การคำนวณกำไรของเสาอากาศและคานเสาอากาศ

Antenna Gain เป็นพารามิเตอร์ที่ใช้วัดระดับทิศทางของรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ เสาอากาศกำลังรับสูงจะแผ่กระจายไปในทิศทางที่เฉพาะเจาะจง การได้รับของเสาอากาศเป็นปรากฏการณ์แบบพาสซีฟ - เสาอากาศไม่ได้เพิ่มกำลัง แต่เพียงแค่กระจายใหม่เพื่อให้พลังงานที่แผ่ออกไปในทิศทางที่แน่นอนมากกว่าที่จะส่งผ่านเสาอากาศไอโซทรอปิก 

เกนวัดเป็น dBi และ dBd

● dBi ได้รับโดยอ้างอิงกับเสาอากาศไอโซทรอปิก

● dBd ได้รับโดยอ้างอิงถึงเสาอากาศ Dipole

ในทางปฏิบัติไดโพลครึ่งคลื่นถูกนำมาอ้างอิงแทนไอโซโทรปิกหม้อน้ำ จากนั้นจะได้รับเป็น dBd (เดซิเบลเหนือไดโพล):
มีความสัมพันธ์ระหว่าง dBd และ dBi ที่ระบุด้านล่าง

● dBi = dBd + 2.15

ผู้ออกแบบเสาอากาศต้องคำนึงถึงการใช้งานเสาอากาศเมื่อพิจารณาอัตราขยาย

● เสาอากาศกำลังขยายสูงมีข้อได้เปรียบในเรื่องของระยะสัญญาณที่ยาวกว่าและคุณภาพของสัญญาณที่ดีกว่า แต่ต้องมุ่งเป้าไปยังทิศทางใดทิศทางหนึ่งอย่างระมัดระวัง

● เสาอากาศกำลังขยายต่ำมีช่วงที่สั้นกว่า แต่การวางแนวของเสาอากาศนั้นค่อนข้างไม่สำคัญ

การเพิ่มเสาอากาศและการจัดเรียงไดโพล
ในการรวมพลังที่แผ่ออกไปยังพื้นที่รอบขอบฟ้าไดโพลครึ่งคลื่นจะถูกจัดเรียงในแนวตั้งและรวมกันเป็นเฟสโดยมีจำนวนไดโพลเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า
● ความกว้างของลำแสงครึ่งกำลังโดยประมาณ ครึ่งหนึ่ง

● อัตราขยายเพิ่มขึ้น 3 เดซิเบลในทิศทางหลัก

รูปต่อไปนี้แสดงการจัดเรียงแนวตั้งของความกว้างของลำแสงไดโพลและอัตราขยายตามลำดับ

ดังนั้นในระนาบแนวนอนสามารถสร้างลำแสงได้โดยมีความกว้างครึ่งหนึ่งของความกว้างของลำแสงที่ได้รับ เพิ่มขึ้น 3 dB (รูปแบบที่แสดงเป็นไปตามทฤษฎี)

ผลที่ได้ของเสาอากาศคือผลรวมของกำไร "แนวตั้ง" และ "แนวนอน"

การคำนวณความกว้างของ Gain และ Beam สำหรับเสาอากาศ

เสาอากาศอยู่ในรูปด้านล่างซึ่งไดโพลถูกจัดเรียงในโพลาไรซ์แนวตั้ง ต่อไปนี้เป็นขั้นตอนในการคำนวณกำไรของเสาอากาศ เสาอากาศที่แสดงมี 8 Dipole ในแนวตั้งซึ่งก่อให้เกิด 9dB 3 เดซิเบลเนื่องจากระนาบด้านหลังของเสาอากาศและอีก 3 เดซิเบลไปยังคอลัมน์อีก 8 ไดโพลในระนาบแนวนอน

● ได้รับ 9 dB เนื่องจากไม่มีไดโพล 8 อันในแนวตั้ง
● ได้รับ 3 dB เนื่องจาก Backplane

● ได้รับ 3 dB เนื่องจากการเพิ่มอีกหนึ่งคอลัมน์จากแปดไดโพลในระนาบแนวนอน

กำไรรวม = 9 +3 +3 = 15 dB โดยอ้างอิงเสาอากาศไดโพล
ตอนนี้ถ้าเราต้องการแปลงโดยอ้างอิงกับเสาอากาศ Isotropic เราต้องเพิ่ม 2.15 dB เพื่อรับไดโพล
จากนั้นได้รับเสาอากาศเป็น dBi = 15 + 2.15dB = 17.15 dB
ในทำนองเดียวกันเราสามารถค้นหาความกว้างของลำแสงของเสาอากาศ
ไดโพลมีลำแสง 78 องศาในระนาบแนวตั้งและการเพิ่มไดโพลเป็นสองเท่าทำให้ความกว้างของลำแสงลดลงครึ่งหนึ่ง สำหรับ 2 Dipole ในแนวตั้งให้ความกว้างของลำแสงแนวตั้งเป็น 32 องศาและอีก 8 Dipole ทำให้ความกว้างของลำแสงเป็น 7 องศา พลังงานลำแสงบางส่วนสูญเสียไปในกลีบรองเล็กน้อยในขณะที่ออกแบบเสาอากาศ
เช่นเดียวกับความกว้างของลำแสงแนวนอนทั้งสองคอลัมน์ทำให้ความกว้างของลำแสงแนวนอนเท่ากับ 90 องศา จากนั้นข้อกำหนดของเสาอากาศดังกล่าวจะเป็นดังนี้:
● ความกว้างของลำแสงแนวนอน = 90 องศา
● ความกว้างของลำแสงแนวตั้ง = 7 องศา

● กำไรของเสาอากาศ = 17.15 dBi

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ