพื้นฐานที่มีความถี่ในการทำงานตรงกับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น ดังนั้นจึงเรียกว่าเสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น
ปลายทั้งสองข้างของไดโพลมีแรงดันไฟฟ้าสูงสุด ซึ่งเป็นกระแสสลับ (AC) ที่จุดสูงสุดของแรงดันไฟฟ้าที่เป็นบวก อิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางหนึ่ง ขณะที่ที่จุดสูงสุดที่เป็นลบ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม สามารถอธิบายได้ด้วยภาพประกอบด้านล่าง
ภาพด้านบนแสดงหลักการทำงานของไดโพลครึ่งคลื่น
ภาพที่ 1 แสดงไดโพลเมื่ออยู่ในช่วงครึ่งวัฏจักรบวกของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในขณะนี้ อิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่เข้าหาประจุบวก
ภาพที่ 2 แสดงไดโพลในช่วงครึ่งรอบลบของแรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ ในบริเวณนี้ อิเล็กตรอนมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนที่ออกห่างจากไดโพล
ภาพที่ 3 แสดงไดโพลในครึ่งวัฏจักรบวกถัดไป ณ จุดนี้ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่เข้าหาประจุอีกครั้ง
ผลสะสมนี้ก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงไป ซึ่งแผ่กระจายออกไปในรูปแบบเดียวกับที่เกิดขึ้นบนไดโพลเอง ดังนั้น ผลลัพธ์ของเสาอากาศจึงเป็นการแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพซึ่งเป็นไปตามรูปแบบเป็นคาบของแรงดันไฟฟ้าขาออก ด้วยวิธีนี้ ไดโพลครึ่งคลื่นจึงสามารถแผ่รังสีได้อย่างมีประสิทธิภาพ
รูปด้านบนแสดงการกระจายกระแสไฟฟ้าในไดโพลครึ่งคลื่น อัตราขยายของไดโพลครึ่งคลื่นคือ 2.15 dBi ซึ่งถือว่าดีมาก ในที่นี้ ตัวอักษร “i” หมายถึงตัวแผ่รังสีแบบไอโซโทรปิก
โหมดการแผ่รังสี
รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่นนี้เป็นแบบรอบทิศทางในระนาบ H ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย เช่น การสื่อสารเคลื่อนที่และการรับสัญญาณวิทยุ
ภาพด้านบนแสดงรูปแบบการแผ่รังสีของไดโพลครึ่งคลื่นในระนาบ H และระนาบ V
สำหรับไดโพลที่มีความยาวครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น (เช่น ความยาวเรโซแนนซ์แรก) รัศมีของมันจะไม่มีผลต่ออิมพีแดนซ์อินพุต เสาอากาศทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดที่ความถี่เรโซแนนซ์ ซึ่งเกิดขึ้นที่ความยาวเรโซแนนซ์ของมัน
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเสาอากาศ โปรดไปที่:
วันที่โพสต์: 5 มิถุนายน 2569
