ประสิทธิภาพของเสาอากาศหมายถึงความสามารถของเสาอากาศในการแปลงพลังงานไฟฟ้าอินพุตเป็นพลังงานที่แผ่ออกมา ในการสื่อสารแบบไร้สาย ประสิทธิภาพของเสาอากาศมีผลกระทบสำคัญต่อคุณภาพการส่งสัญญาณและการใช้พลังงาน
ประสิทธิภาพของเสาอากาศสามารถแสดงได้ด้วยสูตรต่อไปนี้:
ประสิทธิภาพ = (กำลังแผ่รังสี / กำลังไฟฟ้าขาเข้า) * 100%
ในจำนวนนั้น พลังงานที่แผ่ออกมาคือพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่แผ่ออกมาจากเสาอากาศ และพลังงานอินพุตคือพลังงานไฟฟ้าที่ป้อนเข้าสู่เสาอากาศ
ประสิทธิภาพของเสาอากาศได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย รวมถึงการออกแบบเสาอากาศ วัสดุ ขนาด ความถี่ในการทำงาน เป็นต้น โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งเสาอากาศมีประสิทธิภาพสูงขึ้นเท่าไร ก็สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าอินพุตเป็นพลังงานที่แผ่ออกมาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น จึงทำให้คุณภาพการส่งสัญญาณดีขึ้นและลดการใช้พลังงานลงได้
ดังนั้น ประสิทธิภาพจึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อออกแบบและเลือกเสาอากาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอพพลิเคชั่นที่ต้องส่งสัญญาณระยะไกลหรือมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับการใช้พลังงาน
1. ประสิทธิภาพของเสาอากาศ
รูปที่ 1
แนวคิดเรื่องประสิทธิภาพของเสาอากาศสามารถกำหนดได้โดยใช้รูปที่ 1
ประสิทธิภาพเสาอากาศรวม e0 ใช้ในการคำนวณการสูญเสียเสาอากาศที่อินพุตและภายในโครงสร้างเสาอากาศ เมื่ออ้างอิงถึงรูปที่ 1(b) การสูญเสียเหล่านี้อาจเกิดจาก:
1. แสงสะท้อนที่เกิดจากความไม่ตรงกันระหว่างสายส่งสัญญาณและเสาอากาศ
2. การสูญเสียของตัวนำและไฟฟ้า
ประสิทธิภาพเสาอากาศรวมสามารถหาได้จากสูตรต่อไปนี้:
นั่นคือ ประสิทธิภาพทั้งหมด = ผลคูณของประสิทธิภาพการไม่ตรงกัน ประสิทธิภาพตัวนำ และประสิทธิภาพฉนวนไฟฟ้า
โดยปกติแล้ว การคำนวณประสิทธิภาพของตัวนำและประสิทธิภาพของฉนวนไฟฟ้าเป็นเรื่องยากมาก แต่สามารถกำหนดได้โดยการทดลอง อย่างไรก็ตาม การทดลองไม่สามารถแยกความแตกต่างระหว่างการสูญเสียทั้งสองได้ ดังนั้น สูตรข้างต้นจึงเขียนใหม่ได้ดังนี้:
ecd คือประสิทธิภาพการแผ่รังสีของเสาอากาศและ Γ คือค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน
2. กำไรและกำไรที่เกิดขึ้นจริง
มาตรวัดที่มีประโยชน์อีกประการหนึ่งสำหรับการอธิบายประสิทธิภาพของเสาอากาศคือค่าเกน แม้ว่าค่าเกนของเสาอากาศจะเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการกำหนดทิศทาง แต่ก็เป็นพารามิเตอร์ที่คำนึงถึงทั้งประสิทธิภาพและการกำหนดทิศทางของเสาอากาศ การกำหนดทิศทางเป็นพารามิเตอร์ที่อธิบายลักษณะทิศทางของเสาอากาศเท่านั้น ดังนั้นจึงกำหนดได้จากรูปแบบการแผ่รังสีเท่านั้น
ค่าเกนของเสาอากาศในทิศทางที่กำหนดถูกกำหนดให้เป็น "4π เท่าของอัตราส่วนความเข้มของการแผ่รังสีในทิศทางนั้นต่อกำลังอินพุตทั้งหมด" เมื่อไม่ได้ระบุทิศทาง ค่าเกนในทิศทางของการแผ่รังสีสูงสุดจะถูกใช้โดยทั่วไป ดังนั้น โดยทั่วไปจะมีค่าดังนี้:
โดยทั่วไปจะหมายถึงอัตราขยายสัมพัทธ์ ซึ่งหมายถึง "อัตราส่วนของอัตราขยายพลังงานในทิศทางที่กำหนดกับพลังงานของเสาอากาศอ้างอิงในทิศทางอ้างอิง" พลังงานอินพุตของเสาอากาศนี้จะต้องเท่ากัน เสาอากาศอ้างอิงอาจเป็นแบบสั่น ฮอร์น หรือเสาอากาศอื่น ในกรณีส่วนใหญ่ จะใช้แหล่งกำเนิดจุดที่ไม่ใช่ทิศทางเป็นเสาอากาศอ้างอิง ดังนั้น:
ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังแผ่ทั้งหมดและกำลังอินพุตทั้งหมดมีดังนี้:
ตามมาตรฐาน IEEE "ค่าเกนไม่รวมการสูญเสียเนื่องจากความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ (การสูญเสียการสะท้อน) และความไม่ตรงกันของโพลาไรเซชัน (การสูญเสีย)" มีแนวคิดค่าเกนสองแนวคิด แนวคิดหนึ่งเรียกว่าค่าเกน (G) และอีกแนวคิดหนึ่งเรียกว่าค่าเกนที่บรรลุได้ (Gre) ซึ่งคำนึงถึงการสูญเสียจากการสะท้อน/ความไม่ตรงกันด้วย
ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราขยายและการกำหนดทิศทางคือ:
หากเสาอากาศถูกจับคู่กับสายส่งได้อย่างสมบูรณ์แบบ นั่นคือ อิมพีแดนซ์อินพุตของเสาอากาศ Zin มีค่าเท่ากับอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะ Zc ของสาย (|Γ| = 0) ดังนั้นค่าเกนและค่าเกนที่ทำได้จะเท่ากัน (Gre = G)
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเสาอากาศ โปรดไปที่:
เวลาโพสต์ : 14 มิ.ย. 2567
