เสาอากาศ

ลักษณะเฉพาะของเสาอากาศ อัตราขยายของเสาอากาศ และทิศทาง

เนื่องจากการออกแบบพิเศษของเสาอากาศ ความหนาแน่นของรังสีจึงสามารถรวมตัวในทิศทางเชิงพื้นที่ที่แน่นอนได้ การวัดทิศทางของเสาอากาศแบบไม่สูญเสียคืออัตราขยายของเสาอากาศ มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับทิศทางของเสาอากาศ ตรงกันข้ามกับทิศทางซึ่งอธิบายเฉพาะลักษณะทิศทางของเสาอากาศเท่านั้น อัตราขยายของเสาอากาศยังคำนึงถึงประสิทธิภาพของเสาอากาศด้วย

การแผ่รังสี

ดังนั้นจึงแสดงถึงพลังงานที่แผ่ออกมาจริง ซึ่งมักจะน้อยกว่าพลังงานที่ได้รับจากเครื่องส่งสัญญาณ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกำลังนี้วัดได้ง่ายกว่าการกำหนดทิศทาง อัตราขยายของเสาอากาศจึงถูกใช้บ่อยกว่าการกำหนดทิศทาง ภายใต้สมมติฐานในการพิจารณาเสาอากาศแบบไม่สูญเสีย สามารถตั้งค่าทิศทางให้เท่ากับอัตราขยายของเสาอากาศได้

การแผ่รังสี

เสาอากาศอ้างอิงใช้เพื่อกำหนดอัตราขยายของเสาอากาศ ในกรณีส่วนใหญ่ เสาอากาศอ้างอิงจะเป็นหม้อน้ำแบบรอบทิศทางที่ถือว่าไม่มีการสูญเสีย (หม้อน้ำแบบไอโซโทรปิกหรือเสาอากาศ) ที่แผ่กระจายอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง หรือเสาอากาศแบบไดโพลธรรมดา อย่างน้อยก็ในระนาบที่พิจารณาว่าอ้างอิงถึง

การแผ่รังสี

สำหรับการวัดเสาอากาศ ความหนาแน่นของรังสี (กำลังต่อหน่วยพื้นที่) จะถูกกำหนดที่จุดหนึ่งในระยะห่างที่กำหนด และเปรียบเทียบกับค่าที่ได้รับโดยใช้เสาอากาศอ้างอิง อัตราขยายของเสาอากาศคืออัตราส่วนของความหนาแน่นของรังสีสองตัว

การแผ่รังสี

ตัวอย่างเช่น หากเสาอากาศแบบกำหนดทิศทางสร้างความหนาแน่นของการแผ่รังสีเป็น 200 เท่าของเสาอากาศแบบไอโซโทรปิกในทิศทางเชิงพื้นที่ที่แน่นอน ค่าของเสาอากาศที่ได้รับ G จะเป็น 200 หรือ 23 dB

การแผ่รังสี

รูปแบบเสาอากาศ

รูปแบบเสาอากาศคือการแสดงภาพกราฟิกของการกระจายพลังงานเชิงพื้นที่ที่แผ่โดยเสาอากาศ เสาอากาศควรได้รับจากทิศทางที่กำหนดเท่านั้น แต่ไม่ได้รับสัญญาณจากทิศทางอื่น (เช่น เสาอากาศทีวี เสาอากาศเรดาร์) ในทางกลับกัน เสาอากาศรถยนต์ควรจะสามารถรับสัญญาณจากทิศทางที่เป็นไปได้ทั้งหมด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

การแผ่รังสี

รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศคือการแสดงกราฟิกขององค์ประกอบของลักษณะการแผ่รังสีของเสาอากาศ รูปแบบเสาอากาศมักจะเป็นการแสดงลักษณะทิศทางของเสาอากาศแบบกราฟิก มันแสดงถึงความเข้มสัมพัทธ์ของการแผ่รังสีพลังงานหรือปริมาณของความแรงของสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กในฐานะฟังก์ชันของทิศทางของเสาอากาศ แผนภาพเสาอากาศถูกวัดหรือสร้างขึ้นโดยโปรแกรมจำลองบนคอมพิวเตอร์ เช่น เพื่อแสดงทิศทางของเสาอากาศเรดาร์แบบกราฟิก และด้วยเหตุนี้จึงประมาณประสิทธิภาพของเสาอากาศ

การแผ่รังสี

เมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศแบบรอบทิศทางซึ่งแผ่กระจายอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทางของเครื่องบิน เสาอากาศแบบกำหนดทิศทางจะชอบทิศทางเดียว ดังนั้นจึงมีช่วงที่ยาวกว่าในทิศทางนี้ด้วยกำลังส่งที่ต่ำกว่า รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศแสดงให้เห็นภาพการตั้งค่าที่กำหนดโดยการวัด เนื่องจากการตอบแทนซึ่งกันและกัน จึงรับประกันลักษณะการส่งและรับที่เหมือนกันของเสาอากาศ แผนภาพแสดงการกระจายทิศทางของกำลังส่งเป็นความแรงของสนามและความไวของเสาอากาศในระหว่างการรับสัญญาณ

การแผ่รังสี

ทิศทางที่ต้องการทำได้โดยโครงสร้างทางกลและไฟฟ้าเป้าหมายของเสาอากาศ ทิศทางบ่งชี้ว่าเสาอากาศรับหรือส่งสัญญาณในทิศทางใดทิศทางหนึ่งได้ดีเพียงใด มันถูกนำเสนอในรูปแบบกราฟิก (รูปแบบเสาอากาศ) เป็นฟังก์ชันของแอซิมัท (พล็อตแนวนอน) และระดับความสูง (พล็อตแนวตั้ง)

การแผ่รังสี

ใช้ระบบพิกัดคาร์ทีเซียนหรือเชิงขั้ว การวัดในรูปแบบกราฟิกสามารถมีค่าเชิงเส้นหรือลอการิทึมได้

การแผ่รังสี

ใช้รูปแบบการแสดงผลที่หลากหลาย ระบบพิกัดคาร์ทีเซียน เช่นเดียวกับระบบพิกัดเชิงขั้ว เป็นเรื่องธรรมดามาก เป้าหมายหลักคือการแสดงรูปแบบการแผ่รังสีที่เป็นตัวแทนในแนวนอน (ราบ) สำหรับการแสดง 360° เต็มรูปแบบหรือในแนวตั้ง (ระดับความสูง) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเพียง 90 หรือ 180 องศาเท่านั้น ข้อมูลจากเสาอากาศสามารถแสดงเป็นพิกัดคาร์ทีเซียนได้ดีกว่า เนื่องจากข้อมูลเหล่านี้สามารถพิมพ์ลงในตารางได้ จึงมักนิยมใช้การแสดงเส้นโค้งวิถีที่สื่อความหมายมากกว่าในพิกัดเชิงขั้ว ตรงกันข้ามกับระบบพิกัดคาร์ทีเซียน สิ่งนี้บ่งชี้ทิศทางโดยตรง

การแผ่รังสี

เพื่อความสะดวกในการจัดการ ความโปร่งใส และความสามารถรอบด้านสูงสุด รูปแบบการแผ่รังสีมักจะถูกทำให้เป็นมาตรฐานที่ขอบด้านนอกของระบบพิกัด ซึ่งหมายความว่าค่าสูงสุดที่วัดได้นั้นอยู่ในแนวเดียวกับ 0° และพล็อตไว้ที่ขอบด้านบนของแผนภูมิ การวัดรูปแบบการแผ่รังสีเพิ่มเติมมักจะแสดงเป็น dB (เดซิเบล) เทียบกับค่าสูงสุดนี้

การแผ่รังสี

ขนาดในรูปอาจแตกต่างกันไป เครื่องชั่งการวางแผนที่ใช้กันทั่วไปมีสามประเภท เชิงเส้น ลอการิทึมเชิงเส้น และลอการิทึมดัดแปลง สเกลเชิงเส้นจะเน้นลำแสงรังสีหลักและมักจะกดกลีบด้านข้างทั้งหมด เนื่องจากโดยปกติแล้วจะน้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์ของกลีบหลัก อย่างไรก็ตาม สเกลเชิงเส้นบันทึกแสดงถึงกลีบด้านข้างได้ดีและเป็นที่ต้องการเมื่อระดับของกลีบด้านข้างทั้งหมดมีความสำคัญ อย่างไรก็ตาม มันให้ความรู้สึกว่ามีเสาอากาศที่ไม่ดี เนื่องจากกลีบหลักมีขนาดค่อนข้างเล็ก สเกลลอการิทึมที่ได้รับการแก้ไข (รูปที่ 4) จะเน้นรูปร่างของลำแสงหลักเมื่อบีบอัดไซด์โลบระดับต่ำมาก (<30 dB) ไปยังศูนย์กลางของโหมด ดังนั้นกลีบหลักจึงมีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของกลีบด้านข้างที่แข็งแกร่งที่สุด ซึ่งเป็นประโยชน์ในการนำเสนอด้วยภาพ อย่างไรก็ตาม การแสดงรูปแบบนี้ไม่ค่อยมีการใช้ในเทคโนโลยีเนื่องจากเป็นการยากที่จะอ่านข้อมูลที่ถูกต้องจากรูปแบบดังกล่าว

การแผ่รังสี

การแผ่รังสี



รูปแบบการแผ่รังสีแนวนอน

แผนภาพเสาอากาศแนวนอนเป็นมุมมองแผนผังของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของเสาอากาศ ซึ่งแสดงเป็นระนาบสองมิติที่มีศูนย์กลางอยู่ที่เสาอากาศ

ความสนใจของการเป็นตัวแทนนี้คือการได้รับทิศทางของเสาอากาศ โดยทั่วไปแล้ว ค่า -3 dB จะถูกกำหนดเป็นวงกลมประบนสเกลด้วย จุดตัดระหว่างกลีบหลักกับวงกลมนี้ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าความกว้างของลำแสงครึ่งกำลังของเสาอากาศ พารามิเตอร์อื่นๆ ที่อ่านง่ายคืออัตราส่วนการเคลื่อนตัว/ถอย นั่นคือ อัตราส่วนระหว่างกลีบหลักและกลีบต่อท้าย และขนาดและทิศทางของกลีบด้านข้าง

การแผ่รังสี

การแผ่รังสี

สำหรับเสาอากาศเรดาร์ อัตราส่วนระหว่างกลีบหลักและกลีบด้านข้างเป็นสิ่งสำคัญ พารามิเตอร์นี้ส่งผลโดยตรงต่อการประเมินระดับการป้องกันการแทรกแซงของเรดาร์

การแผ่รังสี

รูปแบบการแผ่รังสีแนวตั้ง

รูปร่างของรูปแบบแนวตั้งคือภาพตัดขวางแนวตั้งของภาพสามมิติ ในแผนภาพเชิงขั้วที่แสดง (หนึ่งในสี่ของวงกลม) ตำแหน่งเสาอากาศคือจุดเริ่มต้น แกน X คือช่วงเรดาร์ และแกน Y คือความสูงของเป้าหมาย เทคนิคการวัดเสาอากาศอย่างหนึ่งคือการบันทึกสโตรโบสโคปด้วยแสงอาทิตย์โดยใช้เครื่องมือวัด RASS-S จาก Intersoft Electronics RASS-S (ระบบสนับสนุนการวิเคราะห์เรดาร์สำหรับไซต์งาน) เป็นระบบเรดาร์ที่ไม่ขึ้นกับผู้ผลิตสำหรับการประเมินองค์ประกอบต่างๆ ของเรดาร์โดยการเชื่อมต่อกับสัญญาณที่มีอยู่แล้วภายใต้สภาวะการทำงาน

การแผ่รังสี

รูปที่ 3: รูปแบบเสาอากาศแนวตั้งที่มีลักษณะโคซีแคนต์สแควร์

ในรูปที่ 3 หน่วยวัดเป็นไมล์ทะเลสำหรับระยะ และฟุตสำหรับระดับความสูง ด้วยเหตุผลทางประวัติศาสตร์ หน่วยวัดทั้งสองนี้ยังคงใช้ในการจัดการจราจรทางอากาศ หน่วยเหล่านี้มีความสำคัญรองเพียงเพราะปริมาณรังสีที่วางแผนไว้ถูกกำหนดให้เป็นระดับสัมพัทธ์ ซึ่งหมายความว่าระยะเจาะได้รับค่าของช่วงสูงสุด (ทางทฤษฎี) ที่คำนวณโดยใช้สมการเรดาร์

การแผ่รังสี

รูปร่างของกราฟให้ข้อมูลที่จำเป็นเท่านั้น! เพื่อให้ได้ค่าสัมบูรณ์ คุณต้องมีการวัดจุดที่สองภายใต้เงื่อนไขเดียวกัน คุณสามารถเปรียบเทียบกราฟทั้งสองและทราบถึงการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของประสิทธิภาพของเสาอากาศมากเกินไป

การแผ่รังสี

รัศมีเป็นเครื่องหมายสำหรับมุมเงย โดยแบ่งเป็นขั้นละครึ่งองศา มาตราส่วนแกน x และ y ไม่เท่ากัน (หลายฟุตเทียบกับหลายไมล์ทะเล) ส่งผลให้มีระยะห่างไม่เชิงเส้นระหว่างเครื่องหมายระดับความสูง ความสูงจะแสดงเป็นรูปแบบตารางเชิงเส้น ตารางที่สอง (เส้นประ) มุ่งเน้นไปที่ความโค้งของโลก

การแผ่รังสี

การแสดงแผนภาพเสาอากาศสามมิติส่วนใหญ่เป็นรูปภาพที่สร้างจากคอมพิวเตอร์ เวลาส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นโดยโปรแกรมจำลองและค่าของพวกมันใกล้เคียงกับแปลงที่วัดจริงอย่างน่าประหลาดใจ การสร้างแผนที่การวัดที่แท้จริงหมายถึงความพยายามในการวัดอย่างมาก เนื่องจากแต่ละพิกเซลของภาพแสดงถึงค่าการวัดของตัวเอง

การแผ่รังสี

การแสดงรูปแบบเสาอากาศสามมิติในพิกัดคาร์ทีเซียนจากเสาอากาศเรดาร์บนยานยนต์
(กำลังได้รับในระดับสัมบูรณ์! ดังนั้น โปรแกรมการวัดเสาอากาศส่วนใหญ่จึงเลือกการประนีประนอมสำหรับการแสดงนี้ เฉพาะส่วนแนวตั้งและแนวนอนของแผนภาพผ่านเสาอากาศเท่านั้นที่สามารถใช้เป็นการวัดจริงได้

การแผ่รังสี

พิกเซลอื่นๆ ทั้งหมดคำนวณโดยการคูณเส้นโค้งการวัดทั้งหมดของแผนภาพแนวตั้งด้วยการวัดกราฟแนวนอนเพียงครั้งเดียว พลังการประมวลผลที่ต้องการนั้นมีมหาศาล นอกเหนือจากการนำเสนอที่น่าพึงพอใจในการนำเสนอแล้ว ประโยชน์ของมันก็ยังเป็นที่น่าสงสัย เนื่องจากไม่สามารถรับข้อมูลใหม่จากการเป็นตัวแทนนี้ได้ เมื่อเปรียบเทียบกับแปลงสองแปลงที่แยกจากกัน (แปลงเสาอากาศแนวนอนและแนวตั้ง) ในทางตรงกันข้าม: โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่รอบนอก กราฟที่สร้างขึ้นด้วยการประนีประนอมนี้ควรเบี่ยงเบนไปจากความเป็นจริงอย่างมาก

การแผ่รังสี

นอกจากนี้ แปลง 3 มิติสามารถแสดงเป็นพิกัดคาร์ทีเซียนและพิกัดเชิงขั้วได้

การแผ่รังสี

ความกว้างของลำคลื่นของเสาอากาศเรดาร์มักเข้าใจว่าเป็นความกว้างของลำคลื่นแบบครึ่งกำลัง ความเข้มของการแผ่รังสีสูงสุดจะพบในชุดของการวัด (ส่วนใหญ่อยู่ในห้องไร้เสียงสะท้อน) จากนั้นจุดที่อยู่ที่ด้านใดด้านหนึ่งของจุดสูงสุด ซึ่งแสดงถึงความเข้มสูงสุดที่เพิ่มขึ้นเป็นครึ่งหนึ่งกำลัง ระยะห่างเชิงมุมระหว่างจุดครึ่งกำลังถูกกำหนดให้เป็นความกว้างของลำแสง [1] ครึ่งหนึ่งของกำลังมีหน่วยเป็นเดซิเบลคือ −3 เดซิเบล ดังนั้นลำแสงของกำลังครึ่งหนึ่งw

กระทู้ที่เกี่ยวข้อง