ลักษณะสายอากาศ WiFi

[ลุงเปี๊ยก ที-เน็ตเวิร์ค (อ.สากเหล็ก)]

สายอากาศแบ่งตามรูปแบบการรับ-ส่งคลื่นได้ดังดังนี้
1. สายอากาศแบบรอบตัว สามารถรับ-ส่งคลื่นได้ดีในทุกทิศทางเฉลี่ยกันไปโดยรอบ
2. สายอากาศแบบกึ่งรอบตัว สามารถรับ-ส่งคลื่นได้ดีเกือบรอบตัวแต่มีอัตราขยายสูงกว่าแบบรอบตัว
3. สายอากาศแบบทิศทางเดียว สามารถรับ-ส่งคลื่นได้ดีในทิศทางที่กําหนดและจะมีอัตราขยาย สูงกว่าประเภทอื่น

อัตราขยาย (gain) เป็นความสามารถของสายอากาศในการรับส่งคลื่นวิทยุสายอากาศแต่ละแบบมีอัตราขยายแตกต่างกัน สายอากาศแบบทิศทางเดียวจะมีอัตราการขยายมากกว่าสายอากาศแบบกึ่งรอบตัวและแบบรอบตัวโดยลําดับ ลักษณะการใชงานจึงแตกต่างกันไป สายอากาศที่มีอัตราขยายสูง จะสามารถรับ-ส่งคลื่นวิทยุได้ดีมาก ตัวเลข ซึ่งมีหน่วยวัดอัตราการขยายได้แก่ dBi และ dBd

สายอากาศ
 หรือเสา อากาศที่เรียกกันโดยทั่วไป เป็นส่วนที่ใช้แพร่กระจายคลื่นความถี่วิทยุออกไปตามการออกแบบใช้งานของสาย อากาศ ส่วนความถี่ใช้งานนั้นจะถูกออกแบบให้ใช้ตามย่านความถี่นั้นๆ เฉพาะ ไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้เช่น อุปกรณ์ที่ใช้ความถี่ 2.4 GHz ต้องใช้กับสายอากาศ 2.4 GHz เท่านั้น

ลักษณะการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุ
คุณสมบัติของสายอากาศในทางทฤษฎีจะมีรูปลักษณะการกระจายคลื่นสองแบบคือ
1. แนวตั้ง (Vertical) จะมองการแพร่กระจายคลื่นจากมมมองด้านข้างของสายอากาศ
2. แนวนอน (Horizontal) จะมองการแพร่กระจายคลื่นจากมุมมองด้านบนของสายอากาศ
แต่ ในความเป็นจริงการกระจายคลื่นมีหลายรูปแบบทั้งแบบแนวสายตา สะท้อนวัตถุสะท้อนผิวโลกหรือชั้นเมฆ ขึ้นอยู่กับระยะทาง สิ่งกีดขวาง ฯลฯ

อัตราขยายของสายอากาศ (Gain: dB)
เป็น ตัวบ่งบอกอัตราขยายของสายอากาศนั้นๆว่า สามารถขยายกําลังที่ถูกส่งเข้ามาที่สายอากาศและแพร่กระจายออกไปได้ไกลเท่าไหร่ โดยหน่วยของอัตราขยายจะแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทคือ
dBi เป็นหน่วยของอัตราขยายเทียบกับสายอากาศแบบ Isotropic
dBd เป็นหน่วยของอัตราขยายเทียบกับสายอากาศแบบ Dipole

ประเภทของสายอากาศ
  สายอากาศรอบตัว (Omni-directional) จะออกอากาศในแนวนอน 360 องศา (เป็นค่าตายตัวของสายอากาศประเภทนี้) ส่วนแนวตั้งขึ้นอยู่กับอัตราขยาย โดยส่วนใหญ่จะอยู่ที่ 2 – 18 dBi
  สายอากาศทิศทาง (Directional) จะมีทั้งแบบกึ่งทิศทางและแบบทิศทาง
 - แบบ กึ่งทิศทาง (Dipole, Patch panel, Sector) การแพร่กระจายคลื่นจะออกมารอบทิศทาง แต่จะเน้นออกไปทิศทางด้านหน้าของสายอากาศ ซึ่งขึ้นอยู่กับอัตราขยาย
 - แบบ ทิศทาง (Yagi-Uda, Helical (Helix), Grid) จะเน้นทิศทางด้านหน้ามากกว่าแบบอื่นๆ และสัญญาณด้านหลังและด้านข้างจะแพร่กระจายออกมาน้อยมาก ส่วนใหญ่อัตราขยายจะสูงกว่า 20 dBi

ค่า SWR (Standing Wave Ratio) หรือ VSWR (Voltage Standing Wave Ratio)
เป็น ส่วนสําคัญที่สุดในการตรวจสอบว่า สายอากาศที่ใช้อยู่มีประสิทธิภาพเพียงใด โดยค่ามาตรฐานจะอยู่ที่ 1.1:1 – 1.5:1 กรณีเลวร้ายสดไม่ควรเกิน 2:1

 สัดส่วนนี้เป็นสัดส่วนระหว่างกําลังส่งที่ถูกส่งออกไปต่อกําลังส่งที่ถูกสะท้อนกลับมา ตัวอย่าง เช่น สาย อากาศใช้ในความถี่ 2.4 – 2.5 GHz ต้องใช้ค่ากึ่งกลางมาคํานวณการทําสายอากาศคือ 2.45 GHz ซึ่งจะ
ได้ค่าออกมาเป็น 29980 / 2450 = 12.2367 เซนติเมตรและถ้าคํานวณความถี่ปลายจะได้ค่าเป็น 2.4 GHz = 12.4917 ซม. และ 2.5 GHz = 11.992 ซม.

 แต่ในหลักความเป็นจริง สายอากาศไม่สามารถยืดหดความยาวตามความถี่ใช้งานได้จึงต้องใช้ค่ากึ่งกลาง และนํามาคํานวณเพื่อให้สามารถใช้งานได้ตลอดทั้งย่านความถี่ที่จะใช้งาน โดยค่า SWR อาจจะเป็นลักษณะดังนี้
2.400 GHz = 1.5:1 (Ch. 1)
2.425 GHz = 1.3:1 (Ch. 4)
2.450 GHz = 1.1:1 (Ch. 7)
2.475 GHz = 1.3:1 (Ch. 10)
2.500 GHz = 1.5:1 (Ch. 13)

โดยปกติแล้วอุปกรณ์ wireless จะมีกําลังการส่ง อยู่ประมาณ 100-850 mW ซึ่งสามารถส่งไกลไมเกิน 200 เมตร แนวความคิดดังกล่าวจึงเกิดสร้างสายอากาศที่ประหยัดและสามารถเองได้โดยมีอัตราการขยายที่ดี
รวมถึงราคาต้องประหยัดและสามารถใช้งานได้จริง เราจึงผลิตสายอากาศแบบ Slotted Waveguides ขึ้น

หลักการทํางานของสายอากาศแบบ Slotted Waveguides
 สายอากาศแบบ Sloted Waveguide จะมีลักษณะเป็นการตัดช่องบนผนังของช่องนําคลื่น ให้เป็นรูแคบๆซึ่งจาทำให้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถแผ่กระจ่ายออกสู่บรรยากาศภายนอกได้แต่เนื่องจากการเจาะรูเพียงช่องเดียวนั้นจะทําให้คลื่นสามารถทะลุผ่านไปได้น้อยและจําทําให้อัตราขยายของสายอากาศมีค่าลดลงดังนั้นการใช้งานจริงเราจึงต้องเจาะหลายช่อง





ขอบคุณข้อมูลจากเว็บ..

เว็บต่างประเทศต้นทาง
http://www.wikarekare.org/Antenna/8+8Waveguide.html
http://www.trevormarshall.com/waveguides.htm

เว็บช่างฝีมือทหาร
http://www.mtts.ac.th/pdf/pdf1/KMMTTS6.pdf