เสาอากาศสะท้อนแสง : การทำงาน ประเภท และการใช้งาน

เสาอากาศที่มีกำลังขยายสูงนั้นจำเป็นสำหรับการสื่อสารทางวิทยุทางไกล ดาราศาสตร์วิทยุ เรดาร์ความละเอียดสูง ฯลฯ ดังนั้น เสาอากาศที่มีกำลังขยายสูงที่ใช้บ่อยที่สุด เสาอากาศ เป็นเสาอากาศแบบ Reflector เนื่องจากสามารถขยายได้สูงกว่า 30 dB สำหรับความถี่ที่สูงขึ้นและไมโครเวฟ ดังนั้นการออกแบบแผ่นสะท้อนแสงสำหรับการใช้งานจำนวนมากสามารถส่งผลให้เกิดความก้าวหน้าอย่างน่าทึ่งในการพัฒนาเทคนิคการวิเคราะห์และการทดลองที่ซับซ้อน โดยการปรับรูปร่างพื้นผิวแผ่นสะท้อนแสงและการปรับความสว่างเหนือช่องรับแสงเพื่อเพิ่มอัตราขยาย บทความนี้จึงกล่าวถึงภาพรวมของก เสาอากาศสะท้อนแสง - การทำงานกับแอพพลิเคชั่น

เสาอากาศสะท้อนแสงคืออะไร?

คำจำกัดความของเสาอากาศสะท้อนแสงคือ เสาอากาศที่ออกแบบมาเพื่อสะท้อนสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าที่ตกกระทบซึ่งมาจากแหล่งที่แยกต่างหาก เสาอากาศนี้ได้รับการออกแบบมาให้ทำงานที่ความถี่ไมโครเวฟสูงเป็นหลัก เป็นที่นิยมมากที่สุดในระบบเสาอากาศของยานอวกาศเนื่องจากโครงสร้างน้ำหนักเบาและเรียบง่าย นี้ เสาอากาศ ทำด้วยแผ่นสะท้อนแสงหลายแบบที่มีพื้นผิวเป็นไฮเพอร์โบลิก พาราโบลา ทรงกลม หรือทรงรี ดังนั้นพาราโบลาจึงเป็นเสาอากาศที่ใช้บ่อยที่สุด เดอะ แผนภาพเสาอากาศสะท้อนแสง แสดงไว้ด้านล่าง

เสาอากาศสะท้อนแสงทำงานอย่างไร

หลักการทำงานของเสาอากาศแบบสะท้อนแสงคือ เสาอากาศนี้ทำงานที่ช่วงความถี่ไมโครเวฟสูง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความถี่นี้ทำหน้าที่เป็นคลื่นแสง ดังนั้น คลื่นแสงนี้จะสะท้อนออกมาเมื่อตกกระทบพื้นผิว อย่างไรก็ตาม เสาอากาศนี้เป็นการรวมกันของพื้นผิวสะท้อนแสงและองค์ประกอบฟีด ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องใช้พื้นผิวสะท้อนแสงกับองค์ประกอบเสาอากาศเพื่อให้การกระตุ้นกับองค์ประกอบสะท้อนแสง ดังนั้นจึงประกอบด้วยองค์ประกอบทั้งแบบแอคทีฟและแบบพาสซีฟ

เสาอากาศที่ใช้ในการกระตุ้นเรียกว่า องค์ประกอบที่ใช้งานอยู่ ในขณะที่พลังงานที่เปล่งออกมาอีกครั้งผ่านองค์ประกอบที่ใช้งานเรียกว่าองค์ประกอบแบบพาสซีฟหรือพื้นผิวที่สะท้อนแสง ดังนั้นองค์ประกอบที่ใช้งานคือฟีดในขณะที่องค์ประกอบแบบพาสซีฟคือตัวสะท้อนแสง

โดยทั่วไป เสาอากาศนี้มีบทบาทสำคัญในการแพร่กระจายคลื่นวิทยุ เนื่องจากจะเปลี่ยนรูปแบบการแผ่รังสีขององค์ประกอบที่แผ่รังสี เสาอากาศเหล่านี้ทำงานในลักษณะที่ป้อนพลังงานไปยังพื้นผิวสะท้อนแสงซึ่งอยู่ในตำแหน่งที่เหมาะสม นอกจากนี้ในการรับพลังงาน ตัวสะท้อนแสงจะนำทางไปยังทิศทางที่แน่นอน

ที่นี่ ควรสังเกตว่าเสาอากาศที่มีอัตราการขยายสูงทำงานที่ความถี่ไมโครเวฟและมีขนาดทางกายภาพที่เล็กซึ่งให้ทิศทางที่ต้องการ แม้จะมีการกำหนดค่าทางเรขาคณิตหลายแบบ แต่ก็มีบางรูปแบบที่เป็นที่นิยมซึ่งมีพื้นผิวสะท้อนแสงของเสาอากาศ ดังนั้น เสาอากาศแบบรีเฟลกเตอร์จึงถูกจัดประเภทตามนี้

ประเภทเสาอากาศสะท้อนแสง

เสาอากาศสะท้อนแสงแบ่งออกเป็นประเภทต่าง ๆ เช่น แท่ง ระนาบ มุม ทรงกระบอก ทรงกลม และพาราโบลา และแต่ละประเภทจะกล่าวถึงด้านล่าง

ตัวสะท้อนแสงระนาบ

เสาอากาศรีเฟลกเตอร์ในระนาบประกอบด้วยเสาอากาศหลักและพื้นผิวสะท้อนแสง ซึ่งมีประโยชน์มากในการปล่อยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าในทิศทางที่ต้องการ แต่ไม่สามารถรวมพลังงานในทิศทางไปข้างหน้าได้ แผ่นสะท้อนแสงนี้เรียกอีกอย่างว่าแผ่นสะท้อนแสงแบบแผ่นเรียบ และถือเป็นหนึ่งในแผ่นสะท้อนแสงแบบธรรมดาที่นำคลื่น EM ไปในทิศทางที่เหมาะสม

ในเสาอากาศนี้ แผ่นโลหะระนาบจะถูกจัดเรียงในระยะเฉพาะจากจุดป้อน สำหรับคลื่นวิทยุขาเข้า จะทำหน้าที่เป็นกระจกระนาบและยอมให้มีการสะท้อนกลับตลอดคลื่น ตัวสะท้อนแสงในระนาบมีความยากในการปรับพลังงานโดยรวมให้อยู่ในทิศทางไปข้างหน้า ดังนั้น เพื่อจัดการกับลักษณะของรูปแบบ อิมพีแดนซ์ ไดเร็กทิวิตี & อัตราขยายของระบบ จึงใช้โพลาไรเซชันขององค์ประกอบแอคทีฟที่มีตำแหน่งรอบหน้าสะท้อนแสง

ตัวสะท้อนแสงมุม

เสาอากาศสะท้อนแสงแบบมุมประกอบด้วยพื้นผิวเรียบนำไฟฟ้าอย่างน้อยสองหรือสามชิ้นที่ตัดกัน ดังนั้นในสายอากาศประเภทนี้ องค์ประกอบฟีดจึงเป็นทั้งไดโพลหรือคอลลิเนียร์ไดโพล เสาอากาศชนิดสะท้อนแสงแบบมุมใช้เป็นหลักเพื่อให้ได้พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่สอดคล้องกันภายในทิศทางไปข้างหน้า ดังนั้นจึงใช้เพื่อลดรังสีในทิศทางด้านข้างและด้านหลัง

ตัวสะท้อนแสงนี้เป็นรุ่นดัดแปลงของตัวสะท้อนแสงระนาบเพื่อแสดงการแผ่รังสีสูงสุดในทิศทางไปข้างหน้า รูปร่างของตัวสะท้อนแสงระนาบส่วนใหญ่ได้รับการแก้ไขโดยการรวมแผ่นระดับสองแผ่นเข้าด้วยกันเพื่อสร้างมุม สิ่งเหล่านี้ใช้เพื่อปรับปรุงความสามารถในการควบคุมทิศทางของพลังงาน EM ในทิศทางไปข้างหน้าเพื่อลดอัตราขยายของคลื่นที่สะท้อนกลับ

ตัวสะท้อนแสงทรงกระบอก

ตัวสะท้อนแสงที่สร้างด้วยรูปทรงกระบอกเรียกว่าตัวสะท้อนแสงทรงกระบอก รูปร่างทรงกระบอกของตัวสะท้อนแสงทำให้คุณสามารถโฟกัสสัญญาณบนพื้นผิวของเสาอากาศได้ แผ่นสะท้อนแสงเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายทุกที่ที่ต้องการการครอบคลุมแนวตั้งมุมกว้างและลำแสงแนวราบที่คมชัด เช่น แหล่งกำเนิดเส้นและเสาอากาศนำทางในอากาศ

ตัวสะท้อนแสงทรงกลม

แผ่นสะท้อนแสงทรงกลมได้รับการออกแบบให้มีพื้นผิวทรงกลมคล้ายกับแผ่นสะท้อนแสงทรงกระบอก ซึ่งหมายความว่าแผ่นสะท้อนแสงเหล่านี้เป็นส่วนประกอบของพื้นผิวทรงกลม ขนาดของตัวสะท้อนแสงในเสาอากาศนี้คือครึ่งหนึ่งของทรงกลม สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการปรับพลังงานจากองค์ประกอบที่เคลื่อนไหวไปยังทิศทางไปข้างหน้า

ตัวสะท้อนแสงพาราโบลา

เสาอากาศสะท้อนแสงชนิดหนึ่งที่ออกแบบในโครงสร้างพาราโบลาโดยใช้คุณสมบัติของพาราโบลา เรียกว่า รีเฟลกเตอร์พาราโบลา ในเสาอากาศนี้ มีองค์ประกอบแอคทีฟซึ่งโฟกัสแกนหลักเพื่อสะท้อนคลื่นที่แผ่ออกมาในทิศทางขนานกับแกนหลัก

ดังที่แสดงในแผนภาพด้านบน คลื่นที่เกิดจากเสาอากาศแบบแตรจะตกกระทบกับแผ่นสะท้อนแสง แผ่นสะท้อนแสงนี้เพียงแค่สะท้อนแสงเพื่อสร้างระนาบหน้าคลื่น คลื่นเหล่านี้จะถูกยกเลิกในทิศทางอื่นเนื่องจากความแตกต่างของเส้นทางและเฟส ด้วยวิธีนี้ เสาอากาศแผ่นสะท้อนแสงพาราโบลาจะเปลี่ยนจากคลื่นทรงกลมเป็นคลื่นระนาบ

ก้านสะท้อนแสง

เสาอากาศชนิดหนึ่งที่มีตัวสะท้อนแสงรูปแท่งเรียกว่าเสาอากาศตัวสะท้อนแสงแบบแท่ง ตัวสะท้อนแสงแบบแท่งส่วนใหญ่จะใช้ใน เสาอากาศยากิ-อุดะ . แผ่นสะท้อนแสงนี้ถูกจัดเรียงไว้ที่ระยะเฉพาะที่ด้านหลังขององค์ประกอบขับเคลื่อนภายในเสาอากาศ & โดยทั่วไปจะมีความยาวเหนือความยาวขององค์ประกอบขับเคลื่อนซึ่งเป็นไดโพลแบบครึ่งคลื่น ตัวสะท้อนแสงในเสาอากาศให้รีแอกแตนซ์แบบเหนี่ยวนำ ซึ่งช่วยนำทางสนามที่แผ่ออกไปในทิศทางย้อนกลับไปยังองค์ประกอบที่ขับเคลื่อนเพื่อลดการสูญเสียเนื่องจากคลื่นที่สะท้อนกลับ ดังนั้นจึงช่วยในการปรับปรุงกำไร

ข้อดี

เดอะ ข้อดีของเสาอากาศสะท้อนแสง รวมสิ่งต่อไปนี้

• เหล่านี้มีความหลากหลาย
• พวกเขามีการแสดงรังสีที่โดดเด่น
• เสาอากาศแบบพาราโบลามีอัตราขยายสูงและมีทิศทางสูง
• ตัวสะท้อนแสงพาราโบลาลดก้อนเล็กลง
• ปริมาณการสูญเสียพลังงานค่อนข้างต่ำเมื่อเทียบกับเสาอากาศอื่นๆ
• ให้ความยืดหยุ่นในขณะจัดเรียงองค์ประกอบฟีด
• แผ่นสะท้อนแสงแบบพาราโบลาช่วยให้ปรับลำแสงได้ง่าย

ข้อเสีย

เดอะ ข้อเสียของเสาอากาศสะท้อนแสง รวมสิ่งต่อไปนี้

• เสาอากาศสะท้อนแสงต้องมีความสมดุลเพื่อไม่ให้กีดขวางจุดป้อน
• การออกแบบเสาอากาศแบบพาราโบลาเป็นขั้นตอนที่ซับซ้อน
• ความบิดเบี้ยวของพื้นผิวในเสาอากาศแผ่นสะท้อนแสงแบบพาราโบลาสามารถเกิดขึ้นได้ในจานขนาดใหญ่มาก ดังนั้นจึงสามารถลดลงได้ด้วยตาข่ายกว้างแทนพื้นผิวที่ต่อเนื่อง
• ขนาดเสาอากาศนี้ค่อนข้างใหญ่และค่าใช้จ่ายโดยรวมก็สูงเช่นกัน
• เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ประสิทธิภาพที่ดีที่สุด ควรวางฟีดให้ตรงกับจุดโฟกัสของเสาอากาศพาราโบลา สิ่งนี้ยากที่จะบรรลุผลได้จริง

แอพพลิเคชั่น

เดอะ การประยุกต์ใช้เสาอากาศสะท้อนแสง รวมถึงสิ่งต่อไปนี้

• เสาอากาศแบบสะท้อนแสงถูกใช้อย่างแพร่หลายในการสื่อสารผ่านดาวเทียม เรดาร์ การวัดระยะไกลในอวกาศ ดาราศาสตร์วิทยุ และการสำรวจระยะไกล
• ประเภทตัวสะท้อนแสงเป็นส่วนสำคัญของการสื่อสารเช่นเดียวกับระบบเรดาร์
• เสาอากาศเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในการสื่อสารแบบจุดต่อจุด การสำรวจระยะไกล การสื่อสารผ่านดาวเทียม การวัดระยะไกลในห้วงอวกาศ และการส่งสัญญาณโทรทัศน์
• ชนิดแผ่นสะท้อนแสงสามารถใช้ได้กับดาราศาสตร์วิทยุ เรดาร์ตรวจอากาศ และในระบบยานอวกาศ
• ประสิทธิภาพของเสาอากาศสามารถเพิ่มประสิทธิภาพได้ด้วยตัวสะท้อนแสง ดังนั้นจึงใช้เสาอากาศสะท้อนแสงเพื่อเพิ่มทิศทาง
• เสาอากาศนี้ใช้ในยานอวกาศ

ดังนั้นนี่คือ ภาพรวมของแผ่นสะท้อนแสง เสาอากาศ – ทำงานร่วมกับแอพพลิเคชั่น เสาอากาศเหล่านี้เรียกว่า เสาอากาศไมโครเวฟ และช่วงความถี่ในการทำงานของเสาอากาศนี้มักจะสูงกว่า 1 MHz ดังนั้นเสาอากาศเหล่านี้จึงถูกนำมาใช้ในแอปพลิเคชันไร้สาย นี่คือคำถามสำหรับคุณ เสาอากาศมีหน้าที่อะไร