นี่คือเครื่องสั่นแบบอสมมาตรซึ่งเป็นแท่งโลหะแข็ง เสาอากาศแส้ใช้ในด้านวิทยุกระจายเสียงและการสื่อสารทางวิทยุ

เสาอากาศแบบ Whip ที่ทำงานในย่านคลื่นสั้นจะใช้ในชุดแบบพกพาและแบบสวมใส่ได้ พร้อมด้วยเครื่องรับสัญญาณแบบอัตโนมัติหรือแบบแมนนวล เสาอากาศอาจมีความยาวต่างกัน (1-3 ม.) และสามารถมีจำนวนส่วนต่างกัน (2-6) เสาอากาศแส้ประสิทธิภาพสูงใช้ในพื้นที่ป่าและขรุขระซึ่งเสาอากาศทั่วไปไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในการเพิ่มช่วงความถี่ จะมีการต่อคอยล์ขยายเข้ากับเสาอากาศแบบแส้
เสาอากาศแส้คลื่นสั้นชุดแรกประกอบด้วยฉนวนรองรับพอร์ซเลนขนาดใหญ่ เมื่อทำการปรับเสาอากาศ เครื่องสั่นจะยาวหรือสั้นลง เสาอากาศสมัยใหม่นั้นปรับแต่งได้ง่าย และโดยไม่ต้องใช้ฉนวนขนาดใหญ่ ทำให้ได้เสาอากาศที่ตรงกับเอาต์พุตของเครื่องส่งสัญญาณและตัวป้อนตามต้องการ

เสาอากาศแบบแส้พร้อมอุปกรณ์จับคู่แกมม่าจะดูเหมือนเครื่องสั่นซึ่งเสียบอยู่ในข้อต่อ
ในทางกลับกันข้อต่อจะถูกบัดกรีไปที่ขอบของแผ่นโลหะ ในเสาอากาศแบบแส้บางรุ่น ฟังก์ชั่นเครื่องสั่นจะดำเนินการโดยท่อน้ำชุบสังกะสี ซึ่งเชื่อมเข้ากับข้อต่อสองตัวที่มีเกลียวภายใน หูสี่หูที่มีมัดถ่วงจะติดอยู่กับข้อต่ออื่น ที่ส่วนท้ายของตุ้มน้ำหนักจะมีฉนวนน็อต คานนอกเหนือจากการทำหน้าที่เป็นเครื่องถ่วงแล้วยังทำหน้าที่ดูแลเสากระโดงของชั้นที่หนึ่งอีกด้วย เครื่องสั่นจะอยู่ที่ด้านหนึ่งของแท่น และด้านตรงข้ามของแท่นจะมีฉนวนรองรับพร้อมท่อแกมมาแมตเชอร์ติดอยู่ จัมเปอร์โลหะที่เลื่อนขึ้นและลงครอบคลุมทั้งท่อแกมมาแมตเชอร์และท่อสั่น กล่องโลหะได้รับการแก้ไขที่ด้านบนของแท่นระหว่างเครื่องจับคู่แกมมาและเครื่องสั่น ภายในกล่องประกอบด้วยขั้วต่อความถี่สูงและตัวเก็บประจุแบบแปรผัน มีการติดตั้งตัวเก็บประจุคงที่ขนานกับตัวเก็บประจุ แผ่นโรเตอร์และสเตเตอร์ของตัวเก็บประจุถูกหุ้มฉนวนจากกล่องโลหะ ท่อสั่นทำสี่รูสำหรับลวดทองแดงซึ่งปลายงอเหนือขอบท่อ ฉนวนเสาอากาศเช่นเดียวกับฉนวนสำหรับเสาอากาศในอาคารติดอยู่กับลวดทองแดง

ดังนั้นโครงสร้างที่ได้จึงสร้างชั้นที่สองของสายไฟกายสำหรับเสาอากาศแส้ รูเครื่องสั่นซึ่งอยู่ที่ด้านบนปิดด้วยปลั๊กไม้ซึ่งไม่อนุญาตให้ความชื้นเข้าไปในเครื่องสั่น รูด้านบนของท่อ gamma matcher ก็ปิดด้วยปลั๊กไม้ที่คล้ายกัน

สายโคแอกเชียลที่มีความต้านทานลักษณะเฉพาะเชื่อมต่อกับขั้วต่อความถี่สูงซึ่งอยู่บนกล่องโลหะ หน้าสัมผัสขั้วต่อที่หุ้มฉนวนไว้ล่วงหน้าจะเชื่อมต่อกับแผ่นสเตเตอร์ของตัวเก็บประจุ ชิ้นส่วนฉนวนที่เป็นตัวนำยืดหยุ่นเชื่อมต่อกับแผ่นโรเตอร์ของตัวเก็บประจุและติดกับฐานของท่อแกมมาแมตเชอร์

เสาอากาศแส้ได้รับการปรับด้วยอุปกรณ์พิเศษที่กำหนดตัวบ่งชี้ความแรงของสนาม วิธีที่ง่ายที่สุดในการตั้งค่าคือการใส่แอมมิเตอร์ความร้อนเข้าไปในสายไฟ การโก่งตัวของเข็มแอมมิเตอร์มากที่สุดเกิดขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนตัวของจัมเปอร์ขึ้นและลง ตัวแยกสายไฟจะอยู่ที่ตั้งแต่แผ่นโรเตอร์ของตัวเก็บประจุจนถึงฐานของท่อแกมมาแมตเชอร์

ตัวป้อนเชื่อมต่อกับเสาอากาศแส้ผ่านขั้วต่อความถี่สูง แรงดันไฟฟ้าความถี่สูงจะจ่ายให้กับเสาอากาศผ่านสายโคแอกเซียล เมื่อปรับเสาอากาศแส้ เครื่องส่งสัญญาณควรเล็งไปที่การแผ่รังสีสูงสุดในย่านความถี่กลางมือสมัครเล่น เมื่อปรับเสาอากาศในที่สุด การแผ่รังสีที่ใหญ่ที่สุดจะมาจากเสาอากาศนั้น จัมเปอร์จะติดแน่นกับท่อไวเบรเตอร์และท่อแกมมาแมตเชอร์ สถานที่ยึดเคลือบด้วยดินน้ำมันเพื่อความน่าเชื่อถือยิ่งขึ้น

ไม่สามารถติดตั้งเสาอากาศแนวตั้งแยกกันสำหรับแต่ละแบนด์ได้เสมอไป ในกรณีนี้ คุณสามารถใช้พินเดียวในการทำงานได้หลายช่วง เนื่องจากการเลือกความยาวทางกายภาพของพินจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะปรับอิมพีแดนซ์อินพุตให้เป็นลักษณะอิมพีแดนซ์ของสายโคแอกเซียลเมื่อใช้งานกับวงดนตรีสมัครเล่นหลายวง จึงมีการใช้สายเปิดแบบสองสายเพื่อจ่ายไฟให้กับเสาอากาศดังกล่าว ซึ่งช่วยให้สามารถทำงานได้ด้วยความเร็วสูง สว.

แผนภาพของเสาอากาศดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1 เสาอากาศประกอบด้วยแท่งที่มีความยาว LA และ LP ที่มีความยาวอย่างน้อยสี่น้ำหนักถ่วง เพื่อให้การทำงานที่มีประสิทธิภาพของเสาอากาศแนวตั้ง ซึ่งพินไม่ได้ถูกปรับให้สั่นพ้องกับสัญญาณที่ปล่อยออกมา จำเป็นอย่างยิ่งที่ความยาวทางไฟฟ้าของพินจะต้องเท่ากับ 1/8 ของความยาวคลื่นเป็นอย่างน้อย

ดังนั้นเพื่อให้เสาอากาศทำงานในย่านความถี่สมัครเล่น 6-80 เมตร ความยาวของส่วนแนวตั้งคือ 5 เมตรก็เพียงพอแล้ว ตามที่ระบุไว้ในแหล่งวิทยุสมัครเล่นหลายแห่งสำหรับการทำงานของเสาอากาศหลายแบนด์แนวตั้งนั้นไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องถ่วงเรโซแนนซ์ซึ่งแน่นอนว่าช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของเสาอากาศ แต่ในขณะเดียวกันก็ทำให้การออกแบบมีความซับซ้อนอย่างมาก

น้ำหนักถ่วงสี่อันที่มีความยาวเท่ากับความสูงของพินก็เพียงพอแล้ว เสาอากาศรับพลังงานผ่านสายเปิดที่มีความต้านทานลักษณะเฉพาะ 300-600 โอห์ม ตลอดความยาวที่เหมาะสมผ่านอุปกรณ์จับคู่ที่รู้จัก

ยังไม่มีความเห็นพ้องต้องกันในหมู่นักวิทยุสมัครเล่นว่าควรใช้พินยาวเท่าใดเพื่อสร้างเสาอากาศดังกล่าว มีสองความคิดเห็นเกี่ยวกับความยาวของพิน อย่างแรกคือพินจะต้องมีการสั่นพ้องบนแถบความถี่สมัครเล่นด้านบนที่ใช้เสาอากาศ และอย่างที่สองคือพินไม่จำเป็นต้องมีการสั่นพ้องในช่วงการทำงานของเสาอากาศ

เนื่องจากเสาอากาศแบบแส้ถูกป้อนผ่านสายเปิด และระบบตัวป้อนเสาอากาศจำเป็นต้องจับคู่กับอิมพีแดนซ์เอาต์พุตอิมพีแดนซ์ต่ำของตัวรับส่งสัญญาณผ่านอุปกรณ์ที่ตรงกัน ดังนั้น ตามทฤษฎีแล้ว จึงไม่มีความแตกต่างว่าจะใช้เสาอากาศแส้เรโซแนนซ์หรือว่า เสียงสะท้อนแบบแท่งอยู่นอกย่านความถี่สมัครเล่น ดังนั้น จึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ชดเชยค่ารีแอกแตนซ์ของเสาอากาศผ่านอุปกรณ์ที่ตรงกัน

ในทางปฏิบัติอาจกลายเป็นว่าเสาอากาศที่ไม่เรโซแนนซ์ที่ป้อนผ่านสายสองเส้นจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากการเฉลี่ยพารามิเตอร์เมื่อใช้งานบนหลายแบนด์ เสาอากาศที่มีความยาวเรโซแนนซ์จำเป็นต้องมีอิมพีแดนซ์อินพุตหลายกิโลโอห์มสำหรับวงดนตรีสมัครเล่นบางวง เช่น จะมีโหนดแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่อินพุต ซึ่งอาจทำให้การจับคู่พินกับสายส่งมีความซับซ้อนมากขึ้น จากนั้นจึงจับคู่อุปกรณ์ในช่วงเรโซแนนซ์ เนื่องจากจำนวนผู้สนับสนุนเสาอากาศแส้หลายแบนด์แบบเรโซแนนซ์และไม่เรโซแนนซ์เกือบจะเท่ากัน เราจะวิเคราะห์ทั้งสองตัวเลือก

การออกแบบแท่งแนวตั้งแบบหลายแบนด์แบบคลาสสิกแบบไม่สะท้อนต้องได้รับการยอมรับว่าเป็นเสาอากาศ WB6AAM เสาอากาศนี้และตุ้มน้ำหนักมีความยาว 6.1 เมตร ตารางที่ 1 แสดงค่าเกนของเสาอากาศนี้สัมพันธ์กับเครื่องสั่นโมโนโพลแบบคลื่นสี่ส่วนที่ทำงานในช่วงที่เปรียบเทียบ

ตารางที่ 1
ดังที่เห็นจากตารางนี้ พารามิเตอร์ของเสาอากาศนี้ดีมากในช่วง 6-20 เมตร ซึ่งน่าพอใจเมื่อใช้งานในช่วง 30-50 เมตร และสามารถใช้เสาอากาศเพื่อการทำงานเสริมในช่วง 80 เมตรได้ ให้คำอธิบายของเสาอากาศแบบไม่เรโซแนนซ์ที่มีความยาวส่วนแนวตั้งและน้ำหนักถ่วง 6.7 เมตร เห็นได้ชัดว่าพารามิเตอร์แตกต่างจากเสาอากาศ WB6AAM เล็กน้อยและในทางปฏิบัติแล้วไม่มีความแตกต่างในการเลือกความยาวของเสาอากาศ - 6.1 หรือ 6.7 เมตรทั้งหมดขึ้นอยู่กับความง่ายในการใช้วัสดุบางอย่างเพื่อสร้างเสาอากาศเท่านั้น

เสาอากาศที่ทำงานในโหมดเรโซแนนซ์บนแถบความถี่ 10 และ 20 เมตร ที่มีความสูงส่วนแนวตั้งและความยาวถ่วง 508 ซม. เสาอากาศนี้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพน้อยกว่าเสาอากาศ WB6AAM เนื่องจากความสูงน้อยกว่าเล็กน้อย เสาอากาศที่มีความยาวแนวตั้ง 10 เมตรและตุ้มน้ำหนักสามอัน

เนื่องจากส่วนแนวตั้งมีความยาวค่อนข้างยาว เสาอากาศนี้จึงสามารถให้การทำงานไม่เพียงแต่ในระยะ 10-80 เมตรตามที่ระบุไว้ในคำอธิบาย แต่ยังอยู่ในช่วง 160 เมตรด้วย อัตราขยายจะมากกว่าเสาอากาศ WB6AAM แนวตั้งประมาณหนึ่งเท่าครึ่ง (ดูตารางที่ 1) และแน่นอนว่าหากมีพื้นที่เพียงพอสำหรับเสาอากาศและวัสดุ จะเป็นการดีกว่าถ้าใช้เสาอากาศที่มีส่วนแนวตั้ง ความยาว 10 เมตร

สายส่งแบบสองสายสำหรับจ่ายไฟให้กับเสาอากาศประเภทนี้สามารถทำแบบโฮมเมดได้ คุณสามารถใช้สายริบบิ้นมาตรฐานเช่นประเภท CATV เมื่อกำลังไฟที่จ่ายให้กับเสาอากาศไม่เกิน 100 W สายโทรศัพท์ TRP ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในหมู่นักวิทยุสมัครเล่นในชื่อเส้นก๋วยเตี๋ยวสามารถใช้เป็นสายส่งได้ น่าเสียดายที่เมื่อทำงานภายใต้สภาวะบรรยากาศ TRP มักจะล้มเหลวหลังจากผ่านไปไม่กี่ปีเนื่องจากฉนวนถูกทำลาย

เป็นเพราะปัญหาการขาดแคลนสายส่งแบบเปิดที่นักวิทยุสมัครเล่นพยายามจ่ายไฟให้กับเสาอากาศดังกล่าวผ่านสายโคแอกเซียลโดยใช้อุปกรณ์จับคู่ต่างๆ ที่อยู่บนพินเสาอากาศโดยตรง UA1DZ เสนอข้อตกลงดังกล่าวที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด

ปัจจุบันสิ่งที่เรียกว่าเสาอากาศแส้ซึ่งผลิตรังสีสม่ำเสมอในระนาบแนวนอนได้กลายเป็นที่แพร่หลายในหมู่นักวิทยุสมัครเล่น

เสาอากาศแส้

ง่ายต่อการผลิตและเข้ากันได้ดีกับสายเคเบิลที่มีความต้านทาน 72 โอห์ม (รูปที่ 1) ในการสร้างเสาอากาศ (ที่ 38-40 MHz) คุณต้องมีท่ออลูมิเนียม (แก้ว) ยาว 1.86 ม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 25 ถึง 40 มม. และ; หมุด (แข็งหรือกลวง) ที่มีความยาวเท่ากัน

ท่ออะลูมิเนียม ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 12 มม. สามารถใช้เป็นพินได้ กระจกทำจากท่อดูราลูมินขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 มม.

ข้าว. 1. การออกแบบเสาอากาศแบบแส้ 1 - พิน; 2 — ฉนวน (ลูกแก้ว); 3 - ทางแยกของสายเคเบิลถักกับกระจก; 4 - แก้ว; 5 - สายเคเบิล (คลื่น R 70 - 75 โอห์ม); 6 - ปลั๊ก

ต้องยึดหมุดเข้ากับปลั๊กที่ทำจากแก้วออร์แกนิกซึ่งมีการเจาะรูไว้ล่วงหน้าตามเส้นผ่านศูนย์กลางของพิน แกนกลางของสายเคเบิลถูกบัดกรีเข้ากับพินอย่างแน่นหนา และปลอกสายเคเบิลเชื่อมต่อกับกระจกอย่างแน่นหนาในส่วนบน

หลังจากทำการเชื่อมต่อที่จำเป็นทั้งหมดแล้ว ให้เสียบปลั๊กเข้ากับพิน จากนั้นจึงดันเข้าไปในท่อด้วยแรงเสียดทานอย่างมาก

เพื่อป้องกันการซึมผ่านของน้ำ ควรเติมเรซินบริเวณรอบๆ พิน (จากธาตุกัลวานิก) ในกรณีนี้จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่า "สายพาน" ของเรซินไม่กว้างเกินไปมิฉะนั้นจะทำให้คุณสมบัติการเป็นฉนวนของไม้ก๊อกแย่ลงอย่างมาก

ไม่ว่าในกรณีใดคุณควรเติมพื้นที่ผิวทั้งหมดของปลั๊กด้วยเรซินเนื่องจากเรซินเป็นฉนวนที่ไม่ดีสำหรับกระแสความถี่สูง หากหมุดทำจากท่อจะต้องปิดรูด้านบนให้แน่นด้วยปลั๊กโดยเฉพาะอย่างยิ่งควรใช้ยาง

เสาอากาศแบบควอเตอร์เวฟ

หากไม่มีท่อที่จำเป็นในการทำกระจก คุณสามารถใช้เสาอากาศแบบคลื่นสี่ส่วน (พิน) ที่มีองค์ประกอบแบบเอียงได้ การออกแบบเสาอากาศดังกล่าวมีความชัดเจนจากรูปที่ 1 2.

องค์ประกอบที่มีความลาดเอียงทำจากลวดทองแดงที่หนาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (2.5-3 มม.) และยังคงเป็นสายต่อของลวดตัวนำของชั้นบน แต่ถูกแยกออกจากพวกมันด้วยฉนวนน็อตสองตัว ควรใช้สายโคแอกเชียลที่มีคุณลักษณะความต้านทาน 70–75 โอห์มเป็นตัวป้อน

ข้าว. 2. แส้เสาอากาศที่มีองค์ประกอบเอียง 1 - ฉนวน; 2 — ท่อเสา; 3 - องค์ประกอบเอียง; 4 - ฉนวน

การจับคู่เสาอากาศกับตัวป้อนทำได้โดยการเปลี่ยนความยาวของแกนและองค์ประกอบที่เอียงในช่วงจาก 94 ถึง 100% ของความยาวคลื่นหนึ่งในสี่

อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าการเปลี่ยนแปลงความต้านทานอินพุตเสาอากาศที่เกิดจากการเปลี่ยนความยาวขององค์ประกอบนั้นไม่มีนัยสำคัญ ดังนั้นความยาวขององค์ประกอบจึงสามารถหาค่าได้ทันทีเท่ากับ 0.97 1/4 แลมบ์ดา

แกนกลางของสายเคเบิลเชื่อมต่อกับพิน และปลอกเชื่อมต่อกับองค์ประกอบของชั้น ท่อเสาจะต้องไม่เชื่อมต่อทางไฟฟ้ากับเสาอากาศ

เสาอากาศแบบมีห่วงและกากบาทแบบกราวด์

ในบรรดาเสาอากาศแบบแส้ทั้งหมด เสาอากาศที่ดีที่สุดคือแบบมีห่วงและมีสายดิน เสาอากาศที่มีกากบาทต่อสายดินจะแผ่รังสีในมุมเล็กน้อยไปยังขอบฟ้า ซึ่งให้ระยะที่เพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อใช้งานกับคลื่นพื้นดิน

ด้วยเหตุนี้ จึงมีประโยชน์เพียงเล็กน้อยในการสื่อสารในระยะทางไกลๆ เมื่อเกิดการสะท้อนจากชั้นไอออไนซ์

ในรูป รูปที่ 3 แสดงไดอะแกรมของเสาอากาศพร้อมขนาดขององค์ประกอบทั้งหมดสำหรับความถี่ 39-144 MHz พิน 1 และครอส 2 เชื่อมต่อกันผ่านสายเคเบิล 3 ซึ่งตัวนำกลางซึ่งปลายอีกด้านหนึ่งเชื่อมต่อกับสายถักของสายเคเบิล (จุด a) ดังนั้นพิน 1 จึงต่อสายดินผ่านลูปด้วย

ข้าว. 3. แส้เสาอากาศด้วยห่วงและกากบาทที่ต่อสายดิน 1 - พิน; 2 — องค์ประกอบแนวนอน: 3 — รถไฟ; 4 - ตัวป้อนทำจากสายเคเบิลที่มีความต้านทานลักษณะ 70 - 75 โอห์ม 5— ท่อเสากระโดง สำหรับช่วง 38 - 40 MHz: D - 20 มม., สูง -1695 มม., l1 - 1830 มม., l2 - 550 มม. สำหรับช่วง 144 - 146 MHz, D - 15 มม., สูง - 440 มม., I1 = 484 มม. ล2 = 142 มม.

ตัวป้อนเชื่อมต่อโดยแกนกลางเข้ากับพินและในเวลาเดียวกันกับตัวนำกลางของลูป เปลือกของตัวป้อนและห่วงเชื่อมต่อกันที่จุด b

เสาอากาศติดตั้งอยู่บนท่อน้ำหรือท่อก๊าซที่มีการต่อสายดินอย่างดี ส่วนประกอบเสาอากาศทำจากแท่งโลหะหรือท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน (เช่น 12 หรือ 15 มม.)

เสาอากาศแส้แนวตั้ง

เสาอากาศแส้แนวตั้งอีกประเภทหนึ่งแสดงไว้ในรูปที่ 1 4. เสาอากาศประกอบด้วยพิน 1 และข้อมือ 3 วางไว้บนท่อเสา 4

ขอแนะนำให้ทำพินจากทองแดงหรืออลูมิเนียมและข้อมือจากท่อเหล็กธรรมดาที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเสาเล็กน้อย

ในกรณีที่ไม่มีท่อที่เหมาะสม ข้อมือสามารถทำจากระบบลวดที่ค่อนข้างบางซึ่งอยู่บนพื้นผิวของกระบอกสูบรอบเสากระโดง ปลายสายไฟถูกบัดกรีเข้ากับวงแหวน

ข้าว. 4. เสาอากาศข้อมือ 1 - ฉนวน; 2 - ข้อมือ; 3 - ฉนวน; 4 — ท่อเสา

เสาอากาศดังกล่าวให้อัตราขยาย 2 เท่า (ในระนาบแนวตั้ง)

เสาอากาศเข้ากันได้ดีกับสายโคแอกเชียลที่มีความต้านทานลักษณะเฉพาะ 72-75 โอห์ม ในขณะที่ความยาวของผ้าพันแขนควรเป็น 0.99 1/4 แลมบ์ดาและพิน - 0.94 1/4 แลมบ์ดา

สำหรับสายเคเบิล 52 โอห์ม ความยาวข้อมือจะเป็น 0.98 1/4 lambda ความยาวพินคือ 0.95 1/4 lambda การประสานกันเกิดขึ้นได้จากการเปลี่ยนแปลงความยาวของหมุดเล็กน้อย และโดยหลักคือข้อมือ ขนาดของข้อมือมีความสำคัญมาก

เราเตอร์ไร้สาย จุดเข้าใช้งาน หรืออแด็ปเตอร์ไร้สายที่มาพร้อมกับเสาอากาศ นอกจากนี้ยังสามารถถอดออกได้หรืออยู่กับที่ ในขณะเดียวกันเครือข่ายค้าปลีกก็มีเสาอากาศสำรองสำหรับอุปกรณ์ Wi-Fi จำนวนมากพอสมควร คำถามธรรมชาติเกิดขึ้น: เหตุใดเราจึงต้องใช้เสาอากาศอื่น (และตามกฎแล้วไม่ใช่เสาอากาศราคาถูก) หากอุปกรณ์ Wi-Fi ใด ๆ มาพร้อมกับเสาอากาศอยู่แล้ว? คำตอบดูเหมือนจะชัดเจน: ยิ่งเสาอากาศยาวเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น เพียงพอที่จะเรียกคืนรถยนต์ที่ได้รับการปรับแต่งพร้อมกระจกสีซึ่งไม่ได้ติดตั้งเสาอากาศคันเบ็ดยาวหลายอัน แต่มีเสาอากาศคันเบ็ดยาวหลายอัน อย่างไรก็ตาม...อย่าเพิ่งด่วนสรุป ลองมองให้ใกล้ยิ่งขึ้นว่าใครขับรถหกประตูด้วยกระจกสี และคุณจะเริ่มสงสัยว่าขนาดนั้นมีความหมายอะไรอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ดังที่บารอน Munchausen กล่าว “การแสดงออกทางสีหน้าที่จริงจังไม่ใช่สัญญาณของความฉลาด ยิ้มสิ สุภาพบุรุษ ยิ้มสิ”

ข้อขัดแย้งก็คือไม่ใช่ว่าเสาอากาศทั้งหมดแม้ว่าจะมีราคาเกิน 100 เหรียญสหรัฐฯ แต่ก็แตกต่างจากเสาอากาศที่ให้มาในชุดอุปกรณ์

ในบทความนี้เราจะพยายามหาคำตอบว่าเหตุใดจึงจำเป็นต้องใช้เสาอากาศมีเสาอากาศ Wi-Fi ใดบ้างและลักษณะทางเทคนิคหมายถึงอะไรและเราจะตรวจสอบเสาอากาศ Wi-Fi ที่สามารถซื้อได้ในร้านค้าในรัสเซียด้วย

เหตุใดจึงต้องมีเสาอากาศ?

ในการตอบคำถามง่ายๆ นี้ คุณไม่จำเป็นต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญในสาขาวิศวกรรมวิทยุ ทุกคนรู้ดีว่าหากไม่มีเสาอากาศทั้งวิทยุและโทรทัศน์ก็ไม่สามารถทำงานได้ ในทำนองเดียวกัน จุดเชื่อมต่อไร้สายซึ่งในกรณีนี้ทำหน้าที่เป็นทั้งเครื่องรับและเครื่องส่งสัญญาณจะไม่ทำงานหากไม่มีเสาอากาศ เสาอากาศเป็นทั้งตัวส่งคลื่นวิทยุและเครื่องรับ การกำหนดค่าเสาอากาศจะกำหนดพื้นที่ครอบคลุมของจุดเชื่อมต่อไร้สาย นั่นคือพื้นที่ที่จุดเชื่อมต่อส่งสัญญาณที่ไคลเอนต์อื่นในเครือข่ายไร้สายสามารถรับได้ เราเน้นย้ำว่า: พื้นที่ครอบคลุมของจุดเชื่อมต่อไร้สายนั้นถูกกำหนดอย่างแม่นยำโดยการออกแบบและไม่ใช่ตามขนาดของเสาอากาศ ดังนั้นหลักการ "ยิ่งยาวยิ่งดี" จึงไม่สามารถใช้ได้ในกรณีนี้

ปัญหาหลักของเสาอากาศมาตรฐานส่วนใหญ่ นั่นคือ เสาอากาศที่มาพร้อมกับจุดเข้าใช้งานแบบไร้สาย ก็คือ เสาอากาศเหล่านี้ไม่มีพื้นที่ครอบคลุมที่ใหญ่เพียงพอ ตัวอย่างเช่น หากจุดเชื่อมต่อหนึ่งจุดภายในห้อง (สำนักงาน) สามารถรับประกันการทำงานที่เชื่อถือได้ของไคลเอนต์ไร้สาย คุณจะไม่สามารถวางใจในการสื่อสารที่เสถียรกับไคลเอนต์ที่อยู่ด้านหลังกำแพงได้ และไม่ใช่ทุกจุดเชื่อมต่อที่สามารถ "ทะลุ" กำแพงทั้งสองได้

ดูเหมือนว่าปัญหาจะสามารถแก้ไขได้ง่าย - เพียงซื้อจุดเข้าใช้งานที่มีกำลังส่งสัญญาณสูงกว่าก็เพียงพอแล้ว อย่างไรก็ตามไม่ใช่เรื่องง่ายทั้งหมด ความจริงก็คือกำลังส่งของอุปกรณ์ Wi-Fi ได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงความถี่ตั้งแต่ 2,400 ถึง 2,483.5 MHz (ช่วงความถี่ของอุปกรณ์ Wi-Fi) เพื่อสร้างเครือข่ายวิทยุบนพื้นฐานที่ไม่มีใบอนุญาต อนุญาตให้ใช้เครื่องส่งสัญญาณที่มีพลังงานการแผ่รังสีเทียบเท่ากับพลังงานการแผ่รังสีแบบไอโซโทรปิก (EIRP) (เราจะอธิบายความหมายของคำนี้เพิ่มเติม ) - ไม่เกิน 100 mW หากเกินตัวบ่งชี้นี้จำเป็นต้องได้รับใบอนุญาตจากกระทรวงคมนาคมเพื่อสร้างและดำเนินการเครือข่ายการรับส่งข้อมูลวิทยุของแผนก ดังนั้นจุดเข้าใช้งานและอแด็ปเตอร์ไร้สายที่มีกำลังส่งมากกว่า 100 mW ซึ่งเทียบเท่ากับ 20 dBm (เราจะพูดถึงวิธีการเชื่อมต่อหน่วยเหล่านี้เข้าด้วยกันในภายหลัง) จึงไม่ลดราคา

ดังนั้นจุดเข้าใช้งานและอแด็ปเตอร์ไร้สายทั้งหมดจึงมีกำลังส่งสัญญาณเท่ากัน ดังนั้นวิธีเดียวที่จะเพิ่มพื้นที่ครอบคลุมของเครือข่ายไร้สายคือการใช้เสาอากาศพิเศษแทนเสาอากาศมาตรฐานแบบเดิม

การเพิ่มพื้นที่ครอบคลุมของเครือข่ายไร้สายเป็นเพียงหนึ่งในฟังก์ชั่นของเสาอากาศสำหรับอุปกรณ์ Wi-Fi คุณสมบัติที่สำคัญไม่แพ้กันอีกประการหนึ่งคือช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนรูปร่างของพื้นที่ครอบคลุมได้ ซึ่งจะเป็นการเพิ่มความปลอดภัยของเครือข่ายไร้สายของคุณ เสาอากาศมาตรฐานจะส่งสัญญาณอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง (ในระนาบแนวนอน) และหากวางจุดเข้าใช้งานที่มีเสาอากาศดังกล่าวไว้กับผนังในห้อง สัญญาณจะไม่เพียงกระจายไปทั่วอพาร์ทเมนต์ของคุณเท่านั้น แต่ยังกระจายออกไปนอกผนังด้วย เพื่อนบ้านของคุณ แน่นอนว่าสิ่งนี้จะช่วยให้เขาไม่เพียงแต่ตรวจจับเครือข่ายไร้สายของคุณได้อย่างรวดเร็ว แต่ยังพยายามโจมตีอีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้น หากที่บ้านเพื่อนบ้านของคุณไม่น่าจะมีเครือข่ายไร้สายของตัวเองหรืออย่างน้อยแล็ปท็อปที่มีอแด็ปเตอร์ไร้สาย สถานการณ์นี้ค่อนข้างเป็นจริงในอาคารสำนักงานที่มีสำนักงานหลายแห่งของบริษัทต่างๆ ตั้งอยู่บนชั้นเดียวกัน ดังนั้นโดยเพื่อนบ้านเราจะหมายถึงเพื่อนบ้านไม่เพียงแต่ในอพาร์ตเมนต์ แต่ยังอยู่ในสำนักงานด้วย

เพื่อไม่ให้นำพวกเขาไปสู่การล่อลวงและเพื่อปกป้องเครือข่ายไร้สายของคุณจากการบุกรุกจากภายนอก คุณสามารถใช้เสาอากาศแบบพิเศษที่ส่งสัญญาณไปในทิศทางเดียวเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งจะช่วยให้ทั้งสามารถเพิ่มช่วงการแพร่กระจายของสัญญาณในทิศทางนี้ และทำให้อ่อนลงหรือปิดกั้นการแพร่กระจายของสัญญาณในทิศทางอื่น ในกรณีนี้ ความแตกต่างระหว่างเสาอากาศปกติซึ่งแผ่กระจายเท่ากันในทุกทิศทาง และเสาอากาศแบบกำหนดทิศทางนั้นเกือบจะเหมือนกับระหว่างหลอดไฟกับไฟฉาย ลองนึกภาพหลอดไฟส่องสว่างห้องหนึ่ง แสงจากตัวโคมไฟจะกระจายประมาณเท่าๆ กันในทุกทิศทาง ทำให้ห้องสว่าง อย่างไรก็ตาม คุณสามารถใส่หลอดไฟหลอดเดียวกันในโคมหรือติดตั้งกระจกสะท้อนแสงไว้ด้านหลังก็ได้ ในกรณีนี้ เราจะได้การกระจายแสงตามทิศทาง ลำแสงดังกล่าวจะไม่ส่องสว่างทั่วทั้งห้อง แต่สามารถส่งแสงได้ในระยะไกลกว่ามาก นี่เป็นหลักการเดียวกับที่เสาอากาศภายนอกทำงาน

ลักษณะของเสาอากาศ

ลักษณะที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของเสาอากาศคือการได้รับ บ่อยครั้งที่ชื่อของพารามิเตอร์นี้นำไปสู่การสันนิษฐานที่ผิดพลาดว่าเสาอากาศสามารถขยายสัญญาณได้ ในความเป็นจริงไม่เป็นเช่นนั้น - หากกำลังของเครื่องส่งสัญญาณคือ 50 mW ไม่ว่าเราจะติดตั้งเสาอากาศแบบใดก็ตามกำลังของสัญญาณที่ส่งจะเท่ากัน ความจริงก็คือเสาอากาศประเภทนี้ทั้งหมดเป็นอุปกรณ์แบบพาสซีฟและไม่มีที่ใดที่จะใช้พลังงานเพื่อขยายสัญญาณที่ส่ง แต่กำไรหมายถึงอะไร? เพื่อตอบคำถามนี้ อันดับแรกเราจะทำความคุ้นเคยกับแนวคิดที่สำคัญ เช่น หม้อน้ำไอโซโทรปิกในอุดมคติและรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ

ตัวปล่อยไอโซโทรปิก

เสาอากาศจะแผ่พลังงานในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าไปทุกทิศทาง อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการส่งสัญญาณในทิศทางที่ต่างกันอาจไม่เท่ากันและมีลักษณะเฉพาะคือรูปแบบการแผ่รังสี

เพื่อประเมินประสิทธิภาพของการส่งสัญญาณในทิศทางต่างๆ ได้มีการนำแนวคิดของตัวปล่อยไอโซโทรปิกหรือเสาอากาศไอโซโทรปิกมาใช้

ตัวปล่อยไอโซโทรปิกเป็นจุดกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในอุดมคติ โดยเปล่งรังสีอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง หากคุณนึกภาพทรงกลมที่มีจุดศูนย์กลางตรงกับตัวปล่อยไอโซโทรปิก ความหนาแน่นของพลังงานที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดไอโซโทรปิกจะเท่ากันที่จุดใดๆ ของทรงกลมนั้น ดังนั้นพวกเขากล่าวว่าตัวปล่อยไอโซโทรปิกก่อตัวเป็นสนามทรงกลมที่มีความหนาแน่นของพลังงานสม่ำเสมอ ตัวปล่อยไอโซโทรปิกไม่มีอยู่ในธรรมชาติ เสาอากาศส่งสัญญาณแต่ละอันแม้จะเป็นแบบที่ง่ายที่สุดก็แผ่พลังงานไม่สม่ำเสมอ - ในบางทิศทางการแผ่รังสีของมันจะสูงสุด ตัวปล่อยไอโซโทรปิกถือเป็นตัวปล่อยอ้างอิงเท่านั้น ซึ่งสะดวกในการเปรียบเทียบเสาอากาศอื่นๆ ทั้งหมด

รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ

คุณสมบัติทิศทางของเสาอากาศมักจะถูกกำหนดโดยการขึ้นอยู่กับความแรงของสนามที่ปล่อยออกมาจากเสาอากาศในทิศทางนั้น การแสดงความสัมพันธ์นี้ในรูปแบบกราฟิกเรียกว่ารูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ รูปแบบการแผ่รังสีสามมิติแสดงเป็นพื้นผิวที่อธิบายโดยเวกเตอร์รัศมีที่เล็ดลอดออกมาจากแหล่งกำเนิด ซึ่งความยาวในทิศทางเดียวหรืออีกทิศทางหนึ่งจะเป็นสัดส่วนกับพลังงานที่ปล่อยออกมาจากเสาอากาศในทิศทางนี้ นอกจากไดอะแกรมสามมิติแล้ว ยังพิจารณาไดอะแกรมสองมิติซึ่งสร้างขึ้นสำหรับระนาบแนวนอนและแนวตั้งอีกด้วย

ในกรณีนี้ รูปแบบการแผ่รังสีมีรูปแบบเป็นเส้นปิดในระบบพิกัดเชิงขั้ว ซึ่งสร้างขึ้นในลักษณะที่ระยะห่างจากเสาอากาศ (จุดศูนย์กลางของแผนภาพ) ไปยังจุดใดๆ บนรูปแบบการแผ่รังสีเป็นสัดส่วนโดยตรงกับ พลังงานที่ปล่อยออกมาจากเสาอากาศในทิศทางที่กำหนด

สำหรับเสาอากาศไอโซโทรปิกที่แผ่พลังงานเท่ากันในทุกทิศทาง รูปแบบการแผ่รังสีจะเป็นทรงกลม ซึ่งมีจุดศูนย์กลางตรงกับตำแหน่งของตัวปล่อยไอโซโทรปิก และรูปแบบการแผ่รังสีแนวนอนและแนวตั้งของตัวปล่อยไอโซโทรปิกจะมีรูปร่างเหมือนวงกลม

สำหรับเสาอากาศแบบมีทิศทาง กลีบที่เรียกว่าสามารถแยกแยะได้ในรูปแบบการแผ่รังสี นั่นคือทิศทางของการแผ่รังสีพิเศษ ทิศทางของการแผ่รังสีสูงสุดจากเสาอากาศเรียกว่าทิศทางหลัก กลีบดอกไม้ที่เกี่ยวข้องคือกลีบหลัก กลีบที่เหลือจะอยู่ด้านข้าง และกลีบรังสีในทิศทางตรงข้ามกับทิศทางหลักเรียกว่ากลีบด้านหลังของรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ ทิศทางที่เสาอากาศไม่ได้รับหรือแผ่รังสีเรียกว่าศูนย์รูปแบบการแผ่รังสี

รูปแบบการแผ่รังสีมักจะมีลักษณะเฉพาะด้วยความกว้าง ซึ่งเข้าใจว่าเป็นมุมที่อัตราขยายลดลงสัมพันธ์กับค่าสูงสุดไม่เกิน 3 เดซิเบล เกือบทุกครั้ง อัตราขยายและความกว้างของแผนภาพมีความสัมพันธ์กัน ยิ่งอัตราขยายมากขึ้น ที่แผนภาพเดียวกันและในทางกลับกัน

กำไรจากเสาอากาศ

ดังนั้น หลังจากที่เราได้รับความเข้าใจเกี่ยวกับแนวคิดที่สำคัญเช่นตัวปล่อยจุดไอโซโทรปิกในอุดมคติและรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศ เราก็สามารถกำหนดแนวคิดของอัตราขยายของเสาอากาศได้

อัตราขยายของเสาอากาศจะกำหนดจำนวนเดซิเบลที่ความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงานที่ปล่อยออกมาจากเสาอากาศในทิศทางหนึ่งนั้นมากกว่าความหนาแน่นของฟลักซ์พลังงานที่จะบันทึกหากใช้เสาอากาศแบบไอโซโทรปิก อัตราขยายของเสาอากาศวัดเป็นเดซิเบลไอโซโทรปิก (dBi หรือ dBi)

ขอให้เราระลึกว่าในทางฟิสิกส์ พลังมักจะวัดเป็นวัตต์ (W) อย่างไรก็ตาม ในทฤษฎีการสื่อสาร เดซิเบล (dB) มักใช้ในการวัดความแรงของสัญญาณมากกว่า หน่วยวัดนี้เป็นลอการิทึมและสามารถใช้เพื่อเปรียบเทียบปริมาณทางกายภาพที่มีชื่อเดียวกันเท่านั้น เช่น ถ้าเปรียบเทียบสองค่า กและ บีปริมาณทางกายภาพเท่ากัน แล้วก็อัตราส่วน เอ/บีแสดงจำนวนครั้งที่ปริมาณหนึ่งมากกว่าอีกจำนวนหนึ่ง หากเราพิจารณาลอการิทึมทศนิยมที่มีอัตราส่วนเท่ากัน เราจะได้การเปรียบเทียบปริมาณเหล่านี้ที่แสดงเป็นเบล (B) และนิพจน์ 10log(A/B) จะเป็นตัวกำหนดการเปรียบเทียบปริมาณเหล่านี้เป็นเดซิเบล (dB) ตัวอย่างเช่น หากพวกเขาบอกว่าปริมาณหนึ่งมากกว่าอีกปริมาณหนึ่ง 20 dB นั่นหมายความว่ามากกว่าอีกปริมาณหนึ่ง 100 เท่า

เดซิเบลไม่ได้ใช้เพียงเพื่อเปรียบเทียบค่าเท่านั้น แต่ยังใช้เพื่อแสดงค่าสัมบูรณ์อีกด้วย เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ค่าอ้างอิงบางอย่างจะถูกนำมาใช้เป็นค่าที่ทำการเปรียบเทียบ ตัวอย่างเช่น ในการแสดงค่าสัมบูรณ์ของกำลังสัญญาณเป็นเดซิเบล จะใช้กำลัง 1 mW เป็นข้อมูลอ้างอิง และระดับพลังงานจะถูกเปรียบเทียบเป็นเดซิเบลด้วยกำลัง 1 mW หน่วยการวัดนี้เรียกว่าเดซิเบลต่อมิลลิวัตต์ (dBm) และแสดงว่ากำลังของสัญญาณที่วัดได้กี่เดซิเบลมากกว่ากำลัง 1 mW

ดังนั้น หากอัตราขยายของเสาอากาศในทิศทางที่กำหนดคือ 5 dBi นั่นหมายความว่าในทิศทางนี้กำลังการแผ่รังสีจะมากกว่ากำลังการแผ่รังสีของเสาอากาศไอโซโทรปิกในอุดมคติ 5 dB (3.16 เท่า) โดยปกติแล้ว การเพิ่มกำลังสัญญาณในทิศทางเดียวจะทำให้กำลังสัญญาณในทิศทางอื่นลดลง

แน่นอนเมื่อพวกเขาบอกว่าอัตราขยายของเสาอากาศคือ 10 dBi พวกเขาหมายถึงทิศทางที่ได้รับพลังงานการแผ่รังสีสูงสุด (กลีบหลักของรูปแบบการแผ่รังสี)

เมื่อทราบอัตราขยายของเสาอากาศและกำลังของเครื่องส่งสัญญาณ ทำให้ง่ายต่อการคำนวณกำลังของสัญญาณในทิศทางของกลีบหลักของรูปแบบการแผ่รังสี ดังนั้นเมื่อใช้จุดเชื่อมต่อไร้สายที่มีกำลังส่งสัญญาณ 20 dBm (100 mW) และเสาอากาศแบบกำหนดทิศทางที่มีอัตราขยาย 10 dBi พลังงานสัญญาณในทิศทางของอัตราขยายสูงสุดจะเป็น 20 dBm + 10 dBi = 30 dBm ( 1,000 mW) ซึ่งก็คือมากกว่าในกรณีของการใช้เสาอากาศแบบไอโซโทรปิกถึง 10 เท่า

ประเภทของเสาอากาศสำหรับอุปกรณ์ Wi-Fi

ในแง่ของการใช้งาน เสาอากาศทั้งหมดสำหรับอุปกรณ์ Wi-Fi สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่: เสาอากาศสำหรับใช้กลางแจ้งและสำหรับใช้ภายในอาคาร เสาอากาศเหล่านี้มีความแตกต่างกันในด้านขนาดและอัตราขยายเป็นหลัก โดยปกติแล้ว เสาอากาศสำหรับใช้งานกลางแจ้งจะมีขนาดใหญ่กว่า และต้องติดตั้งกับผนังบ้านหรือเสาแนวตั้ง เสาอากาศดังกล่าวได้รับอัตราขยายสูงเนื่องจากรูปแบบการแผ่รังสีมีความกว้างเล็กน้อย (กลีบหลัก) โดยปกติแล้วเสาอากาศภายนอกจะใช้ในการเชื่อมต่อเครือข่ายไร้สายสองเครือข่ายซึ่งอยู่ห่างจากกันมาก เสาอากาศดังกล่าวสองตัวได้รับการติดตั้งในเขตสายตาและในกรณีนี้เป็นสิ่งสำคัญที่แต่ละเสาอากาศจะอยู่ในพื้นที่ของกลีบหลักของรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศอีกอัน

เสาอากาศสำหรับใช้ภายในอาคารมีขนาดเล็กกว่าและมีอัตราขยายต่ำกว่า เสาอากาศดังกล่าวติดตั้งบนโต๊ะหรือติดกับผนังหรือกับจุดเข้าใช้งานโดยตรง

เสาอากาศสามารถเชื่อมต่อกับจุดเข้าใช้งานโดยตรงหรือใช้สายเคเบิล ในกรณีนี้ มีขั้วต่อ SMA ขนาดเล็กพิเศษไว้เพื่อเชื่อมต่อเสาอากาศหรือสายเคเบิลเข้ากับจุดเข้าใช้งาน จุดเข้าใช้งานใช้ขั้วต่อชนิดตัวผู้ และเสาอากาศหรือสายเสาอากาศเองก็ใช้ขั้วต่อชนิดตัวเมีย

ตัวเชื่อมต่อความถี่สูงประเภทอื่นสามารถใช้เชื่อมต่อเสาอากาศกลางแจ้งเข้ากับสายเคเบิลได้ - ส่วนใหญ่จะเป็นตัวเชื่อมต่อชนิด N

เสาอากาศแส้

จุดเข้าใช้งาน 802.11b/g ทั้งหมดมีเสาอากาศแส้ขนาดเล็กมาตรฐาน ซึ่งสามารถถอดออกหรือยึดกับที่ก็ได้ เสาอากาศแบบแส้เป็นตัวเลือกเสาอากาศที่ง่ายที่สุด มักเรียกอีกอย่างว่าเครื่องสั่นแบบอสมมาตร

หากวางเสาอากาศแส้ในแนวตั้งจากนั้นในระนาบแนวนอนมันจะแผ่พลังงานในทุกทิศทางเท่า ๆ กันดังนั้นในระนาบแนวนอนเสาอากาศดังกล่าวจึงมีทิศทางรอบทิศทางและโดยธรรมชาติแล้วไม่จำเป็นต้องพูดถึงการแผ่รังสีพิเศษในทิศทางที่แน่นอน ในเวลาเดียวกันเสาอากาศดังกล่าวจะแผ่รังสีไม่สม่ำเสมอในระนาบแนวตั้ง โดยเฉพาะไม่มีการแผ่รังสีเลยตามแนวแกนเสาอากาศ นั่นคือเหตุผลว่าทำไม แม้ในกรณีของเสาอากาศแส้ที่ง่ายที่สุด ก็สามารถระบุทิศทางที่สอดคล้องกับอัตราขยายสูงสุดได้ สำหรับเสาอากาศแบบแส้ อัตราขยายสูงสุดจะเกิดขึ้นในระนาบตั้งฉากกับเสาอากาศและผ่านตรงกลาง

หากคุณถอดแยกชิ้นส่วนเสาอากาศแส้มาตรฐาน ในกรณีส่วนใหญ่จะปรากฎว่าความยาวของชิ้นส่วนที่ใช้งานอยู่ที่เพียง 31 มม. แน่นอนว่าความยาวนี้ไม่ได้ถูกเลือกโดยบังเอิญ ความจริงก็คือช่วงความถี่สำหรับอุปกรณ์ Wi-Fi อยู่ระหว่าง 2400 ถึง 2473 MHz ดังนั้น ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 12.12 ถึง 12.49 ซม. และความยาวคลื่นหนึ่งในสี่ส่วนจะอยู่ที่ประมาณ 31 มม. นั่นคือในกรณีส่วนใหญ่ ความยาวของเสาอากาศแส้จะถูกเลือกเท่ากับหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่นการแผ่รังสี

รูปแบบการแผ่รังสีสามมิติ รวมถึงรูปแบบการแผ่รังสีแนวนอนและแนวตั้งของเสาอากาศดังกล่าวแสดงในรูปที่ 1 1.

โปรดทราบว่าเนื่องจากลักษณะไอโซโทรปิกของการแผ่รังสีของเสาอากาศแบบแส้ ในระนาบแนวนอน จึงเป็นการดีที่สุดที่จะติดตั้งจุดเข้าใช้งานด้วยเสาอากาศดังกล่าวตรงกลางสำนักงานหรืออพาร์ตเมนต์เพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดของอพาร์ทเมนท์ได้มากที่สุด หรือสำนักงานที่มีเครือข่ายไร้สาย

เสาอากาศแบบแส้พร้อมตัวสะท้อนแสงตั้งฉาก

การออกแบบเสาอากาศแบบแส้สามารถปรับปรุงได้บ้างโดยใช้ตัวสะท้อนแสงที่ตั้งฉากกับเสาอากาศ - พื้นผิวโลหะ (ตะแกรง) ที่ทำหน้าที่เป็นพื้นผิวกราวด์ในอุดมคติ เสาอากาศดังกล่าวไม่ได้ผลิตโดยอุตสาหกรรม (อย่างน้อยก็ไม่มีจำหน่ายในท้องตลาด) แต่เสาอากาศดังกล่าวนั้นไม่ยากที่จะทำด้วยตัวเอง

รูปแบบการแผ่รังสีสามมิติ ตลอดจนรูปแบบการแผ่รังสีแนวนอนและแนวตั้งของเสาอากาศแบบแส้คลื่นสี่ส่วนพร้อมตัวสะท้อนแสงตั้งฉากแสดงในรูปที่ 1 2.

สำหรับความยาวเสาอากาศ 1/4 ลิตร ในกรณีของตัวสะท้อนแสงแบบไม่มีที่สิ้นสุดในอุดมคติ อัตราขยายสูงสุดคือ 5.18 dBi ในขณะที่สำหรับเสาอากาศเดียวกันที่ไม่มีตัวสะท้อนแสง อัตราขยายสูงสุดจะอยู่ที่เพียง 1.73 dBi เท่านั้น

เช่นเดียวกับในกรณีของเสาอากาศแบบแส้ทั่วไป แนะนำให้ติดตั้งเสาอากาศแบบแส้ที่มีตัวสะท้อนแสงตั้งฉากตรงกลางห้อง (อพาร์ตเมนต์หรือสำนักงาน)

เสาอากาศแบบแส้พร้อมตัวสะท้อนแสงแบบขนาน

อีกวิธีในการปรับเปลี่ยนเสาอากาศแบบแส้คือการใช้ตัวสะท้อนแสงขนานกับเสาอากาศแทนที่จะตั้งฉาก ในกรณีนี้ รูปแบบการแผ่รังสีจะเปลี่ยนไปอย่างมาก และในระนาบแนวนอน เสาอากาศดังกล่าวจะไม่เป็นแบบไอโซโทรปิก

ประเภทของรูปแบบการแผ่รังสีในระนาบแนวนอน (ในระนาบที่ตั้งฉากกับเสาอากาศ) ขึ้นอยู่กับทั้งขนาดของเสาอากาศและระยะห่างระหว่างเสาอากาศกับตัวสะท้อนแสง

ในรูป รูปที่ 3 แสดงรูปแบบการแผ่รังสีสามมิติ ตลอดจนรูปแบบการแผ่รังสีแนวนอนและแนวตั้งของเสาอากาศแบบแส้คลื่นสี่ส่วนพร้อมตัวสะท้อนแสงแบบขนานที่ระยะห่างระหว่างเสาอากาศและตัวสะท้อนแสง 1/4 ลิตร (31 มม.)

สำหรับความยาวเสาอากาศ 1/4 ลิตร ในกรณีของตัวสะท้อนแสงแบบไม่มีที่สิ้นสุดในอุดมคติ ซึ่งอยู่ห่างจากเสาอากาศ 1/4 ลิตร อัตราขยายสูงสุดคือ 7.17 dBi ขอแนะนำให้วางเสาอากาศไว้ใกล้ผนัง

ตัวอย่างเสาอากาศ

แน่นอนว่าเสาอากาศแส้ที่เราอธิบายไว้ แม้ว่าจะเป็นเสาอากาศที่ใช้กันทั่วไปสำหรับอุปกรณ์ Wi-Fi แต่ก็ไม่ได้ให้การออกแบบเสาอากาศ Wi-Fi ที่หลากหลายเท่าที่เป็นไปได้ บนอินเทอร์เน็ตคุณสามารถค้นหาแหล่งข้อมูลเฉพาะทางสำหรับเสาอากาศแบบโฮมเมดสำหรับช่วงความถี่ 2.4 GHz ได้มากกว่าหนึ่งแหล่ง ซึ่งรวมถึงเสาอากาศหลายรุ่นที่ทำจากกระป๋อง และเสาอากาศ เช่น เครื่องสั่นแบบครึ่งคลื่นแบบสมมาตรพร้อมตัวสะท้อนแสง และเสาอากาศที่มีตัวปล่อยและตัวสะท้อนแสงสี่ส่วนสี่คลื่นแบบ biquad และเสาอากาศแบบเกลียว และเสาอากาศยากิต่างๆ เป็นต้น แน่นอนว่า คำอธิบายของเสาอากาศที่มีอยู่ทั้งหมดไม่จำเป็นต้องมีบทความแยกต่างหาก แต่เป็นหนังสือทั้งเล่ม เรากำลังบรรลุเป้าหมายที่แตกต่างออกไปเล็กน้อย ดังนั้นต่อไปเราจะพิจารณาเสาอากาศ Wi-Fi ที่สามารถซื้อได้ในร้านค้าในรัสเซีย

ทีพีลิงค์ TL-ANT2406A

เสาอากาศแบบทิศทางขนาดเล็ก TL-ANT2406A ของ TP-Link ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ภายในอาคาร เสาอากาศมีขาตั้งที่สะดวกซึ่งช่วยให้สามารถติดตั้งบนผนัง ติดตั้งบนโต๊ะ หรือติดกับแผงเคสพีซีโดยใช้แม่เหล็กที่อยู่ด้านล่าง

ในการเชื่อมต่อเสาอากาศกับจุดเข้าใช้งาน จะใช้สายเคเบิล 50 โอห์มยาว 1 ม. พร้อมด้วยขั้วต่อ SMA

ตามเอกสารทางเทคนิค เสาอากาศ TL-ANT2406A มีอัตราขยาย 6 dBi

ผู้ผลิตจัดประเภทเสาอากาศนี้เป็นเสาอากาศ Yagi ซึ่งดูแปลกสำหรับเราเล็กน้อย เสาอากาศยากิ หรือ เสาอากาศยากิ หรือ เสาอากาศอูดะ-ยากิ (ชื่อนี้ได้มาจากชื่อของนักประดิษฐ์ชาวญี่ปุ่นสองคนคือ ฮิเดสึกุ ยากิ และชินทาโร อูดะ) หรือเสาอากาศแบบช่องคลื่น เป็นเสาอากาศแบบกำหนดทิศทางในรูปแบบของชุดเส้นตรงคู่ขนาน เครื่องสั่นไฟฟ้าที่มีความยาวเกือบครึ่งหนึ่งของความยาวคลื่น (การรับสัญญาณ) ซึ่งอยู่ในระนาบเดียวกันตามแนวเส้นที่ตรงกับทิศทางของการแผ่รังสีสูงสุด (การรับสัญญาณ) และถ้าเราใช้คำจำกัดความเฉพาะของเสาอากาศยากิ การออกแบบของ TL-ANT2406A ก็ไม่สอดคล้องกับเสาอากาศแต่อย่างใด โดยทั่วไปการจำแนกเสาอากาศ TL-ANT2406A เป็นเรื่องยากทีเดียว ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบเปล่งแสง (รับ) จะใช้ระนาบโลหะสี่เหลี่ยมขนาด 48x52 มม. ซึ่งมีการตัดขนาดเล็ก (รูปที่ 4) และระนาบเปล่งแสงนั้นอยู่ห่างจากหน้าจอตัวสะท้อนแสงสี่เหลี่ยม 4 มม. ขนาดที่ตรงกับขนาดของตัวปล่อย แกนกลางของสายโคแอกเชียลเชื่อมต่อกับตัวส่งสัญญาณ และสายถักเชื่อมต่อกับหน้าจอ

ข้าว. 4. แผนภาพเสาอากาศ TL-ANT2406A

ราคาขายปลีกของเสาอากาศดังกล่าวคือ 1,100 รูเบิล

ทีพีลิงค์ TL-ANT2409A

เสาอากาศทิศทางขนาดเล็ก TP-Link TL-ANT2409A ดังต่อไปนี้จากคำจารึกบนบรรจุภัณฑ์มีไว้สำหรับการใช้งานกลางแจ้งซึ่งดูค่อนข้างแปลกสำหรับเราเพราะในแง่ของขนาดมันเหมาะสำหรับใช้ภายในอาคารมากกว่า และอัตราขยายที่ประกาศไว้ที่ 9 dBi มีแนวโน้มที่จะสอดคล้องกับเสาอากาศสำหรับใช้ภายในอาคารมากกว่า

โครงเสาอากาศใช้สำหรับติดตั้งบนผนังหรือบนเสาแนวนอน ซึ่งในชุดประกอบด้วยขายึดและแคลมป์ยึดแบบพิเศษ

ในการเชื่อมต่อเสาอากาศกับจุดเข้าใช้งาน จะใช้สายเคเบิล 50 โอห์มที่มีขั้วต่อ SMA ความยาวของสายเคเบิลนี้เพียง 1 ม. ซึ่งอาจไม่เพียงพอสำหรับเสาอากาศกลางแจ้งอีกครั้ง

ยังคงต้องเสริมว่าผู้ผลิตจัดประเภทเสาอากาศนี้เป็นเสาอากาศยากิประเภทหนึ่ง โดยทั่วไป ดูเหมือนว่า TP-Link จะถือว่าเสาอากาศกำหนดทิศทางใดๆ ก็ตามแตกต่างจากเสาอากาศยากิ อย่างไรก็ตามผู้ผลิตรู้ดีกว่า

การออกแบบภายในของเสาอากาศค่อนข้างเรียบง่าย เหนือหน้าจอสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีสายดินขนาด 90x90 มม. ที่ความสูง 7 มม. มีองค์ประกอบการแผ่รังสีในรูปแบบของสี่เหลี่ยมผืนผ้าโลหะขนาด 44x54 มม. การเชื่อมต่อองค์ประกอบการแผ่รังสีกับสายโคแอกเซียลทำที่ด้านหลังของหน้าจอและใช้แถบโลหะที่มีการกำหนดค่าบางอย่างเพื่อจับคู่ตัวป้อนกับเสาอากาศ วงจรเสาอากาศ TL-ANT2409A แสดงในรูปที่ 1 5.

ข้าว. 5. แผนภาพเสาอากาศ TL-ANT2409A

ราคาขายปลีกของเสาอากาศนี้คือ 1,490 รูเบิล

ทีพีลิงค์ TL-ANT2414A

เสาอากาศแบบกำหนดทิศทาง TL-ANT2414A ของ TP-Link ได้รับการออกแบบสำหรับการใช้งานกลางแจ้งเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ขนาดของเสาอากาศนี้ทำให้สามารถติดตั้งภายในอาคารได้ โครงเสาอากาศใช้สำหรับติดตั้งบนผนังหรือบนเสาแนวนอน ซึ่งในชุดประกอบด้วยขายึดและแคลมป์ยึดแบบพิเศษ

ในการเชื่อมต่อเสาอากาศกับจุดเข้าใช้งาน จะใช้สายเคเบิล 50 โอห์มยาว 1 ม. พร้อมด้วยขั้วต่อ SMA ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว สำหรับเสาอากาศกลางแจ้ง ความยาวสายเคเบิล 1 ม. อาจไม่เพียงพอ

ตามเอกสารทางเทคนิค เสาอากาศ TL-ANT2414A มีอัตราขยาย 14 dBi ผู้ผลิตจัดประเภทเป็นตัวเลือกเสาอากาศยากิ อย่างไรก็ตาม เราจะไม่เจาะลึกรายละเอียดปลีกย่อยของคำศัพท์ แต่มาดูกันว่าเสาอากาศนี้ได้รับการออกแบบอย่างไร

เหนือหน้าจอสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่ต่อสายดินด้วยโลหะ (ข้อความที่เป็นโลหะ) ขนาด 210x210 มม. มีองค์ประกอบการแผ่รังสีแปดองค์ประกอบซึ่งเป็นสี่เหลี่ยมโลหะขนาด 30x58 มม. ตั้งอยู่ในสองแถว ระยะห่างระหว่างองค์ประกอบการแผ่รังสีและหน้าจอคือ 7 มม. ตัวป้อนเชื่อมต่อกับองค์ประกอบที่แผ่รังสีจากด้านหลังของหน้าจอ

แผนภาพเสาอากาศ TP-Link TL-ANT2414A แสดงในรูปที่ 1 6.

ข้าว. 6. แผนภาพเสาอากาศ TL-ANT2414A

อย่างที่คุณเห็นไม่มีอะไรซับซ้อนในการออกแบบเสาอากาศนี้และการทำด้วยตัวเองก็ไม่ยาก สิ่งหนึ่งที่น่าประหลาดใจคือราคา - ราคาขายปลีกของเสาอากาศนี้คือ 3,150 รูเบิล

ดีลิงค์ ANT24-0700

เสาอากาศ D-Link ANT24-0700 เป็นตัวเลือกเสาอากาศแบบแส้สำหรับการใช้งานภายในอาคาร เช่นเดียวกับเสาอากาศแบบแส้อื่นๆ ANT24-0700 เป็นแบบรอบทิศทาง (ไอโซโทรปิก) ในระนาบแนวนอน อย่างไรก็ตาม เสาอากาศแบบแส้มาตรฐานนั้นแตกต่างจากเสาอากาศแบบแส้มาตรฐานที่มาพร้อมกับจุดเข้าใช้งานส่วนใหญ่ด้วยอัตราขยายสูงถึง 7 dBi

เสาอากาศ
ดีลิงค์ ANT24-0700

เสาอากาศนี้มีขาตั้งที่สะดวกซึ่งช่วยให้สามารถติดตั้งเสาอากาศบนพื้นผิวแนวนอน ติดผนัง และยังติดกับเคสพีซีโดยใช้แม่เหล็กในตัว เมื่อติดขาตั้งเสาอากาศเข้ากับผนัง สามารถเปลี่ยนมุมของเสาอากาศได้ เสาอากาศเชื่อมต่อกับจุดเข้าใช้งานโดยใช้สายเคเบิล 50 โอห์มยาว 1.5 ม. พร้อมขั้วต่อ SMA นอกจากนี้ยังสามารถเชื่อมต่อเสาอากาศเข้ากับจุดเข้าใช้งานได้โดยตรง (โดยไม่ต้องใช้สายเคเบิล)

ความสูงของเสาอากาศ (รวมฐาน) คือ 326 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางของเสาคือ 9 มม.

น่าเสียดายที่เสาอากาศ D-Link ANT24-0700 (เช่นเดียวกับเสาอากาศแส้ทั้งหมด) ไม่สามารถแยกออกได้ แน่นอนว่าคุณสามารถถอดแยกชิ้นส่วนได้ แต่เพียงครั้งเดียวเท่านั้น ดังนั้นเราจึงไม่สามารถทำความคุ้นเคยกับการออกแบบภายในของเสาอากาศได้ ซึ่งก็คือการหาความยาวของตัวสั่นนั่นเอง สิ่งเดียวที่ทราบเกี่ยวกับเสาอากาศนี้จากเอกสารทางเทคนิค นอกเหนือจากอัตราขยาย คือความกว้างของรูปแบบการแผ่รังสีในระนาบแนวตั้ง ซึ่งก็คือ 24° ความกว้างของรูปแบบการแผ่รังสีในระนาบแนวนอนสำหรับเสาอากาศแบบแส้คือ 360°

ราคาขายปลีกเฉลี่ยของเสาอากาศนี้อยู่ที่ประมาณ 800 รูเบิล

ดีลิงค์ DWL-R60AT

เสาอากาศทิศทาง D-Link DWL-R60AT ได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ภายในอาคาร มันอยู่ในหมวดหมู่ของเสาอากาศแผงขนาดเล็ก - มีขนาดเพียง 80x85x12.8 มม. เสาอากาศให้การเชื่อมต่อโดยตรง (โดยไม่ต้องใช้สายเคเบิล) กับจุดเข้าใช้งานโดยใช้ขั้วต่อ SMA

ตามเอกสารทางเทคนิคเสาอากาศ D-Link DWL-R60AT มีอัตราขยาย 6 dBi นอกจากนี้ เป็นที่ทราบกันว่าความกว้างของรูปแบบการแผ่รังสีในระนาบแนวตั้งคือ 90° และความกว้างของรูปแบบการแผ่รังสีในระนาบแนวนอนคือ 60°

การออกแบบภายในของเสาอากาศนี้ค่อนข้างเรียบง่ายและแตกต่างเล็กน้อยจากการออกแบบเสาอากาศ TP-Link TL-ANT2409A เหนือตะแกรงสี่เหลี่ยมที่ต่อสายดินด้วยโลหะ ขนาด 70x70 มม. ที่ความสูง 4.5 มม. มีองค์ประกอบแผ่รังสี ซึ่งเป็นสี่เหลี่ยมโลหะขนาด 49x52 มม. ตัวป้อนเชื่อมต่อกับองค์ประกอบที่แผ่รังสีจากด้านหลังของหน้าจอ

แผนภาพเสาอากาศ D-Link DWL-R60AT แสดงในรูปที่ 1 7.

ข้าว. 7. แผนภาพเสาอากาศ D-Link DWL-R60AT

อย่างที่คุณเห็นการออกแบบเสาอากาศนี้ง่ายมากและคุณสามารถทำเองได้อย่างง่ายดายหากต้องการ แต่ถ้าไม่มีความปรารถนาคุณสามารถซื้อเสาอากาศนี้ได้ในราคาเพียง 410 รูเบิล

ดีลิงค์ ANT24-1800

เสาอากาศแผง D-Link ANT24-1800 ได้รับการออกแบบสำหรับการใช้งานกลางแจ้ง วัตถุประสงค์หลักคือเพื่อให้การเชื่อมต่อไร้สายระหว่างจุดเข้าใช้งานที่อยู่นิ่งสองจุดซึ่งอยู่ห่างจากกัน ตามข้อมูลหนังสือเดินทาง เสาอากาศนี้ให้การสื่อสารที่ระยะทางสูงสุด 8 กม. ที่ความเร็วการเชื่อมต่อ 1 Mbit/s และที่ระยะทางสูงสุด 3 กม. ที่ความเร็วการเชื่อมต่อ 11 Mbit/s

ขนาด 360x360x16 มม. เสาอากาศมาพร้อมกับขายึดที่ให้คุณติดตั้งบนผนังหรือเสาแนวตั้งได้ (รูปที่ 8)

ข้าว. 8. ขายึดเสาอากาศ
ดีลิงค์ ANT24-1800

ตัวเรือนเสาอากาศกันน้ำได้ - ตะเข็บทั้งหมดเคลือบด้วยน้ำยาซีล

ตามข้อมูลหนังสือเดินทาง อัตราขยายของเสาอากาศนี้คือ 18 dBi ค่าที่สูงดังกล่าวเกิดขึ้นได้เนื่องจากรูปแบบการแผ่รังสีแคบของเสาอากาศ - ความกว้างในระนาบแนวตั้งและแนวนอนเพียง 15°

ในการเชื่อมต่อสายเคเบิลเข้ากับเสาอากาศ จะใช้ขั้วต่อชนิด N (“ตัวเมีย”) นอกจากนี้ ชุดนี้ยังประกอบด้วยสายเคเบิลยาว 0.5 ม. พร้อมขั้วต่อชนิด N และขั้วต่อ SMA โดยปกติแล้ว ความยาวของสายเคเบิลนี้ไม่เพียงพอที่จะเชื่อมต่อเสาอากาศกับจุดเข้าใช้งาน ดังนั้นชุดอุปกรณ์จึงรวมอะแดปเตอร์ที่มีขั้วต่อชนิด N (ตัวเมียถึงตัวผู้) สำหรับเชื่อมต่อสายเคเบิลต่อขยายซึ่งไม่รวมอยู่ในชุด ( มะเดื่อ 9) .

ข้าว. 9. อะแดปเตอร์ชนิด N
("พ่อแม่")

น่าเสียดายที่ไม่สามารถเปิดเสาอากาศนี้ได้โดยไม่ทำให้ซีลเสียหาย อย่างไรก็ตาม เดาได้ง่ายว่าการออกแบบจะคล้ายกับเสาอากาศ TL-ANT2414A ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวอาจอยู่ที่จำนวนและขนาดของตัวปล่อยสี่เหลี่ยม

โดยสรุปเราเสริมว่าราคาขายปลีกของเสาอากาศ D-Link ANT24-1800 อยู่ระหว่าง 3,400 ถึง 4,400 รูเบิล

บทสรุป

ดังนั้น หลังจากพิจารณาโมเดลเสาอากาศหลายรุ่นแล้ว เราก็สามารถระบุได้ว่าเสาอากาศแบบกำหนดทิศทางทั้งหมดได้รับการออกแบบให้เหมือนกันและเรียบง่ายโดยประมาณ หากเสาอากาศเป็นแบบแผงการออกแบบจะรวมหน้าจอและหม้อน้ำที่ทำเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและติดตั้งที่ระยะห่างจากหน้าจอ ความแตกต่างระหว่างเสาอากาศอยู่ที่ขนาดของตัวส่งสัญญาณและหน้าจอเท่านั้น รวมถึงระยะห่างระหว่างเสาอากาศด้วย เสาอากาศสำหรับใช้ภายในอาคารจะมีตัวส่งสัญญาณเพียงตัวเดียว ในขณะที่เสาอากาศสำหรับใช้กลางแจ้งอาจมีตัวส่งสัญญาณหลายตัว

นอกจากนี้เรายังทราบด้วยว่าราคาของเสาอากาศทั้งหมดนั้นแพงเกินไปอย่างเห็นได้ชัด - ยังไม่ชัดเจนนักว่าทำไมคุณต้องจ่ายเงินจำนวนมากเพื่อซื้อกระป๋องสองชิ้น