ประสิทธิภาพของเสาอากาศหมายถึงความสามารถของเสาอากาศในการแปลงพลังงานไฟฟ้าขาเข้าเป็นพลังงานที่แผ่ออกมา ในการสื่อสารไร้สาย ประสิทธิภาพของเสาอากาศมีผลกระทบสำคัญต่อคุณภาพการส่งสัญญาณและการใช้พลังงาน
ประสิทธิภาพของเสาอากาศสามารถแสดงได้ด้วยสูตรต่อไปนี้:
ประสิทธิภาพ = (กำลังแผ่รังสี / กำลังไฟฟ้าเข้า) * 100%
ในจำนวนนี้ พลังงานที่แผ่ออกมาคือพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ออกมาจากเสาอากาศ และพลังงานอินพุตคือพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้าสู่เสาอากาศ
ประสิทธิภาพของเสาอากาศได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย รวมถึงการออกแบบเสาอากาศ วัสดุ ขนาด ความถี่ในการทำงาน ฯลฯ โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งประสิทธิภาพของเสาอากาศสูงขึ้นเท่าใด ก็สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าอินพุตเป็นพลังงานที่แผ่ออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น จึงทำให้คุณภาพการส่งสัญญาณดีขึ้นและลดการใช้พลังงานลง
ดังนั้น ประสิทธิภาพจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อออกแบบและเลือกเสาอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันที่ต้องส่งสัญญาณระยะไกลหรือมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับการใช้พลังงาน
1. ประสิทธิภาพของเสาอากาศ
รูปที่ 1
แนวคิดเรื่องประสิทธิภาพของเสาอากาศสามารถกำหนดได้โดยใช้รูปที่ 1
ประสิทธิภาพเสาอากาศรวม e0 ถูกนำมาใช้เพื่อคำนวณการสูญเสียของเสาอากาศที่อินพุตและภายในโครงสร้างเสาอากาศ อ้างอิงจากรูปที่ 1(b) การสูญเสียเหล่านี้อาจเกิดจาก:
1. แสงสะท้อนที่เกิดจากความไม่ตรงกันระหว่างสายส่งสัญญาณและเสาอากาศ
2. การสูญเสียตัวนำและไฟฟ้า
ประสิทธิภาพเสาอากาศรวมสามารถหาได้จากสูตรต่อไปนี้:
นั่นคือประสิทธิภาพรวม = ผลคูณของประสิทธิภาพที่ไม่ตรงกัน ประสิทธิภาพตัวนำ และประสิทธิภาพทางไฟฟ้า
โดยปกติแล้ว การคำนวณประสิทธิภาพของตัวนำและประสิทธิภาพของไดอิเล็กทริกนั้นยากมาก แต่สามารถหาค่าได้จากการทดลอง อย่างไรก็ตาม การทดลองไม่สามารถแยกความแตกต่างของการสูญเสียทั้งสองได้ ดังนั้นสูตรข้างต้นจึงสามารถเขียนใหม่ได้เป็น:
ecd คือประสิทธิภาพการแผ่รังสีของเสาอากาศและ Γ คือค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน
2. กำไรและกำไรที่เกิดขึ้นจริง
อีกหนึ่งตัวชี้วัดที่มีประโยชน์สำหรับการอธิบายประสิทธิภาพของเสาอากาศคือค่าเกน แม้ว่าค่าเกนของเสาอากาศจะสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับค่าไดเรกติวิตี้ แต่ก็เป็นพารามิเตอร์ที่พิจารณาทั้งประสิทธิภาพและค่าไดเรกติวิตี้ของเสาอากาศ ค่าไดเรกติวิตี้เป็นพารามิเตอร์ที่อธิบายเฉพาะลักษณะเฉพาะของเสาอากาศเท่านั้น ดังนั้นจึงถูกกำหนดโดยรูปแบบการแผ่รังสีเท่านั้น
ค่าเกนของเสาอากาศในทิศทางที่กำหนดถูกกำหนดเป็น "4π คูณอัตราส่วนของความเข้มของการแผ่รังสีในทิศทางนั้นต่อกำลังไฟฟ้าเข้าทั้งหมด" เมื่อไม่ได้ระบุทิศทาง โดยทั่วไปจะใช้ค่าเกนในทิศทางที่มีการแผ่รังสีสูงสุด ดังนั้น โดยทั่วไปจะมีค่าดังนี้:
โดยทั่วไปจะหมายถึงค่าเกนสัมพัทธ์ ซึ่งนิยามว่า "อัตราส่วนของค่าเกนกำลังในทิศทางที่กำหนดต่อกำลังของเสาอากาศอ้างอิงในทิศทางอ้างอิง" กำลังไฟฟ้าเข้าของเสาอากาศนี้ต้องเท่ากัน เสาอากาศอ้างอิงอาจเป็นเสาอากาศแบบสั่น ฮอร์น หรือเสาอากาศอื่นๆ ในกรณีส่วนใหญ่ จะใช้แหล่งกำเนิดสัญญาณแบบจุดที่ไม่มีทิศทางเป็นเสาอากาศอ้างอิง ดังนั้น:
ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังแผ่รังสีทั้งหมดและกำลังอินพุตทั้งหมดมีดังนี้:
ตามมาตรฐาน IEEE ระบุว่า "ค่าเกนไม่รวมการสูญเสียเนื่องจากความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ (การสูญเสียจากการสะท้อน) และความไม่ตรงกันของโพลาไรเซชัน (การสูญเสีย)" มีแนวคิดเกี่ยวกับค่าเกนสองแบบ แบบแรกเรียกว่าค่าเกน (G) และอีกแบบหนึ่งเรียกว่าค่าเกนที่บรรลุผลได้ (Gre) ซึ่งคำนึงถึงการสูญเสียจากการสะท้อน/ความไม่ตรงกันด้วย
ความสัมพันธ์ระหว่างค่าเกนและการกำหนดทิศทางคือ:
หากเสาอากาศจับคู่กับสายส่งสัญญาณได้อย่างสมบูรณ์แบบ นั่นคือ อิมพีแดนซ์อินพุตของเสาอากาศ Zin จะเท่ากับอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะ Zc ของสาย (|Γ| = 0) ดังนั้นค่าเกนและค่าเกนที่ทำได้จะเท่ากัน (Gre = G)
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเสาอากาศ โปรดไปที่:
เวลาโพสต์: 14 มิ.ย. 2567
