ค่าการกระจายสัญญาณ (Directivity) เป็นพารามิเตอร์พื้นฐานของเสาอากาศ เป็นค่าที่วัดรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศแบบทิศทาง เสาอากาศที่แผ่รังสีอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทางจะมีค่าการกระจายสัญญาณเท่ากับ 1 (ซึ่งเทียบเท่ากับศูนย์เดซิเบล - 0 dB)
ฟังก์ชันของพิกัดทรงกลมสามารถเขียนได้ในรูปของรูปแบบการแผ่รังสีแบบมาตรฐาน:
[สมการที่ 1]
รูปแบบการแผ่รังสีแบบปกติจะมีรูปร่างเหมือนกับรูปแบบการแผ่รังสีดั้งเดิม รูปแบบการแผ่รังสีแบบปกติจะถูกลดขนาดลงเพื่อให้ค่าสูงสุดของรูปแบบการแผ่รังสีเท่ากับ 1 (ค่าสูงสุดคือสมการ [1] ของ "F") ในทางคณิตศาสตร์ สูตรสำหรับทิศทาง (ประเภท "D") เขียนได้ดังนี้:
นี่อาจดูเหมือนสมการทิศทางที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม รูปแบบการแผ่รังสีของโมเลกุลนั้นมีค่ามากที่สุด ตัวส่วนแสดงถึงกำลังเฉลี่ยที่แผ่รังสีออกไปในทุกทิศทาง ดังนั้นสมการจึงเป็นการวัดกำลังสูงสุดที่แผ่รังสีออกมาหารด้วยค่าเฉลี่ย ซึ่งจะให้ค่าความสามารถในการรับส่งสัญญาณของเสาอากาศ
กระบวนทัศน์เชิงทิศทาง
ยกตัวอย่างเช่น พิจารณาสมการสองสมการต่อไปนี้สำหรับรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศสองตัว
เสาอากาศ 1
เสาอากาศ 2
รูปแบบการแผ่รังสีเหล่านี้แสดงอยู่ในรูปที่ 1 โปรดทราบว่าโหมดการแผ่รังสีขึ้นอยู่กับมุมเชิงขั้ว theta (θ) เท่านั้น รูปแบบการแผ่รังสีไม่ได้ขึ้นอยู่กับมุมอะซิมุท (รูปแบบการแผ่รังสีตามมุมอะซิมุทยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศตัวแรกมีทิศทางน้อยกว่ารูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศตัวที่สอง ดังนั้นเราจึงคาดว่าค่าความมีทิศทางของเสาอากาศตัวแรกจะต่ำกว่า
รูปที่ 1 แผนภาพรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ มีทิศทางสูงหรือไม่?
โดยใช้สูตร [1] เราสามารถคำนวณได้ว่าเสาอากาศมีทิศทางที่สูงกว่า เพื่อตรวจสอบความเข้าใจของคุณ ลองนึกถึงรูปที่ 1 และทิศทางคืออะไร จากนั้นพิจารณาว่าเสาอากาศใดมีทิศทางที่สูงกว่าโดยไม่ต้องใช้คณิตศาสตร์ใดๆ
ผลการคำนวณทิศทาง ใช้สูตร [1]:
การคำนวณเสาอากาศทิศทาง 1, 1.273 (1.05 dB)
การคำนวณเสาอากาศทิศทาง 2, 2.707 (4.32 dB)
การเพิ่มทิศทางหมายถึงเสาอากาศที่มีความแม่นยำหรือเน้นทิศทางมากขึ้น นั่นหมายความว่าเสาอากาศรับสัญญาณ 2 ตัวจะมีกำลังส่งแบบเน้นทิศทางมากกว่าเสาอากาศแบบรอบทิศทางถึง 2.707 เท่า ส่วนเสาอากาศตัวที่ 1 จะได้รับกำลังส่งมากกว่าเสาอากาศแบบรอบทิศทางถึง 1.273 เท่า เสาอากาศแบบรอบทิศทางถูกใช้เป็นตัวอ้างอิงทั่วไปถึงแม้ว่าจะไม่มีเสาอากาศแบบไอโซโทรปิกอยู่จริงก็ตาม
เสาอากาศโทรศัพท์มือถือควรมีทิศทางการรับสัญญาณต่ำ เนื่องจากสัญญาณสามารถมาจากทิศทางใดก็ได้ ในทางตรงกันข้าม จานรับสัญญาณดาวเทียมมีทิศทางการรับสัญญาณสูง จานรับสัญญาณดาวเทียมจะรับสัญญาณจากทิศทางที่กำหนดไว้ ตัวอย่างเช่น หากคุณติดตั้งจานรับสัญญาณโทรทัศน์ดาวเทียม บริษัทจะบอกคุณว่าควรหันจานไปทางใด และจานก็จะรับสัญญาณที่ต้องการได้
สุดท้ายนี้ เราจะนำเสนอรายการประเภทของเสาอากาศและทิศทางการรับสัญญาณของแต่ละประเภท ซึ่งจะช่วยให้คุณเข้าใจว่าทิศทางการรับสัญญาณแบบใดที่พบได้ทั่วไป
ประเภทของเสาอากาศ ทิศทางการรับส่งสัญญาณโดยทั่วไป ทิศทางการรับส่งสัญญาณโดยทั่วไป [เดซิเบล] (dB)
เสาอากาศไดโพลสั้น 1.5 1.76
เสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น 1.64 2.15
แพทช์ (เสาอากาศไมโครสตริป) 3.2-6.3 5-8
เสาอากาศฮอร์น 10-100 10-20
เสาอากาศจานดาวเทียม 10-10,000 10-40
ดังที่ข้อมูลข้างต้นแสดงให้เห็น ทิศทางการรับสัญญาณของเสาอากาศมีความแตกต่างกันอย่างมาก ดังนั้น การทำความเข้าใจทิศทางการรับสัญญาณจึงเป็นสิ่งสำคัญเมื่อเลือกเสาอากาศที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ หากคุณต้องการส่งหรือรับพลังงานจากหลายทิศทางในทิศทางเดียว คุณควรออกแบบเสาอากาศที่มีทิศทางการรับสัญญาณต่ำ ตัวอย่างของการใช้งานเสาอากาศที่มีทิศทางการรับสัญญาณต่ำ ได้แก่ วิทยุในรถยนต์ โทรศัพท์มือถือ และการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตไร้สายของคอมพิวเตอร์ ในทางกลับกัน หากคุณกำลังทำการสำรวจระยะไกลหรือการถ่ายโอนพลังงานแบบกำหนดเป้าหมาย คุณจะต้องใช้เสาอากาศที่มีทิศทางการรับสัญญาณสูง เสาอากาศที่มีทิศทางการรับสัญญาณสูงจะช่วยเพิ่มการถ่ายโอนพลังงานจากทิศทางที่ต้องการและลดสัญญาณรบกวนจากทิศทางที่ไม่ต้องการ
สมมติว่าเราต้องการเสาอากาศที่มีทิศทางการรับส่งสัญญาณต่ำ เราจะทำได้อย่างไร?
หลักการทั่วไปของทฤษฎีเสาอากาศคือ คุณต้องใช้เสาอากาศที่มีขนาดเล็กทางไฟฟ้าเพื่อให้ได้ค่าการกระจายสัญญาณต่ำ กล่าวคือ ถ้าคุณใช้เสาอากาศที่มีขนาดโดยรวม 0.25 - 0.5 เท่าของความยาวคลื่น คุณจะลดค่าการกระจายสัญญาณให้น้อยที่สุด เสาอากาศแบบไดโพลครึ่งคลื่นหรือเสาอากาศแบบช่องครึ่งความยาวคลื่นโดยทั่วไปจะมีค่าการกระจายสัญญาณน้อยกว่า 3 dB ซึ่งเป็นค่าการกระจายสัญญาณที่ต่ำที่สุดที่คุณสามารถทำได้ในทางปฏิบัติ
โดยสรุปแล้ว เราไม่สามารถสร้างเสาอากาศให้เล็กกว่าหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นได้โดยไม่ลดประสิทธิภาพของเสาอากาศและแบนด์วิดท์ของเสาอากาศลง ประสิทธิภาพและแบนด์วิดท์ของเสาอากาศจะกล่าวถึงในบทต่อไป
สำหรับเสาอากาศที่มีทิศทางรับส่งสัญญาณสูง เราจำเป็นต้องใช้เสาอากาศที่มีขนาดความยาวคลื่นหลากหลาย เช่น เสาอากาศจานรับสัญญาณดาวเทียมและเสาอากาศแบบฮอร์น มีทิศทางรับส่งสัญญาณสูง ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเสาอากาศเหล่านี้มีความยาวคลื่นหลายขนาด
ทำไมถึงเป็นเช่นนั้น? โดยพื้นฐานแล้ว เหตุผลเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของการแปลงฟูริเยร์ เมื่อคุณทำการแปลงฟูริเยร์ของพัลส์สั้นๆ คุณจะได้สเปกตรัมที่กว้าง แต่การเปรียบเทียบนี้ไม่ปรากฏในการกำหนดรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ รูปแบบการแผ่รังสีสามารถคิดได้ว่าเป็นการแปลงฟูริเยร์ของการกระจายกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าไปตามเสาอากาศ ดังนั้น เสาอากาศขนาดเล็กจึงมีรูปแบบการแผ่รังสีที่กว้าง (และมีทิศทางต่ำ) เสาอากาศที่มีการกระจายแรงดันหรือกระแสแบบสม่ำเสมอขนาดใหญ่จะมีรูปแบบการแผ่รังสีที่มีทิศทางสูง (และมีทิศทางสูง)
E-mail:info@rf-miso.com
เบอร์โทรศัพท์: 0086-028-82695327
เว็บไซต์: www.rf-miso.com
วันที่โพสต์: 7 พฤศจิกายน 2023
