ทฤษฎีและแถวลำดับสายอากาศ
สายอากาศเปลี่ยนสัญญาณนำทางให้เป็นคลื่นที่แผ่ออกไปและกลับกัน โดยมีลักษณะเฉพาะคือรูปแบบการแผ่รังสี อัตราขยาย และอิมพีแดนซ์ และรวมกันเป็นแถวลำดับเพื่อเพิ่มทิศทาง
Definition
ทฤษฎีสายอากาศศึกษาอุปกรณ์ที่แผ่หรือรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยวัดประสิทธิภาพผ่านรูปแบบการแผ่รังสี, ทิศทาง, อัตราขยาย, อิมพีแดนซ์, และโพลาไรเซชัน และแถวลำดับสายอากาศจะรวมองค์ประกอบหลายอย่างเข้าด้วยกันเพื่อควบคุมรูปร่างและทิศทางของลำแสงที่แผ่ออกไป
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมถึงวิศวกรรมของโครงสร้างการแผ่รังสี: สายอากาศเชิงเส้นและสายอากาศแบบช่องเปิด, รูปแบบการแผ่รังสี, ทิศทางและอัตราขยาย, ความต้านทานการแผ่รังสี, อิมพีแดนซ์อินพุตและแบนด์วิดท์, โพลาไรเซชัน, การผกผันของการส่งและการรับ, และแถวลำดับสายอากาศพร้อมกับตัวประกอบแถวลำดับ, การปรับทิศทางลำแสง, และการสร้างลำแสง โดยประยุกต์ใช้ทฤษฎีการแผ่รังสีกับระบบการสื่อสารและการตรวจจับในทางปฏิบัติ
Core questions
- รูปแบบการแผ่รังสีและอัตราขยายของสายอากาศถูกกำหนดได้อย่างไร?
- เหตุใดคุณสมบัติการส่งและการรับจึงสัมพันธ์กันด้วยหลักการผกผัน?
- แถวลำดับขององค์ประกอบปรับทิศทางและสร้างรูปร่างลำแสงได้อย่างไร?
Key concepts
- รูปแบบการแผ่รังสี
- ทิศทาง
- อัตราขยาย
- ความต้านทานการแผ่รังสี
- อิมพีแดนซ์อินพุต
- การผกผัน
- ตัวประกอบแถวลำดับ
- การสร้างลำแสง
Key theories
- พารามิเตอร์สายอากาศและการผกผัน
- สายอากาศถูกอธิบายด้วยรูปแบบการแผ่รังสี, ทิศทาง, อัตราขยาย, ความต้านทานการแผ่รังสี, และอิมพีแดนซ์ และด้วยหลักการผกผัน รูปแบบการส่งและการรับของมันจะเหมือนกัน
- ตัวประกอบแถวลำดับและการสร้างลำแสง
- รูปแบบรวมของแถวลำดับสายอากาศคือรูปแบบขององค์ประกอบคูณด้วยตัวประกอบแถวลำดับที่กำหนดโดยระยะห่างและการจัดเฟสขององค์ประกอบ ซึ่งช่วยให้ลำแสงแคบลงและปรับทิศทางด้วยอิเล็กทรอนิกส์ได้
Clinical relevance
การออกแบบสายอากาศช่วยให้สามารถสื่อสารเคลื่อนที่และดาวเทียม, เรดาร์และการตรวจจับระยะไกล, แถวลำดับดาราศาสตร์วิทยุ, พลังงานไร้สายและ RFID, และการออกแบบแถวลำดับเฟสและคอยล์ที่ใช้ในเวชศาสตร์เรดาร์และการถ่ายภาพด้วยเรโซแนนซ์แม่เหล็ก
History
ไดโพลและลูปของเฮิรตซ์เป็นสายอากาศแรก และมาร์โคนีได้ขยายขนาดเพื่อการสื่อสารไร้สายระยะไกล งานในศตวรรษที่ 20 ได้สร้างแถวลำดับทิศทาง เช่น การออกแบบ Yagi-Uda และสายอากาศของ Jansky ตรวจจับคลื่นวิทยุจากอวกาศ ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของดาราศาสตร์วิทยุ; แถวลำดับเฟสในภายหลังช่วยให้สามารถปรับทิศทางลำแสงด้วยอิเล็กทรอนิกส์ได้
Key figures
- Guglielmo Marconi
- Heinrich Hertz
- Karl Jansky
Related topics
Seminal works
- balanis2016
- kraus2002
Frequently asked questions
- อัตราขยายของสายอากาศคืออะไร?
- อัตราขยายวัดว่าสายอากาศรวมกำลังที่แผ่ออกไปในทิศทางที่ต้องการได้มากเพียงใดเมื่อเทียบกับเครื่องกำเนิดรังสีแบบไอโซโทรปิก โดยรวมทิศทางเข้ากับประสิทธิภาพ
- แถวลำดับสามารถปรับทิศทางลำแสงได้อย่างไรโดยไม่ต้องเคลื่อนที่?
- โดยการปรับเฟสสัมพัทธ์ของสัญญาณที่ป้อนเข้าแต่ละองค์ประกอบ แถวลำดับจะเปลี่ยนทิศทางที่องค์ประกอบต่างๆ รวมกันอย่างสร้างสรรค์ ซึ่งเป็นการปรับทิศทางลำแสงด้วยอิเล็กทรอนิกส์