ประสิทธิภาพของเสาอากาศค่านี้อธิบายถึงประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานคลื่นวิทยุที่รับเข้ามาให้เป็นพลังงานที่แผ่กระจายออกไป เป็นพารามิเตอร์สำคัญของเสาอากาศ เนื่องจากความสูญเสียในตัวนำ ความสูญเสียในฉนวน และความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ สามารถลดประสิทธิภาพการแผ่รังสีได้ แม้ว่าเสาอากาศจะมีรูปแบบที่เหมาะสมก็ตาม
สูตรพื้นฐานสำหรับการคำนวณประสิทธิภาพการแผ่รังสีคือ:
ประสิทธิภาพการแผ่รังสี, eแรด= พีแรด/ พียอมรับ
ประสิทธิภาพโดยรวมยังรวมถึงความไม่ตรงกันที่จุดรับสัญญาณเสาอากาศด้วย:
ประสิทธิภาพโดยรวม, e0= (1 - |Γ|2) eแรด
โดยที่ Pแรดคือพลังงานที่แผ่รังสี, Pยอมรับคือกำลังที่ยอมรับได้ และ Γ คือสัมประสิทธิ์การสะท้อนขาเข้า คู่มือนี้อธิบายสูตรประสิทธิภาพของเสาอากาศ กลไกการสูญเสีย อัตราขยาย ทิศทาง อัตราขยายที่เกิดขึ้นจริง และวิธีการวัดทั่วไป
ประสิทธิภาพของเสาอากาศ: คำจำกัดความและสูตรคำนวณ
รูปที่ 1
แนวคิดเรื่องประสิทธิภาพของเสาอากาศสามารถอธิบายได้โดยใช้รูปที่ 1
ประสิทธิภาพเสาอากาศโดยรวม e0 ใช้ในการคำนวณการสูญเสียเสาอากาศที่อินพุตและภายในโครงสร้างเสาอากาศ อ้างอิงจากรูปที่ 1(b) การสูญเสียเหล่านี้อาจเกิดจาก:
1. การสะท้อนกลับเนื่องจากความไม่เข้ากันระหว่างสายส่งและเสาอากาศ;
2. การสูญเสียในตัวนำและฉนวน
ประสิทธิภาพโดยรวมของเสาอากาศสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้:
กล่าวคือ ประสิทธิภาพโดยรวม = ผลคูณของประสิทธิภาพที่ไม่ตรงกัน ประสิทธิภาพของตัวนำ และประสิทธิภาพของฉนวน
โดยปกติแล้ว การคำนวณประสิทธิภาพของตัวนำและประสิทธิภาพของฉนวนนั้นทำได้ยากมาก แต่สามารถหาได้จากการทดลอง อย่างไรก็ตาม การทดลองไม่สามารถแยกแยะความสูญเสียทั้งสองประเภทได้ ดังนั้นสูตรข้างต้นจึงสามารถเขียนใหม่ได้ดังนี้:
ecd คือประสิทธิภาพการแผ่รังสีของเสาอากาศ และ Γ คือสัมประสิทธิ์การสะท้อน
กำไร ทิศทาง และกำไรที่เกิดขึ้นจริง
ทิศทางอธิบายถึงความเข้มข้นของรูปแบบการแผ่รังสีในทิศทางที่กำหนดได้รับผสานคุณสมบัติการกำหนดทิศทางเข้ากับประสิทธิภาพการแผ่รังสี:
G = eแรดD
โดยที่ G คืออัตราขยาย, D คือทิศทาง และ eแรดคือประสิทธิภาพการแผ่รังสี ดังนั้น อัตราขยายจึงคำนึงถึงการสูญเสียในตัวนำและฉนวน แต่โดยปกติจะไม่รวมการสูญเสียเนื่องจากความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์
โดยทั่วไป หมายถึงอัตราขยายสัมพัทธ์ ซึ่งนิยามว่า "อัตราส่วนของอัตราขยายกำลังในทิศทางที่กำหนดต่อกำลังของเสาอากาศอ้างอิงในทิศทางอ้างอิง" กำลังไฟฟ้าขาเข้าของเสาอากาศนี้ต้องเท่ากัน เสาอากาศอ้างอิงอาจเป็นตัวสั่น เสาอากาศแบบฮอร์น หรือเสาอากาศอื่นๆ ในกรณีส่วนใหญ่ จะใช้แหล่งกำเนิดจุดที่ไม่กำหนดทิศทางเป็นเสาอากาศอ้างอิง ดังนั้น:
ความสัมพันธ์ระหว่างกำลังไฟฟ้าที่แผ่กระจายทั้งหมดและกำลังไฟฟ้าขาเข้าทั้งหมดเป็นดังนี้:
กำไรที่เกิดขึ้นจริงรวมถึงผลกระทบจากความไม่ตรงกันของข้อมูลนำเข้า และมีความสัมพันธ์กับอัตราขยายโดย:
Gที่ตระหนักรู้= (1 - |Γ|2)G
เมื่อเสาอากาศมีการจับคู่ที่ดี อัตราขยายที่ได้จริงจะเข้าใกล้ค่าอัตราขยายที่แท้จริง แต่ถ้าการจับคู่ไม่ตรงกันอย่างมีนัยสำคัญ อัตราขยายที่ได้จริงจะต่ำลง แม้ว่ารูปแบบการแผ่รังสีและประสิทธิภาพการแผ่รังสีจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงก็ตาม
ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราขยายและทิศทางคือ:
หากเสาอากาศมีการจับคู่ที่สมบูรณ์แบบกับสายส่ง |Γ| = 0 และอัตราขยายที่ได้จริงจะเท่ากับอัตราขยาย ในระบบจริง จะต้องพิจารณาการสูญเสียในสายเคเบิลและระนาบอ้างอิงสำหรับการสอบเทียบด้วย เมื่อเปรียบเทียบค่าที่วัดได้และค่าที่จำลองขึ้น
ปัจจัยสำคัญที่ลดประสิทธิภาพของเสาอากาศ
- ค่าการนำไฟฟ้าของตัวนำจำกัดและความหยาบของพื้นผิว
- การสูญเสียไดอิเล็กทริกในวัสดุพื้นฐาน โดมเรดาร์ และวัสดุรองรับ
- ความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ที่จุดป้อน
- เครือข่ายจับคู่แบบสูญเสียข้อมูล ตัวเชื่อมต่อ และโครงสร้างป้อนกลับ
- การติดตั้งใกล้โลหะ วัสดุดูดซับ หรือร่างกายมนุษย์
- ความคลาดเคลื่อนในการผลิตและการกระจายกระแสไฟฟ้าที่ขึ้นอยู่กับความถี่
วิธีการวัดประสิทธิภาพของเสาอากาศ
วิธีการวัดขึ้นอยู่กับประเภทของเสาอากาศ ช่วงความถี่ และอุปกรณ์ทดสอบที่มีอยู่ วิธีการทั่วไป ได้แก่ การเปรียบเทียบอัตราขยายและทิศทาง การรวมรูปแบบการแผ่รังสี การวัดในห้องสะท้อนเสียง และวิธี Wheeler-cap สำหรับเสาอากาศขนาดเล็กทางไฟฟ้าที่เหมาะสม การสอบเทียบที่แม่นยำ การแก้ไขการสูญเสียของสายเคเบิล การจัดแนวโพลาไรเซชัน และระนาบอ้างอิงที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อผลลัพธ์ที่มีความหมาย
การใช้ประสิทธิภาพและอัตราขยายในการเลือกเสาอากาศ
ประสิทธิภาพ อัตราขยาย อัตราขยายที่ได้จริง แบนด์วิดท์ โพลาไรเซชัน ความกว้างของลำแสง และ VSWR ควรได้รับการประเมินร่วมกัน เสาอากาศที่มีทิศทางสูงก็อาจให้ผลลัพธ์อัตราขยายที่ได้จริงต่ำได้ หากมีการสูญเสียหรือความไม่เข้ากันมากเกินไป วิศวกรควรเปรียบเทียบค่าต่างๆ ตลอดช่วงความถี่การทำงานทั้งหมดและภายใต้สภาวะการติดตั้งที่เป็นตัวแทน
สำรวจ RF MISOโซลูชันเสาอากาศหรือตรวจสอบรายการของเราความสามารถในการทดสอบเสาอากาศสำหรับการเลือกใช้งานที่เหมาะสมกับงานแต่ละประเภท โปรดแจ้งย่านความถี่ในการทำงาน อัตราขยายที่ต้องการ โพลาไรเซชัน ข้อจำกัดในการติดตั้ง และสภาพแวดล้อมการทดสอบให้ทีม RF MISO ทราบ
หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเสาอากาศ โปรดไปที่:
วันที่เผยแพร่: 14 มิถุนายน 2024
