เสาอากาศ (วิทยุ)

เสาอากาศ
พบเสาอากาศหลายแพทช์ (สี่เหลี่ยม) บนยอดเซลลูล่าร์ทาวเวอร์
หลักการ ทำงานรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
ประดิษฐ์ไฮน์ริช เฮิรตซ์
การผลิตครั้งแรก พ.ศ. 2429
สัญลักษณ์อิเล็กทรอนิกส์
ภาพยนตร์เกี่ยวกับการทำงานของเสาอากาศ

ในทางวิศวกรรมวิทยุเสาอากาศ ( ภาษาอังกฤษแบบอเมริกัน ) หรือทางอากาศ ( ภาษาอังกฤษแบบอังกฤษ ) เป็นส่วนเชื่อมต่อระหว่างคลื่นวิทยุที่แพร่กระจายผ่านอวกาศกับกระแสไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ในตัวนำโลหะ ซึ่งใช้กับเครื่องส่งหรือเครื่องรับ[1]ในการส่งสัญญาณเครื่องส่งสัญญาณวิทยุจะจ่ายกระแสไฟฟ้าไปยังขั้วของเสาอากาศ และเสาอากาศจะแผ่พลังงานจากกระแสออกเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (คลื่นวิทยุ) ในการรับสัญญาณเสาอากาศจะดักจับกำลังบางส่วนของคลื่นวิทยุเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าที่ขั้วซึ่งจะนำไปใช้กับเครื่องรับที่จะขยายเสาอากาศเป็นส่วนประกอบสำคัญของอุปกรณ์วิทยุ ทั้งหมด [2]

เสาอากาศเป็นอาร์เรย์ของตัวนำ ( องค์ประกอบ ) ที่เชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับเครื่องรับหรือเครื่องส่ง เสาอากาศสามารถออกแบบให้ส่งและรับคลื่นวิทยุในทิศทางแนวนอนทั้งหมดเท่าๆ กัน ( เสาอากาศรอบทิศทาง ) หรือโดยเฉพาะในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ( เสาอากาศ แบบมีทิศทางหรือแบบกำลังขยายสูง หรือแบบ "ลำแสง") เสาอากาศอาจรวมถึงส่วนประกอบที่ไม่ได้เชื่อมต่อกับเครื่องส่ง ตัวสะท้อนแสง แบบพาราโบลาเขาหรือองค์ประกอบปรสิตซึ่งทำหน้าที่ส่งคลื่นวิทยุเข้าสู่ลำแสงหรือรูปแบบการแผ่รังสีอื่น ๆที่ต้องการทิศทางที่แข็งแกร่งและประสิทธิภาพที่ดีในการส่งสัญญาณนั้นทำได้ยากด้วยเสาอากาศที่มีขนาดน้อยกว่าความยาวคลื่น ครึ่ง หนึ่ง มาก

เสาอากาศแรกถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2431 โดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันHeinrich Hertzในการทดลองบุกเบิกของเขาเพื่อพิสูจน์การมีอยู่ของคลื่นที่ทำนายโดยทฤษฎีแม่เหล็กไฟฟ้าของJames Clerk Maxwell เฮิรตซ์วางเสาอากาศไดโพล ไว้ ที่จุดโฟกัสของตัวสะท้อนแสงแบบพาราโบลาสำหรับทั้งการส่งและรับ[3]เริ่มต้นในปี พ.ศ. 2438 กูกลิเอลโม มาร์โคนีเริ่มพัฒนาเสาอากาศที่ใช้งานได้จริงสำหรับโทรเลขไร้สายระยะไกล ซึ่งเขาได้รับรางวัลโนเบล[4]

คำศัพท์เฉพาะทาง

สัญลักษณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับเสาอากาศ

คำว่าเสาอากาศและเสาอากาศใช้สลับกันได้ ในบางครั้งคำว่า "เสาอากาศ" ที่เทียบเท่ากันจะถูกนำมาใช้เพื่อหมายถึงเสาอากาศลวดแนวนอนแบบยกระดับโดยเฉพาะ ที่มาของคำว่าเสาอากาศสัมพันธ์กับอุปกรณ์ไร้สายนั้นมาจากผู้บุกเบิกวิทยุชาวอิตาลีGuglielmo Marconi ในฤดูร้อนปี พ.ศ. 2438 มาร์โคนีเริ่มทดสอบระบบไร้สายของเขากลางแจ้งในที่ดินของบิดาใกล้กับโบโลญญาและในไม่ช้าก็เริ่มทดลองกับ "เสาอากาศ" แบบลวดยาวที่ห้อยลงมาจากเสา[4]ในภาษาอิตาลีเสาเต็นท์เรียกว่าl'antenna centraleและเสาที่มีลวดเรียกง่ายๆ ว่าl' antenna ก่อนหน้านั้นองค์ประกอบการส่งและรับการแผ่รังสีแบบไร้สายรู้จักกันในชื่อ "เทอร์มินัล" เนื่องจากความโดดเด่นของเขา การใช้คำว่าเสาอากาศ ของ Marconi จึงแพร่กระจายไปในหมู่นักวิจัยและผู้ที่ชื่นชอบระบบไร้สาย และต่อมาก็เผยแพร่สู่สาธารณชนทั่วไป[5] [6] [7]

เสาอากาศอาจหมายถึงส่วนประกอบทั้งหมดอย่างกว้างๆ รวมถึงโครงสร้างรองรับ กล่องหุ้ม (ถ้ามี) ฯลฯ นอกเหนือจากส่วนประกอบที่นำกระแสRF จริง สายอากาศรับสัญญาณอาจไม่เพียงแต่รวมถึงองค์ประกอบรับโลหะแบบพาสซีฟเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงปรีแอมพลิฟายเออร์หรือมิกเซอร์ ในตัวด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่และสูงกว่าความถี่ ไมโครเวฟ

ภาพรวม

เสาอากาศของอาร์เรย์มิลลิเมตร/ซับมิลลิเมตรขนาดใหญ่ของ Atacama (8)

เครื่องรับวิทยุหรือเครื่องส่งสัญญาณจำเป็นต้องใช้เสาอากาศเพื่อเชื่อมต่อการเชื่อมต่อไฟฟ้ากับสนามแม่เหล็กไฟฟ้า[9] คลื่นวิทยุเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ส่งสัญญาณผ่านอากาศ (หรือผ่านอวกาศ) ด้วยความเร็วแสงโดยแทบไม่มีการสูญเสียการส่งสัญญาณเลย

เสาอากาศแส้ของรถยนต์ตัวอย่างทั่วไปของเสาอากาศรอบทิศทาง

เสาอากาศสามารถจำแนกได้ว่าเป็นแบบรอบทิศทางโดยแผ่พลังงานประมาณเท่าๆ กันในทุกทิศทางในแนวนอน หรือแบบมีทิศทางโดยที่คลื่นวิทยุกระจุกตัวอยู่ในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง สิ่งที่เรียกว่าเสาอากาศแบบลำแสงเป็นแบบทิศทางเดียว ซึ่งออกแบบมาเพื่อการตอบสนองสูงสุดในทิศทางของสถานีอื่น ในขณะที่เสาอากาศอื่นๆ จำนวนมากได้รับการออกแบบเพื่อรองรับสถานีในทิศทางต่างๆ แต่ไม่ได้เป็นแบบรอบทิศทางอย่างแท้จริง เนื่องจากเสาอากาศเชื่อฟังซึ่งกันและกันรูปแบบการแผ่รังสีเดียวกันจึงใช้กับการส่งและการรับคลื่นวิทยุ สายอากาศสมมุติที่แผ่รังสีเท่ากันในทุกทิศทาง (แนวตั้งและมุมแนวนอนทั้งหมด) เรียกว่าหม้อน้ำแบบไอโซโทรปิก ; อย่างไรก็ตามสิ่งเหล่านี้ไม่สามารถมีอยู่ได้ในทางปฏิบัติและจะไม่เป็นที่ต้องการเป็นพิเศษ สำหรับการสื่อสารภาคพื้นดินส่วนใหญ่ มีข้อได้เปรียบในการลดรังสีที่มุ่งสู่ท้องฟ้าหรือพื้นดินแทนทิศทางแนวนอน เสาอากาศไดโพลที่วางในแนวนอนจะไม่ส่งพลังงานไปในทิศทางของตัวนำ ซึ่งเรียกว่าเสาอากาศว่าง แต่สามารถใช้งานได้ในทิศทางอื่นส่วนใหญ่ องค์ประกอบไดโพลจำนวนหนึ่งสามารถนำมารวมกันเป็นอาร์เรย์เสาอากาศได้ เช่นYagi–Udaเพื่อให้ได้ทิศทางแนวนอนเดียว จึงเรียกว่าเสาอากาศแบบลำแสง

เสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น

เสาอากาศไดโพลซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการออกแบบเสาอากาศส่วนใหญ่ เป็น ส่วนประกอบ ที่สมดุลโดยมีแรงดันและกระแสเท่ากันแต่ตรงกันข้ามที่ขั้วทั้งสอง เสาอากาศแนวตั้งเป็น เสาอากาศ แบบโมโนโพลซึ่งไม่สมดุลกับพื้น พื้น (หรือพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่) มีบทบาทเป็นตัวนำตัวที่สองของโมโนโพล เนื่องจากเสาอากาศแบบโมโนโพลอาศัยพื้นผิวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า จึงอาจติดตั้งเสาอากาศเหล่านั้นด้วยระนาบกราวด์เพื่อประมาณผลของการติดตั้งบนพื้นผิวโลก

แผนภาพของสนามไฟฟ้า ( สีน้ำเงิน ) และสนามแม่เหล็ก ( สีแดง ) ที่แผ่กระจายโดยเสาอากาศไดโพล ( แท่งสีดำ ) ระหว่างการส่งสัญญาณ

เสาอากาศที่ซับซ้อนมากขึ้นจะเพิ่มทิศทางของเสาอากาศ องค์ประกอบเพิ่มเติมในโครงสร้างเสาอากาศซึ่งไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อโดยตรงกับเครื่องรับหรือเครื่องส่ง จะเพิ่มทิศทาง เสาอากาศ "เกน" อธิบายถึงความเข้มข้นของพลังงานที่แผ่ออกมาในมุมทึบของอวกาศ "กำไร" อาจเป็นคำที่ถูกเลือกอย่างน่าเสียดาย โดยการเปรียบเทียบกับ "กำไร" ของแอมพลิฟายเออร์ ซึ่งหมายถึงการเพิ่มกำลังสุทธิ ในทางตรงกันข้าม สำหรับ "เกน" ของเสาอากาศ กำลังที่เพิ่มขึ้นในทิศทางที่ต้องการจะสูญเสียพลังงานที่ลดลงในทิศทางที่ไม่ต้องการ เสาอากาศต่างจากเครื่องขยายสัญญาณตรงที่เป็นอุปกรณ์ " พาสซีฟ " แบบไฟฟ้าซึ่งอนุรักษ์พลังงานทั้งหมด และไม่มีการเพิ่มพลังงานรวมเกินกว่าที่จ่ายจากแหล่งพลังงาน (เครื่องส่ง) มีเพียงการกระจายที่ดีขึ้นของยอดรวมคงที่นั้นเท่านั้น

Phased Arrayประกอบด้วยเสาอากาศธรรมดาตั้งแต่สองตัวขึ้นไปซึ่งเชื่อมต่อเข้าด้วยกันผ่านเครือข่ายไฟฟ้า ซึ่งมักจะเกี่ยวข้องกับเสาอากาศไดโพลแบบขนานจำนวนหนึ่งโดยมีระยะห่างที่แน่นอน ขึ้นอยู่กับเฟส สัมพัทธ์ ที่แนะนำโดยเครือข่าย การรวมกันของเสาอากาศไดโพลเดียวกันสามารถทำงานเป็น "อาเรย์แบบกว้าง" (ทิศทางปกติกับเส้นที่เชื่อมต่อองค์ประกอบ) หรือเป็น "อาเรย์ปลายไฟ" (ทิศทางตามเส้นที่เชื่อมต่อ องค์ประกอบ) อาร์เรย์เสาอากาศอาจใช้เสาอากาศประเภทพื้นฐาน (รอบทิศทางหรือทิศทางอ่อน) เช่น เสาอากาศไดโพล ลูป หรือสล็อต องค์ประกอบเหล่านี้มักจะเหมือนกัน

เสาอากาศ แบบLog-คาบและความถี่ไม่ขึ้นกับความถี่ใช้ความคล้ายคลึงกันในตัวเองเพื่อให้สามารถทำงานได้บนแบนด์วิธ ที่หลากหลาย ตัวอย่างที่คุ้นเคยมากที่สุดคืออาเรย์ไดโพลแบบล็อกคาบซึ่งสามารถมองเห็นเป็นตัวเลข (โดยทั่วไปคือ 10 ถึง 20) ของอิลิเมนต์ไดโพลที่เชื่อมต่อซึ่งมีความยาวแบบก้าวหน้าในอาเรย์เอ็นด์ไฟร์ซึ่งทำให้มีทิศทางค่อนข้างมาก พบการใช้งานโดยเฉพาะเป็นเสาอากาศบนดาดฟ้าสำหรับการรับสัญญาณโทรทัศน์ ในทางกลับกันเสาอากาศยากิ–อูดะ (หรือเรียกง่ายๆ ว่ายากิ) ที่มีลักษณะค่อนข้างคล้ายกัน มีองค์ประกอบไดโพลเพียงองค์ประกอบเดียวที่มีการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าองค์ประกอบกาฝากอื่นๆมีปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อให้ได้เสาอากาศที่มีทิศทางสูงแต่มีแบนด์วิธแคบ

สามารถรับทิศทางที่ดียิ่งขึ้นได้โดยใช้เสาอากาศที่มีรูรับแสงเช่นตัวสะท้อนแสงแบบพาราโบลาหรือเสาอากาศแบบแตรเนื่องจากทิศทางที่สูงในเสาอากาศขึ้นอยู่กับว่ามันมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับความยาวคลื่น เสาอากาศที่มีทิศทางสูง (ด้วยอัตราขยายของเสาอากาศ สูง ) จึงใช้งานได้จริงมากขึ้นที่ความถี่สูงกว่า ( UHFและสูงกว่า)

ที่ความถี่ต่ำ (เช่นการออกอากาศแบบ AM ) อาร์เรย์ของเสาแนวตั้งจะถูกใช้เพื่อให้ได้ทิศทาง[10]และจะครอบครองพื้นที่ขนาดใหญ่ สำหรับการรับสัญญาณเสาอากาศเครื่องดื่ม แบบยาว สามารถมีทิศทางที่สำคัญได้ สำหรับการใช้งานแบบพกพาที่ไม่มีทิศทาง เสาอากาศแนวตั้งแบบสั้นหรือเสาอากาศแบบวง เล็ก ทำงานได้ดี โดยความท้าทายในการออกแบบหลักคือการจับคู่อิมพีแดนซ์สำหรับเสาอากาศแนวตั้ง อาจใช้ คอยล์โหลดที่ฐานของเสาอากาศเพื่อยกเลิกส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยาของอิมพีแดนซ์เสาอากาศแบบวงเล็กได้รับการปรับด้วยตัวเก็บประจุแบบขนานเพื่อจุดประสงค์นี้

สายอากาศเข้าคือสายส่งหรือสายป้อนซึ่งเชื่อมต่อเสาอากาศกับเครื่องส่งหรือเครื่องรับ " ตัวป้อนเสาอากาศ " อาจหมายถึงส่วนประกอบทั้งหมดที่เชื่อมต่อเสาอากาศกับเครื่องส่งหรือเครื่องรับ เช่น เครือข่าย จับคู่อิมพีแดนซ์นอกเหนือจากสายส่ง ในสิ่งที่เรียกว่า "เสาอากาศที่มีรูรับแสง" เช่น เขาหรือจานพาราโบลา "ฟีด" ยังอาจหมายถึงเสาอากาศแผ่รังสีพื้นฐานที่ฝังอยู่ในองค์ประกอบสะท้อนทั้งระบบ (โดยปกติจะอยู่ที่โฟกัสของจานพาราโบลาหรือที่ คอแตร) ซึ่งถือได้ว่าเป็นองค์ประกอบที่ทำงานอย่างหนึ่งในระบบเสาอากาศนั้น เสาอากาศไมโครเวฟอาจถูกป้อนโดยตรงจากท่อนำคลื่นแทนสายส่ง (เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า )

เสาอากาศสถานีฐานโทรศัพท์มือถือ

เสารับสายอากาศหรือระนาบกราวด์เป็นโครงสร้างของวัสดุนำไฟฟ้าซึ่งปรับปรุงหรือทดแทนกราวด์ อาจต่อหรือหุ้มฉนวนจากพื้นดินธรรมชาติ ในเสาอากาศแบบโมโนโพล สิ่งนี้จะช่วยในการทำงานของพื้นธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อการเปลี่ยนแปลง (หรือข้อจำกัด) ของคุณลักษณะของพื้นธรรมชาติรบกวนการทำงานที่เหมาะสม โดยปกติโครงสร้างดังกล่าวจะเชื่อมต่อกับการเชื่อมต่อกลับของสายส่งที่ไม่สมดุล เช่น แผงป้องกันสายเคเบิลโคแอกเชีย

ตัวหักเหของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในเสาอากาศแบบรูรับแสงบางอันเป็นส่วนประกอบที่มีรูปร่างและตำแหน่งทำหน้าที่ในการเลือกชะลอหรือเลื่อนส่วนหน้าของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผ่านเข้าไป ตัวหักเหจะเปลี่ยนลักษณะเชิงพื้นที่ของคลื่นในด้านหนึ่งสัมพันธ์กับอีกด้านหนึ่ง ตัวอย่างเช่น สามารถนำคลื่นมาสู่จุดโฟกัสหรือเปลี่ยนหน้าคลื่นด้วยวิธีอื่นๆ โดยทั่วไปเพื่อเพิ่มทิศทางของระบบเสาอากาศให้สูงสุด นี่คือวิทยุที่เทียบเท่ากับเลนส์ออพติคอ

เครือข่ายการเชื่อมต่อเสาอากาศเป็นเครือข่ายแบบพาสซีฟ (โดยทั่วไปเป็นการผสมผสาน ระหว่าง องค์ประกอบวงจรอุปนัยและตัวเก็บประจุ ) ใช้สำหรับ จับคู่อิมพีแดนซ์ระหว่างเสาอากาศกับเครื่องส่งหรือเครื่องรับ วิธีนี้อาจใช้เพื่อลดการสูญเสียบนสายป้อนให้เหลือน้อยที่สุด โดยการลด อัตราส่วนคลื่นนิ่งของสายส่งและเพื่อแสดงเครื่องส่งหรือเครื่องรับด้วยอิมพีแดนซ์ความต้านทานมาตรฐานที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่เหมาะสมที่สุด ตำแหน่งจุดป้อนถูกเลือก และองค์ประกอบเสาอากาศที่คล้ายกับ ส่วนประกอบ จูนเนอร์อาจรวมอยู่ในโครงสร้างเสาอากาศเพื่อปรับปรุงการจับคู่

การตอบแทนซึ่งกันและกัน

เป็นคุณสมบัติพื้นฐานของเสาอากาศที่ลักษณะทางไฟฟ้าส่วนใหญ่ของเสาอากาศ เช่น ที่อธิบายไว้ในส่วนถัดไป (เช่นอัตราขยายรูปแบบการแผ่รังสี อิม พีแดน ซ์แบนด์วิธความถี่เรโซแนนซ์และโพลาไรซ์ ) จะเหมือนกันไม่ว่าเสาอากาศจะส่งสัญญาณ หรือไม่ก็ตาม หรือรับ . [11] [12]ตัวอย่างเช่น"รูปแบบการรับ" (ความไวต่อสัญญาณที่เข้ามาเป็นฟังก์ชันของทิศทาง) ของเสาอากาศเมื่อใช้สำหรับการรับสัญญาณจะเหมือนกันกับรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศเมื่อถูกขับเคลื่อนและทำหน้าที่เป็นเครื่องแผ่รังสี แม้ว่าการกระจายกระแสและแรงดันบนเสาอากาศจะแตกต่างกันในการรับและส่ง[13]นี่เป็นผลมาจากทฤษฎีบทความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันของแม่เหล็กไฟฟ้า[12]ดังนั้น ในการอภิปรายเกี่ยวกับคุณสมบัติของเสาอากาศ โดยปกติแล้วจะไม่มีการแยกแยะระหว่างคำศัพท์เฉพาะทางในการรับและการส่งสัญญาณ และเสาอากาศสามารถมองได้ว่าเป็นการส่งสัญญาณหรือการรับ แล้วแต่ว่าจะสะดวกกว่ากัน

เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับคุณสมบัติการตอบแทนดังกล่าวคือ วัสดุในเสาอากาศและตัวกลางในการส่งสัญญาณเป็นแบบเส้นตรงและซึ่งกันและกันซึ่งกันและกัน (หรือทวิภาคี ) หมายความว่าวัสดุมีการตอบสนองแบบเดียวกันต่อกระแสไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กในทิศทางเดียว เช่นเดียวกับที่มีกับสนามหรือกระแสในทิศทางตรงกันข้าม วัสดุส่วนใหญ่ที่ใช้ในเสาอากาศตรงตามเงื่อนไขเหล่านี้ แต่เสาอากาศไมโครเวฟบางชนิดใช้ส่วนประกอบที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูง เช่นตัวแยกและตัวหมุนเวียนที่ทำจากวัสดุที่ไม่ตอบแทนกัน เช่นเฟอร์ไรต์[11] [12] สิ่งเหล่านี้สามารถใช้เพื่อทำให้เสาอากาศ มี พฤติกรรมในการรับที่แตกต่างไปจากการส่งสัญญาณ[11]ซึ่งจะมีประโยชน์ในการใช้งานเช่นเรดาร์

เสาอากาศเรโซแนนซ์

การออกแบบเสาอากาศส่วนใหญ่ใช้หลักการเรโซแนนซ์ขึ้นอยู่กับพฤติกรรมของอิเล็กตรอนที่กำลังเคลื่อนที่ ซึ่งสะท้อนออกจากพื้นผิวที่ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกเปลี่ยนแปลง ในลักษณะเดียวกับที่แสงสะท้อนเมื่อคุณสมบัติทางแสงเปลี่ยนไป ในการออกแบบเหล่านี้ พื้นผิวสะท้อนแสงถูกสร้างขึ้นโดยส่วนปลายของตัวนำ ซึ่งโดยปกติจะเป็นลวดหรือแท่งโลหะบาง ๆ ซึ่งในกรณีที่ง่ายที่สุดจะมีจุดป้อนที่ปลายด้านหนึ่งซึ่งเชื่อมต่อกับสายส่งตัวนำหรือองค์ประกอบอยู่ในแนวเดียวกับสนามไฟฟ้าของสัญญาณที่ต้องการ โดยปกติหมายความว่าจะตั้งฉากกับเส้นจากเสาอากาศไปยังแหล่งกำเนิด (หรือตัวรับสัญญาณในกรณีของเสาอากาศกระจายเสียง) [14]

ส่วนประกอบทางไฟฟ้าของสัญญาณวิทยุจะกระตุ้นแรงดันไฟฟ้าในตัวนำ สิ่งนี้ทำให้กระแสไฟฟ้าเริ่มไหลไปในทิศทางของสนามทันทีทันใดของสัญญาณ เมื่อกระแสผลลัพธ์ถึงจุดสิ้นสุดของตัวนำ จะสะท้อนกลับซึ่งเทียบเท่ากับการเปลี่ยนแปลงเฟส 180 องศา ถ้าเป็นตัวนำ 1 -4ที่ความยาวคลื่นยาว กระแสจากจุดป้อนจะเกิดการเปลี่ยนแปลงเฟส 90 องศาเมื่อถึงจุดสิ้นสุดของตัวนำ สะท้อนผ่าน 180 องศา และอีก 90 องศาเมื่อเดินทางกลับ นั่นหมายความว่ามีการเปลี่ยนเฟสทั้งหมด 360 องศา และกลับสู่สัญญาณดั้งเดิม กระแสในองค์ประกอบจึงเพิ่มให้กับกระแสที่ถูกสร้างขึ้นจากแหล่งที่มาในขณะนั้น กระบวนการนี้จะสร้างคลื่นนิ่งในตัวนำ โดยมีกระแสสูงสุดที่ฟีด[15]

ไดโพลครึ่งคลื่นธรรมดาน่าจะเป็นการออกแบบเสาอากาศที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ประกอบด้วยสอง 1 -4 องค์ประกอบความยาวคลื่นที่จัดเรียงจากต้นจนจบ และนอนอยู่บนแกนเดียวกัน (หรือแนวร่วม ) โดยแต่ละองค์ประกอบป้อนด้านหนึ่งของสายส่งสองตัวนำ การจัดเรียงทางกายภาพขององค์ประกอบทั้งสองจะทำให้องค์ประกอบทั้งสองอยู่นอกเฟส 180 องศา ซึ่งหมายความว่าองค์ประกอบหนึ่งกำลังขับกระแสเข้าสู่สายส่งในขณะที่อีกองค์ประกอบหนึ่งดึงออกมาเสาอากาศโมโนโพลโดยพื้นฐานแล้วคือครึ่งหนึ่งของไดโพลครึ่งคลื่นซึ่งเป็นสายเดี่ยว 1 -4 องค์ประกอบความยาวคลื่นโดยให้อีกด้านเชื่อมต่อกับกราวด์หรือระนาบกราวด์ ที่เทียบเท่า (หรือทวนกัน ) โมโนโพลซึ่งมีขนาดครึ่งหนึ่งของไดโพล เป็นเรื่องปกติสำหรับสัญญาณวิทยุความยาวคลื่นยาว โดยที่ไดโพลจะมีขนาดใหญ่จนใช้งานไม่ได้ การออกแบบทั่วไปอีกอย่างหนึ่งคือไดโพลแบบพับซึ่งประกอบด้วยไดโพลครึ่งคลื่นสองตัว (หรือมากกว่า) ที่วางเรียงกันและเชื่อมต่อที่ปลาย แต่จะมีเพียงอันเดียวเท่านั้นที่ถูกขับเคลื่อน

คลื่นนิ่งก่อตัวขึ้นด้วยรูปแบบที่ต้องการนี้ที่ความถี่ปฏิบัติการที่ออกแบบf oและเสาอากาศโดยปกติจะออกแบบให้มีขนาดนี้ อย่างไรก็ตาม การป้อนองค์ประกอบนั้นด้วย 3  f o (ซึ่งมีความยาวคลื่นเท่ากับ 1 -3ที่ของf o ) จะนำไปสู่รูปแบบคลื่นนิ่งด้วย ดังนั้นองค์ประกอบเสาอากาศ จึงสะท้อน เช่นกันเมื่อมีความยาว 3 -4ของความยาวคลื่น สิ่งนี้เป็นจริงสำหรับผลคูณคี่ทั้งหมดของ 1 -4 ความยาวคลื่น. ช่วยให้มีความยืดหยุ่นในการออกแบบในแง่ของความยาวของเสาอากาศและจุดป้อน เสาอากาศที่ใช้ในรูปแบบดังกล่าวเป็นที่รู้กันว่าทำงานได้อย่างกลมกลืน[16]เสาอากาศเรโซแนนซ์มักจะใช้ตัวนำเชิงเส้นตรง (หรือองค์ประกอบ ) หรือคู่ขององค์ประกอบดังกล่าว ซึ่งแต่ละองค์ประกอบมีความยาวประมาณหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่น (ความยาวคลื่นคูณเลขคี่ของหนึ่งในสี่ก็จะมีการสั่นพ้องด้วย) เสาอากาศที่ต้องมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับประสิทธิภาพการเสียสละความยาวคลื่นและไม่สามารถกำหนดทิศทางได้มากนัก เนื่องจากความยาวคลื่นมีขนาดเล็กมากที่ความถี่สูงกว่า ( UHF , ไมโครเวฟ ) จึงไม่จำเป็นต้องมีการแลกเปลี่ยนประสิทธิภาพเพื่อให้ได้ขนาดทางกายภาพที่เล็กลง

การกระจายกระแสและแรงดันไฟฟ้า

คลื่นนิ่งบนไดโพลครึ่งคลื่นที่ขับเคลื่อนด้วยความถี่เรโซแนนซ์ คลื่นจะแสดงเป็นกราฟด้วยแถบสี ( สีแดงสำหรับแรงดันไฟฟ้า Vและสีน้ำเงินสำหรับกระแสI ) ซึ่งความกว้างจะเป็นสัดส่วนกับแอมพลิจูดของปริมาณที่จุดที่สอดคล้องกันบนเสาอากาศ

องค์ประกอบคลื่นสี่ส่วนเลียนแบบ องค์ประกอบไฟฟ้า แบบเรโซแนนซ์อนุกรมเนื่องจากมีคลื่นนิ่งปรากฏตามแนวตัวนำ ที่ความถี่เรโซแนนซ์ คลื่นนิ่งจะมีจุดสูงสุดและโหนดแรงดันไฟฟ้า (ต่ำสุด) ที่ฟีด ในแง่ไฟฟ้า หมายความว่าที่ตำแหน่งนั้น องค์ประกอบจะมีขนาดอิมพีแดนซ์ ขั้นต่ำ ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าสูงสุดสำหรับแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ นี่เป็นสถานการณ์ในอุดมคติ เพราะมันสร้างเอาท์พุตสูงสุดสำหรับอินพุตขั้นต่ำ ทำให้เกิดประสิทธิภาพสูงสุดที่เป็นไปได้ ตรงกันข้ามกับวงจรอนุกรมเรโซแนนซ์ในอุดมคติ (แบบไม่สูญเสีย) ความต้านทานจำกัดยังคงอยู่ (สอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างเล็กที่จุดป้อน) เนื่องจากความต้านทานของเสาอากาศต่อการแผ่รังสีเช่นเดียวกับการสูญเสียทางไฟฟ้า ทั่วไป จากการผลิตความร้อน

โปรดจำไว้ว่ากระแสจะสะท้อนเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของวัสดุ เพื่อให้ถ่ายโอนสัญญาณที่ได้รับไปยังสายส่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ สิ่งสำคัญคือสายส่งต้องมีอิมพีแดนซ์ เดียวกัน กับจุดเชื่อมต่อบนเสาอากาศ มิฉะนั้น สัญญาณบางส่วนจะสะท้อนกลับเข้าไปในตัวเสาอากาศ ในทำนองเดียวกันส่วนหนึ่งของกำลังสัญญาณของเครื่องส่งสัญญาณจะสะท้อนกลับไปยังเครื่องส่งสัญญาณ หากมีการเปลี่ยนแปลงอิมพีแดนซ์ทางไฟฟ้าตรงที่ฟีดไลน์เชื่อมต่อกับเสาอากาศ สิ่งนี้นำไปสู่แนวคิดเรื่องการจับคู่อิมพีแดนซ์การออกแบบระบบโดยรวมของเสาอากาศและสายส่งเพื่อให้อิมพีแดนซ์ใกล้เคียงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียเหล่านี้ การจับคู่อิมพีแดนซ์ทำได้โดยวงจรที่เรียกว่าจูนเนอร์เสาอากาศหรือเครือข่ายการจับคู่อิมพีแดนซ์ระหว่างตัวส่งและเสาอากาศ การจับคู่อิมพีแดนซ์ระหว่างฟีดไลน์และเสาอากาศวัดโดยพารามิเตอร์ที่เรียกว่าอัตราส่วนคลื่นนิ่ง (SWR) บนฟีดไลน์

พิจารณาไดโพลแบบครึ่งคลื่นที่ออกแบบมาเพื่อทำงานกับสัญญาณที่มีความยาวคลื่น 1 ม. ซึ่งหมายความว่าเสาอากาศจะอยู่ห่างจากปลายถึงปลายประมาณ 50 ซม. หากองค์ประกอบมีอัตราส่วนความยาวต่อเส้นผ่านศูนย์กลาง 1,000 ก็จะมีความต้านทานโดยธรรมชาติประมาณ 63 โอห์ม เมื่อใช้สายส่งหรือบาลันที่เหมาะสม เราจะจับคู่ความต้านทานนั้นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการสะท้อนของสัญญาณน้อยที่สุด การป้อนเสาอากาศด้วยกระแส 1 แอมแปร์จะต้องใช้ไฟ 63 โวลต์ และเสาอากาศจะแผ่พลังงานความถี่วิทยุ 63 วัตต์ (โดยไม่สนใจการสูญเสีย) พิจารณากรณีที่เสาอากาศป้อนสัญญาณที่มีความยาวคลื่น 1.25 ม. ในกรณีนี้กระแสที่เกิดจากสัญญาณจะมาถึงจุดป้อนของเสาอากาศนอกเฟสกับสัญญาณ ทำให้กระแสสุทธิลดลงในขณะที่แรงดันไฟฟ้ายังคงเท่าเดิม ในทางไฟฟ้าดูเหมือนว่าจะมีความต้านทานสูงมาก เสาอากาศและสายส่งไม่มีอิมพีแดนซ์เท่ากันอีกต่อไป และสัญญาณจะสะท้อนกลับเข้าไปในเสาอากาศ ส่งผลให้เอาท์พุตลดลง ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการเปลี่ยนระบบจับคู่ระหว่างเสาอากาศและสายส่ง แต่โซลูชันดังกล่าวทำงานได้ดีเฉพาะกับความถี่การออกแบบใหม่เท่านั้น

ผลลัพธ์ก็คือเสาอากาศเรโซแนนซ์จะป้อนสัญญาณเข้าสู่สายส่งได้อย่างมีประสิทธิภาพเฉพาะเมื่อความถี่ของสัญญาณแหล่งกำเนิดอยู่ใกล้กับความถี่ที่ออกแบบของเสาอากาศ หรือหนึ่งในพหุคูณเรโซแนนซ์ ทำให้การออกแบบเสาอากาศแบบเรโซแนนซ์มีแถบความถี่แคบโดยธรรมชาติ: มีประโยชน์สำหรับช่วงความถี่เล็กๆ ที่มีศูนย์กลางรอบเสียงสะท้อนเท่านั้น

เสาอากาศแบบสั้นแบบไฟฟ้า

เสาอากาศ CB แบบเคลื่อนที่โหลดตรงกลางทั่วไปพร้อมคอยล์โหลด

สามารถใช้ เทคนิค การจับคู่อิมพีแดนซ์ อย่างง่าย เพื่อให้การใช้เสาอากาศแบบโมโนโพลหรือไดโพลสั้นกว่ามาก 1 -4หรือ 1 -2 คลื่นตามลำดับซึ่งมีการสะท้อน เนื่องจากเสาอากาศเหล่านี้ถูกทำให้สั้นลง (สำหรับความถี่ที่กำหนด) อิมพีแดนซ์ของพวกมันจึงถูกครอบงำโดยรีแอกแตนซ์แบบคาปาซิทีฟ (ลบ) โดยการเพิ่มขนาดที่เหมาะสม" คอยล์โหลด " - ตัวเหนี่ยวนำอนุกรมที่มีรีแอกแตนซ์เท่ากันและตรงกันข้าม (บวก) - รีแอกแตนซ์แบบคาปาซิทีฟของเสาอากาศอาจถูกยกเลิก เหลือเพียงความต้านทานล้วนๆ

บางครั้งผลลัพธ์ (ต่ำกว่า) ความถี่เรโซแนนซ์ไฟฟ้าของระบบดังกล่าว (เสาอากาศบวกกับเครือข่ายที่ตรงกัน) ได้รับการอธิบายโดยใช้แนวคิดเรื่องความยาวไฟฟ้าดังนั้นเสาอากาศที่ใช้ความถี่ต่ำกว่าความถี่เรโซแนนซ์จึงเรียกว่าเสาอากาศสั้นทางไฟฟ้า[17]

ตัวอย่างเช่น ที่ความถี่ 30 MHz (ความยาวคลื่น 10 ม.) จะมีเสียงสะท้อนที่แท้จริง 1 -4 คลื่นโมโนโพลจะมีความยาวเกือบ 2.5 เมตร และการใช้เสาอากาศสูงเพียง 1.5 เมตร จะต้องเพิ่มคอยล์โหลด อาจกล่าวได้ว่าขดลวดได้ขยายเสาอากาศให้ยาวขึ้นจนได้ความยาวทางไฟฟ้า 2.5 เมตร อย่างไรก็ตาม ผลลัพธ์อิมพีแดนซ์ความต้านทานที่ได้จะต่ำกว่าค่าความต้านทานจริงเล็กน้อย 1 -4 โมโนโพลแบบคลื่น (เรโซแนนซ์) มักต้องมีการจับคู่อิมพีแดนซ์เพิ่มเติม (หม้อแปลง) กับสายส่งที่ต้องการ สำหรับเสาอากาศที่สั้นลงเรื่อยๆ (ต้องการ "ความยาวทางไฟฟ้ามากขึ้น") ความต้านทานการแผ่รังสีจะลดลง (ประมาณตามกำลังสองของความยาวเสาอากาศ) ดังนั้นค่าที่ไม่ตรงกันเนื่องจากปฏิกิริยาสุทธิที่อยู่ห่างจากเสียงสะท้อนทางไฟฟ้าจะแย่ลง หรืออาจกล่าวได้ว่าวงจรเรโซแนนซ์ที่เทียบเท่าของระบบเสาอากาศมีปัจจัย Q ที่สูงกว่า และทำให้แบนด์วิธลดลง[17]ซึ่งอาจไม่เพียงพอสำหรับสเปกตรัมของสัญญาณที่ส่งด้วยซ้ำการสูญเสียความต้านทานเนื่องจากคอยล์โหลด สัมพันธ์กับความต้านทานรังสีที่ลดลง นำมาซึ่งประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ลดลง ซึ่งอาจเป็นปัญหาอย่างมากสำหรับเสาอากาศส่งสัญญาณ แต่แบนด์วิธเป็นปัจจัยหลัก[ พิรุธ ] [ พิรุธ ]ที่ตั้งค่า ขนาดของเสาอากาศที่ความถี่ 1 MHz และความถี่ต่ำกว่า

อาร์เรย์และตัวสะท้อนแสง

โทรทัศน์บนชั้นดาดฟ้าYagi–Udaและ เสาอากาศอาเรย์ แบบ log-คาบ ("ก้างปลา") เช่นนี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายที่ความถี่VHFและUHF

ลักซ์การแผ่รังสีเป็นฟังก์ชันของระยะห่างจากเสาอากาศส่งสัญญาณจะแตกต่างกันไปตามกฎกำลังสองผกผันเนื่องจากนั่นอธิบายความแตกต่างทางเรขาคณิตของคลื่นที่ส่ง สำหรับฟลักซ์ขาเข้าที่กำหนด กำลังงานที่ได้รับจากเสาอากาศรับสัญญาณจะเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ที่มีประสิทธิผลพารามิเตอร์นี้จะเปรียบเทียบปริมาณพลังงานที่เสาอากาศรับสัญญาณจับได้ โดยเปรียบเทียบกับฟลักซ์ของคลื่นที่เข้ามา (วัดจากความหนาแน่นของพลังงานของสัญญาณเป็นวัตต์ต่อตารางเมตร) ไดโพลแบบครึ่งคลื่นมีพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพประมาณ 0.13  แลมบ์2เมื่อมองจากทิศทางด้านกว้าง หากต้องการเกนที่สูงกว่าเราไม่สามารถทำให้เสาอากาศใหญ่ขึ้นได้ เนื่องจากข้อจำกัดเกี่ยวกับพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพของเสาอากาศรับที่มีรายละเอียดด้านล่าง เราจะเห็นว่าสำหรับการออกแบบเสาอากาศที่มีประสิทธิภาพอยู่แล้ว วิธีเดียวที่จะเพิ่มอัตราขยาย (พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพ) คือการลดอัตราขยายของเสาอากาศในทิศทางอื่น

ถ้าไดโพลแบบครึ่งคลื่นไม่ได้เชื่อมต่อกับวงจรภายนอก แต่ลัดวงจรที่จุดป้อน จะกลายเป็นองค์ประกอบครึ่งคลื่นเรโซแนนซ์ซึ่งสร้างคลื่นนิ่งได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อตอบสนองต่อคลื่นวิทยุที่พุ่งเข้ามา เนื่องจากไม่มีโหลดที่จะดูดซับพลังงานนั้น มันจึงส่งพลังงานนั้นทั้งหมดอีกครั้ง ซึ่งอาจเป็นไปได้ด้วยการเปลี่ยนเฟสซึ่งขึ้นอยู่กับความยาวที่แน่นอนขององค์ประกอบในช่วงวิกฤต ดังนั้นตัวนำดังกล่าวจึงสามารถจัดเรียงเพื่อส่งสำเนาชุดที่สองของสัญญาณของเครื่องส่งสัญญาณเพื่อส่งผลต่อรูปแบบการแผ่รังสี (และความต้านทานจุดป้อน) ขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับเครื่องส่งสัญญาณ องค์ประกอบเสาอากาศที่ใช้ในลักษณะนี้เรียกว่าพาสซีฟเรดิเอเตอร์

อาร์เรย์ Yagi –Udaใช้องค์ประกอบแบบพาสซีฟเพื่อเพิ่มเกนในทิศทางเดียวอย่างมาก (เสียค่าใช้จ่ายในทิศทางอื่น) องค์ประกอบครึ่งคลื่นที่ขนานกันประมาณจำนวนหนึ่ง (ที่มีความยาวเฉพาะเจาะจงมาก) จำนวนหนึ่งวางขนานกัน ณ ตำแหน่งเฉพาะ ตามแนวบูม บูมมีไว้เพื่อรองรับเท่านั้นและไม่เกี่ยวข้องกับระบบไฟฟ้า มีองค์ประกอบเดียวเท่านั้นที่เชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับเครื่องส่งหรือเครื่องรับ ในขณะที่องค์ประกอบที่เหลือเป็นแบบพาสซีฟ ยางิสร้างอัตราขยายได้ค่อนข้างมาก (ขึ้นอยู่กับจำนวนองค์ประกอบแบบพาสซีฟ) และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเสาอากาศกำหนดทิศทางโดยมีโรเตอร์เสาอากาศเพื่อควบคุมทิศทางของลำแสง ประสบปัญหาจากการมีแบนด์วิธที่ค่อนข้างจำกัด ทำให้จำกัดการใช้งานเฉพาะบางแอปพลิเคชัน

แทนที่จะใช้องค์ประกอบเสาอากาศแบบขับเคลื่อนเพียงตัวเดียวพร้อมกับพาสซีฟเรดิเอเตอร์ เราสามารถสร้างเสาอากาศแบบอาเรย์ซึ่งองค์ประกอบหลายตัวถูกขับเคลื่อนโดยเครื่องส่งสัญญาณผ่านระบบของตัวแยกกำลังและสายส่งในเฟสสัมพัทธ์เพื่อที่จะรวมพลังงาน RF ไว้ที่เดียว ทิศทาง. ยิ่งไปกว่านั้นอาร์เรย์แบบแบ่งเฟสสามารถทำให้ "ควบคุมทิศทางได้" กล่าวคือ โดยการเปลี่ยนเฟสที่ใช้กับแต่ละองค์ประกอบ รูปแบบการแผ่รังสีสามารถเปลี่ยนได้โดยไม่ต้องขยับองค์ประกอบเสาอากาศทางกายภาพ เสาอากาศอาเรย์ทั่วไปอีกชนิดหนึ่งคืออาเรย์ไดโพลแบบบันทึกคาบซึ่งมีลักษณะคล้ายกับยากิ (มีองค์ประกอบขนานจำนวนหนึ่งตามบูม) แต่การทำงานจะแตกต่างกันโดยสิ้นเชิงเนื่องจากองค์ประกอบทั้งหมดเชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับองค์ประกอบที่อยู่ติดกันด้วยการกลับเฟส ; โดยใช้หลักการล็อกคาบ จะได้คุณสมบัติเฉพาะของการรักษาคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพ (เกนและอิมพีแดนซ์) บนแบนด์วิธที่มีขนาดใหญ่มาก

เมื่อคลื่นวิทยุกระทบแผ่นนำไฟฟ้าขนาดใหญ่ คลื่นจะสะท้อนกลับ (โดยที่เฟสของสนามไฟฟ้ากลับด้าน) เช่นเดียวกับกระจกที่สะท้อนแสง การวางแผ่นสะท้อนแสงไว้ด้านหลังเสาอากาศแบบไม่มีทิศทางจะช่วยประกันว่ากำลังที่จะไปในทิศทางนั้นจะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปยังทิศทางที่ต้องการ ซึ่งจะเพิ่มอัตราขยายของเสาอากาศอย่างน้อย 2 เท่า ในทำนองเดียวกัน ตัวสะท้อนแสงที่มุมสามารถรับประกันได้ว่า กำลังของเสาอากาศทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ในพื้นที่เพียงควอแดรนต์เดียว (หรือน้อยกว่า) ซึ่งส่งผลให้อัตราขยายเพิ่มขึ้นตามมา ในทางปฏิบัติ ตัวสะท้อนแสงไม่จำเป็นต้องเป็นแผ่นโลหะแข็ง แต่สามารถประกอบด้วยม่านแท่งที่อยู่ในแนวเดียวกับโพลาไรเซชันของเสาอากาศ ซึ่งจะช่วยลดน้ำหนักของตัวสะท้อนแสงและแรงลมได้ อย่างมาก การสะท้อนแบบสเปกตรัมของคลื่นวิทยุยังใช้ใน เสาอากาศ สะท้อนแสงแบบพาราโบลาซึ่งพื้นผิวสะท้อนแสงแบบโค้ง จะส่งผล ต่อการเพ่งความสนใจของคลื่นที่เข้ามายังสิ่งที่เรียกว่าเสาอากาศป้อน ส่งผลให้ระบบเสาอากาศมีพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพเทียบได้กับขนาดของตัวสะท้อนแสงเอง แนวคิดอื่นๆ จากทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิตยังถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีเสาอากาศด้วย เช่นเสาอากาศของเลนส์

ลักษณะเฉพาะ

กำลังที่เพิ่มขึ้นของเสาอากาศ(หรือเพียงแค่ "ได้รับ") ยังคำนึงถึงประสิทธิภาพของเสาอากาศด้วย และมักเป็นตัวเลขหลักที่คุณสมควรได้รับ เสาอากาศมีลักษณะเฉพาะด้วยการวัดประสิทธิภาพจำนวนหนึ่งซึ่งผู้ใช้จะต้องคำนึงถึงในการเลือกหรือออกแบบเสาอากาศสำหรับการใช้งานเฉพาะ แผนผังลักษณะทิศทางในพื้นที่รอบๆ เสาอากาศคือรูป แบบการแผ่รังสี

แบนด์วิธ

ช่วงความถี่หรือแบนด์วิดท์ที่เสาอากาศทำงานได้ดีสามารถกว้างมาก (เช่นในเสาอากาศแบบล็อกคาบ) หรือแคบ (เช่นในเสาอากาศแบบวงเล็ก) นอกช่วงนี้ ความต้านทานของเสาอากาศจะเข้ากันไม่ได้กับสายส่งและเครื่องส่ง (หรือเครื่องรับ) การใช้เสาอากาศให้ห่างจากความถี่การออกแบบจะส่งผลต่อรูปแบบการแผ่รังสีซึ่งจะทำให้อัตราขยายตามคำสั่งลดลง

โดยทั่วไปเสาอากาศจะไม่มีอิมพีแดนซ์จุดป้อนที่ตรงกับอิมพีแดนซ์ของสายส่ง เครือข่ายที่ตรงกันระหว่างขั้วเสาอากาศและสายส่งจะปรับปรุงการถ่ายโอนพลังงานไปยังเสาอากาศ เครือข่ายการจับคู่ที่ไม่สามารถปรับได้มักจะจำกัดแบนด์วิธที่ใช้งานได้ของระบบเสาอากาศเพิ่มเติม อาจเป็นที่พึงปรารถนาที่จะใช้องค์ประกอบแบบท่อแทนลวดเส้นเล็กเพื่อสร้างเสาอากาศ สิ่งเหล่านี้จะช่วยให้มีแบนด์วิธมากขึ้น หรือสามารถจัดกลุ่มสายไฟบางๆ หลายๆ เส้นไว้ในกรงเพื่อจำลององค์ประกอบที่หนาขึ้นได้ สิ่งนี้จะขยายแบนด์วิดท์ของการสั่นพ้อง

เสา อากาศวิทยุสมัครเล่นที่ทำงานในย่านความถี่หลายช่วงซึ่งแยกออกจากกันอย่างกว้างขวางอาจเชื่อมต่อองค์ประกอบที่สะท้อนที่ความถี่ต่างกันเหล่านั้นแบบขนานกัน กำลังของเครื่องส่งส่วนใหญ่จะไหลเข้าสู่องค์ประกอบเรโซแนนซ์ ในขณะที่ส่วนอื่นๆ มีอิมพีแดนซ์สูง อีกวิธีหนึ่งใช้กับดักซึ่งเป็นวงจรเรโซแนนซ์แบบขนานซึ่งวางอย่างมีกลยุทธ์ในช่วงพักที่สร้างขึ้นในองค์ประกอบเสาอากาศขนาดยาว เมื่อใช้ที่ความถี่เรโซแนนซ์เฉพาะของกับดัก กับดักจะมีอิมพีแดนซ์สูงมาก (เรโซแนนซ์ขนาน) ซึ่งจะตัดทอนองค์ประกอบที่ตำแหน่งของกับดักอย่างมีประสิทธิภาพ หากวางตำแหน่งอย่างถูกต้อง องค์ประกอบที่ถูกตัดทอนจะสร้างเสาอากาศเรโซแนนซ์ที่เหมาะสมที่ความถี่กับดัก ที่ความถี่ที่สูงขึ้นหรือต่ำลงอย่างมาก กับดักจะยอมให้องค์ประกอบที่ขาดนั้นใช้งานได้เต็มความยาว แต่ด้วยความถี่เรโซแนนซ์ที่ถูกเลื่อนไปโดยรีแอกแตนซ์สุทธิที่เพิ่มโดยกับดัก

คุณลักษณะแบนด์วิธขององค์ประกอบเสาอากาศเรโซแนนซ์สามารถกำหนดลักษณะตามค่าQโดยที่ความต้านทานที่เกี่ยวข้องคือความต้านทานการแผ่รังสีซึ่งแสดงถึงการปล่อยพลังงานจากเสาอากาศเรโซแนนซ์ไปยังพื้นที่ว่าง

Q ของเสาอากาศย่านความถี่แคบสามารถสูงได้ถึง 15 ในทางกลับกัน รีแอคแทนซ์ที่ความถี่ออฟเรโซแนนซ์เดียวกันของเสาอากาศที่ใช้องค์ประกอบหนาจะน้อยกว่ามาก ส่งผลให้ค่าQ ต่ำถึง 5 เสาอากาศทั้งสองนี้ อาจทำงานเท่าๆ กันที่ความถี่เรโซแนนซ์ แต่เสาอากาศตัวที่สองจะทำงานบนแบนด์วิธกว้าง 3 เท่าของเสาอากาศที่ประกอบด้วยตัวนำแบบบาง

เสาอากาศสำหรับการใช้งานในช่วงความถี่ที่กว้างกว่ามากสามารถทำได้โดยใช้เทคนิคเพิ่มเติม โดยหลักการแล้ว การปรับเครือข่ายที่ตรงกันจะช่วยให้เสาอากาศใดๆ สามารถจับคู่ที่ความถี่ใดก็ได้ ดังนั้นเสาอากาศแบบวงเล็กที่ติดตั้งไว้ในเครื่องรับการออกอากาศ AM (คลื่นกลาง) ส่วนใหญ่จึงมีแบนด์วิธที่แคบมาก แต่ได้รับการปรับโดยใช้ความจุไฟฟ้าแบบขนานซึ่งปรับตามการปรับจูนเครื่องรับ ในทางกลับกันเสาอากาศแบบคาบเวลาล็อกจะไม่สะท้อนที่ความถี่เดียว แต่ (โดยหลักการ) สามารถสร้างขึ้นเพื่อให้ได้คุณลักษณะที่คล้ายคลึงกัน (รวมถึงอิมพีแดนซ์จุดป้อน) ในช่วงความถี่ใดๆ ดังนั้นจึงใช้กันทั่วไป (ในรูปแบบของอาร์เรย์ไดโพลแบบบันทึก ทิศทาง ) เป็นเสาอากาศโทรทัศน์

ได้รับ

อัตราขยายคือพารามิเตอร์ที่ใช้วัดระดับทิศทาง ของ รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ เสาอากาศกำลังสูงจะแผ่พลังงานส่วนใหญ่ไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ในขณะที่เสาอากาศกำลังต่ำจะแผ่กระจายเป็นมุมกว้าง อัตราขยายของเสาอากาศหรือกำลังขยายของเสาอากาศถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของความเข้ม (กำลังต่อพื้นที่ผิวหน่วย) ที่แผ่โดยเสาอากาศในทิศทางของเอาต์พุตสูงสุด ที่ระยะห่างที่กำหนด หารด้วยความเข้มที่แผ่ออกไปที่เดียวกัน ระยะห่างด้วยเสาอากาศไอโซโทรปิก สมมุติ ซึ่งแผ่พลังงานเท่ากันในทุกทิศทาง อัตราส่วนไร้มิตินี้มักจะแสดงเป็นลอการิทึมในหน่วยเดซิเบลหน่วยเหล่านี้เรียกว่าเดซิเบล-ไอโซโทรปิก (dBi)

หน่วยที่สองที่ใช้ในการวัดอัตราขยายคืออัตราส่วนของกำลังที่แผ่โดยเสาอากาศต่อกำลังที่แผ่โดยเสาอากาศไดโพลแบบครึ่งคลื่น หน่วยเหล่านี้เรียกว่าเดซิเบล-ไดโพล (dBd)

เนื่องจากอัตราขยายของไดโพลครึ่งคลื่นคือ 2.15 dBi และลอการิทึมของผลิตภัณฑ์เป็นแบบบวก อัตราขยายใน dBi จึงมากกว่าอัตราขยายใน dBd เพียง 2.15 เดซิเบล

เสาอากาศกำลังขยายสูงมีข้อดีคือมีช่วงที่ยาวกว่าและมีคุณภาพสัญญาณที่ดีกว่า แต่ต้องเล็งไปที่เสาอากาศอีกอันอย่างระมัดระวัง ตัวอย่างของเสาอากาศกำลังสูงคือจานพาราโบลาเช่นเสาอากาศโทรทัศน์ผ่านดาวเทียมเสาอากาศกำลังต่ำจะมีช่วงที่สั้นกว่า แต่การวางแนวของเสาอากาศนั้นค่อนข้างไม่สำคัญ ตัวอย่างของเสาอากาศกำลังต่ำคือเสาอากาศแบบแส้ที่พบในวิทยุแบบพกพาและโทรศัพท์ไร้สายไม่ควรสับสนระหว่างอัตราขยายของเสาอากาศกับอัตราขยายของเครื่องขยายเสียงซึ่งเป็นพารามิเตอร์แยกต่างหากที่วัดการเพิ่มขึ้นของกำลังสัญญาณเนื่องจากอุปกรณ์ขยายเสียงที่วางอยู่ที่ส่วนหน้าของระบบ เช่น เครื่อง ขยาย สัญญาณรบกวนต่ำ

พื้นที่หรือรูรับแสงที่มีประสิทธิภาพ

พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพหรือรูรับแสงใช้งานจริงของเสาอากาศรับสัญญาณจะแสดงสัดส่วนของกำลังของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ผ่านซึ่งเสาอากาศส่งไปยังขั้วต่อของมัน ซึ่งแสดงในรูปของพื้นที่ที่เท่ากัน ตัวอย่างเช่น ถ้าคลื่นวิทยุที่ผ่านตำแหน่งที่กำหนดมีฟลักซ์ 1 pW / m 2 (10 −12  วัตต์ต่อตารางเมตร) และเสาอากาศมีพื้นที่ใช้งานจริง 12 m 2ดังนั้นเสาอากาศจะส่งRF 12 pW กำลังส่งไปยังเครื่องรับ (30 ไมโครโวลต์RMSที่ 75 โอห์ม) เนื่องจากเสาอากาศรับสัญญาณไม่ไวต่อสัญญาณที่ได้รับจากทุกทิศทางเท่ากัน พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพจึงเป็นฟังก์ชันของทิศทางที่ไปยังแหล่งกำเนิด

เนื่องจากการตอบแทนซึ่งกันและกัน (ที่กล่าวไว้ข้างต้น) อัตราขยายของเสาอากาศที่ใช้ในการส่งสัญญาณจะต้องเป็นสัดส่วนกับพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพเมื่อใช้ในการรับสัญญาณ พิจารณาเสาอากาศที่ไม่มีการสูญเสียนั่นคือเสาอากาศที่มีประสิทธิภาพไฟฟ้า 100% แสดงให้เห็นว่าพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพโดยเฉลี่ยในทุกทิศทางจะต้องเท่ากับแลมบ์ดา2 /4πความยาวคลื่นยกกำลังสองหารด้วยอัตราขยายถูกกำหนดโดยที่อัตราขยายเฉลี่ยในทุกทิศทางสำหรับเสาอากาศที่มีประสิทธิภาพทางไฟฟ้า 100% เท่ากับ 1 ดังนั้น พื้นที่ที่มีประสิทธิผลA effในแง่ของอัตราขยายGในทิศทางที่กำหนดจะได้รับจาก:

สำหรับเสาอากาศที่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า 100% ทั้งพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพและอัตราขยายจะลดลงตามจำนวนที่เท่ากัน ดังนั้นความสัมพันธ์ข้างต้นระหว่างพื้นที่กำไรและพื้นที่ประสิทธิผลยังคงมีอยู่ นี่เป็นสองวิธีที่แตกต่างกันในการแสดงปริมาณที่เท่ากันeffจะสะดวกเป็นพิเศษเมื่อคำนวณกำลังไฟฟ้าที่จะได้รับจากเสาอากาศที่มีอัตราขยายที่ระบุ ดังที่แสดงในตัวอย่างข้างต้น

รูปแบบการแผ่รังสี

แปลงขั้วของภาคตัดขวางแนวนอนของเสาอากาศยากิ–อูดะ (เสมือน) โครงร่างเชื่อมต่อจุดที่มีกำลังสนามเท่ากัน

รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศคือแผนภาพความแรงของสนามสัมพัทธ์ของคลื่นวิทยุที่ปล่อยออกมาจากเสาอากาศที่มุมต่างๆ ในสนามไกล โดยทั่วไปจะแสดงด้วยกราฟสามมิติ หรือแผนภาพเชิงขั้วของภาพตัดขวางแนวนอนและแนวตั้ง รูปแบบของเสาอากาศไอโซโทรปิกใน อุดมคติ ซึ่งแผ่กระจายเท่ากันในทุกทิศทาง จะมีลักษณะคล้ายทรงกลมเสาอากาศไม่มีทิศทางจำนวนมาก เช่นโมโนโพลและไดโพลปล่อยพลังงานเท่ากันในทุกทิศทางในแนวนอน โดยพลังงานจะลดลงที่มุมสูงและต่ำ สิ่งนี้เรียกว่ารูปแบบรอบทิศทางและเมื่อพล็อตจะดูเหมือนพรูหรือโดนัท

การแผ่รังสีของเสาอากาศจำนวนมากแสดงรูปแบบของจุดสูงสุดหรือ " กลีบ " ที่มุมต่างๆ โดยคั่นด้วย " ค่าว่าง " ซึ่งเป็นมุมที่รังสีตกลงไปที่ศูนย์ เนื่องจากคลื่นวิทยุที่ปล่อยออกมาจากส่วนต่างๆ ของเสาอากาศมักจะรบกวนทำให้เกิดมุมที่คลื่นวิทยุมาถึงจุดที่ห่างไกลในเฟสและการแผ่รังสีเป็นศูนย์ที่มุมอื่นๆ ที่คลื่นวิทยุมาถึงนอกเฟส ในเสาอากาศกำหนดทิศทางที่ออกแบบมาเพื่อฉายคลื่นวิทยุไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง กลีบในทิศทางนั้นได้รับการออกแบบให้มีขนาดใหญ่กว่ากลีบอื่นๆ และเรียกว่า " กลีบหลัก " กลีบอื่นๆ มักจะเป็นตัวแทนของรังสีที่ไม่พึงประสงค์ และเรียกว่า " กลีบข้าง " แกนที่ผ่านกลีบหลักเรียกว่า " แกนหลัก " หรือ " แกนเจาะ "

แผนภาพเชิงขั้ว (รวมถึงประสิทธิภาพและอัตราขยาย) ของเสาอากาศยากิจะแน่นกว่าหากปรับเสาอากาศสำหรับช่วงความถี่ที่แคบกว่า เช่น เสาอากาศที่จัดกลุ่มเมื่อเปรียบเทียบกับแถบความถี่กว้าง ในทำนองเดียวกัน แผนขั้วของยากิโพลาไรซ์ในแนวนอนจะแน่นกว่าแผนโพลาไรซ์ในแนวตั้ง[18]

ภูมิภาคสนาม

พื้นที่รอบเสาอากาศสามารถแบ่งออกเป็นสามส่วนที่มีศูนย์กลาง: สนามใกล้รีแอกทีฟ (เรียกอีกอย่างว่าสนามใกล้อุปนัย), สนามใกล้ที่แผ่รังสี (บริเวณเฟรสเนล) และบริเวณสนามไกล (เฟราน์โฮเฟอร์) ขอบเขตเหล่านี้มีประโยชน์ในการระบุโครงสร้างฟิลด์ในแต่ละส่วน แม้ว่าการเปลี่ยนผ่านระหว่างภูมิภาคเหล่านี้จะค่อยเป็นค่อยไป ไม่มีขอบเขตที่ชัดเจน

พื้นที่สนามไกลอยู่ห่างจากเสาอากาศมากพอที่จะมองข้ามขนาดและรูปร่างของมัน: สันนิษฐานได้ว่าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นเพียงคลื่นระนาบที่แผ่ออกไปเท่านั้น (สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กอยู่ในเฟสและตั้งฉากซึ่งกันและกันและเป็นทิศทางของ การขยายพันธุ์) สิ่งนี้ทำให้การวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์ของสนามรังสีที่แผ่กระจายง่ายขึ้น

ประสิทธิภาพ

ประสิทธิภาพของเสาอากาศส่งสัญญาณคืออัตราส่วนของพลังงานที่แผ่ออกมาจริง (ในทุกทิศทาง) ต่อพลังงานที่ขั้วต่อเสาอากาศดูดซับ พลังงานที่จ่ายให้กับขั้วต่อเสาอากาศซึ่งไม่ได้แผ่รังสีจะถูกแปลงเป็นความร้อน โดยปกติจะเกิดขึ้นจากความต้านทานการสูญเสียในตัวนำของเสาอากาศ หรือการสูญเสียระหว่างตัวสะท้อนแสงและฮอร์นฟีดของเสาอากาศพาราโบลา

ประสิทธิภาพของเสาอากาศแยกจากการจับคู่อิมพีแดนซ์ซึ่งอาจลดปริมาณพลังงานที่แผ่กระจายโดยใช้เครื่องส่งที่กำหนดด้วย หาก มิเตอร์ SWRอ่านกำลังตกกระทบ 150 W และกำลังสะท้อน 50 W นั่นหมายความว่าเสาอากาศดูดกลืนพลังงาน 100 W ไปแล้ว (โดยไม่สนใจการสูญเสียสายส่ง) ปริมาณพลังงานที่แผ่ออกมาจริงนั้นไม่สามารถระบุได้โดยตรงผ่านการวัดทางไฟฟ้าที่ (หรือก่อน) ขั้วต่อเสาอากาศ แต่จะต้อง (เช่น) การวัด ความ แรงของสนาม อย่างระมัดระวัง ความต้านทานการสูญเสียและประสิทธิภาพของเสาอากาศสามารถคำนวณได้เมื่อทราบความแรงของสนามแม่เหล็ก โดยการเปรียบเทียบกับกำลังที่จ่ายให้กับเสาอากาศ

โดยทั่วไป ความต้านทานการสูญเสียจะส่งผลต่ออิมพีแดนซ์จุดป้อน โดยเพิ่มไปยังส่วนประกอบต้านทาน ความต้านทานนั้นจะประกอบด้วยผลรวมของความต้านทานรังสี R radและความต้านทานการสูญเสียRการสูญเสีย หากกระแสIถูกส่งไปยังขั้วของเสาอากาศ กำลังของIR radจะถูกแผ่ออกไป และกำลังของIRที่สูญเสียไปจะสูญเสียไปในรูปของความร้อน ดังนั้นประสิทธิภาพของเสาอากาศจึงเท่ากับร.ราด-( R rad + Rสูญเสีย )- เฉพาะความต้านทานรวมR rad + Rการสูญเสีย เท่านั้น ที่สามารถวัดได้โดยตรง

ตามความสัมพันธ์ซึ่งกันและกันประสิทธิภาพของเสาอากาศที่ใช้เป็นเสาอากาศรับสัญญาณจะเหมือนกันกับประสิทธิภาพของเสาอากาศส่งสัญญาณดังที่อธิบายไว้ข้างต้น กำลังที่เสาอากาศจะส่งไปยังเครื่องรับ (ด้วยการจับคู่อิมพีแดนซ์ ที่เหมาะสม ) จะลดลงด้วยจำนวนที่เท่ากัน ในแอปพลิเคชันรับบางแอปพลิเคชัน เสาอากาศที่ไม่มีประสิทธิภาพมากอาจมีผลกระทบต่อประสิทธิภาพเพียงเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น ที่ความถี่ต่ำ เสียงบรรยากาศหรือเสียงที่มนุษย์สร้างขึ้นสามารถปกปิดความไร้ประสิทธิภาพของเสาอากาศได้ ตัวอย่างเช่น CCIR ตัวแทน 258-3 ระบุว่าเสียงรบกวนที่มนุษย์สร้างขึ้นในที่พักอาศัยที่ความถี่ 40 MHz นั้นสูงกว่าพื้นเสียงรบกวนความร้อนประมาณ 28 dB ดังนั้น เสาอากาศที่มีความสูญเสีย 20 dB (เนื่องจากไม่มีประสิทธิภาพ) จะมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อประสิทธิภาพสัญญาณรบกวนของระบบ การสูญเสียภายในเสาอากาศจะส่งผลต่อสัญญาณที่ต้องการและเสียง/สัญญาณรบกวนเหมือนกัน ส่งผลให้อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) ไม่ลดลง

เสาอากาศซึ่งไม่ใช่สัดส่วนที่มีนัยสำคัญของความยาวคลื่นย่อมไม่มีประสิทธิภาพอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากมีความต้านทานการแผ่รังสีเพียงเล็กน้อย วิทยุกระจายเสียง AM มีเสาอากาศแบบวง เล็ก สำหรับการรับสัญญาณซึ่งมีประสิทธิภาพต่ำมาก สิ่งนี้มีผลเพียงเล็กน้อยต่อประสิทธิภาพของเครื่องรับ แต่เพียงต้องการการขยายสัญญาณที่มากขึ้นโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องรับ เปรียบเทียบส่วนประกอบเล็กๆ นี้กับเสาขนาดใหญ่และสูงมากที่ใช้ในสถานีวิทยุกระจายเสียง AM สำหรับการส่งสัญญาณที่ความถี่เดียวกัน โดยที่ทุกๆ เปอร์เซ็นต์ของประสิทธิภาพของเสาอากาศที่ลดลงจะต้องเสียค่าใช้จ่ายจำนวนมาก

คำจำกัดความของอัตราขยายของเสาอากาศหรือกำลังขยายนั้นรวมถึงผลกระทบของประสิทธิภาพของเสาอากาศด้วย ดังนั้น หากใครพยายามแผ่สัญญาณไปยังเครื่องรับโดยใช้เครื่องส่งที่มีกำลังที่กำหนด เราจำเป็นต้องเปรียบเทียบอัตราขยายของเสาอากาศต่างๆ เท่านั้น แทนที่จะพิจารณาถึงประสิทธิภาพด้วย สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเช่นเดียวกันกับเสาอากาศรับสัญญาณที่ความถี่สูงมาก (โดยเฉพาะไมโครเวฟ) โดยที่ประเด็นคือการรับสัญญาณที่มีความแรงเมื่อเทียบกับอุณหภูมิสัญญาณรบกวนของเครื่องรับ อย่างไรก็ตาม ในกรณีของเสาอากาศแบบกำหนดทิศทางที่ใช้สำหรับการรับสัญญาณโดยมีจุดประสงค์ในการปฏิเสธการรบกวนจากทิศทางที่ต่างกัน จะไม่สนใจประสิทธิภาพของเสาอากาศอีกต่อไป ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ในกรณีนี้ แทนที่จะอ้างถึงอัตราขยายของเสาอากาศเราจะสนใจกับอัตราขยายของคำสั่ง มากกว่า หรือเพียงแค่ทิศทางซึ่งไม่รวมถึงผลกระทบของประสิทธิภาพของเสาอากาศ อัตราขยายคำสั่งของเสาอากาศสามารถคำนวณได้จากอัตราขยายที่เผยแพร่หารด้วยประสิทธิภาพของเสาอากาศ ในรูปแบบสมการ อัตราขยาย = ทิศทาง × ประสิทธิภาพ

โพลาไรซ์

การวางแนวและโครงสร้างทางกายภาพของเสาอากาศจะกำหนดโพลาไรเซชันของสนามไฟฟ้าของคลื่นวิทยุที่ส่งผ่านเสาอากาศ ตัวอย่างเช่น เสาอากาศที่ประกอบด้วยตัวนำเชิงเส้นตรง (เช่น เสาอากาศ ไดโพลหรือแส้ ) ในแนวตั้งจะส่งผลให้เกิดโพลาไรซ์ในแนวตั้ง หากเปิดด้านข้าง โพลาไรซ์ของเสาอากาศเดียวกันจะเป็นแนวนอน

การสะท้อนกลับส่งผลต่อโพลาไรเซชันโดยทั่วไป คลื่นวิทยุที่สะท้อนจากชั้นบรรยากาศรอบ นอก สามารถเปลี่ยนโพลาไรเซชันของคลื่นได้ สำหรับการสื่อสารแนวสายตาหรือ การแพร่กระจาย คลื่นพื้นดินการส่งสัญญาณโพลาไรซ์ในแนวนอนหรือแนวตั้งโดยทั่วไปจะยังคงอยู่ในสถานะโพลาไรซ์เดียวกันที่ตำแหน่งรับ การใช้เสาอากาศโพลาไรซ์ในแนวตั้งเพื่อรับคลื่นโพลาไรซ์ในแนวนอน (หรือในทางกลับกัน) ส่งผลให้การรับสัญญาณค่อนข้างแย่

บางครั้งโพลาไรเซชันของเสาอากาศสามารถอนุมานได้โดยตรงจากรูปทรงเรขาคณิต เมื่อตัวนำของเสาอากาศมองจากตำแหน่งอ้างอิงปรากฏขึ้นในบรรทัดเดียว โพลาไรซ์ของเสาอากาศจะเป็นเส้นตรงในทิศทางนั้น ในกรณีทั่วไป โพลาไรเซชันของเสาอากาศจะต้องถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ ตัวอย่างเช่นเสาอากาศแบบหมุนที่ติดตั้งในแนวนอน (ตามปกติ) จากตำแหน่งที่ห่างไกลบนโลก จะปรากฏเป็นส่วนของเส้นแนวนอน ดังนั้นการแผ่รังสีที่ได้รับจึงมีโพลาไรซ์ในแนวนอน แต่เมื่อมองจากมุมลงมาจากเครื่องบิน เสาอากาศแบบเดียวกันก็ไม่ตรงตามข้อกำหนดนี้ ในความเป็นจริงการแผ่รังสีของมันถูกโพลาไรซ์เป็นวงรีเมื่อมองจากทิศทางนั้น ในเสาอากาศบางอัน สถานะของโพลาไรเซชันจะเปลี่ยนไปตามความถี่ของการส่งสัญญาณ โพลาไรเซชันของเสาอากาศเชิงพาณิชย์เป็นข้อกำหนด ที่ จำเป็น

ในกรณีทั่วไปส่วนใหญ่ โพลาไรเซชันจะเป็นวงรีซึ่งหมายความว่าในแต่ละรอบ เวกเตอร์ของสนามไฟฟ้าจะลากเป็นรูปวงรีกรณีพิเศษสองกรณีคือโพลาไรเซชันเชิงเส้น (วงรียุบตัวเป็นเส้นตรง) ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น และโพลาไรเซชันแบบวงกลม (ซึ่งแกนทั้งสองของวงรีเท่ากัน) ในโพลาไรเซชันเชิงเส้น สนามไฟฟ้าของคลื่นวิทยุจะแกว่งไปในทิศทางเดียว ในโพลาไรเซชันแบบวงกลม สนามไฟฟ้าของคลื่นวิทยุจะหมุนรอบแกนของการแพร่กระจาย คลื่นวิทยุโพลาไรซ์แบบวงกลมหรือแบบวงรีถูกกำหนดให้เป็นแบบถนัดขวาหรือแบบถนัดซ้ายโดยใช้กฎ "นิ้วหัวแม่มือในทิศทางของการแพร่กระจาย" โปรดทราบว่าสำหรับโพลาไรเซชันแบบวงกลม นักวิจัยเชิงแสงใช้กฎมือขวา ที่ตรงกันข้าม [ ต้องการอ้างอิง ]จากกฎที่ใช้โดยวิศวกรวิทยุ

วิธีที่ดีที่สุดคือให้เสาอากาศรับสัญญาณตรงกับโพลาไรเซชันของคลื่นที่ส่งเพื่อการรับสัญญาณที่เหมาะสมที่สุด มิฉะนั้น จะสูญเสียความแรงของสัญญาณ: เมื่อเสาอากาศโพลาไรซ์เชิงเส้นได้รับรังสีโพลาไรซ์เชิงเส้นที่มุมสัมพัทธ์ θ จากนั้นจะมีการสูญเสียพลังงาน cos 2 θ [ ต้องการอ้างอิง ]เสาอากาศโพลาไรซ์แบบวงกลมสามารถใช้เพื่อจับคู่โพลาไรซ์เชิงเส้นในแนวตั้งหรือแนวนอนได้พอๆ กัน โดย  สัญญาณลดลง 3 dBอย่างไรก็ตาม มันจะมองไม่เห็นสัญญาณโพลาไรซ์แบบวงกลมที่มีทิศทางตรงกันข้าม

การจับคู่อิมพีแดนซ์

การถ่ายโอนกำลังสูงสุดจำเป็นต้องจับคู่อิมพีแดนซ์ของระบบเสาอากาศ (ดังที่เห็นเมื่อมองเข้าไปในสายส่ง) กับคอนจูเกตที่ซับซ้อนของอิมพีแดนซ์ของเครื่องรับหรือเครื่องส่ง อย่างไรก็ตาม ในกรณีของเครื่องส่งสัญญาณ อิมพีแดนซ์ที่ตรงกันที่ต้องการอาจไม่ตรงกับอิมพีแดนซ์เอาต์พุตแบบไดนามิกของเครื่องส่งสัญญาณตามที่วิเคราะห์เป็นอิมพีแดนซ์ของแหล่งกำเนิดแต่เป็นค่าการออกแบบ (โดยทั่วไปคือ 50 โอห์ม) ที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการส่งสัญญาณที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัย วงจรไฟฟ้า โดยปกติอิมพีแดนซ์ที่ตั้งใจจะเป็นแบบต้านทาน แต่ตัวส่ง (และตัวรับบางตัว) อาจมีข้อจำกัดในการปรับเปลี่ยนเพิ่มเติมเพื่อยกเลิกค่ารีแอกแตนซ์จำนวนหนึ่ง เพื่อ "ปรับแต่ง" การแข่งขัน

เมื่อใช้สายส่งระหว่างเสาอากาศและเครื่องส่ง (หรือเครื่องรับ) โดยทั่วไปแล้วระบบเสาอากาศจะมีอิมพีแดนซ์ที่เป็นตัวต้านทานและเกือบจะเหมือนกับอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของสายส่งนั้น นอกเหนือจากการจับคู่อิมพีแดนซ์ที่เครื่องส่งนั้นตรงกัน (หรือผู้รับ) คาดหวัง การจับคู่นี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดความกว้างของคลื่นนิ่ง (วัดผ่านอัตราส่วนคลื่นนิ่ง ; SWR) ที่ความไม่ตรงกันเกิดขึ้นบนเส้น และการเพิ่มขึ้นของการสูญเสียสายส่งที่เกิดขึ้น

การปรับจูนเสาอากาศที่เสาอากาศ

การปรับเสาอากาศ ในความหมายที่เข้มงวดของการปรับเปลี่ยนเสาอากาศ โดยทั่วไปหมายถึงเฉพาะการยกเลิกรีแอกแตนซ์ใดๆ ที่เห็นที่ขั้วต่อเสาอากาศ เหลือเพียงอิมพีแดนซ์แบบต้านทานซึ่งอาจหรืออาจไม่ตรงกับอิมพีแดนซ์ที่ต้องการ (ของสายส่งที่มีอยู่) .

แม้ว่าเสาอากาศอาจได้รับการออกแบบให้มีอิมพีแดนซ์จุดป้อนต้านทานเพียงอย่างเดียว (เช่น ไดโพล 97% ของความยาวคลื่นครึ่งหนึ่ง) ที่ความถี่เดียว แต่มีแนวโน้มอย่างมากว่าจะไม่เป็นจริงอย่างแน่นอนในความถี่อื่นที่เสาอากาศนั้นถูกใช้ในที่สุด ในกรณีส่วนใหญ่ โดยหลักการแล้ว ความยาวทางกายภาพของเสาอากาศสามารถ "ตัด" เพื่อให้ได้ความต้านทานล้วนๆ แม้ว่าจะไม่ค่อยสะดวกก็ตาม ในทางกลับกัน การบวกค่าความเหนี่ยวนำหรือค่าความจุไฟฟ้าแบบตรงกันข้ามสามารถใช้เพื่อยกเลิกค่ารีแอกแทนซ์แบบคาปาซิทีฟหรือค่าความเหนี่ยวนำที่ตกค้าง ตามลำดับ และอาจสะดวกกว่าการลดและตัดแต่งหรือขยายเสาอากาศ จากนั้นจึงยกเสาอากาศกลับ

รีแอกแตน ซ์ของเสาอากาศ อาจถูกกำจัดออกโดยใช้องค์ประกอบที่เป็นก้อน เช่นตัวเก็บประจุหรือตัวเหนี่ยวนำในเส้นทางหลักของกระแสที่เคลื่อนที่ผ่านเสาอากาศ ซึ่งมักจะอยู่ใกล้จุดป้อน หรือโดยการรวมโครงสร้างคาปาซิทีฟหรืออินดัคทีฟเข้ากับตัวนำของเสาอากาศเพื่อยกเลิกรีแอกแตนซ์ของจุดป้อน - เช่น เป็นสายรัศมี "ซี่ลวด" ปลายเปิด หรือสายคู่ขนานแบบวนรอบ ดังนั้นจึงปรับเสาอากาศให้มีเสียงสะท้อนได้อย่างแท้จริงนอกเหนือจากส่วนเสริมที่ทำให้ปฏิกิริยารีแอกแทนซ์เป็นกลางแล้ว เสาอากาศทุกชนิดอาจมีหม้อแปลงและ/หรือบาลัน หม้อแปลงที่จุดป้อน เพื่อเปลี่ยนส่วนต้านทานของอิมพีแดนซ์ให้ใกล้เคียงกับอิมพีแดนซ์ คุณลักษณะของฟีดไลน์มากขึ้น

การจับคู่สายที่วิทยุ

การปรับเสาอากาศในลักษณะหลวมๆดำเนินการโดย อุปกรณ์ จับคู่อิมพี แดนซ์ (ชื่อที่ค่อนข้างไม่เหมาะสมว่า " เครื่องรับเสาอากาศ " หรือ การแปลงคำที่เก่ากว่าและเหมาะสมกว่า) เป็นมากกว่าแค่การลบรีแอกแตนซ์ออกและรวมถึงการเปลี่ยนความต้านทานที่เหลืออยู่ให้ตรงกับฟีดไลน์และวิทยุ

ปัญหาเพิ่มเติมคือการจับคู่อิมพีแดนซ์ความต้านทานที่เหลืออยู่กับอิมพีแดนซ์ลักษณะเฉพาะของสายส่ง: เครือข่าย การจับคู่อิมพีแดนซ์ ทั่วไป (" เครื่องรับเสาอากาศ " หรือ ATU) จะมีองค์ประกอบที่ปรับได้อย่างน้อยสององค์ประกอบเพื่อแก้ไขส่วนประกอบทั้งสองของอิมพีแดนซ์เครือข่ายที่ตรงกันจะมีทั้งการสูญเสียพลังงานและข้อจำกัดด้านพลังงานเมื่อใช้ในการส่งสัญญาณ

เสาอากาศเชิงพาณิชย์โดยทั่วไปได้รับการออกแบบให้ตรงกับ สายโคแอกเซียลมาตรฐาน 50  โอห์ม โดยประมาณ ที่ความถี่มาตรฐาน ความคาดหวังในการออกแบบคือเครือข่ายที่ตรงกันจะถูกใช้เพื่อ 'ปรับแต่ง' ความไม่ตรงกันที่เหลืออยู่เท่านั้น

ตัวอย่างสุดยอดของเสาอากาศขนาดเล็กที่โหลด

ในบางกรณี การจับคู่จะดำเนินการในลักษณะที่รุนแรงมากขึ้น ไม่ใช่แค่เพื่อยกเลิกรีแอกแตนซ์ที่เหลือจำนวนเล็กน้อยเท่านั้น แต่ยังเพื่อสะท้อนเสาอากาศที่มีความถี่เรโซแนนซ์ค่อนข้างแตกต่างจากความถี่การทำงานที่ตั้งใจไว้

"แส้" แนวตั้งสั้น
ตัวอย่างเช่น ด้วยเหตุผลในทางปฏิบัติ " เสาอากาศแบบแส้ " สามารถทำให้สั้นกว่าหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่น ได้อย่างมีนัยสำคัญ จากนั้นจึงสะท้อนกลับโดยใช้สิ่งที่เรียกว่าคอยล์โหลด
ตัวเหนี่ยวนำขนาดใหญ่ทางกายภาพที่ฐานของเสาอากาศมีปฏิกิริยารีแอคแตนซ์ซึ่งตรงกันข้ามกับรีแอคแตนซ์แบบคาปาซิทีฟที่เสาอากาศแนวตั้งแบบสั้นมีที่ความถี่การทำงานที่ต้องการ ผลลัพธ์ที่ได้คือความต้านทานแท้จริงที่จุดป้อนของคอยล์โหลด แม้ว่าหากไม่มีมาตรการเพิ่มเติม ความต้านทานจะค่อนข้างต่ำกว่าที่ต้องการเพื่อให้เข้ากับการเล้าโลมเชิงพาณิชย์[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]
ห่วง "แม่เหล็ก" ขนาดเล็ก
กรณีที่รุนแรงอีกประการหนึ่งของการจับคู่อิมพีแดนซ์เกิดขึ้นเมื่อใช้เสาอากาศแบบวง เล็ก (โดยปกติแต่ไม่เสมอไปสำหรับการรับ) ที่ความถี่ที่ค่อนข้างต่ำ ซึ่งปรากฏเกือบจะเป็นตัวเหนี่ยวนำบริสุทธิ์ เมื่อตัวเหนี่ยวนำดังกล่าวถูกสะท้อนกลับผ่านตัวเก็บประจุที่ต่อขนานกับจุดป้อน ตัวเก็บประจุไม่เพียงแต่ยกเลิกรีแอกแตนซ์เท่านั้น แต่ยังขยายความต้านทานการแผ่รังสี ที่มีขนาดเล็กมาก ของลูปขนาดเล็ก อย่างมาก เพื่อสร้างความต้านทานจุดป้อนที่เข้าคู่กันได้ดีขึ้น[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]
นี่คือประเภทของเสาอากาศที่ใช้ใน เครื่องรับ กระจายเสียง AM แบบพกพาส่วนใหญ่ (นอกเหนือจากวิทยุในรถยนต์): เสาอากาศ AM มาตรฐานเป็นวงลวดพันรอบ แท่ง เฟอร์ไรต์ (" เสาอากาศแบบห่วง ") ลูปจะถูกสะท้อนโดยตัวเก็บประจุปรับจูนแบบควบคู่ ซึ่งได้รับการกำหนดค่าให้ตรงกับการปรับจูนของเครื่องรับ เพื่อรักษาเสียงสะท้อนของเสาอากาศไว้ที่ความถี่รับที่เลือกไว้เหนือย่านความถี่ออกอากาศ AM

ผลกระทบของพื้นดิน

การสะท้อนกลับกราวด์เป็นหนึ่งในประเภททั่วไปของหลายเส้นทาง[19] [20] [21]

รูปแบบการแผ่รังสีและแม้แต่ความต้านทานของจุดขับเคลื่อนของเสาอากาศอาจได้รับอิทธิพลจากค่าคงที่ไดอิเล็กตริกและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการนำไฟฟ้าของวัตถุใกล้เคียง สำหรับเสาอากาศภาคพื้นดิน พื้นมักจะถือเป็นวัตถุที่มีความสำคัญอย่างหนึ่ง ความสูงของเสาอากาศเหนือพื้นดิน รวมถึงคุณสมบัติทางไฟฟ้า ( ค่าอนุญาตและค่าการนำไฟฟ้า) ของกราวด์ก็มีความสำคัญเช่นกัน นอกจากนี้ ในกรณีเฉพาะของเสาอากาศแบบโมโนโพล กราวด์ (หรือระนาบกราวด์ เทียม ) ทำหน้าที่เป็นจุดเชื่อมต่อย้อนกลับสำหรับกระแสของสายอากาศ จึงมีผลกระทบเพิ่มเติม โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับอิมพีแดนซ์ที่มองเห็นได้จากสายป้อน

เมื่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากระทบกับพื้นผิวระนาบ เช่น พื้น ส่วนหนึ่งของคลื่นจะถูกส่งลงสู่พื้นและส่วนหนึ่งของคลื่นจะสะท้อนกลับตาม ค่า สัมประสิทธิ์เฟรสหากพื้นดินเป็นตัวนำที่ดีมาก คลื่นเกือบทั้งหมดก็จะถูกสะท้อน (นอกเฟส 180°) ในขณะที่พื้นดินที่จำลองเป็นไดอิเล็กตริก (สูญเสีย) จะสามารถดูดซับพลังงานของคลื่นจำนวนมากได้ กำลังที่เหลืออยู่ในคลื่นสะท้อน และการเปลี่ยนเฟสเมื่อมีการสะท้อน ขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบและโพลาไรซ์ของ คลื่นอย่างมาก ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกและค่าการนำไฟฟ้า (หรือเพียงแค่ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกเชิงซ้อน) ขึ้นอยู่กับชนิดของดินและเป็นฟังก์ชันของความถี่

สำหรับความถี่ต่ำมากถึงความถี่สูง (< 30 MHz) กราวด์จะมีพฤติกรรมเป็นไดอิเล็กทริก ที่สูญเสีย [22]ดังนั้น กราวด์จึงมีคุณลักษณะทั้งโดยการนำไฟฟ้า[23]และการอนุญาต (ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก) ซึ่งสามารถวัดได้สำหรับดินที่กำหนด (แต่ได้รับอิทธิพลจากระดับความชื้นที่ผันผวน) หรือสามารถประมาณได้จากแผนที่บางแห่ง ที่ ความถี่ คลื่นกลาง ที่ต่ำกว่า พื้นจะทำหน้าที่เป็นตัวนำที่ดีเป็นหลัก ซึ่ง เสาอากาศ ออกอากาศ AM (0.5–1.7 MHz) ขึ้นอยู่กับ

ที่ความถี่ระหว่าง 3–30 MHz พลังงานส่วนใหญ่จากเสาอากาศโพลาไรซ์ในแนวนอนจะสะท้อนจากพื้น โดยจะมีการสะท้อนเกือบทั้งหมดที่มุมแทะเล็มซึ่งมีความสำคัญต่อการแพร่กระจายของคลื่นพื้นดินคลื่นสะท้อนนั้นซึ่งมีการกลับเฟสสามารถยกเลิกหรือเสริมกำลังคลื่นตรงได้ ขึ้นอยู่กับความสูงของเสาอากาศในช่วงความยาวคลื่นและมุมเงย (สำหรับคลื่นท้องฟ้า )

ในทางกลับกัน รังสีโพลาไรซ์ในแนวตั้งจะสะท้อนจากพื้นดินได้ไม่ดีนัก ยกเว้นในกรณีที่เกิดการแทะเล็มหญ้าหรือบนพื้นผิวที่มีการเหนี่ยวนำสูง เช่น น้ำทะเล[24]อย่างไรก็ตาม การสะท้อนมุมแทะเล็มที่สำคัญสำหรับการแพร่กระจายของคลื่นพื้นดิน โดยใช้โพลาไรเซชันในแนวตั้ง จะอยู่ในเฟสเดียวกับคลื่นตรง ซึ่งช่วยเพิ่มได้มากถึง 6 เดซิเบล ตามรายละเอียดด้านล่าง

คลื่นที่สะท้อนจากโลกถือได้ว่าปล่อยออกมาจากเสาอากาศภาพ

ที่ VHF และสูงกว่า (> 30 MHz) พื้นจะกลายเป็นตัวสะท้อนแสงที่ด้อยลง อย่างไรก็ตาม สำหรับ ความถี่ คลื่นสั้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งต่ำกว่า ~15 MHz มันยังคงเป็นตัวสะท้อนแสงที่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโพลาไรเซชันแนวนอนและมุมตกกระทบ นั่นเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากความถี่ที่สูงกว่าเหล่านี้มักจะขึ้นอยู่กับการแพร่กระจายของเส้นสายตา ในแนวนอน (ยกเว้นการสื่อสารผ่านดาวเทียม) จากนั้นพื้นดินจะมีพฤติกรรมเกือบเหมือนกระจก

คุณภาพสุทธิของการสะท้อนของพื้นดินขึ้นอยู่กับภูมิประเทศของพื้นผิว เมื่อความผิดปกติของพื้นผิวมีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นมาก รูปแบบที่โดดเด่นคือการสะท้อนของแสงและเครื่องรับจะเห็นทั้งเสาอากาศจริงและภาพของเสาอากาศใต้พื้นดินเนื่องจากการสะท้อน แต่หากพื้นมีความผิดปกติไม่น้อยเมื่อเทียบกับความยาวคลื่น การสะท้อนจะไม่สอดคล้องกัน แต่จะเลื่อนไปเป็นระยะแบบสุ่ม ด้วยความยาวคลื่นที่สั้นกว่า (ความถี่ที่สูงกว่า) โดยทั่วไปจะเป็นเช่นนี้

เมื่อใดก็ตามที่ทั้งเสาอากาศรับหรือส่งสัญญาณถูกวางไว้ที่ความสูงอย่างมีนัยสำคัญเหนือพื้นดิน (สัมพันธ์กับความยาวคลื่น) คลื่นที่สะท้อน จากพื้นดิน แบบพิเศษจะเดินทางในระยะทางที่ยาวกว่าคลื่นโดยตรง ทำให้เกิดการเปลี่ยนเฟสซึ่งบางครั้งอาจมีนัยสำคัญ เมื่อเสาอากาศดังกล่าวปล่อยคลื่น ท้องฟ้า การเปลี่ยนเฟสนั้นมีความสำคัญเสมอ เว้นแต่เสาอากาศจะอยู่ใกล้กับพื้นมาก (เมื่อเทียบกับความยาวคลื่น)

ระยะการสะท้อนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชันของคลื่นตกกระทบ เมื่อพิจารณาจาก ดัชนีการหักเหของแสงที่มากกว่าของพื้นดิน (โดยทั่วไปคือn  γ 2) เมื่อเปรียบเทียบกับอากาศ ( n  = 1) เฟสของการแผ่รังสีโพลาไรซ์ในแนวนอนจะกลับกันเมื่อมีการสะท้อนกลับ (การเปลี่ยนเฟสเป็นπ  เรเดียน หรือ 180°) ในทางกลับกัน องค์ประกอบแนวตั้งของสนามไฟฟ้าของคลื่นจะสะท้อนที่มุมตกกระทบโดยประมาณในเฟส การเปลี่ยนเฟสเหล่านี้มีผลกับพื้นจำลองที่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีเช่นกัน

กระแสน้ำในเสาอากาศจะปรากฏเป็นภาพใน เฟส ตรงกันข้ามเมื่อสะท้อนที่มุมแทะเล็ม ซึ่งทำให้เกิดการกลับเฟสสำหรับคลื่นที่ปล่อยออกมาจากเสาอากาศโพลาไรซ์แนวนอน (กลาง) แต่ไม่ใช่สำหรับเสาอากาศโพลาไรซ์แนวตั้ง (ซ้าย)

ซึ่งหมายความว่าเสาอากาศรับ "เห็น" ภาพของเสาอากาศเปล่งแสง แต่มีกระแส 'ย้อนกลับ' (ตรงข้ามกับทิศทางและเฟส) หากเสาอากาศส่งสัญญาณอยู่ในแนวนอน (และโพลาไรซ์ในแนวนอน) อย่างไรก็ตาม กระแสไฟฟ้าที่ได้รับจะอยู่ในทิศทางและเฟสสัมบูรณ์เดียวกัน หากเสาอากาศเปล่งแสงมีโพลาไรซ์ในแนวตั้ง

เสาอากาศจริงซึ่งกำลังส่งสัญญาณคลื่นดั้งเดิมนั้นอาจได้รับสัญญาณที่แรงจากภาพของตัวเองจากพื้นดิน ด้วย สิ่งนี้จะกระตุ้นให้เกิดกระแสไฟฟ้าเพิ่มเติมในองค์ประกอบเสาอากาศ โดยเปลี่ยนกระแสที่จุดป้อนสำหรับแรงดันไฟฟ้าของจุดป้อนที่กำหนด ดังนั้นอิมพีแดนซ์ของเสาอากาศที่กำหนดโดยอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าจุดป้อนต่อกระแสจึงเปลี่ยนแปลงเนื่องจากเสาอากาศอยู่ใกล้กับพื้น นี่อาจส่งผลกระทบค่อนข้างสำคัญเมื่อเสาอากาศอยู่ในช่วงความยาวคลื่นหนึ่งหรือสองของพื้นดิน แต่เมื่อความสูงของเสาอากาศเพิ่มขึ้น กำลังที่ลดลงของคลื่นสะท้อน (เนื่องจากกฎกำลังสองผกผัน ) จะทำให้เสาอากาศเข้าใกล้อิมพีแดนซ์จุดป้อนเชิงเส้นกำกับที่กำหนดโดยทฤษฎี ที่ระดับความสูงต่ำ ผลกระทบต่ออิมพีแดนซ์ของเสาอากาศจะไวต่อระยะห่างที่แน่นอนจากพื้นดิน เนื่องจากส่งผลต่อเฟสของคลื่นสะท้อนที่สัมพันธ์กับกระแสในเสาอากาศ การเปลี่ยนความสูงของเสาอากาศหนึ่งส่วนสี่ของความยาวคลื่น จากนั้นเปลี่ยนเฟสการสะท้อน 180° ซึ่งส่งผลต่ออิมพีแดนซ์ของเสาอากาศแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

การสะท้อนของพื้นดินมีผลกระทบสำคัญต่อ รูปแบบการแผ่รังสีสนามไกลสุทธิในระนาบแนวตั้ง กล่าวคือ เป็นฟังก์ชันของมุมเงย ซึ่งแตกต่างกันระหว่างเสาอากาศโพลาไรซ์ในแนวตั้งและแนวนอน พิจารณาเสาอากาศที่ความสูงh เหนือพื้นดิน โดยส่งคลื่นที่พิจารณาจากมุมเงยθสำหรับการส่งผ่านโพลาไรซ์ในแนวตั้ง ขนาดของสนามไฟฟ้าของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดจากรังสีตรงบวกกับรังสีสะท้อนคือ:

ดังนั้นกำลังที่ได้รับจึงอาจสูงถึง 4 เท่าของพลังงานคลื่นตรงเพียงอย่างเดียว (เช่น เมื่อθ  = 0) ตามกำลังสองของโคไซน์ การผกผันของสัญญาณสำหรับการสะท้อนของการปล่อยโพลาไรซ์ในแนวนอนแทนส่งผลให้:

ที่ไหน:

  • คือสนามไฟฟ้าที่คลื่นตรงจะได้รับหากไม่มีกราวด์
  • θคือมุมเงยของคลื่นที่กำลังพิจารณา
  • คือความยาวคลื่น
  • คือความสูงของเสาอากาศ (ระยะห่างครึ่งหนึ่งระหว่างเสาอากาศกับภาพ)
รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศและภาพที่สะท้อนจากพื้นดิน ทางด้านซ้าย โพลาไรเซชันจะเป็นแนวตั้งและจะมีค่าสูงสุดสำหรับθ  = 0 เสมอ หากโพลาไรเซชันอยู่ในแนวนอนทางด้านขวา จะมีค่าศูนย์สำหรับθ  = 0 เสมอ

สำหรับการแพร่กระจายในแนวนอนระหว่างเสาอากาศส่งและรับที่ตั้งอยู่ใกล้กับพื้นดินซึ่งอยู่ห่างจากกันพอสมควร ระยะทางที่รังสีตรงและรังสีสะท้อนเดินทางได้จะเท่ากัน แทบจะไม่มีการเปลี่ยนเฟสสัมพัทธ์เลย หากการแผ่รังสีมีโพลาไรซ์ในแนวตั้ง ทั้งสองฟิลด์ (ทางตรงและทางสะท้อน) จะเพิ่มเข้ามา และจะมีสัญญาณที่ได้รับสูงสุด หากสัญญาณมีโพลาไรซ์ในแนวนอน สัญญาณทั้งสองจะลบออกและสัญญาณที่ได้รับจะถูกยกเลิกไปอย่างมาก รูปแบบการแผ่รังสีระนาบแนวตั้งจะแสดงในภาพด้านขวา ด้วยโพลาไรเซชันในแนวตั้ง ค่าสูงสุดสำหรับθ  = 0 เสมอ ซึ่งเป็นการขยายในแนวนอน (รูปแบบด้านซ้าย) สำหรับโพลาไรซ์แนวนอน จะมีการยกเลิกที่มุมนั้น สูตรข้างต้นและแปลงเหล่านี้ถือว่าพื้นเป็นตัวนำที่สมบูรณ์แบบ แผนของรูปแบบการแผ่รังสีเหล่านี้สอดคล้องกับระยะห่างระหว่างเสาอากาศและภาพของเสาอากาศที่ 2.5  แลม  บ์ เมื่อความสูงของเสาอากาศเพิ่มขึ้น จำนวนกลีบก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน

ความแตกต่างในปัจจัยข้างต้นสำหรับกรณีของθ  = 0 คือเหตุผลที่การแพร่ภาพส่วนใหญ่ (การส่งสัญญาณที่มีไว้สำหรับสาธารณะ) ใช้โพลาไรเซชันในแนวตั้ง สำหรับเครื่องรับที่อยู่ใกล้พื้นดิน การส่งสัญญาณโพลาไรซ์ในแนวนอนจะถูกยกเลิก เพื่อการรับสัญญาณที่ดีที่สุด เสาอากาศรับสัญญาณเหล่านี้จะมีโพลาไรซ์ในแนวตั้งเช่นเดียวกัน ในการใช้งานบางอย่างที่เสาอากาศรับสัญญาณต้องทำงานในตำแหน่งใดๆ เช่น ในโทรศัพท์มือถือ เสาอากาศ ของสถานีฐานใช้โพลาไรเซชันแบบผสม เช่น โพลาไรเซชันเชิงเส้นที่มุม (ที่มีส่วนประกอบทั้งแนวตั้งและแนวนอน) หรือโพ ลาไรซ์แบบวงกลม

ในทางกลับกัน การส่งสัญญาณโทรทัศน์แบบแอนะล็อกมักจะโพลาไรซ์ในแนวนอน เนื่องจากอาคารในเขตเมืองสามารถสะท้อนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและสร้างภาพโกสต์ได้เนื่องจากการแพร่กระจายแบบหลายเส้นทางเมื่อใช้โพลาไรเซชันแนวนอน แสงหลอกจะลดลงเนื่องจากปริมาณการสะท้อนในโพลาไรเซชันแนวนอนที่ด้านข้างของอาคารโดยทั่วไปจะน้อยกว่าในแนวตั้ง โทรทัศน์แอนะล็อกโพลาไรซ์แนวตั้งถูกนำมาใช้ในพื้นที่ชนบทบางแห่ง ในโทรทัศน์ภาคพื้นดินระบบดิจิทัลการสะท้อนดังกล่าวจะมีปัญหาน้อยกว่า เนื่องจากความคงทนของการส่งสัญญาณไบนารี่และการแก้ไขข้อผิดพลาด

การสร้างแบบจำลองเสาอากาศด้วยสมการเส้น

ในการประมาณครั้งแรก กระแสในเสาอากาศแบบบางมีการกระจาย
เหมือนกับในสายส่งทุกประการ — เชลคุนอฟและฟริส (1952) [25] (หน้า 217 (§8.4))

การไหลของกระแสในเสาอากาศแบบลวดจะเหมือนกันกับคำตอบของคลื่นสวนทางในสายส่งตัวนำเดี่ยวซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยใช้สมการของนักโทรเลข การแก้ปัญหาของกระแสตามองค์ประกอบเสาอากาศหาได้สะดวกและแม่นยำกว่าโดยวิธีการเชิงตัวเลขดังนั้นเทคนิคสายส่งจึงถูกละทิ้งไปเป็นส่วนใหญ่สำหรับการสร้างแบบจำลองที่มีความแม่นยำ แต่ยังคงเป็นแหล่งการประมาณง่ายๆ ที่มีประโยชน์ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย ซึ่งอธิบายโปรไฟล์อิมพีแดนซ์ของ เสาอากาศ[26] (หน้า 7–10) [25] (หน้า 232)

กระแสในเสาอากาศต่างจากสายส่งตรงที่ส่งพลังงานไปยังส่วนที่แผ่รังสีของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งสามารถจำลองได้โดยใช้ความต้านทานการแผ่รังสี[ก]

ส่วนปลายขององค์ประกอบเสาอากาศสอดคล้องกับปลายที่ไม่สิ้นสุด (เปิด) ของสายส่งตัวนำเดี่ยว ส่งผลให้เกิดคลื่นสะท้อนเหมือนกับคลื่นตกกระทบ โดยมีแรงดันไฟฟ้าในเฟสกับคลื่นตกกระทบและกระแสใน เฟส ตรงกันข้าม ( ดังนั้นกระแสสุทธิเป็นศูนย์ โดยที่ท้ายที่สุดแล้วไม่มีตัวนำอีกต่อไป) การรวมกันของเหตุการณ์และคลื่นสะท้อน เช่นเดียวกับในสายส่ง ก่อให้เกิดคลื่นนิ่งโดยมีจุดกระแสไฟอยู่ที่ปลายตัวนำ และโหนดแรงดันไฟฟ้าหนึ่งในสี่ความยาวคลื่นจากปลายสาย (หากองค์ประกอบนั้นยาวอย่างน้อยนั้น) . [26] [25]

ในเสาอากาศแบบเรโซ แนน ซ์ จุดป้อนของเสาอากาศจะอยู่ที่หนึ่งในโหนดแรงดันไฟฟ้าเหล่านั้น[ ต้องการอ้างอิง ] เนื่องจากความแตกต่างจากเวอร์ชันอย่างง่ายของโมเดลสายส่ง แรงดันไฟฟ้าหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นจากโหนดปัจจุบันจึงไม่เป็นศูนย์อย่างแน่นอน แต่มีค่าใกล้ค่าต่ำสุด และน้อยมากเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่มากที่ปลายตัวนำ . ดังนั้น จุดป้อนที่ตรงกับเสาอากาศที่จุดนั้นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างเล็กแต่กระแสสูง (กระแสจากคลื่นทั้งสองจะเพิ่มในเฟสตรงนั้น) ดังนั้น อิมพีแดนซ์จุดป้อนที่ค่อนข้างต่ำ

การป้อนเสาอากาศที่จุดอื่นเกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ ดังนั้น จึงมีอิมพีแดนซ์ขนาดใหญ่และโดยปกติจะเป็นแรงดันไฟฟ้าที่มีปฏิกิริยาเป็นหลัก ( ตัวประกอบกำลัง ต่ำ) ซึ่งเป็นอิมพีแดนซ์ที่แย่มากที่ตรง กับสายส่งที่มีอยู่ ดังนั้นจึงมักต้องการให้เสาอากาศทำงานเป็นองค์ประกอบเรโซแนนซ์โดยตัวนำแต่ละตัวมีความยาวคลื่นหนึ่งในสี่ (หรือทวีคูณคี่อื่นๆ ของความยาวคลื่นหนึ่งในสี่)

ตัวอย่างเช่น ไดโพลแบบครึ่งคลื่นมีองค์ประกอบดังกล่าวสององค์ประกอบ (องค์ประกอบหนึ่งเชื่อมต่อกับตัวนำแต่ละเส้นของสายส่งแบบสมดุล) ซึ่งมีความยาวคลื่นประมาณหนึ่งในสี่ ขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำ การเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากความยาวนี้ถูกนำมาใช้เพื่อที่จะไปถึงจุดที่กระแสไฟฟ้าของเสาอากาศและแรงดันไฟฟ้าของจุดป้อน (เล็ก) อยู่ในเฟสพอดี จากนั้นเสาอากาศจะแสดงอิมพีแดนซ์แบบต้านทานล้วนๆ และในอุดมคติแล้วจะใกล้เคียงกับ อิมพี แดนซ์ลักษณะเฉพาะของสายส่งที่มีอยู่

แม้จะมีคุณสมบัติที่มีประโยชน์เหล่านี้ แต่เสาอากาศเรโซแนนซ์ก็มีข้อเสียตรงที่พวกมันบรรลุการเรโซแนนซ์ (อิมพีแดนซ์จุดป้อนต้านทานล้วนๆ) ที่ความถี่พื้นฐานเท่านั้น และบางทีอาจ[ ต้องการอ้างอิง ] ฮาร์โมนิคบางส่วนและความต้านทานจุดป้อนจะมีขนาดใหญ่กว่าเมื่อเสียงสะท้อนในลำดับที่สูงกว่า ดังนั้นเสาอากาศแบบเรโซแนนซ์จึงสามารถบรรลุประสิทธิภาพที่ดีได้ภายในแบนด์วิธที่จำกัดเท่านั้น ขึ้นอยู่กับค่า Qของเสียงสะท้อน

ความต้านทานร่วมกันและปฏิสัมพันธ์ระหว่างเสาอากาศ

สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่เล็ดลอดออกมาจากองค์ประกอบเสาอากาศที่ขับเคลื่อนโดยทั่วไปจะส่งผลต่อแรงดันและกระแสในเสาอากาศที่อยู่ใกล้เคียง องค์ประกอบเสาอากาศ หรือตัวนำอื่นๆ นี่เป็นเรื่องจริงโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตัวนำที่ได้รับผลกระทบเป็นองค์ประกอบเรโซแนนซ์ (หลายความยาวคลื่นครึ่งคลื่น) ที่ความถี่เท่ากัน ดังเช่นกรณีที่ตัวนำทั้งหมดเป็นส่วนหนึ่งของอาเรย์เสาอากาศ แบบแอกทีฟหรือพาสซีฟ เดียวกัน

เนื่องจากตัวนำที่ได้รับผลกระทบอยู่ในสนามแม่เหล็กใกล้ เราจึงไม่ สามารถ ถือว่าเสาอากาศสองตัวเป็นการส่งและรับสัญญาณตามสูตรการส่งผ่านของ Friisเป็นต้น แต่ต้องคำนวณ เมทริก ซ์อิมพีแดนซ์ร่วมซึ่งคำนึงถึงทั้งแรงดันและกระแส (อันตรกิริยา) ผ่านทั้งสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก) ดังนั้นการใช้อิมพีแดนซ์ร่วมกันที่คำนวณสำหรับเรขาคณิตเฉพาะ เราสามารถแก้หารูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศยากิ-อูดะหรือกระแสและแรงดันไฟฟ้าสำหรับแต่ละองค์ประกอบของอาร์เรย์แบบเฟสการวิเคราะห์ดังกล่าวยังสามารถอธิบายรายละเอียดการสะท้อนของคลื่นวิทยุโดยระนาบกราวด์หรือตัวสะท้อนมุมและผลกระทบต่ออิมพีแดนซ์ (และรูปแบบการแผ่รังสี) ของเสาอากาศในบริเวณใกล้เคียง

บ่อยครั้งการโต้ตอบในระยะใกล้ดังกล่าวเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์และเป็นอันตราย กระแสในวัตถุโลหะแบบสุ่มใกล้กับเสาอากาศส่งสัญญาณมักจะอยู่ในตัวนำที่ไม่ดี ส่งผลให้สูญเสียพลังงาน RF นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะของเสาอากาศอย่างไม่อาจคาดเดาได้ ด้วยการออกแบบอย่างระมัดระวัง สามารถลดปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าระหว่างตัวนำใกล้เคียงได้ ตัวอย่างเช่น มุม 90 องศาระหว่างไดโพลทั้งสองที่ประกอบเป็นเสาอากาศแบบหมุนช่วยประกันว่าไม่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสิ่งเหล่านี้ ทำให้สามารถขับเคลื่อนสิ่งเหล่านี้ได้อย่างอิสระ (แต่จริงๆ แล้วด้วยสัญญาณเดียวกันในเฟสการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสในการออกแบบเสาอากาศแบบหมุน)

ประเภทของเสาอากาศ

เสาอากาศสามารถจำแนกได้ตามหลักการทำงานหรือตามการใช้งาน หน่วยงานต่างๆ วางเสาอากาศไว้ในประเภทที่แคบหรือกว้างกว่า โดยทั่วไปได้แก่

ประเภทเสาอากาศเหล่านี้และอื่นๆ ได้รับการสรุปโดยละเอียดมากขึ้นในบทความภาพรวมประเภทเสาอากาศรวมถึงบทความที่เชื่อมโยงแต่ละบทความในรายการด้านบน และรายละเอียดเพิ่มเติมในบทความที่ลิงก์ไป

ดูสิ่งนี้ด้วย

เชิงอรรถ

  1. ยกเว้นเสาอากาศแบบวง เต็มคลื่น โดย ทั่วไป ความต้านทานการแผ่รังสีจะมีน้อย (หลายสิบโอห์ม ) เมื่อเทียบกับความต้านทานไฟกระชากขององค์ประกอบเสาอากาศ (หลายร้อยโอห์ม) และเนื่องจากอากาศแห้งเป็นฉนวนที่ดีมาก เสาอากาศจึงมักถูกจำลองว่าไม่มีการสูญเสีย: R ′ = ก′ = 0 . [26] การสูญเสียหรือแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นที่จำเป็นเนื่องจากการส่งหรือการรับมักจะถูกแทรกหลังการแก้ปัญหาของสายส่ง แม้ว่าจะสามารถจำลองโดยประมาณเป็นค่าเล็กน้อยที่เพิ่มให้กับความต้านทานการสูญเสียR′โดยมีค่าใช้จ่ายเท่ากับ ทำงานกับจำนวนเชิงซ้อน[25]

อ้างอิง

  1. กราฟ, รูดอล์ฟ เอฟ., เอ็ด. (1999) "เสาอากาศ". พจนานุกรมอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ นิวเนส. พี 29. ไอเอสบีเอ็น 978-0750698665-
  2. อมารัล, คริสเตียโน (2021) เกีย โมเดอร์โน โด เรดิโอเอสกูตา บราซิเลีย: อเมซอน. ไอเอสบีเอ็น 978-65-00-20800-9-
  3. เฮิรตซ์, เอช. (1889) "[ไม่มีการอ้างอิงชื่อเรื่อง]". อันนาเลน เดอร์ ฟิซิก และเคมี . 36 .
  4. ↑ อับ มาร์โกนี จี. (11 ธันวาคม พ.ศ. 2452) "การสื่อสารทางโทรเลขไร้สาย". การบรรยายโนเบล. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม พ.ศ. 2550
    "ฟิสิกส์ พ.ศ. 2444-2464" การบรรยายโนเบล . อัมสเตอร์ดัม: บริษัท สำนักพิมพ์ Elsevier. 1967. หน้า 196–222, 206.
  5. สลูซาร์, วาดิม (20–23 กันยายน พ.ศ. 2554) ประวัติความเป็นมาของคำว่า "เสาอากาศ" ของวิศวกรรมวิทยุ(PDF ) การประชุมนานาชาติครั้งที่ 8 ว่าด้วยทฤษฎีและเทคนิคเสาอากาศ (ICATT'11) เคียฟ, ยูเครน หน้า 83–85. เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อวันที่ 24 กุมภาพันธ์ 2014
  6. สลูซาร์, วาดิม (21–24 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2555) ยุคอิตาลีเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของคำว่า "เสาอากาศ" ของวิศวกรรมวิทยุ(PDF ) การประชุมนานาชาติปัญหาสมัยใหม่ด้านวิศวกรรมวิทยุ โทรคมนาคม และวิทยาการคอมพิวเตอร์ ครั้งที่ 11 (TCSET'2012) ลวีฟ-สลาฟสเก, ยูเครน พี 174. เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อวันที่ 24 กุมภาพันธ์ 2014
  7. สลูซาร์, วาดิม (มิถุนายน 2554). "Антенна: история радиотехнического термина" [เสาอากาศ: ประวัติความเป็นมาของคำศัพท์วิศวกรรมวิทยุ] (PDF ) ПЕРВАЯ МИлЯ / Last Mile: อิเล็กทรอนิกส์: วิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี ธุรกิจ (ภาษารัสเซีย) ลำดับที่ 6. หน้า 52–64. เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อวันที่ 24 กุมภาพันธ์ 2014
  8. "ที่ปรึกษาสื่อ: สมัครเลยเพื่อเข้าร่วมพิธีเปิดหอดูดาว ALMA" ข่าวประชาสัมพันธ์ของ ESO เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 6 ธันวาคม 2555 . สืบค้นเมื่อ 4 ธันวาคม 2555 .
  9. เอลเลียต, โรเบิร์ต เอส. (1981) ทฤษฎีและการออกแบบเสาอากาศ (ฉบับที่ 1) ไวล์. พี 3.
  10. สมิธ, คาร์ล (1969) ระบบเสาอากาศ ออกอากาศมาตรฐานคลีฟแลนด์ โอไฮโอ: Smith Electronics พี 2-1212.
  11. ↑ เอบีซี ลองน์เรน, คาร์ล เอริก; ซาวาฟ, ซาวา วี.; จอสต์, แรนดี เจ. (2007) พื้นฐานของแม่เหล็กไฟฟ้าด้วย Matlab (ฉบับที่ 2) สำนักพิมพ์วิทย์เทค พี 451. ไอเอสบีเอ็น 978-1891121586-
  12. ↑ abc Stutzman, วอร์เรน แอล.; ธีเลอ, แกรี่ เอ. (2012) ทฤษฎีและการออกแบบเสาอากาศ (ฉบับที่ 3) จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์ หน้า 560–564. ไอเอสบีเอ็น 978-0470576649-
  13. เชลคุนอฟ, เซาท์แคโรไลนา ; ฟรีส HT (1952) เสาอากาศ: ทฤษฎีและการปฏิบัติ นิวยอร์ก รัฐนิวยอร์ก: John Wiley & Sons § 8.4, หน้า 216. ISBN 978-9333344319- LCCN  52-5083 – ผ่านทาง Internet Archive ตัวอย่างเช่น กระแสในเสาอากาศรับสัญญาณค่อนข้างแตกต่างจากกระแสในเสาอากาศเดียวกันกับที่ใช้เป็นเสาอากาศส่งสัญญาณ [เน้นที่ต้นฉบับ]
  14. ฮอลล์, เจอรัลด์, เอ็ด. (1991) หนังสือเสาอากาศ ARRL (ฉบับที่ 15) อาร์อาร์แอล พี 24. ไอเอสบีเอ็น 978-0-87259-206-3-
  15. ฮอลล์ 1991, p. 25.
  16. ฮอล 1991, หน้า 31–32.
  17. ↑ อับ สลูซาร์, VI (17–21 กันยายน พ.ศ. 2550) 60 ปี ทฤษฎีเสาอากาศขนาดเล็กด้วยไฟฟ้า(PDF ) การประชุมนานาชาติเรื่องทฤษฎีและเทคนิคเสาอากาศครั้งที่ 6 เซวาสโทพอล, ยูเครน . หน้า 116–118. เก็บถาวร(PDF)จากต้นฉบับเมื่อวันที่ 28 สิงหาคม 2017 . สืบค้นเมื่อ 2 กันยายน 2017 .
  18. "แผนผังการตอบสนองขั้วโลกทางอากาศ". เอทีวี/ฟราคาร์โร
  19. การออกแบบระบบไร้สายบรอดแบนด์แบบประจำที่ , หน้า. 130 ที่Google หนังสือ
  20. เสาอากาศแบบโมโนโพล , น. 340 ที่Google หนังสือ
  21. การสื่อสารไร้สายและมือถือ , น. 37 ที่Google หนังสือ
  22. ซิลเวอร์, เอช. วอร์ด; และคณะ สหพันธ์ (2554) หนังสือเสาอากาศ ARRL นิววิงตัน คอนเนตทิคัต: ลีกถ่ายทอดวิทยุอเมริกัน พี 3-2. ไอเอสบีเอ็น 978-0-87259-694-8-
  23. "แผนที่ M3 ของการนำไฟฟ้าภาคพื้นดินที่มีประสิทธิผลในสหรัฐอเมริกา (แผนที่ขนาดผนัง) สำหรับสถานีวิทยุกระจายเสียง AM" fcc.gov ​11 ธันวาคม 2558. เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 18 พฤศจิกายน 2558 . สืบค้นเมื่อ 6 พฤษภาคม 2561 .
  24. ซิลเวอร์ 2011, หน้า. 3-23
  25. ↑ abcd เชลคุนอฟ, เซอร์เกย์ เอ. ; Friis, Harald T. (กรกฎาคม 1966) [1952] เสาอากาศ: ทฤษฎีและการปฏิบัติ . จอห์น ไวลีย์ แอนด์ ซันส์ลคซีเอ็น  52-5083.
  26. ↑ เอบีซี เรนส์, เจเรมี คีธ (2550) เสาอากาศแบบยูนิโพลแบบพับได้: ทฤษฎีและการประยุกต์ วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ (ฉบับที่ 1) แมคกรอว์ ฮิลล์. ไอเอสบีเอ็น 978-0-07-147485-6- ไอ 0-07-147485-4

คำจำกัดความของพจนานุกรมของเสาอากาศในวิกิพจนานุกรม

แปลจาก "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Antenna_(radio)&oldid=1214464731"