เสาอากาศไดโพล: การทำงานและการใช้งาน

บทความนี้จะอธิบายหลักการทำงานและการประยุกต์ใช้งานต่างๆ ของเสาอากาศประเภทพื้นฐานที่เรียกว่าเสาอากาศไดโพล

เสาอากาศไดโพล: การทำงานและการใช้งาน

เสาอากาศคืออุปกรณ์สื่อสารที่ใช้ส่งและรับสัญญาณเพื่อแสดงข้อมูลบางอย่าง เสาอากาศตัวแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยชาวเยอรมันในปี ค.ศ. 1888 และใช้เพื่อการสื่อสารไร้สายเสาอากาศเหล่านี้สามารถส่งสัญญาณไมโครเวฟและสัญญาณวิทยุได้ มีเสาอากาศหลายประเภทที่จำแนกตามการใช้งาน เช่น เสาอากาศแบบลวด, เสาอากาศแบบล็อกคาบ, เสาอากาศแบบรูรับแสง, เสาอากาศแบบไมโครชิป, เสาอากาศแบบสะท้อนแสง, เสาอากาศแบบเลนส์, เสาอากาศแบบอาร์เรย์ และเสาอากาศแบบเคลื่อนที่ ดังนั้นการรู้จักเสาอากาศแต่ละประเภทและวัตถุประสงค์การใช้งานจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานที่เหมาะสม บทความนี้จะอธิบายภาพรวมของเสาอากาศแบบลวดชนิดหนึ่ง ได้แก่เสาอากาศแบบไดโพลและการประยุกต์ใช้งาน

เสาอากาศไดโพลคืออะไร?

เสาอากาศไดโพลเป็นเสาอากาศ RF ชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยตัวนำไฟฟ้าสองชนิด เช่น สายไฟหรือแท่งโลหะ โดยลวดโลหะมีความยาวครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นสูงสุดโดยประมาณในพื้นที่ว่าง ณ ความถี่การทำงาน ณ ศูนย์กลางของเสาอากาศ วัสดุตัวนำไฟฟ้าจะถูกแยกออกผ่านฉนวนที่เรียกว่าส่วนเสาอากาศ แผนภาพเสาอากาศไดโพลแสดงไว้ด้านล่าง

เสาอากาศไดโพล

แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า RF จะถูกส่งไปที่กึ่งกลางของเสาอากาศ จากนั้นแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่จ่ายผ่านตัวนำทั้งสองจะสร้างสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสัญญาณวิทยุ และสัญญาณนี้จะถูกแผ่ออกไปด้านนอกเสาอากาศ ที่กึ่งกลางของเสาอากาศนี้ แรงดันไฟฟ้าจะต่ำที่สุดและกระแสไฟฟ้าจะสูงที่สุด ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าจะสูงที่สุดและกระแสไฟฟ้าจะต่ำที่สุดที่ปลายทั้งสองด้านของเสาอากาศไดโพล

การออกแบบเสาอากาศไดโพล

เสาอากาศไดโพลประกอบด้วยตัวนำไฟฟ้าสองชนิด เช่น สายไฟและแท่ง หรือสายไฟ โดยที่ตัวป้อนสัญญาณอยู่ตรงกลางและส่วนที่แผ่สัญญาณของเสาอากาศอยู่ทั้งสองด้าน ความยาวของสายโลหะมีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นสูงสุดที่ λ/2 ภายในพื้นที่ว่างที่ความถี่การทำงานแผนภาพเสาอากาศไดโพล พื้นฐาน พร้อมจุดป้อนสัญญาณตรงกลางแสดงไว้ด้านล่าง

แผนผังวงจรเสาอากาศไดโพล

ตัวนำไฟฟ้าในเสาอากาศถูกแบ่งตรงกลางออกเป็นสองส่วนผ่านฉนวนที่เรียกว่าส่วนเสาอากาศ ส่วนเหล่านี้เชื่อมต่อกับสายโคแอกเซียลหรือตัวป้อนสัญญาณที่ตรงกลางเสาอากาศ เรารู้ว่าความยาวคลื่นคือระยะห่างระหว่างจุดสูงสุดหรือจุดต่ำสุดสองจุดที่ต่อเนื่องกัน

ที่นี่ ความยาวขององค์ประกอบการแผ่รังสีสามารถกำหนดได้โดยคุณสมบัติหลายประการของความถี่การทำงานของศูนย์กลางที่คล้ายเสาอากาศ อิมพีแดนซ์ฟีด ฯลฯ ในเสาอากาศนี้ ความยาวของไดโพลถือเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญ

เสาอากาศทุกประเภทสามารถใช้งานได้ทั้งการส่งและการรับ ในการใช้งานไร้สายที่หลากหลาย เสาอากาศสามารถเปิดใช้งานได้ระหว่างตัวส่งและตัวรับ

เครื่องส่งและเครื่องรับ

เครื่องส่งสัญญาณเสาอากาศไดโพล

ที่ส่วนส่งสัญญาณ เสาอากาศไดโพลจะสร้างคลื่นวิทยุ แรงดันไฟฟ้าที่ความถี่ที่ต้องการจะถูกจ่ายให้กับเสาอากาศ ดังนั้น แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมองค์ประกอบต่างๆ ของเสาอากาศนี้และการไหลของกระแสไฟฟ้าทั่วทั้งองค์ประกอบเหล่านี้จะสร้างคลื่นแม่เหล็กและคลื่นไฟฟ้า

เครื่องส่งสัญญาณในเสาอากาศเป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่สร้างขึ้นด้วยตัวนำไฟฟ้า ตัวนำไฟฟ้าจะนำพากระแสไฟฟ้า ซึ่งความเข้มของกระแสไฟฟ้าจะผันผวนไปตามกาลเวลา และเปลี่ยนเป็นคลื่นวิทยุ RF ที่แผ่ออกไปในอวกาศ

เครื่องรับเสาอากาศไดโพล

ที่ส่วนรับสัญญาณ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไหลผ่านเสาอากาศไดโพลจะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อย ส่งผลให้เสาอากาศกลายเป็นแหล่งกำเนิดสัญญาณสำหรับอินพุตของตัวรับสัญญาณ
ตัวรับสัญญาณของเสาอากาศจะทำหน้าที่ย้อนกลับการทำงานของเครื่องส่งสัญญาณ โดยจะรับสัญญาณ RF และแปลงคลื่นความถี่วิทยุให้เป็นกระแสไฟฟ้าภายในวงจรไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับเสาอากาศ

เสาอากาศไดโพลทำงานอย่างไร?

เมื่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า RF ถูกจ่ายไปที่จุดศูนย์กลางของทั้งสองส่วนในเสาอากาศ การไหลของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าตลอดองค์ประกอบตัวนำทั้งสองสามารถสร้างสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือคลื่นวิทยุเพื่อแผ่ออกไปนอกเสาอากาศได้

ตรงกลางเสาอากาศนี้ แรงดันไฟฟ้าจะต่ำสุดและกระแสไฟฟ้าจะสูงสุด ในทางกลับกัน กระแสไฟฟ้าจะต่ำสุดและแรงดันไฟฟ้าจะสูงสุดที่ปลายเสาอากาศ นี่คือการกระจายกระแสของเสาอากาศไดโพล

แผนภาพรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศไดโพลแสดงไว้ด้านล่าง ซึ่งตั้งฉากกับแกนของเสาอากาศ รูปแบบการแผ่รังสีเป็นภาพกราฟิกแสดงคุณสมบัติการแผ่รังสีของเสาอากาศ รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศจะอธิบายถึงวิธีที่เสาอากาศจะปล่อยพลังงานออกสู่อวกาศ

รูปแบบการแผ่รังสี

ดังนั้นเสาอากาศนี้จะแปลงสัญญาณจากไฟฟ้าเป็นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า RF และปล่อยสัญญาณเหล่านั้นที่ปลายทางการส่งสัญญาณ และเปลี่ยนสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า RF ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ด้านรับ

เสาอากาศไดโพลประเภทต่างๆ

เสาอากาศไดโพลมีหลายประเภทซึ่งใช้ในการใช้งานที่แตกต่างกันตามความต้องการ เช่น เสาอากาศแบบครึ่งคลื่น เสาอากาศแบบครึ่งคลื่นหลายเสา เสาอากาศไดโพลพับ เสาอากาศไดโพลสั้น และไม่เรโซแนนซ์

เสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น

เสาอากาศไดโพลชนิดหนึ่งที่มีความยาวไดโพลครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นที่ความถี่ใช้งาน เรียกว่าเสาอากาศไดโพลแบบครึ่งคลื่น บางครั้งอาจเรียกว่าเสาอากาศเฮิรตซ์เสาอากาศนี้มีโครงสร้างเรโซแนนซ์ที่เรียบง่ายเมื่อเทียบกับเสาอากาศอื่นๆ จึงใช้สำหรับการส่งสัญญาณและรับสัญญาณในการใช้งานที่หลากหลาย ความถี่ใช้งานของเสาอากาศนี้มีตั้งแต่ 3 kHz ถึง 300 GHz

เสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น

ข้อดีของเสาอากาศไดโพลแบบครึ่งคลื่นคือ น้ำหนักเบา คุ้มค่า มีค่าอิมพีแดนซ์อินพุตใกล้เคียงกับค่าอิมพีแดนซ์อินพุตของสายส่ง เป็นต้น ข้อเสียของเสาอากาศแบบครึ่งคลื่นคือ เป็นเสาอากาศอิสระ จึงสามารถใช้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานสำหรับเสาอากาศประเภทอื่นๆ ที่ทำงานที่ความถี่สูงมากได้ และรูปแบบการแผ่รังสีเป็นแบบรอบทิศทาง เสาอากาศประเภทนี้ส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องรับโทรทัศน์และวิทยุ

เสาอากาศไดโพลแบบพับ

เสาอากาศไดโพลสองขั้วที่เชื่อมต่อแยกกันเป็นวงลวดเส้นเล็ก เรียกว่าเสาอากาศแบบพับ ตามชื่อเรียก เสาอากาศไดโพลชนิดนี้จะพับกลับ ประกอบด้วยไดโพลแบบครึ่งคลื่นสองขั้ว โดยขั้วหนึ่งจะต่อเนื่องกัน และอีกขั้วหนึ่งจะแยกออกจากกันตรงกลาง ทั้งสองขั้วจะพับและเชื่อมต่อกันแบบขนานที่ปลายทั้งสองข้าง

เสาอากาศไดโพลแบบพับ

รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศไดโพลแบบพับจะคล้ายกับเสาอากาศไดโพลทั่วไป ยกเว้นค่าอิมพีแดนซ์อินพุตที่สูงกว่าและทิศทางการรับส่งสัญญาณเป็นแบบสองทิศทาง เหตุผลหลักในการใช้เสาอากาศนี้คือค่าอิมพีแดนซ์ฟีดที่สูงและแบนด์วิดท์ที่กว้าง ดังนั้นเสาอากาศเหล่านี้จึงถูกนำมาใช้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของเสาอากาศอื่นๆ และเพื่อให้มีแบนด์วิดท์สูง เสาอากาศเหล่านี้มีให้เลือกทั้งแบบสองสายและสามสาย

เสาอากาศไดโพลสั้น

เสาอากาศไดโพลที่มีความยาวสั้นเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นครึ่งหนึ่ง เรียกว่าเสาอากาศไดโพลสั้น เสาอากาศชนิดนี้เป็นเสาอากาศแบบลวดธรรมดาที่ปลายด้านหนึ่งเปิดวงจร และอีกด้านหนึ่งจ่ายกระแสไฟฟ้าผ่านแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ เสาอากาศนี้มีช่วงความถี่ตั้งแต่ 3 กิโลเฮิรตซ์ ถึง 30 เมกะเฮิรตซ์ จึงสามารถนำไปใช้กับเครื่องรับที่ใช้ความถี่ต่ำได้

เสาอากาศนี้มีความยาวน้อยกว่าความยาวคลื่น เพียงต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ปลายด้านหนึ่ง ขณะเดียวกันก็สร้างรูปทรงไดโพล โดยสายจะสิ้นสุดที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

เสาอากาศไดโพลสั้น

แผนภาพเสาอากาศนี้แสดงไว้ด้านบน โดยมีความยาว 'L' ขนาดของเสาอากาศเดิมไม่สำคัญ แต่สายที่ต่อเข้ากับเสาอากาศควรมีความยาวน้อยกว่า 1/10 ของความยาวคลื่น ดังนั้น

L< λ/10

โดยที่ความยาวสายของไดโพลสั้นคือ 'L' และความยาวคลื่นคือ 'λ'

เสาอากาศไดโพล FM

เสาอากาศไดโพล FM ทำได้ง่ายมากด้วยวิธีการที่หลากหลายและต้นทุนต่ำ เสาอากาศเหล่านี้จึงเป็นทางออกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับติดตั้งบนหลังคาหรือห้องใต้หลังคาในเสาอากาศ FM ภายใน สามารถใช้งานได้เมื่อต้องการเสาอากาศชั่วคราว เสาอากาศนี้เป็นเสาอากาศไดโพลแนวตั้งแบบครึ่งคลื่นครึ่งคลื่น ซึ่งนิยมใช้กันมากที่สุดเพื่อให้รับสัญญาณ VHF FM ได้ดียิ่งขึ้น โดยทั่วไป เสาอากาศเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการกระจายเสียง FM ที่มีช่วงความถี่ตั้งแต่ 88 MHz ถึง 108 MHz

เสาอากาศไดโพล FM

เสาอากาศไดโพลแบบพัดลม

เสาอากาศประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าเสาอากาศไดโพลแบบพัดลมหรือแบบขนาน เป็นเสาอากาศแบบสายหลายแบนด์ จึงออกแบบได้ง่ายมาก โดยทั่วไป เสาอากาศประเภทนี้ประกอบด้วยเสาอากาศไดโพลหลายตัวที่ใช้สายป้อนโคแอกเซียลร่วมกัน ไดโพลแต่ละตัวต้องมีเส้นตัดกันเพื่อให้ได้จุดศูนย์กลางแบนด์โดยประมาณที่คุณต้องการให้เกิดการสั่นพ้อง

เสาอากาศไดโพลแบบพัดลม

เมื่อสัญญาณถูกส่งไปแล้ว วิทยุจะตรวจจับเฉพาะองค์ประกอบเรโซแนนซ์ของย่านความถี่นั้นเท่านั้น เนื่องจากไดโพลที่เหลือจะมีอิมพีแดนซ์สูงกว่า การออกแบบเชิงกลของเสาอากาศนี้ไม่ใช่สิ่งสำคัญ เพราะสามารถจัดวางเป็นรูปตัว V กลับหัวได้แม้ในแนวนอน

การจัดเรียงบางอย่างใช้ประโยชน์จากการกระจายสายที่อยู่ติดกันในทิศทางที่ต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว องค์ประกอบบางอย่างที่อยู่ใกล้เคียงอาจรบกวนกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา โดยทั่วไป การปรับจูนเสาอากาศนี้จำเป็นต้องตัดแต่งองค์ประกอบอย่างระมัดระวังเพื่อให้เกิดการสั่นพ้องในย่านความถี่ต่างๆ

อัตราขยายของเสาอากาศไดโพล

ค่าเกนของเสาอากาศเป็นพารามิเตอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้วัดค่าทิศทางการแผ่คลื่นของเสาอากาศ เสาอากาศที่มีค่าเกนสูงจะแผ่คลื่นในทิศทางที่กำหนดโดยเฉพาะ ค่าเกนของเสาอากาศเป็นค่าที่เกิดขึ้นแบบพาสซีฟ ซึ่งพลังงานไม่ได้ถูกรวมเข้ากับเสาอากาศ แต่ถูกจัดสรรใหม่เพื่อให้พลังงานที่แผ่คลื่นออกไปในทิศทางที่กำหนด ค่าเกนของเสาอากาศสามารถวัดได้ในหน่วย dBi และ dBd

อัตราขยายเสาอากาศไอโซทรอปิกวัดเป็นหน่วย dBi

อัตราขยายของเสาอากาศไดโพลวัดเป็นหน่วย dBd

มีความสัมพันธ์หลักระหว่าง dBd และ dBi ดังแสดงด้านล่าง

dBi = dBd + 2.15

ขณะกำหนดค่าเกนของเสาอากาศ นักออกแบบจะต้องคำนึงถึงการใช้งานเสาอากาศด้วย

เสาอากาศที่มีค่าเกนสูงจะมีข้อดีมากมาย เช่น คุณภาพของสัญญาณดีขึ้น มีระยะครอบคลุมไกลขึ้น เป็นต้น
เสาอากาศที่มีค่าเกนน้อยกว่าจะมีระยะครอบคลุมสั้นลง อย่างไรก็ตาม การวางแนวของเสาอากาศนั้นไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกัน

ค่าเกนของเสาอากาศไดโพลสามารถคำนวณได้ในหน่วย dBd เทียบกับเสาอากาศไดโพลอ้างอิง ค่าเกนของเสาอากาศไดโพลอ้างอิงคือ 2.15 dBi ดังนั้น การเปลี่ยนระหว่าง dBi และ dBd จึงง่ายมากโดยการบวกหรือลบ 2.15 ตามสูตรนี้: dBi = dBd + 2.15

ความยาวคลื่นของเสาอากาศไดโพล

ความยาวคลื่นของเสาอากาศสามารถคำนวณได้จากสูตรความถี่

ความถี่ (f) = C/λ

จากสมการข้างต้นสามารถหาความยาวคลื่นได้

λ = C/f

ที่ไหน:

'C' คือความเร็วแสง

'f' คือความถี่

ความแตกต่างระหว่างเสาอากาศไดโพลและเสาอากาศโมโนโพล

ความแตกต่างระหว่างเสาอากาศไดโพลและโมโนโพลมีดังต่อไปนี้

ข้อดี

ข้อดีของเสาอากาศไดโพลมีดังต่อไปนี้

  • ความเรียบง่ายคือข้อได้เปรียบหลักของเสาอากาศนี้
  • สิ่งเหล่านี้มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งเมื่อใช้ที่ความถี่เรโซแนนซ์
  • ขนาดช่องว่างของไดโพลไม่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเสาอากาศ
  • เหล่านี้เป็นแบบรอบทิศทางในการส่งและรับสัญญาณ
  • เมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศโมโนโพลแบบยืดหดได้ เสาอากาศไดโพลแบบยืดหดได้จะช่วยให้คุณได้รับช่วงความถี่ที่กว้างขึ้น
  • รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศนี้มีลักษณะเป็นรูปโดนัท เนื่องจากเสาอากาศตั้งอยู่ภายในจุดศูนย์กลางของรู
  • เสาอากาศเหล่านี้ออกแบบและติดตั้งได้ง่ายในรูปแบบต่างๆ เช่น เอียง ห้อย รูปตัววีกลับหัว เป็นต้น
  • สามารถรับสัญญาณใดๆ ได้โดยแทบไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับทิศทางเลย
  • เสาอากาศเหล่านี้สามารถลดขนาดและทำให้เกิดการสั่นพ้องได้ด้วยคอยล์โหลด เมื่อจัดวางคอยล์นี้ไว้ตรงกลาง เราก็จะได้ผลลัพธ์ที่ดี

ข้อเสีย

ข้อเสียของเสาอากาศไดโพลมีดังต่อไปนี้

  • ความยาวคลื่นยาวสำหรับความถี่น้อยมากในการทำเสาอากาศ
  • เสาอากาศแบบพับมีความซับซ้อนอยู่บ้างเมื่อเทียบกับเสาอากาศแบบโมโนโพล แม้ว่าจะไม่ซับซ้อนเหมือนเสาอากาศแบบแพทช์สี่ขาหรือเสาอากาศ UDA yagiก็ตาม
  • สำหรับความถี่ต่ำกว่า 27 MHz ประสิทธิภาพของเสาอากาศจะเริ่มลดลงเมื่อความยาวของเสาอากาศลดลง
  • เมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศทั่วไป ประสิทธิภาพของเสาอากาศแบบ Inverted-V จะลดลง
  • ขนาดของเสาอากาศภายในมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับภายนอกอาคาร
  • เสาอากาศภายนอกมีขนาดใหญ่ ดังนั้นการติดตั้งและขนส่งจึงค่อนข้างยาก

แอปพลิเคชัน

การประยุกต์ใช้ของเสาอากาศไดโพลมีดังต่อไปนี้

  • เสาอากาศเหล่านี้ใช้เป็นชิ้นส่วนพื้นฐานในเสาอากาศที่ซับซ้อนและยังใช้ในพื้นที่ต่างๆ ที่สามารถสร้างองค์ประกอบการแผ่รังสีได้
  • เสาอากาศนี้สามารถใช้งานได้กับวิทยุและโทรคมนาคม
  • เสาอากาศตัวเดียวกันใช้ในการสื่อสารสองทางทั้งในการส่งและการรับสัญญาณ
  • เสาอากาศแบบครึ่งคลื่นสามารถใช้ในเครื่องรับโทรทัศน์และวิทยุได้
  • โดยทั่วไป เสาอากาศใช้เป็นเสาอากาศส่งหรือรับสัญญาณ เนื่องจากเสาอากาศส่งจะเปลี่ยนสัญญาณจากไฟฟ้าเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าและปล่อยสัญญาณออกไป ในขณะที่เสาอากาศรับสัญญาณสามารถใช้เปลี่ยนสัญญาณจากแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นไฟฟ้าได้
  • เสาอากาศแบบสะท้อนแสงพาราโบลาใช้ในดาราศาสตร์วิทยุ การสื่อสารผ่านดาวเทียม และลิงก์การสื่อสารวิทยุหลายประเภท
  • เสาอากาศประเภท VHF และ UHF ส่วนใหญ่ใช้ในการสื่อสารเคลื่อนที่ทางบกภายในพื้นที่ปลอดภัยสาธารณะ พื้นที่ชายฝั่งทะเล อุตสาหกรรม และการใช้งานการสื่อสารสาธารณะ
  • เสาอากาศแบบพับสามารถนำมาใช้ภายในเสาอากาศ Yagi-Uda สำหรับการรับสัญญาณโทรทัศน์ทั่วโลกผ่านสายสมดุล เช่น Z0 = 300 Ω เนื่องจากความต้านทานอินพุตของเสาอากาศนี้สูง จึงจับคู่ได้ผ่านความต้านทานของสายส่งสัญญาณเท่านั้น
  • เสาอากาศประเภท FM ใช้เป็นเสาอากาศสำหรับกระจายเสียง-รับสัญญาณ FM โดยเฉพาะย่านความถี่ตั้งแต่ 88 MHz ถึง 108 MHz

ดังนั้น บทความนี้จึงเกี่ยวกับภาพรวมของเสาอากาศไดโพลการทำงาน และการประยุกต์ใช้งาน เสาอากาศไดโพลเป็นหนึ่งในประเภทที่สำคัญที่สุดของเสาอากาศ RF ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสารทางวิทยุ หรือในการออกแบบเสาอากาศ RF อื่นๆ เพื่อสร้างองค์ประกอบการแผ่รังสีสำหรับเสาอากาศโดยรวม เสาอากาศชนิดนี้ออกแบบได้ง่าย และเสาอากาศไดโพลพื้นฐานสามารถทำงานบนช่วงความถี่ VHF, UHF และ HF ของสเปกตรัม RF

บทความที่เกี่ยวข้อง

เสาอากาศไดโพล: การทำงานและการใช้งาน

บทความนี้จะอธิบายหลักการทำงานและการประยุกต์ใช้งานต่างๆ ของเสาอากาศประเภทพื้นฐานที่เรียกว่าเสาอากาศไดโพล

นักเขียนบทความ
by 
นักเขียนบทความ
เสาอากาศไดโพล: การทำงานและการใช้งาน

เสาอากาศไดโพล: การทำงานและการใช้งาน

บทความนี้จะอธิบายหลักการทำงานและการประยุกต์ใช้งานต่างๆ ของเสาอากาศประเภทพื้นฐานที่เรียกว่าเสาอากาศไดโพล

เสาอากาศคืออุปกรณ์สื่อสารที่ใช้ส่งและรับสัญญาณเพื่อแสดงข้อมูลบางอย่าง เสาอากาศตัวแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยชาวเยอรมันในปี ค.ศ. 1888 และใช้เพื่อการสื่อสารไร้สายเสาอากาศเหล่านี้สามารถส่งสัญญาณไมโครเวฟและสัญญาณวิทยุได้ มีเสาอากาศหลายประเภทที่จำแนกตามการใช้งาน เช่น เสาอากาศแบบลวด, เสาอากาศแบบล็อกคาบ, เสาอากาศแบบรูรับแสง, เสาอากาศแบบไมโครชิป, เสาอากาศแบบสะท้อนแสง, เสาอากาศแบบเลนส์, เสาอากาศแบบอาร์เรย์ และเสาอากาศแบบเคลื่อนที่ ดังนั้นการรู้จักเสาอากาศแต่ละประเภทและวัตถุประสงค์การใช้งานจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานที่เหมาะสม บทความนี้จะอธิบายภาพรวมของเสาอากาศแบบลวดชนิดหนึ่ง ได้แก่เสาอากาศแบบไดโพลและการประยุกต์ใช้งาน

เสาอากาศไดโพลคืออะไร?

เสาอากาศไดโพลเป็นเสาอากาศ RF ชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยตัวนำไฟฟ้าสองชนิด เช่น สายไฟหรือแท่งโลหะ โดยลวดโลหะมีความยาวครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นสูงสุดโดยประมาณในพื้นที่ว่าง ณ ความถี่การทำงาน ณ ศูนย์กลางของเสาอากาศ วัสดุตัวนำไฟฟ้าจะถูกแยกออกผ่านฉนวนที่เรียกว่าส่วนเสาอากาศ แผนภาพเสาอากาศไดโพลแสดงไว้ด้านล่าง

เสาอากาศไดโพล

แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า RF จะถูกส่งไปที่กึ่งกลางของเสาอากาศ จากนั้นแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่จ่ายผ่านตัวนำทั้งสองจะสร้างสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสัญญาณวิทยุ และสัญญาณนี้จะถูกแผ่ออกไปด้านนอกเสาอากาศ ที่กึ่งกลางของเสาอากาศนี้ แรงดันไฟฟ้าจะต่ำที่สุดและกระแสไฟฟ้าจะสูงที่สุด ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าจะสูงที่สุดและกระแสไฟฟ้าจะต่ำที่สุดที่ปลายทั้งสองด้านของเสาอากาศไดโพล

การออกแบบเสาอากาศไดโพล

เสาอากาศไดโพลประกอบด้วยตัวนำไฟฟ้าสองชนิด เช่น สายไฟและแท่ง หรือสายไฟ โดยที่ตัวป้อนสัญญาณอยู่ตรงกลางและส่วนที่แผ่สัญญาณของเสาอากาศอยู่ทั้งสองด้าน ความยาวของสายโลหะมีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นสูงสุดที่ λ/2 ภายในพื้นที่ว่างที่ความถี่การทำงานแผนภาพเสาอากาศไดโพล พื้นฐาน พร้อมจุดป้อนสัญญาณตรงกลางแสดงไว้ด้านล่าง

แผนผังวงจรเสาอากาศไดโพล

ตัวนำไฟฟ้าในเสาอากาศถูกแบ่งตรงกลางออกเป็นสองส่วนผ่านฉนวนที่เรียกว่าส่วนเสาอากาศ ส่วนเหล่านี้เชื่อมต่อกับสายโคแอกเซียลหรือตัวป้อนสัญญาณที่ตรงกลางเสาอากาศ เรารู้ว่าความยาวคลื่นคือระยะห่างระหว่างจุดสูงสุดหรือจุดต่ำสุดสองจุดที่ต่อเนื่องกัน

ที่นี่ ความยาวขององค์ประกอบการแผ่รังสีสามารถกำหนดได้โดยคุณสมบัติหลายประการของความถี่การทำงานของศูนย์กลางที่คล้ายเสาอากาศ อิมพีแดนซ์ฟีด ฯลฯ ในเสาอากาศนี้ ความยาวของไดโพลถือเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญ

เสาอากาศทุกประเภทสามารถใช้งานได้ทั้งการส่งและการรับ ในการใช้งานไร้สายที่หลากหลาย เสาอากาศสามารถเปิดใช้งานได้ระหว่างตัวส่งและตัวรับ

เครื่องส่งและเครื่องรับ

เครื่องส่งสัญญาณเสาอากาศไดโพล

ที่ส่วนส่งสัญญาณ เสาอากาศไดโพลจะสร้างคลื่นวิทยุ แรงดันไฟฟ้าที่ความถี่ที่ต้องการจะถูกจ่ายให้กับเสาอากาศ ดังนั้น แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมองค์ประกอบต่างๆ ของเสาอากาศนี้และการไหลของกระแสไฟฟ้าทั่วทั้งองค์ประกอบเหล่านี้จะสร้างคลื่นแม่เหล็กและคลื่นไฟฟ้า

เครื่องส่งสัญญาณในเสาอากาศเป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่สร้างขึ้นด้วยตัวนำไฟฟ้า ตัวนำไฟฟ้าจะนำพากระแสไฟฟ้า ซึ่งความเข้มของกระแสไฟฟ้าจะผันผวนไปตามกาลเวลา และเปลี่ยนเป็นคลื่นวิทยุ RF ที่แผ่ออกไปในอวกาศ

เครื่องรับเสาอากาศไดโพล

ที่ส่วนรับสัญญาณ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไหลผ่านเสาอากาศไดโพลจะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อย ส่งผลให้เสาอากาศกลายเป็นแหล่งกำเนิดสัญญาณสำหรับอินพุตของตัวรับสัญญาณ
ตัวรับสัญญาณของเสาอากาศจะทำหน้าที่ย้อนกลับการทำงานของเครื่องส่งสัญญาณ โดยจะรับสัญญาณ RF และแปลงคลื่นความถี่วิทยุให้เป็นกระแสไฟฟ้าภายในวงจรไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับเสาอากาศ

เสาอากาศไดโพลทำงานอย่างไร?

เมื่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า RF ถูกจ่ายไปที่จุดศูนย์กลางของทั้งสองส่วนในเสาอากาศ การไหลของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าตลอดองค์ประกอบตัวนำทั้งสองสามารถสร้างสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือคลื่นวิทยุเพื่อแผ่ออกไปนอกเสาอากาศได้

ตรงกลางเสาอากาศนี้ แรงดันไฟฟ้าจะต่ำสุดและกระแสไฟฟ้าจะสูงสุด ในทางกลับกัน กระแสไฟฟ้าจะต่ำสุดและแรงดันไฟฟ้าจะสูงสุดที่ปลายเสาอากาศ นี่คือการกระจายกระแสของเสาอากาศไดโพล

แผนภาพรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศไดโพลแสดงไว้ด้านล่าง ซึ่งตั้งฉากกับแกนของเสาอากาศ รูปแบบการแผ่รังสีเป็นภาพกราฟิกแสดงคุณสมบัติการแผ่รังสีของเสาอากาศ รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศจะอธิบายถึงวิธีที่เสาอากาศจะปล่อยพลังงานออกสู่อวกาศ

รูปแบบการแผ่รังสี

ดังนั้นเสาอากาศนี้จะแปลงสัญญาณจากไฟฟ้าเป็นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า RF และปล่อยสัญญาณเหล่านั้นที่ปลายทางการส่งสัญญาณ และเปลี่ยนสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า RF ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ด้านรับ

เสาอากาศไดโพลประเภทต่างๆ

เสาอากาศไดโพลมีหลายประเภทซึ่งใช้ในการใช้งานที่แตกต่างกันตามความต้องการ เช่น เสาอากาศแบบครึ่งคลื่น เสาอากาศแบบครึ่งคลื่นหลายเสา เสาอากาศไดโพลพับ เสาอากาศไดโพลสั้น และไม่เรโซแนนซ์

เสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น

เสาอากาศไดโพลชนิดหนึ่งที่มีความยาวไดโพลครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นที่ความถี่ใช้งาน เรียกว่าเสาอากาศไดโพลแบบครึ่งคลื่น บางครั้งอาจเรียกว่าเสาอากาศเฮิรตซ์เสาอากาศนี้มีโครงสร้างเรโซแนนซ์ที่เรียบง่ายเมื่อเทียบกับเสาอากาศอื่นๆ จึงใช้สำหรับการส่งสัญญาณและรับสัญญาณในการใช้งานที่หลากหลาย ความถี่ใช้งานของเสาอากาศนี้มีตั้งแต่ 3 kHz ถึง 300 GHz

เสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น

ข้อดีของเสาอากาศไดโพลแบบครึ่งคลื่นคือ น้ำหนักเบา คุ้มค่า มีค่าอิมพีแดนซ์อินพุตใกล้เคียงกับค่าอิมพีแดนซ์อินพุตของสายส่ง เป็นต้น ข้อเสียของเสาอากาศแบบครึ่งคลื่นคือ เป็นเสาอากาศอิสระ จึงสามารถใช้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานสำหรับเสาอากาศประเภทอื่นๆ ที่ทำงานที่ความถี่สูงมากได้ และรูปแบบการแผ่รังสีเป็นแบบรอบทิศทาง เสาอากาศประเภทนี้ส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องรับโทรทัศน์และวิทยุ

เสาอากาศไดโพลแบบพับ

เสาอากาศไดโพลสองขั้วที่เชื่อมต่อแยกกันเป็นวงลวดเส้นเล็ก เรียกว่าเสาอากาศแบบพับ ตามชื่อเรียก เสาอากาศไดโพลชนิดนี้จะพับกลับ ประกอบด้วยไดโพลแบบครึ่งคลื่นสองขั้ว โดยขั้วหนึ่งจะต่อเนื่องกัน และอีกขั้วหนึ่งจะแยกออกจากกันตรงกลาง ทั้งสองขั้วจะพับและเชื่อมต่อกันแบบขนานที่ปลายทั้งสองข้าง

เสาอากาศไดโพลแบบพับ

รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศไดโพลแบบพับจะคล้ายกับเสาอากาศไดโพลทั่วไป ยกเว้นค่าอิมพีแดนซ์อินพุตที่สูงกว่าและทิศทางการรับส่งสัญญาณเป็นแบบสองทิศทาง เหตุผลหลักในการใช้เสาอากาศนี้คือค่าอิมพีแดนซ์ฟีดที่สูงและแบนด์วิดท์ที่กว้าง ดังนั้นเสาอากาศเหล่านี้จึงถูกนำมาใช้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของเสาอากาศอื่นๆ และเพื่อให้มีแบนด์วิดท์สูง เสาอากาศเหล่านี้มีให้เลือกทั้งแบบสองสายและสามสาย

เสาอากาศไดโพลสั้น

เสาอากาศไดโพลที่มีความยาวสั้นเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นครึ่งหนึ่ง เรียกว่าเสาอากาศไดโพลสั้น เสาอากาศชนิดนี้เป็นเสาอากาศแบบลวดธรรมดาที่ปลายด้านหนึ่งเปิดวงจร และอีกด้านหนึ่งจ่ายกระแสไฟฟ้าผ่านแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ เสาอากาศนี้มีช่วงความถี่ตั้งแต่ 3 กิโลเฮิรตซ์ ถึง 30 เมกะเฮิรตซ์ จึงสามารถนำไปใช้กับเครื่องรับที่ใช้ความถี่ต่ำได้

เสาอากาศนี้มีความยาวน้อยกว่าความยาวคลื่น เพียงต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ปลายด้านหนึ่ง ขณะเดียวกันก็สร้างรูปทรงไดโพล โดยสายจะสิ้นสุดที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

เสาอากาศไดโพลสั้น

แผนภาพเสาอากาศนี้แสดงไว้ด้านบน โดยมีความยาว 'L' ขนาดของเสาอากาศเดิมไม่สำคัญ แต่สายที่ต่อเข้ากับเสาอากาศควรมีความยาวน้อยกว่า 1/10 ของความยาวคลื่น ดังนั้น

L< λ/10

โดยที่ความยาวสายของไดโพลสั้นคือ 'L' และความยาวคลื่นคือ 'λ'

เสาอากาศไดโพล FM

เสาอากาศไดโพล FM ทำได้ง่ายมากด้วยวิธีการที่หลากหลายและต้นทุนต่ำ เสาอากาศเหล่านี้จึงเป็นทางออกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับติดตั้งบนหลังคาหรือห้องใต้หลังคาในเสาอากาศ FM ภายใน สามารถใช้งานได้เมื่อต้องการเสาอากาศชั่วคราว เสาอากาศนี้เป็นเสาอากาศไดโพลแนวตั้งแบบครึ่งคลื่นครึ่งคลื่น ซึ่งนิยมใช้กันมากที่สุดเพื่อให้รับสัญญาณ VHF FM ได้ดียิ่งขึ้น โดยทั่วไป เสาอากาศเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการกระจายเสียง FM ที่มีช่วงความถี่ตั้งแต่ 88 MHz ถึง 108 MHz

เสาอากาศไดโพล FM

เสาอากาศไดโพลแบบพัดลม

เสาอากาศประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าเสาอากาศไดโพลแบบพัดลมหรือแบบขนาน เป็นเสาอากาศแบบสายหลายแบนด์ จึงออกแบบได้ง่ายมาก โดยทั่วไป เสาอากาศประเภทนี้ประกอบด้วยเสาอากาศไดโพลหลายตัวที่ใช้สายป้อนโคแอกเซียลร่วมกัน ไดโพลแต่ละตัวต้องมีเส้นตัดกันเพื่อให้ได้จุดศูนย์กลางแบนด์โดยประมาณที่คุณต้องการให้เกิดการสั่นพ้อง

เสาอากาศไดโพลแบบพัดลม

เมื่อสัญญาณถูกส่งไปแล้ว วิทยุจะตรวจจับเฉพาะองค์ประกอบเรโซแนนซ์ของย่านความถี่นั้นเท่านั้น เนื่องจากไดโพลที่เหลือจะมีอิมพีแดนซ์สูงกว่า การออกแบบเชิงกลของเสาอากาศนี้ไม่ใช่สิ่งสำคัญ เพราะสามารถจัดวางเป็นรูปตัว V กลับหัวได้แม้ในแนวนอน

การจัดเรียงบางอย่างใช้ประโยชน์จากการกระจายสายที่อยู่ติดกันในทิศทางที่ต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว องค์ประกอบบางอย่างที่อยู่ใกล้เคียงอาจรบกวนกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา โดยทั่วไป การปรับจูนเสาอากาศนี้จำเป็นต้องตัดแต่งองค์ประกอบอย่างระมัดระวังเพื่อให้เกิดการสั่นพ้องในย่านความถี่ต่างๆ

อัตราขยายของเสาอากาศไดโพล

ค่าเกนของเสาอากาศเป็นพารามิเตอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้วัดค่าทิศทางการแผ่คลื่นของเสาอากาศ เสาอากาศที่มีค่าเกนสูงจะแผ่คลื่นในทิศทางที่กำหนดโดยเฉพาะ ค่าเกนของเสาอากาศเป็นค่าที่เกิดขึ้นแบบพาสซีฟ ซึ่งพลังงานไม่ได้ถูกรวมเข้ากับเสาอากาศ แต่ถูกจัดสรรใหม่เพื่อให้พลังงานที่แผ่คลื่นออกไปในทิศทางที่กำหนด ค่าเกนของเสาอากาศสามารถวัดได้ในหน่วย dBi และ dBd

อัตราขยายเสาอากาศไอโซทรอปิกวัดเป็นหน่วย dBi

อัตราขยายของเสาอากาศไดโพลวัดเป็นหน่วย dBd

มีความสัมพันธ์หลักระหว่าง dBd และ dBi ดังแสดงด้านล่าง

dBi = dBd + 2.15

ขณะกำหนดค่าเกนของเสาอากาศ นักออกแบบจะต้องคำนึงถึงการใช้งานเสาอากาศด้วย

เสาอากาศที่มีค่าเกนสูงจะมีข้อดีมากมาย เช่น คุณภาพของสัญญาณดีขึ้น มีระยะครอบคลุมไกลขึ้น เป็นต้น
เสาอากาศที่มีค่าเกนน้อยกว่าจะมีระยะครอบคลุมสั้นลง อย่างไรก็ตาม การวางแนวของเสาอากาศนั้นไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกัน

ค่าเกนของเสาอากาศไดโพลสามารถคำนวณได้ในหน่วย dBd เทียบกับเสาอากาศไดโพลอ้างอิง ค่าเกนของเสาอากาศไดโพลอ้างอิงคือ 2.15 dBi ดังนั้น การเปลี่ยนระหว่าง dBi และ dBd จึงง่ายมากโดยการบวกหรือลบ 2.15 ตามสูตรนี้: dBi = dBd + 2.15

ความยาวคลื่นของเสาอากาศไดโพล

ความยาวคลื่นของเสาอากาศสามารถคำนวณได้จากสูตรความถี่

ความถี่ (f) = C/λ

จากสมการข้างต้นสามารถหาความยาวคลื่นได้

λ = C/f

ที่ไหน:

'C' คือความเร็วแสง

'f' คือความถี่

ความแตกต่างระหว่างเสาอากาศไดโพลและเสาอากาศโมโนโพล

ความแตกต่างระหว่างเสาอากาศไดโพลและโมโนโพลมีดังต่อไปนี้

ข้อดี

ข้อดีของเสาอากาศไดโพลมีดังต่อไปนี้

  • ความเรียบง่ายคือข้อได้เปรียบหลักของเสาอากาศนี้
  • สิ่งเหล่านี้มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งเมื่อใช้ที่ความถี่เรโซแนนซ์
  • ขนาดช่องว่างของไดโพลไม่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเสาอากาศ
  • เหล่านี้เป็นแบบรอบทิศทางในการส่งและรับสัญญาณ
  • เมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศโมโนโพลแบบยืดหดได้ เสาอากาศไดโพลแบบยืดหดได้จะช่วยให้คุณได้รับช่วงความถี่ที่กว้างขึ้น
  • รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศนี้มีลักษณะเป็นรูปโดนัท เนื่องจากเสาอากาศตั้งอยู่ภายในจุดศูนย์กลางของรู
  • เสาอากาศเหล่านี้ออกแบบและติดตั้งได้ง่ายในรูปแบบต่างๆ เช่น เอียง ห้อย รูปตัววีกลับหัว เป็นต้น
  • สามารถรับสัญญาณใดๆ ได้โดยแทบไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับทิศทางเลย
  • เสาอากาศเหล่านี้สามารถลดขนาดและทำให้เกิดการสั่นพ้องได้ด้วยคอยล์โหลด เมื่อจัดวางคอยล์นี้ไว้ตรงกลาง เราก็จะได้ผลลัพธ์ที่ดี

ข้อเสีย

ข้อเสียของเสาอากาศไดโพลมีดังต่อไปนี้

  • ความยาวคลื่นยาวสำหรับความถี่น้อยมากในการทำเสาอากาศ
  • เสาอากาศแบบพับมีความซับซ้อนอยู่บ้างเมื่อเทียบกับเสาอากาศแบบโมโนโพล แม้ว่าจะไม่ซับซ้อนเหมือนเสาอากาศแบบแพทช์สี่ขาหรือเสาอากาศ UDA yagiก็ตาม
  • สำหรับความถี่ต่ำกว่า 27 MHz ประสิทธิภาพของเสาอากาศจะเริ่มลดลงเมื่อความยาวของเสาอากาศลดลง
  • เมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศทั่วไป ประสิทธิภาพของเสาอากาศแบบ Inverted-V จะลดลง
  • ขนาดของเสาอากาศภายในมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับภายนอกอาคาร
  • เสาอากาศภายนอกมีขนาดใหญ่ ดังนั้นการติดตั้งและขนส่งจึงค่อนข้างยาก

แอปพลิเคชัน

การประยุกต์ใช้ของเสาอากาศไดโพลมีดังต่อไปนี้

  • เสาอากาศเหล่านี้ใช้เป็นชิ้นส่วนพื้นฐานในเสาอากาศที่ซับซ้อนและยังใช้ในพื้นที่ต่างๆ ที่สามารถสร้างองค์ประกอบการแผ่รังสีได้
  • เสาอากาศนี้สามารถใช้งานได้กับวิทยุและโทรคมนาคม
  • เสาอากาศตัวเดียวกันใช้ในการสื่อสารสองทางทั้งในการส่งและการรับสัญญาณ
  • เสาอากาศแบบครึ่งคลื่นสามารถใช้ในเครื่องรับโทรทัศน์และวิทยุได้
  • โดยทั่วไป เสาอากาศใช้เป็นเสาอากาศส่งหรือรับสัญญาณ เนื่องจากเสาอากาศส่งจะเปลี่ยนสัญญาณจากไฟฟ้าเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าและปล่อยสัญญาณออกไป ในขณะที่เสาอากาศรับสัญญาณสามารถใช้เปลี่ยนสัญญาณจากแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นไฟฟ้าได้
  • เสาอากาศแบบสะท้อนแสงพาราโบลาใช้ในดาราศาสตร์วิทยุ การสื่อสารผ่านดาวเทียม และลิงก์การสื่อสารวิทยุหลายประเภท
  • เสาอากาศประเภท VHF และ UHF ส่วนใหญ่ใช้ในการสื่อสารเคลื่อนที่ทางบกภายในพื้นที่ปลอดภัยสาธารณะ พื้นที่ชายฝั่งทะเล อุตสาหกรรม และการใช้งานการสื่อสารสาธารณะ
  • เสาอากาศแบบพับสามารถนำมาใช้ภายในเสาอากาศ Yagi-Uda สำหรับการรับสัญญาณโทรทัศน์ทั่วโลกผ่านสายสมดุล เช่น Z0 = 300 Ω เนื่องจากความต้านทานอินพุตของเสาอากาศนี้สูง จึงจับคู่ได้ผ่านความต้านทานของสายส่งสัญญาณเท่านั้น
  • เสาอากาศประเภท FM ใช้เป็นเสาอากาศสำหรับกระจายเสียง-รับสัญญาณ FM โดยเฉพาะย่านความถี่ตั้งแต่ 88 MHz ถึง 108 MHz

ดังนั้น บทความนี้จึงเกี่ยวกับภาพรวมของเสาอากาศไดโพลการทำงาน และการประยุกต์ใช้งาน เสาอากาศไดโพลเป็นหนึ่งในประเภทที่สำคัญที่สุดของเสาอากาศ RF ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสารทางวิทยุ หรือในการออกแบบเสาอากาศ RF อื่นๆ เพื่อสร้างองค์ประกอบการแผ่รังสีสำหรับเสาอากาศโดยรวม เสาอากาศชนิดนี้ออกแบบได้ง่าย และเสาอากาศไดโพลพื้นฐานสามารถทำงานบนช่วงความถี่ VHF, UHF และ HF ของสเปกตรัม RF

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Suspendisse varius enim in eros elementum tristique. Duis cursus, mi quis viverra ornare, eros dolor interdum nulla, ut commodo diam libero vitae erat. Aenean faucibus nibh et justo cursus id rutrum lorem imperdiet. Nunc ut sem vitae risus tristique posuere.

บทความที่เกี่ยวข้อง

เสาอากาศไดโพล: การทำงานและการใช้งาน

เสาอากาศไดโพล: การทำงานและการใช้งาน

บทความนี้จะอธิบายหลักการทำงานและการประยุกต์ใช้งานต่างๆ ของเสาอากาศประเภทพื้นฐานที่เรียกว่าเสาอากาศไดโพล

Lorem ipsum dolor amet consectetur adipiscing elit tortor massa arcu non.

เสาอากาศคืออุปกรณ์สื่อสารที่ใช้ส่งและรับสัญญาณเพื่อแสดงข้อมูลบางอย่าง เสาอากาศตัวแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยชาวเยอรมันในปี ค.ศ. 1888 และใช้เพื่อการสื่อสารไร้สายเสาอากาศเหล่านี้สามารถส่งสัญญาณไมโครเวฟและสัญญาณวิทยุได้ มีเสาอากาศหลายประเภทที่จำแนกตามการใช้งาน เช่น เสาอากาศแบบลวด, เสาอากาศแบบล็อกคาบ, เสาอากาศแบบรูรับแสง, เสาอากาศแบบไมโครชิป, เสาอากาศแบบสะท้อนแสง, เสาอากาศแบบเลนส์, เสาอากาศแบบอาร์เรย์ และเสาอากาศแบบเคลื่อนที่ ดังนั้นการรู้จักเสาอากาศแต่ละประเภทและวัตถุประสงค์การใช้งานจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานที่เหมาะสม บทความนี้จะอธิบายภาพรวมของเสาอากาศแบบลวดชนิดหนึ่ง ได้แก่เสาอากาศแบบไดโพลและการประยุกต์ใช้งาน

เสาอากาศไดโพลคืออะไร?

เสาอากาศไดโพลเป็นเสาอากาศ RF ชนิดหนึ่งที่ประกอบด้วยตัวนำไฟฟ้าสองชนิด เช่น สายไฟหรือแท่งโลหะ โดยลวดโลหะมีความยาวครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นสูงสุดโดยประมาณในพื้นที่ว่าง ณ ความถี่การทำงาน ณ ศูนย์กลางของเสาอากาศ วัสดุตัวนำไฟฟ้าจะถูกแยกออกผ่านฉนวนที่เรียกว่าส่วนเสาอากาศ แผนภาพเสาอากาศไดโพลแสดงไว้ด้านล่าง

เสาอากาศไดโพล

แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า RF จะถูกส่งไปที่กึ่งกลางของเสาอากาศ จากนั้นแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่จ่ายผ่านตัวนำทั้งสองจะสร้างสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าหรือสัญญาณวิทยุ และสัญญาณนี้จะถูกแผ่ออกไปด้านนอกเสาอากาศ ที่กึ่งกลางของเสาอากาศนี้ แรงดันไฟฟ้าจะต่ำที่สุดและกระแสไฟฟ้าจะสูงที่สุด ในขณะที่แรงดันไฟฟ้าจะสูงที่สุดและกระแสไฟฟ้าจะต่ำที่สุดที่ปลายทั้งสองด้านของเสาอากาศไดโพล

การออกแบบเสาอากาศไดโพล

เสาอากาศไดโพลประกอบด้วยตัวนำไฟฟ้าสองชนิด เช่น สายไฟและแท่ง หรือสายไฟ โดยที่ตัวป้อนสัญญาณอยู่ตรงกลางและส่วนที่แผ่สัญญาณของเสาอากาศอยู่ทั้งสองด้าน ความยาวของสายโลหะมีค่าเท่ากับครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นสูงสุดที่ λ/2 ภายในพื้นที่ว่างที่ความถี่การทำงานแผนภาพเสาอากาศไดโพล พื้นฐาน พร้อมจุดป้อนสัญญาณตรงกลางแสดงไว้ด้านล่าง

แผนผังวงจรเสาอากาศไดโพล

ตัวนำไฟฟ้าในเสาอากาศถูกแบ่งตรงกลางออกเป็นสองส่วนผ่านฉนวนที่เรียกว่าส่วนเสาอากาศ ส่วนเหล่านี้เชื่อมต่อกับสายโคแอกเซียลหรือตัวป้อนสัญญาณที่ตรงกลางเสาอากาศ เรารู้ว่าความยาวคลื่นคือระยะห่างระหว่างจุดสูงสุดหรือจุดต่ำสุดสองจุดที่ต่อเนื่องกัน

ที่นี่ ความยาวขององค์ประกอบการแผ่รังสีสามารถกำหนดได้โดยคุณสมบัติหลายประการของความถี่การทำงานของศูนย์กลางที่คล้ายเสาอากาศ อิมพีแดนซ์ฟีด ฯลฯ ในเสาอากาศนี้ ความยาวของไดโพลถือเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญ

เสาอากาศทุกประเภทสามารถใช้งานได้ทั้งการส่งและการรับ ในการใช้งานไร้สายที่หลากหลาย เสาอากาศสามารถเปิดใช้งานได้ระหว่างตัวส่งและตัวรับ

เครื่องส่งและเครื่องรับ

เครื่องส่งสัญญาณเสาอากาศไดโพล

ที่ส่วนส่งสัญญาณ เสาอากาศไดโพลจะสร้างคลื่นวิทยุ แรงดันไฟฟ้าที่ความถี่ที่ต้องการจะถูกจ่ายให้กับเสาอากาศ ดังนั้น แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมองค์ประกอบต่างๆ ของเสาอากาศนี้และการไหลของกระแสไฟฟ้าทั่วทั้งองค์ประกอบเหล่านี้จะสร้างคลื่นแม่เหล็กและคลื่นไฟฟ้า

เครื่องส่งสัญญาณในเสาอากาศเป็นองค์ประกอบพื้นฐานที่สร้างขึ้นด้วยตัวนำไฟฟ้า ตัวนำไฟฟ้าจะนำพากระแสไฟฟ้า ซึ่งความเข้มของกระแสไฟฟ้าจะผันผวนไปตามกาลเวลา และเปลี่ยนเป็นคลื่นวิทยุ RF ที่แผ่ออกไปในอวกาศ

เครื่องรับเสาอากาศไดโพล

ที่ส่วนรับสัญญาณ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ไหลผ่านเสาอากาศไดโพลจะเหนี่ยวนำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อย ส่งผลให้เสาอากาศกลายเป็นแหล่งกำเนิดสัญญาณสำหรับอินพุตของตัวรับสัญญาณ
ตัวรับสัญญาณของเสาอากาศจะทำหน้าที่ย้อนกลับการทำงานของเครื่องส่งสัญญาณ โดยจะรับสัญญาณ RF และแปลงคลื่นความถี่วิทยุให้เป็นกระแสไฟฟ้าภายในวงจรไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับเสาอากาศ

เสาอากาศไดโพลทำงานอย่างไร?

เมื่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า RF ถูกจ่ายไปที่จุดศูนย์กลางของทั้งสองส่วนในเสาอากาศ การไหลของแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าตลอดองค์ประกอบตัวนำทั้งสองสามารถสร้างสัญญาณคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือคลื่นวิทยุเพื่อแผ่ออกไปนอกเสาอากาศได้

ตรงกลางเสาอากาศนี้ แรงดันไฟฟ้าจะต่ำสุดและกระแสไฟฟ้าจะสูงสุด ในทางกลับกัน กระแสไฟฟ้าจะต่ำสุดและแรงดันไฟฟ้าจะสูงสุดที่ปลายเสาอากาศ นี่คือการกระจายกระแสของเสาอากาศไดโพล

แผนภาพรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศไดโพลแสดงไว้ด้านล่าง ซึ่งตั้งฉากกับแกนของเสาอากาศ รูปแบบการแผ่รังสีเป็นภาพกราฟิกแสดงคุณสมบัติการแผ่รังสีของเสาอากาศ รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศจะอธิบายถึงวิธีที่เสาอากาศจะปล่อยพลังงานออกสู่อวกาศ

รูปแบบการแผ่รังสี

ดังนั้นเสาอากาศนี้จะแปลงสัญญาณจากไฟฟ้าเป็นสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า RF และปล่อยสัญญาณเหล่านั้นที่ปลายทางการส่งสัญญาณ และเปลี่ยนสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้า RF ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่ด้านรับ

เสาอากาศไดโพลประเภทต่างๆ

เสาอากาศไดโพลมีหลายประเภทซึ่งใช้ในการใช้งานที่แตกต่างกันตามความต้องการ เช่น เสาอากาศแบบครึ่งคลื่น เสาอากาศแบบครึ่งคลื่นหลายเสา เสาอากาศไดโพลพับ เสาอากาศไดโพลสั้น และไม่เรโซแนนซ์

เสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น

เสาอากาศไดโพลชนิดหนึ่งที่มีความยาวไดโพลครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่นที่ความถี่ใช้งาน เรียกว่าเสาอากาศไดโพลแบบครึ่งคลื่น บางครั้งอาจเรียกว่าเสาอากาศเฮิรตซ์เสาอากาศนี้มีโครงสร้างเรโซแนนซ์ที่เรียบง่ายเมื่อเทียบกับเสาอากาศอื่นๆ จึงใช้สำหรับการส่งสัญญาณและรับสัญญาณในการใช้งานที่หลากหลาย ความถี่ใช้งานของเสาอากาศนี้มีตั้งแต่ 3 kHz ถึง 300 GHz

เสาอากาศไดโพลครึ่งคลื่น

ข้อดีของเสาอากาศไดโพลแบบครึ่งคลื่นคือ น้ำหนักเบา คุ้มค่า มีค่าอิมพีแดนซ์อินพุตใกล้เคียงกับค่าอิมพีแดนซ์อินพุตของสายส่ง เป็นต้น ข้อเสียของเสาอากาศแบบครึ่งคลื่นคือ เป็นเสาอากาศอิสระ จึงสามารถใช้เป็นองค์ประกอบพื้นฐานสำหรับเสาอากาศประเภทอื่นๆ ที่ทำงานที่ความถี่สูงมากได้ และรูปแบบการแผ่รังสีเป็นแบบรอบทิศทาง เสาอากาศประเภทนี้ส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องรับโทรทัศน์และวิทยุ

เสาอากาศไดโพลแบบพับ

เสาอากาศไดโพลสองขั้วที่เชื่อมต่อแยกกันเป็นวงลวดเส้นเล็ก เรียกว่าเสาอากาศแบบพับ ตามชื่อเรียก เสาอากาศไดโพลชนิดนี้จะพับกลับ ประกอบด้วยไดโพลแบบครึ่งคลื่นสองขั้ว โดยขั้วหนึ่งจะต่อเนื่องกัน และอีกขั้วหนึ่งจะแยกออกจากกันตรงกลาง ทั้งสองขั้วจะพับและเชื่อมต่อกันแบบขนานที่ปลายทั้งสองข้าง

เสาอากาศไดโพลแบบพับ

รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศไดโพลแบบพับจะคล้ายกับเสาอากาศไดโพลทั่วไป ยกเว้นค่าอิมพีแดนซ์อินพุตที่สูงกว่าและทิศทางการรับส่งสัญญาณเป็นแบบสองทิศทาง เหตุผลหลักในการใช้เสาอากาศนี้คือค่าอิมพีแดนซ์ฟีดที่สูงและแบนด์วิดท์ที่กว้าง ดังนั้นเสาอากาศเหล่านี้จึงถูกนำมาใช้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานของเสาอากาศอื่นๆ และเพื่อให้มีแบนด์วิดท์สูง เสาอากาศเหล่านี้มีให้เลือกทั้งแบบสองสายและสามสาย

เสาอากาศไดโพลสั้น

เสาอากาศไดโพลที่มีความยาวสั้นเมื่อเทียบกับความยาวคลื่นครึ่งหนึ่ง เรียกว่าเสาอากาศไดโพลสั้น เสาอากาศชนิดนี้เป็นเสาอากาศแบบลวดธรรมดาที่ปลายด้านหนึ่งเปิดวงจร และอีกด้านหนึ่งจ่ายกระแสไฟฟ้าผ่านแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสสลับ เสาอากาศนี้มีช่วงความถี่ตั้งแต่ 3 กิโลเฮิรตซ์ ถึง 30 เมกะเฮิรตซ์ จึงสามารถนำไปใช้กับเครื่องรับที่ใช้ความถี่ต่ำได้

เสาอากาศนี้มีความยาวน้อยกว่าความยาวคลื่น เพียงต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ปลายด้านหนึ่ง ขณะเดียวกันก็สร้างรูปทรงไดโพล โดยสายจะสิ้นสุดที่ปลายอีกด้านหนึ่ง

เสาอากาศไดโพลสั้น

แผนภาพเสาอากาศนี้แสดงไว้ด้านบน โดยมีความยาว 'L' ขนาดของเสาอากาศเดิมไม่สำคัญ แต่สายที่ต่อเข้ากับเสาอากาศควรมีความยาวน้อยกว่า 1/10 ของความยาวคลื่น ดังนั้น

L< λ/10

โดยที่ความยาวสายของไดโพลสั้นคือ 'L' และความยาวคลื่นคือ 'λ'

เสาอากาศไดโพล FM

เสาอากาศไดโพล FM ทำได้ง่ายมากด้วยวิธีการที่หลากหลายและต้นทุนต่ำ เสาอากาศเหล่านี้จึงเป็นทางออกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับติดตั้งบนหลังคาหรือห้องใต้หลังคาในเสาอากาศ FM ภายใน สามารถใช้งานได้เมื่อต้องการเสาอากาศชั่วคราว เสาอากาศนี้เป็นเสาอากาศไดโพลแนวตั้งแบบครึ่งคลื่นครึ่งคลื่น ซึ่งนิยมใช้กันมากที่สุดเพื่อให้รับสัญญาณ VHF FM ได้ดียิ่งขึ้น โดยทั่วไป เสาอากาศเหล่านี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการกระจายเสียง FM ที่มีช่วงความถี่ตั้งแต่ 88 MHz ถึง 108 MHz

เสาอากาศไดโพล FM

เสาอากาศไดโพลแบบพัดลม

เสาอากาศประเภทนี้เรียกอีกอย่างว่าเสาอากาศไดโพลแบบพัดลมหรือแบบขนาน เป็นเสาอากาศแบบสายหลายแบนด์ จึงออกแบบได้ง่ายมาก โดยทั่วไป เสาอากาศประเภทนี้ประกอบด้วยเสาอากาศไดโพลหลายตัวที่ใช้สายป้อนโคแอกเซียลร่วมกัน ไดโพลแต่ละตัวต้องมีเส้นตัดกันเพื่อให้ได้จุดศูนย์กลางแบนด์โดยประมาณที่คุณต้องการให้เกิดการสั่นพ้อง

เสาอากาศไดโพลแบบพัดลม

เมื่อสัญญาณถูกส่งไปแล้ว วิทยุจะตรวจจับเฉพาะองค์ประกอบเรโซแนนซ์ของย่านความถี่นั้นเท่านั้น เนื่องจากไดโพลที่เหลือจะมีอิมพีแดนซ์สูงกว่า การออกแบบเชิงกลของเสาอากาศนี้ไม่ใช่สิ่งสำคัญ เพราะสามารถจัดวางเป็นรูปตัว V กลับหัวได้แม้ในแนวนอน

การจัดเรียงบางอย่างใช้ประโยชน์จากการกระจายสายที่อยู่ติดกันในทิศทางที่ต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว องค์ประกอบบางอย่างที่อยู่ใกล้เคียงอาจรบกวนกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา โดยทั่วไป การปรับจูนเสาอากาศนี้จำเป็นต้องตัดแต่งองค์ประกอบอย่างระมัดระวังเพื่อให้เกิดการสั่นพ้องในย่านความถี่ต่างๆ

อัตราขยายของเสาอากาศไดโพล

ค่าเกนของเสาอากาศเป็นพารามิเตอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้วัดค่าทิศทางการแผ่คลื่นของเสาอากาศ เสาอากาศที่มีค่าเกนสูงจะแผ่คลื่นในทิศทางที่กำหนดโดยเฉพาะ ค่าเกนของเสาอากาศเป็นค่าที่เกิดขึ้นแบบพาสซีฟ ซึ่งพลังงานไม่ได้ถูกรวมเข้ากับเสาอากาศ แต่ถูกจัดสรรใหม่เพื่อให้พลังงานที่แผ่คลื่นออกไปในทิศทางที่กำหนด ค่าเกนของเสาอากาศสามารถวัดได้ในหน่วย dBi และ dBd

อัตราขยายเสาอากาศไอโซทรอปิกวัดเป็นหน่วย dBi

อัตราขยายของเสาอากาศไดโพลวัดเป็นหน่วย dBd

มีความสัมพันธ์หลักระหว่าง dBd และ dBi ดังแสดงด้านล่าง

dBi = dBd + 2.15

ขณะกำหนดค่าเกนของเสาอากาศ นักออกแบบจะต้องคำนึงถึงการใช้งานเสาอากาศด้วย

เสาอากาศที่มีค่าเกนสูงจะมีข้อดีมากมาย เช่น คุณภาพของสัญญาณดีขึ้น มีระยะครอบคลุมไกลขึ้น เป็นต้น
เสาอากาศที่มีค่าเกนน้อยกว่าจะมีระยะครอบคลุมสั้นลง อย่างไรก็ตาม การวางแนวของเสาอากาศนั้นไม่มีนัยสำคัญเมื่อเทียบกัน

ค่าเกนของเสาอากาศไดโพลสามารถคำนวณได้ในหน่วย dBd เทียบกับเสาอากาศไดโพลอ้างอิง ค่าเกนของเสาอากาศไดโพลอ้างอิงคือ 2.15 dBi ดังนั้น การเปลี่ยนระหว่าง dBi และ dBd จึงง่ายมากโดยการบวกหรือลบ 2.15 ตามสูตรนี้: dBi = dBd + 2.15

ความยาวคลื่นของเสาอากาศไดโพล

ความยาวคลื่นของเสาอากาศสามารถคำนวณได้จากสูตรความถี่

ความถี่ (f) = C/λ

จากสมการข้างต้นสามารถหาความยาวคลื่นได้

λ = C/f

ที่ไหน:

'C' คือความเร็วแสง

'f' คือความถี่

ความแตกต่างระหว่างเสาอากาศไดโพลและเสาอากาศโมโนโพล

ความแตกต่างระหว่างเสาอากาศไดโพลและโมโนโพลมีดังต่อไปนี้

ข้อดี

ข้อดีของเสาอากาศไดโพลมีดังต่อไปนี้

  • ความเรียบง่ายคือข้อได้เปรียบหลักของเสาอากาศนี้
  • สิ่งเหล่านี้มีประสิทธิภาพอย่างยิ่งเมื่อใช้ที่ความถี่เรโซแนนซ์
  • ขนาดช่องว่างของไดโพลไม่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพของเสาอากาศ
  • เหล่านี้เป็นแบบรอบทิศทางในการส่งและรับสัญญาณ
  • เมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศโมโนโพลแบบยืดหดได้ เสาอากาศไดโพลแบบยืดหดได้จะช่วยให้คุณได้รับช่วงความถี่ที่กว้างขึ้น
  • รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศนี้มีลักษณะเป็นรูปโดนัท เนื่องจากเสาอากาศตั้งอยู่ภายในจุดศูนย์กลางของรู
  • เสาอากาศเหล่านี้ออกแบบและติดตั้งได้ง่ายในรูปแบบต่างๆ เช่น เอียง ห้อย รูปตัววีกลับหัว เป็นต้น
  • สามารถรับสัญญาณใดๆ ได้โดยแทบไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับทิศทางเลย
  • เสาอากาศเหล่านี้สามารถลดขนาดและทำให้เกิดการสั่นพ้องได้ด้วยคอยล์โหลด เมื่อจัดวางคอยล์นี้ไว้ตรงกลาง เราก็จะได้ผลลัพธ์ที่ดี

ข้อเสีย

ข้อเสียของเสาอากาศไดโพลมีดังต่อไปนี้

  • ความยาวคลื่นยาวสำหรับความถี่น้อยมากในการทำเสาอากาศ
  • เสาอากาศแบบพับมีความซับซ้อนอยู่บ้างเมื่อเทียบกับเสาอากาศแบบโมโนโพล แม้ว่าจะไม่ซับซ้อนเหมือนเสาอากาศแบบแพทช์สี่ขาหรือเสาอากาศ UDA yagiก็ตาม
  • สำหรับความถี่ต่ำกว่า 27 MHz ประสิทธิภาพของเสาอากาศจะเริ่มลดลงเมื่อความยาวของเสาอากาศลดลง
  • เมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศทั่วไป ประสิทธิภาพของเสาอากาศแบบ Inverted-V จะลดลง
  • ขนาดของเสาอากาศภายในมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับภายนอกอาคาร
  • เสาอากาศภายนอกมีขนาดใหญ่ ดังนั้นการติดตั้งและขนส่งจึงค่อนข้างยาก

แอปพลิเคชัน

การประยุกต์ใช้ของเสาอากาศไดโพลมีดังต่อไปนี้

  • เสาอากาศเหล่านี้ใช้เป็นชิ้นส่วนพื้นฐานในเสาอากาศที่ซับซ้อนและยังใช้ในพื้นที่ต่างๆ ที่สามารถสร้างองค์ประกอบการแผ่รังสีได้
  • เสาอากาศนี้สามารถใช้งานได้กับวิทยุและโทรคมนาคม
  • เสาอากาศตัวเดียวกันใช้ในการสื่อสารสองทางทั้งในการส่งและการรับสัญญาณ
  • เสาอากาศแบบครึ่งคลื่นสามารถใช้ในเครื่องรับโทรทัศน์และวิทยุได้
  • โดยทั่วไป เสาอากาศใช้เป็นเสาอากาศส่งหรือรับสัญญาณ เนื่องจากเสาอากาศส่งจะเปลี่ยนสัญญาณจากไฟฟ้าเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าและปล่อยสัญญาณออกไป ในขณะที่เสาอากาศรับสัญญาณสามารถใช้เปลี่ยนสัญญาณจากแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นไฟฟ้าได้
  • เสาอากาศแบบสะท้อนแสงพาราโบลาใช้ในดาราศาสตร์วิทยุ การสื่อสารผ่านดาวเทียม และลิงก์การสื่อสารวิทยุหลายประเภท
  • เสาอากาศประเภท VHF และ UHF ส่วนใหญ่ใช้ในการสื่อสารเคลื่อนที่ทางบกภายในพื้นที่ปลอดภัยสาธารณะ พื้นที่ชายฝั่งทะเล อุตสาหกรรม และการใช้งานการสื่อสารสาธารณะ
  • เสาอากาศแบบพับสามารถนำมาใช้ภายในเสาอากาศ Yagi-Uda สำหรับการรับสัญญาณโทรทัศน์ทั่วโลกผ่านสายสมดุล เช่น Z0 = 300 Ω เนื่องจากความต้านทานอินพุตของเสาอากาศนี้สูง จึงจับคู่ได้ผ่านความต้านทานของสายส่งสัญญาณเท่านั้น
  • เสาอากาศประเภท FM ใช้เป็นเสาอากาศสำหรับกระจายเสียง-รับสัญญาณ FM โดยเฉพาะย่านความถี่ตั้งแต่ 88 MHz ถึง 108 MHz

ดังนั้น บทความนี้จึงเกี่ยวกับภาพรวมของเสาอากาศไดโพลการทำงาน และการประยุกต์ใช้งาน เสาอากาศไดโพลเป็นหนึ่งในประเภทที่สำคัญที่สุดของเสาอากาศ RF ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสารทางวิทยุ หรือในการออกแบบเสาอากาศ RF อื่นๆ เพื่อสร้างองค์ประกอบการแผ่รังสีสำหรับเสาอากาศโดยรวม เสาอากาศชนิดนี้ออกแบบได้ง่าย และเสาอากาศไดโพลพื้นฐานสามารถทำงานบนช่วงความถี่ VHF, UHF และ HF ของสเปกตรัม RF

Related articles