ไดเรกทิวิตี้เป็นพารามิเตอร์พื้นฐานของเสาอากาศ ซึ่งเป็นการวัดรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศแบบกำหนดทิศทาง เสาอากาศที่แผ่รังสีเท่ากันในทุกทิศทางจะมีไดเรกทิวิตี้เท่ากับ 1 (เทียบเท่ากับศูนย์เดซิเบล -0 เดซิเบล)
ฟังก์ชันของพิกัดทรงกลมสามารถเขียนเป็นรูปแบบการแผ่รังสีที่เป็นมาตรฐานได้:
[สมการที่ 1]
รูปแบบการแผ่รังสีแบบนอร์มัลไลเซชันจะมีรูปร่างเหมือนกับรูปแบบการแผ่รังสีดั้งเดิม รูปแบบการแผ่รังสีแบบนอร์มัลไลเซชันจะถูกลดขนาดลงจนค่าสูงสุดของรูปแบบการแผ่รังสีเท่ากับ 1 (ค่าที่ใหญ่ที่สุดคือสมการ [1] ของ "F") ในทางคณิตศาสตร์ สูตรสำหรับการกำหนดทิศทาง (ชนิด "D") เขียนได้ดังนี้:
นี่อาจดูเหมือนสมการทิศทางที่ซับซ้อน อย่างไรก็ตาม รูปแบบการแผ่รังสีของโมเลกุลมีค่ามากที่สุด ตัวส่วนแทนกำลังเฉลี่ยที่แผ่ออกไปทุกทิศทาง สมการนี้จึงเป็นการวัดกำลังสูงสุดที่แผ่ออกมาหารด้วยค่าเฉลี่ย ซึ่งจะให้ค่าทิศทางของเสาอากาศ
กระบวนทัศน์เชิงทิศทาง
ตัวอย่างเช่น พิจารณาสมการสองสมการถัดไปสำหรับรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศสองอัน
เสาอากาศ 1
เสาอากาศ 2
รูปแบบการแผ่รังสีเหล่านี้แสดงไว้ในรูปที่ 1 โปรดทราบว่าโหมดการแผ่รังสีเป็นฟังก์ชันของมุมเชิงขั้ว theta(θ) เท่านั้น รูปแบบการแผ่รังสีไม่ใช่ฟังก์ชันของมุมอะซิมุท (รูปแบบการแผ่รังสีมุมอะซิมุทยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศแรกมีทิศทางน้อยกว่ารูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศที่สอง ดังนั้น เราคาดว่าทิศทางของเสาอากาศแรกจะต่ำกว่า
รูปที่ 1 แผนภาพรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ มีทิศทางสูงหรือไม่
โดยใช้สูตร [1] เราสามารถคำนวณได้ว่าเสาอากาศมีทิศทางรับส่งที่สูงกว่า เพื่อตรวจสอบความเข้าใจของคุณ ลองพิจารณารูปที่ 1 และทิศทางรับส่งคืออะไร จากนั้นพิจารณาว่าเสาอากาศใดมีทิศทางรับส่งที่สูงกว่าโดยไม่ต้องใช้คณิตศาสตร์ใดๆ
ผลการคำนวณแบบทิศทาง ใช้สูตร [1]:
การคำนวณเสาอากาศทิศทาง 1, 1.273 (1.05 dB)
การคำนวณเสาอากาศทิศทาง 2, 2.707 (4.32 dB)
การเพิ่มทิศทางหมายถึงเสาอากาศที่มีจุดโฟกัสหรือทิศทางเฉพาะที่มากขึ้น ซึ่งหมายความว่าเสาอากาศรับสัญญาณ 2 ตัวจะมีกำลังส่งทิศทางมากกว่าเสาอากาศแบบรอบทิศทางถึง 2.707 เท่าของจุดสูงสุด เสาอากาศ 1 จะมีกำลังส่งทิศทางมากกว่าเสาอากาศแบบรอบทิศทางถึง 1.273 เท่า เสาอากาศแบบรอบทิศทางถูกใช้เป็นมาตรฐานอ้างอิงทั่วไป แม้ว่าจะไม่มีเสาอากาศแบบไอโซทรอปิกก็ตาม
เสาอากาศโทรศัพท์มือถือควรมีทิศทางการรับส่งสัญญาณต่ำ เนื่องจากสัญญาณสามารถมาจากทุกทิศทาง ในทางตรงกันข้าม จานดาวเทียมมีทิศทางการรับส่งสัญญาณสูง จานดาวเทียมรับสัญญาณจากทิศทางที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น หากคุณใช้จานทีวีดาวเทียม บริษัทจะบอกคุณว่าควรหันจานไปในทิศทางใด และจานก็จะรับสัญญาณที่ต้องการได้
เราจะจบด้วยรายการประเภทเสาอากาศและทิศทางของเสาอากาศ ซึ่งจะช่วยให้คุณเห็นภาพว่าทิศทางแบบใดที่มักพบได้บ่อย
ประเภทเสาอากาศ การกำหนดทิศทางโดยทั่วไป การกำหนดทิศทางโดยทั่วไป [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
จานรับสัญญาณ 10-10,000 10-40
จากข้อมูลข้างต้นแสดงให้เห็นว่าทิศทางของเสาอากาศนั้นแตกต่างกันอย่างมาก ดังนั้น การทำความเข้าใจทิศทางจึงเป็นสิ่งสำคัญเมื่อเลือกเสาอากาศที่ดีที่สุดสำหรับการใช้งานเฉพาะของคุณ หากคุณต้องการส่งหรือรับพลังงานจากหลายทิศทางในทิศทางเดียว คุณควรออกแบบเสาอากาศที่มีทิศทางต่ำ ตัวอย่างการประยุกต์ใช้เสาอากาศที่มีทิศทางต่ำ ได้แก่ วิทยุติดรถยนต์ โทรศัพท์มือถือ และการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตไร้สายของคอมพิวเตอร์ ในทางกลับกัน หากคุณกำลังทำการสำรวจระยะไกลหรือการถ่ายโอนพลังงานแบบกำหนดเป้าหมาย คุณจะต้องใช้เสาอากาศที่มีทิศทางสูง เสาอากาศที่มีทิศทางสูงจะช่วยเพิ่มการถ่ายโอนพลังงานจากทิศทางที่ต้องการและลดสัญญาณจากทิศทางที่ไม่ต้องการ
สมมติว่าเราต้องการเสาอากาศที่มีทิศทางตรงต่ำ เราจะทำได้อย่างไร
กฎทั่วไปของทฤษฎีเสาอากาศคือ คุณต้องใช้เสาอากาศขนาดเล็กทางไฟฟ้าเพื่อให้ได้ค่าทิศทางต่ำ นั่นคือ หากคุณใช้เสาอากาศที่มีความยาวคลื่นรวม 0.25 - 0.5 จะทำให้ค่าทิศทางลดลง เสาอากาศไดโพลแบบครึ่งคลื่นหรือเสาอากาศแบบสล็อตความยาวคลื่นครึ่งหนึ่งมักจะมีค่าทิศทางน้อยกว่า 3 เดซิเบล ซึ่งถือว่าต่ำที่สุดเท่าที่จะหาได้ในทางปฏิบัติ
ท้ายที่สุดแล้ว เราไม่สามารถสร้างเสาอากาศให้มีขนาดเล็กกว่าหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นได้โดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพของเสาอากาศและแบนด์วิดท์ของเสาอากาศลดลง ประสิทธิภาพของเสาอากาศและแบนด์วิดท์ของเสาอากาศจะถูกกล่าวถึงในบทต่อไป
สำหรับเสาอากาศที่มีทิศทางส่งสูง เราจำเป็นต้องใช้เสาอากาศที่มีความยาวคลื่นหลายขนาด เช่น เสาอากาศจานดาวเทียมและเสาอากาศฮอร์น ซึ่งมีทิศทางส่งสูง ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเสาอากาศเหล่านี้มีความยาวคลื่นหลายขนาด
ทำไมถึงเป็นแบบนั้น? ท้ายที่สุดแล้ว เหตุผลนั้นเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของการแปลงฟูริเยร์ เมื่อคุณทำการแปลงฟูริเยร์ของพัลส์สั้น คุณจะได้สเปกตรัมที่กว้าง การเปรียบเทียบนี้ไม่ได้ปรากฏในการหารูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ รูปแบบการแผ่รังสีสามารถมองได้ว่าเป็นการแปลงฟูริเยร์ของการกระจายของกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าตามเสาอากาศ ดังนั้น เสาอากาศขนาดเล็กจึงมีรูปแบบการแผ่รังสีที่กว้าง (และมีทิศทางต่ำ) เสาอากาศที่มีการกระจายแรงดันหรือกระแสที่สม่ำเสมอขนาดใหญ่ มีรูปแบบที่มีทิศทางชัดเจน (และมีทิศทางสูง)
E-mail:info@rf-miso.com
โทรศัพท์:0086-028-82695327
เว็บไซต์:www.rf-miso.com
เวลาโพสต์: 07 พ.ย. 2566

