การกำหนดทิศทางเป็นพารามิเตอร์พื้นฐานของเสาอากาศ ซึ่งเป็นการวัดรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศแบบกำหนดทิศทาง เสาอากาศที่แผ่รังสีเท่ากันในทุกทิศทางจะมีการกำหนดทิศทางเท่ากับ 1 (เทียบเท่ากับ 0 เดซิเบล -0 dB)
ฟังก์ชันของพิกัดทรงกลมสามารถเขียนเป็นรูปแบบการแผ่รังสีที่เป็นมาตรฐานได้:
[สมการ 1]
รูปแบบการแผ่รังสีแบบปกติจะมีรูปร่างเหมือนกับรูปแบบการแผ่รังสีดั้งเดิม รูปแบบการแผ่รังสีแบบปกติจะลดขนาดลงเพื่อให้ค่าสูงสุดของรูปแบบการแผ่รังสีเท่ากับ 1 (ค่าที่ใหญ่ที่สุดคือสมการ [1] ของ "F") ในทางคณิตศาสตร์ สูตรสำหรับทิศทาง (ชนิด "D") เขียนได้ดังนี้:
สิ่งนี้อาจดูเหมือนสมการทิศทางที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม รูปแบบการแผ่รังสีของโมเลกุลมีค่ามากที่สุด ตัวส่วนแสดงถึงพลังงานเฉลี่ยที่แผ่ออกไปในทุกทิศทาง สมการจึงเป็นตัววัดพลังงานสูงสุดที่แผ่ออกไปหารด้วยค่าเฉลี่ย ซึ่งจะให้ทิศทางของเสาอากาศ
แนวคิดเชิงทิศทาง
ตัวอย่างเช่น พิจารณาสมการสองสมการถัดไปสำหรับรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศสองอัน
เสาอากาศ 1
เสาอากาศ 2
รูปแบบการแผ่รังสีเหล่านี้ถูกวางแผนไว้ในรูปที่ 1 โปรดทราบว่าโหมดการแผ่รังสีเป็นฟังก์ชันของมุมขั้ว theta(θ) เท่านั้น รูปแบบการแผ่รังสีไม่ใช่ฟังก์ชันของมุมราบ (รูปแบบการแผ่รังสีมุมราบยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศแรกมีทิศทางน้อยกว่ารูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศที่สอง ดังนั้น เราคาดว่าทิศทางของเสาอากาศแรกจะต่ำกว่า
รูปที่ 1 แผนภาพรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ มีทิศทางสูงหรือไม่?
โดยใช้สูตร [1] เราสามารถคำนวณได้ว่าเสาอากาศมีทิศทางที่สูงกว่า เพื่อตรวจสอบความเข้าใจของคุณ ให้ลองพิจารณารูปที่ 1 และทิศทางคืออะไร จากนั้นจึงพิจารณาว่าเสาอากาศใดมีทิศทางที่สูงกว่าโดยไม่ต้องใช้คณิตศาสตร์ใดๆ
ผลการคำนวณแบบทิศทาง ใช้สูตร [1]:
การคำนวณเสาอากาศทิศทาง 1, 1.273 (1.05 dB)
การคำนวณเสาอากาศทิศทาง 2, 2.707 (4.32 dB)
การกำหนดทิศทางที่ดีขึ้นหมายถึงเสาอากาศที่มีจุดโฟกัสหรือทิศทางที่ตรงมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าเสาอากาศรับสัญญาณ 2 ตัวจะมีพลังงานทิศทางมากกว่าเสาอากาศรอบทิศทางถึง 2.707 เท่า เสาอากาศ 1 จะมีพลังงานมากกว่าเสาอากาศรอบทิศทางถึง 1.273 เท่า เสาอากาศรอบทิศทางใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงทั่วไป แม้ว่าจะไม่มีเสาอากาศแบบไอโซทรอปิกก็ตาม
เสาอากาศโทรศัพท์มือถือควรมีทิศทางที่ต่ำเนื่องจากสัญญาณสามารถมาจากทุกทิศทาง ในทางตรงกันข้าม จานดาวเทียมจะมีทิศทางที่สูงกว่า จานดาวเทียมรับสัญญาณจากทิศทางที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น หากคุณใช้จานทีวีดาวเทียม บริษัทจะบอกคุณว่าต้องชี้ไปที่ใด และจานจะรับสัญญาณที่ต้องการ
เราจะปิดท้ายด้วยรายการประเภทเสาอากาศและทิศทางของเสาอากาศ ซึ่งจะช่วยให้คุณทราบว่าทิศทางใดที่มักพบได้บ่อยที่สุด
ประเภทเสาอากาศ การกำหนดทิศทางทั่วไป การกำหนดทิศทางทั่วไป [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
จานดาวเทียม 10-10,000 10-40
จากข้อมูลด้านบนแสดงให้เห็นว่าทิศทางของเสาอากาศนั้นแตกต่างกันมาก ดังนั้น จึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจทิศทางเมื่อเลือกเสาอากาศที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ หากคุณจำเป็นต้องส่งหรือรับพลังงานจากหลายทิศทางในทิศทางเดียว คุณควรออกแบบเสาอากาศที่มีทิศทางต่ำ ตัวอย่างการใช้งานสำหรับเสาอากาศที่มีทิศทางต่ำ ได้แก่ วิทยุในรถยนต์ โทรศัพท์มือถือ และการเข้าถึงอินเทอร์เน็ตไร้สายของคอมพิวเตอร์ ในทางกลับกัน หากคุณกำลังทำการสำรวจระยะไกลหรือถ่ายโอนพลังงานแบบกำหนดเป้าหมาย คุณจะต้องใช้เสาอากาศที่มีทิศทางสูง เสาอากาศที่มีทิศทางสูงจะช่วยเพิ่มการถ่ายโอนพลังงานจากทิศทางที่ต้องการและลดสัญญาณจากทิศทางที่ไม่ต้องการ
สมมติว่าเราต้องการเสาอากาศที่มีทิศทางการรับสัญญาณต่ำ เราจะทำอย่างไร
กฎทั่วไปของทฤษฎีเสาอากาศก็คือ คุณต้องใช้เสาอากาศที่มีขนาดเล็กเพื่อให้มีทิศทางการส่งต่ำ นั่นคือ ถ้าคุณใช้เสาอากาศที่มีขนาดรวม 0.25 - 0.5 ความยาวคลื่น คุณจะลดทิศทางการส่งลงได้ เสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่นหรือเสาอากาศสล็อตครึ่งคลื่นโดยทั่วไปจะมีทิศทางการส่งน้อยกว่า 3 เดซิเบล ซึ่งถือเป็นทิศทางการส่งที่ต่ำที่สุดเท่าที่คุณจะทำได้ในทางปฏิบัติ
ท้ายที่สุดแล้ว เราไม่สามารถสร้างเสาอากาศให้มีขนาดเล็กกว่าหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นได้โดยไม่ลดประสิทธิภาพของเสาอากาศและแบนด์วิดท์ของเสาอากาศ ประสิทธิภาพของเสาอากาศและแบนด์วิดท์ของเสาอากาศจะมีการกล่าวถึงในบทต่อไป
สำหรับเสาอากาศที่มีการกำหนดทิศทางสูง เราจะต้องใช้เสาอากาศที่มีความยาวคลื่นหลายขนาด เช่น เสาอากาศจานดาวเทียมและเสาอากาศฮอร์นที่มีการกำหนดทิศทางสูง ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเสาอากาศเหล่านี้มีความยาวคลื่นหลายขนาด
ทำไมเป็นแบบนั้น? ท้ายที่สุด เหตุผลนั้นเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของการแปลงฟูเรียร์ เมื่อคุณใช้การแปลงฟูเรียร์ของพัลส์สั้น คุณจะได้สเปกตรัมกว้าง การเปรียบเทียบนี้ไม่มีอยู่ในการกำหนดรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ รูปแบบการแผ่รังสีสามารถคิดได้ว่าเป็นการแปลงฟูเรียร์ของการกระจายของกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าตามเสาอากาศ ดังนั้น เสาอากาศขนาดเล็กจึงมีรูปแบบการแผ่รังสีที่กว้าง (และมีการกำหนดทิศทางต่ำ) เสาอากาศที่มีการกระจายแรงดันหรือกระแสไฟฟ้าที่สม่ำเสมอขนาดใหญ่ รูปแบบการกำหนดทิศทางที่กว้าง (และมีการกำหนดทิศทางสูง)
E-mail:info@rf-miso.com
โทรศัพท์:0086-028-82695327
เว็บไซต์ :www.rf-miso.com
เวลาโพสต์: 07-11-2023
