การเพิ่มของเสาอากาศ - ทิศทางประสิทธิภาพและการแปลง

เสาอากาศถูกนำมาใช้ในสมัยใหม่นี้ การสื่อสาร สำหรับการส่งข้อมูลและรับข้อมูลผ่านช่องสัญญาณแบบใช้สายหรือช่องสัญญาณไร้สาย หรือในอีกทางหนึ่งก็สามารถกำหนดได้ว่าเป็นการส่งและรับคลื่นวิทยุในแนวนอนทั้งหมดหรือทิศทางใดทิศทางหนึ่ง เสาอากาศเหล่านี้ทำหน้าที่เชื่อมต่อระหว่างสัญญาณไฟฟ้าและสัญญาณวิทยุ ที่นี่สัญญาณไฟฟ้าจะถูกส่งต่อผ่านตัวนำโลหะและสัญญาณวิทยุจะแพร่กระจายผ่านพื้นที่ว่าง Heinrich Hertz เป็นคนแรกที่พัฒนาเสาอากาศในปี พ.ศ. 2429 เขาได้สร้างเสาอากาศไดโพลและด้วยสัญญาณไฟฟ้าเขาส่งและรับสัญญาณ ต่อมาในปี พ.ศ. 2444 Marconi เป็นนักวิทยาศาสตร์ที่ส่งข้อมูลไปทั่วภูมิภาคแอตแลนติก พารามิเตอร์เสาอากาศมีความสำคัญมากขึ้น พารามิเตอร์คือทิศทาง (D), อัตราขยายของเสาอากาศ (G), ความละเอียด, รูปแบบ, พื้นที่ลำแสงของเสาอากาศ, ประสิทธิภาพของลำแสงเสาอากาศ, ประสิทธิภาพของเสาอากาศ ( ที่ ). ในบทความนี้เราจะพูดถึงข้อมูลทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับเสาอากาศรับสัญญาณ

Antenna Gain คืออะไร?

เราสามารถกำหนด เสาอากาศ ได้รับจากการรวมกันของประสิทธิภาพของเสาอากาศและทิศทางของเสาอากาศและขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์เหล่านี้ ดังนั้นสองสิ่งนี้จึงเป็นผลต่อการได้รับของเสาอากาศ ก่อนที่จะพูดถึงการขยายเสาอากาศนี้ก่อนอื่นเราต้องรู้ว่าทิศทางของเสาอากาศคืออะไร

ทิศทางเสาอากาศ

สามารถกำหนดเป็นอัตราส่วนของความเข้มการแผ่รังสีสูงสุดของเสาอากาศทดสอบกับความเข้มการแผ่รังสีของเสาอากาศไอโซโทรปิกหรือเสาอากาศอ้างอิงซึ่งแผ่พลังงานทั้งหมดเท่ากัน ทิศทางสามารถแสดงโดย D.

ทิศทางของเสาอากาศแสดงให้เห็นว่ามันสามารถแผ่พลังงานไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่งหรือหลายทิศทางได้อย่างไร รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศกำหนดค่าทิศทาง

ทิศทางเสาอากาศ

จากนั้น Directivity D = ความเข้มรังสีสูงสุดของเสาอากาศทดสอบ / ความเข้มการแผ่รังสีของเสาอากาศแบบไอโซทรอปิก ที่นี่เสาอากาศไอโซทรอปิกเป็นเสาอากาศในอุดมคติซึ่งแผ่พลังของมันออกมาอย่างเท่าเทียมกันหรือสม่ำเสมอในทุกทิศทางไปยังอวกาศ ไม่มีเสาอากาศไอโซทรอปิกทางกายภาพและสามารถใช้เป็นเสาอากาศอ้างอิงเท่านั้น

ในอีกวิธีหนึ่งทิศทางของเสาอากาศสามารถกำหนดเป็นอัตราส่วนของความเข้มรังสีสูงสุดของเสาอากาศทดสอบกับความเข้มรังสีเฉลี่ยของเสาอากาศทดสอบ

ทิศทางของเสาอากาศ D = ความเข้มรังสีสูงสุดของเสาอากาศทดสอบ / ความเข้มรังสีเฉลี่ยของเสาอากาศทดสอบ

D = Ф (θ, Ф) สูงสุด / Фavg
D = Ф (θ, Ф) สูงสุด / (Wr / 4 π)
D = 4 πФ (θ, Ф) สูงสุด / Wr

ดังนั้น D = 4 π (ความเข้มของรังสีสูงสุด) / อำนาจการแผ่รังสีทั้งหมด

ประสิทธิภาพของเสาอากาศ

นี่คือพารามิเตอร์ที่สำคัญของเสาอากาศ ประสิทธิภาพของเสาอากาศหมายถึงอัตราส่วนของกำลังที่แผ่ออกไปในทุกทิศทางต่อกำลังไฟฟ้าเข้าทั้งหมดที่จ่ายให้กับขั้วของมัน เนื่องจากการสูญเสียความต้านทานในเสาอากาศอินพุตที่ใช้ทั้งหมดจะไม่แผ่ไปยังทิศทางเป้าหมาย ประสิทธิภาพของเสาอากาศแสดงโดย ' ที่ ‘. ประสิทธิภาพของเสาอากาศสามารถทราบเป็นเปอร์เซ็นต์ได้เช่นกันเมื่อคูณด้วย 100 โดยปกติแล้วปัจจัยด้านประสิทธิภาพของเสาอากาศจะอยู่ระหว่าง 0 ถึง 1

ประสิทธิภาพของเสาอากาศ ที่ = พลังงานที่แผ่ออกมาจากเสาอากาศ / อินพุตทั้งหมด

ที่ = Pr / (Pr + Pi) [Pr = กำลังแผ่ Pi = การสูญเสียโอห์มในเสาอากาศ]

การวัดกำไรของเสาอากาศ

กำไรส่วนใหญ่คำนวณในรูปของการทำบุญ ที่นี่ค่าที่ได้รับแสดงด้วย G หรือ power gain Gp เราสามารถคำนวณรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศได้ “ อัตราขยายของเสาอากาศถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนระหว่างความเข้มรังสีสูงสุดของเสาอากาศของวัตถุในทิศทางที่กำหนดกับค่าสูงสุด ความเข้มการแผ่รังสีของเสาอากาศไอโซทรอปิก” เมื่อใช้พลังงานเท่ากันกับเสาอากาศทั้งสอง

รูปแบบกำไร

“ เมื่อทิศทางการแปลงเป็นเดซิเบลเราสามารถกำหนดเป็นค่าขยายของเสาอากาศได้”

Gain G = ความเข้มรังสีสูงสุดจากเสาอากาศของวัตถุ / ความเข้มรังสีสูงสุดจากเสาอากาศไอโซทรอปิก (Фi)

กำไรของเสาอากาศ G = ประสิทธิภาพของเสาอากาศ * ทิศทางของเสาอากาศง

หน่วยสำหรับ Gain - dB (เดซิเบล), dBi (เดซิเบลที่สัมพันธ์กับเสาอากาศไอโซทรอปิก), dBd (เดซิเบลที่สัมพันธ์กับเสาอากาศไดโพล)

ค่าที่ได้รับจะระบุว่าเสาอากาศของคุณประสบความสำเร็จมากเพียงใดในขณะที่แปลงกำลังอินพุตเป็นคลื่นวิทยุในทิศทางที่กำหนดและวิธีที่จะแปลงคลื่นวิทยุเป็นรูปแบบไฟฟ้าที่ด้านเครื่องรับ บางครั้งเกนจะถูกกล่าวถึงเป็นฟังก์ชันของมุม ในกรณีนี้จะต้องพิจารณารูปแบบการแผ่รังสี

สูตรเพิ่มเสาอากาศ

โดยค่าที่ได้รับเราสามารถทราบได้ว่าเสาอากาศให้สัญญาณเพิ่มขึ้นเท่าใด

ช่วยในขั้นตอนการรับสัญญาณว่าต้องใช้พลังงานเท่าใดในการสร้างสัญญาณที่ส่งจากช่องสัญญาณเดียวกัน

ได้รับเสาอากาศของวัตถุหรือเสาอากาศทดสอบ Gt = Gi + 10log10 (Pt / Pi)

ที่ไหน

Gt = กำไรของเสาอากาศที่ทดสอบ
Gi = กำไรของเสาอากาศไอโซทรอปิก
Pt = กำลังที่แผ่โดยเสาอากาศทดสอบ
Pi = กำลังที่แผ่โดยเสาอากาศไอโซทรอปิก

การแปลงกำไรของเสาอากาศ

อัตราขยายของเสาอากาศจะแสดงเป็นเดซิเบล (dB) เนื่องจากหากอัตราขยายแสดงเป็นหน่วยปกติเช่นในรูปวัตต์ในกรณีเหล่านี้เมื่อคำนวณกำลังรับที่ได้รับผลลัพธ์จะมีขนาดเล็กมากเช่นบางครั้งก็จะให้ในรูปแบบเลขชี้กำลังด้วย เป็นเรื่องยากที่จะพิจารณาทุกครั้งที่ใช้ค่าประเภทนี้ดังนั้นกำไรจึงสามารถแสดงเป็นเดซิเบล (dB) 5 dB หมายถึงพลังงาน 5 เท่าเมื่อเทียบกับเสาอากาศแบบไอโซโทรปิกในทิศทางสูงสุดของการแผ่รังสี

หน่วยเชิงเส้นจะถูกแปลงเป็นเดซิเบลโดยทำตามสมการนี้

Pdb = 10 log10p

อีกหน่วยสำหรับรับเสาอากาศคือ dBm หมายถึงเดซิเบลเทียบกับมิลลิวัตต์

1W = 1000mw = 0dB = 30dBm

dBi เป็นอีกหน่วยหนึ่งสำหรับการเพิ่มของเสาอากาศและเดซิเบลของเกนที่สัมพันธ์กับเสาอากาศแบบไอโซทรอปิก dBi หมายถึงกำลังสองเท่าเมื่อเทียบกับเสาอากาศแบบไอโซโทรปิกในทิศทางสูงสุดของการแผ่รังสี

ดังนั้นอัตราขยายจึงสามารถแสดงเป็นหน่วยเดซิเบลหรือเดซิเบลเสาอากาศแบบไอโซโทรปิกแบบมิลลิวัตต์หรือเดซิเบล ส่วนใหญ่จะแสดงเป็นเดซิเบล (dB) เท่านั้น

วิธีเพิ่มเสาอากาศรับ?

การขยายของเสาอากาศแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการแผ่สัญญาณไปยังช่องสัญญาณในทิศทางใดก็ได้ หากอัตราขยายมากขึ้นเสาอากาศดังกล่าวสามารถส่งพลังงานไปยังเครื่องรับได้มากขึ้นในทิศทางเดียวและลดทอนสัญญาณอื่น ๆ ทั้งหมดจากทิศทางอื่น หากเสาอากาศแผ่สัญญาณเท่า ๆ กันในทุกทิศทางหมายความว่าสามารถเป็นไปได้โดยเสาอากาศทรงกลมเท่านั้นที่เรียกว่าเสาอากาศไอโซทรอปิกและสิ่งเหล่านี้ไม่มีอยู่ในเวลาจริง

หากกำไรมากกว่าเสมอจะเป็นข้อได้เปรียบของวงจร แต่ขึ้นอยู่กับความต้องการเท่านั้น วิธีการต่อไปนี้มีประโยชน์ในการเพิ่มอัตราขยายของเสาอากาศ

พวกเขาคือ

• พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของเสาอากาศ
• ตัวสะท้อนแสงพาราโบลา
• อาร์เรย์องค์ประกอบ
• อาร์เรย์ตัวสะท้อนแสง
• ประสิทธิภาพของเสาอากาศ
• ทิศทาง

เสาอากาศ มีประโยชน์มากที่สุดในด้านการสื่อสารสำหรับการแผ่และรับคลื่นวิทยุผ่านรูปแบบไฟฟ้าในช่องสัญญาณ เสาอากาศมีหลายประเภท ประเภทของเสาอากาศ มีโครงสร้างที่แตกต่างกันไปในแต่ละโครงสร้าง ตามความต้องการพวกเขาถูกนำมาใช้และหากอัตราขยายของเสาอากาศอาจต่ำหรือสูงนั่นคือขึ้นอยู่กับความต้องการเท่านั้น หากอัตราขยายมากกว่านั้นก็สามารถแผ่สัญญาณในทิศทางที่เฉพาะเจาะจงไปยังอวกาศได้ หากอัตราขยายต่ำการครอบคลุมจะกว้างขึ้น หากคุณสังเกตระบบการสื่อสารในชีวิตประจำวันเราจะได้รับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสำคัญของค่าการขยายเสาอากาศและเสาอากาศ