การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่...

18
142 การทดลองที12 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของ ไดโพล /2 ที1 GHz 12.1. วัตถุประสงค์การทดลอง 1. เมื่อจบหน่วยนี้นักศึกษาจะเข้าใจถึงแพทเทอร์นการแผ่คลื่นของสายอากาศไดโพลชนิดครึ่ง ความยาวคลื่น ในระนาบ E และ H. 12.2. หลักการและทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง สายอากาศเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการแพร่กระจายและการรับคลื่นวิทยุ ซึ่งในส่วนของสายอากาศ จะมีอุปกรณ์ในการส่งสัญญาณระหว่างเวฟไกด์ หรือ Transmission Line และ บรรยากาศ โดยทั่วๆ ไปสายอากาศสามารถที่จะใช้ในการส่งสัญญาณ หรือ รับสัญญาณ ซึ่งสิ่งสาคัญที่จะต้องมีการปรับให้ เหมาะสม เมื่อมีการรับสัญญาณจะพบว่าการรับสัญญาณโดยตรงจะมีความเข้มของกาลังสัญญาณที่รับ ได้ จะมีขนาดที่เข้มกว่าสัญญาณที่รับได้ในทิศทางอื่นๆ และหากสายอากาศถูกใช้เป็นตัวส่งสัญญาณ กาลังงานที่แพร่ออกก็จะมีขนาดที่สูงในทิศทางหนึ่งๆ มันเป็นสัดส่วนกันสาหรับสายอากาศบางอย่าง ทิศทางของกาลังการส่งสูงสุดสอดคล้องกับทิศทางของกาลังการรับสูงสุด ไอโซโทรปิค ซอร์ส (Isotropic Source) เป็นลักษณะสายอากาศที่สมมติขึ้นซึ่งไม่มีทิศทาง โดยมีความเข้มในการแพร่คลื่นเท่ากันทุกทิศทาง สายอากาศไอโซทรอปิคแบบสมบูรณ์จะไม่มีอยู่ใน การทดลองนี้ แต่แนวคิดนี้จะใช้ช่วยเหลือในการเรียนเรื่องสายอากาศ และแนวคิดนี้เหมาะที่จะใช้ อ้างอิงในการพิจารณาคุณสมบัติของสายอากาศแบบมีทิศทาง สายอากาศไดโพลและสายอากาศไดโพลอุดมคติ สายอากาศไดโพลเป็นตัวอย่างสายอากาศอย่างง่ายที่มีองค์ประกอบเป็นแท่ง จานวน 2 ชิ้น วางเป็นแนวเส้นตรงดังรูปที1 มีความยาวเป็น "L" โดยไดโพลจะต่อจากจุดกึ่งกลางต่อเข้ากับตัวส่ง สัญญาณโดยใช้สายส่งเป็นตัวเชื่อม ตัวส่งจ่ายจะป้อนสัญญาณกระแสไฟสลับไปยังสายอากาศ ซึ่งการจ่ายสัญญาณนี้เป็นไปอย่าง รวดเร็ว ค่าสัญญาณกระแสนี้จะไหลเข้าไปยังจุดหนึ่งของไดโพลและจะไม่ไปไหน ดังแสดงในรูป จากนั้นทิศทางกระแสจึงย้อนกลับ ที่กระจายตามความยาวกระแส จะทาโดยขนาดของกระแสสลับจะตามความยาวของ สายอากาศไดโพล จะไม่เป็นรูปแบบเดียวกัน โดยที่จุดปลายสุดจะเป็น 0 ส่วนที่จุดกึ่งกลางจะมี ค่าสูงสุด ซึ่งขึ้นอยู่กับความยาวของไดโพลและความถี่สัญญาณของตัวส่ง

Transcript of การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่...

Page 1: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

142

การทดลองท 12 แพทเทอรนการแผคลนของ ไดโพล / 2 ท 1 GHz 12.1. วตถประสงคการทดลอง 1. เมอจบหนวยนนกศกษาจะเขาใจถงแพทเทอรนการแผคลนของสายอากาศไดโพลชนดครงความยาวคลน ในระนาบ E และ H. 12.2. หลกการและทฤษฎทเกยวของ

สายอากาศเปนอปกรณทใชในการแพรกระจายและการรบคลนวทย ซงในสวนของสายอากาศจะมอปกรณในการสงสญญาณระหวางเวฟไกด หรอ Transmission Line และ บรรยากาศ โดยทวๆ ไปสายอากาศสามารถทจะใชในการสงสญญาณ หรอ รบสญญาณ ซงสงส าคญทจะตองมการปรบใหเหมาะสม เมอมการรบสญญาณจะพบวาการรบสญญาณโดยตรงจะมความเขมของก าลงสญญาณทรบได จะมขนาดทเขมกวาสญญาณทรบไดในทศทางอนๆ และหากสายอากาศถกใชเปนตวสงสญญาณ ก าลงงานทแพรออกกจะมขนาดทสงในทศทางหนงๆ มนเปนสดสวนกนส าหรบสายอากาศบางอยาง ทศทางของก าลงการสงสงสดสอดคลองกบทศทางของก าลงการรบสงสด

ไอโซโทรปค ซอรส (Isotropic Source) เปนลกษณะสายอากาศทสมมตขนซงไมมทศทาง โดยมความเขมในการแพรคลนเทากนทกทศทาง สายอากาศไอโซทรอปคแบบสมบรณจะไมมอยในการทดลองน แตแนวคดนจะใชชวยเหลอในการเรยนเรองสายอากาศ และแนวคดนเหมาะทจะใชอางองในการพจารณาคณสมบตของสายอากาศแบบมทศทาง

สายอากาศไดโพลและสายอากาศไดโพลอดมคต

สายอากาศไดโพลเปนตวอยางสายอากาศอยางงายทมองคประกอบเปนแทง จ านวน 2 ชนวางเปนแนวเสนตรงดงรปท 1 มความยาวเปน "L" โดยไดโพลจะตอจากจดกงกลางตอเขากบตวสงสญญาณโดยใชสายสงเปนตวเชอม

ตวสงจายจะปอนสญญาณกระแสไฟสลบไปยงสายอากาศ ซงการจายสญญาณนเปนไปอยางรวดเรว คาสญญาณกระแสนจะไหลเขาไปยงจดหนงของไดโพลและจะไมไปไหน ดงแสดงในรป จากนนทศทางกระแสจงยอนกลบ

ทกระจายตามความยาวกระแส จะท าโดยขนาดของกระแสสลบจะตามความยาวของสายอากาศไดโพล จะไมเปนรปแบบเดยวกน โดยทจดปลายสดจะเปน 0 สวนทจดกงกลางจะมคาสงสด ซงขนอยกบความยาวของไดโพลและความถสญญาณของตวสง

Page 2: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

143

รปท 1 สายอากาศไดโพล

สายอากาศไดโพลแบบอดมคตเปนลกษณะสายอากาศสมมตซงใชประโยชนในการเรยนรของสายอากาศอนๆ ซงสามารถน ามาพจารณาสวนความยาวเลกๆของไดโพลดวยลกษณะทกระจายตามความยาวกระแสท เหมอนกน จากสวนประกอบเลกๆของความยาวไดโพล ตามหลกวชาของคณลกษณะ ไดโพลอดมคต ซงเปนคาประมาณ ของปรมาณไฟฟาเลกๆ ในสายอากาศไดโพล แพทเทอรนการแผคลนสญญาณ

แพทเทอรนของการแผคลนสญญาณ เปนลกษณะเปน 3 ขนาด ซงแสดงไดทางกราฟของ Far–Field ซงเปนคณสมบตการแผคลนของสายอากาศเปนพงกชนของระยะหางทเทากน ขอบเขตของสนามแพรคลนจะมระยะเปนอสระตามระยะหางของสายอากาศ ซงสามารถวดรายละเอยด แพทเทอรนไดโดยการทดลอง หรอการค านวณถาทราบกระแสทกระจายออกแพทเทอรนการแผคลนแสดงเปนลกษณะทกระจายตามความยาวพลงงานซงเปนฟงกชนของทศทางของตวสงสญญาณมายงสาย มนจะชบอกระดบทเกยวกนของก าลงทถกสง กบฟงกชนของทศทาง

ทงหมดนในสวน แพทเทอรนการแผคลน ไดน าไปใชกบแบบการรบของสายอากาศ แพทเทอรนการรบของสายอากาศจะมลกษณะเหมอนแพทเทอรนการแผคลน สงเหลานเปนกฎทรกนในทฤษฎของรซพพรอซต (ทฤษฎการแลกเปลยน)

Page 3: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

144

รปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane (x-y) ของไดโพล รปแบบแพทเทอรนของการแผคลนทสมบรณจะเปนรปแบบฟงกชน 3 มต หรออางใชงานท

เปน 2 มต ซงจะใชหาคณสมบตการแผกระจายไปตามคณสมบตของสายอากาศนนๆ ในทนการวดรปรางของทกระจายตามความยาวแบบ 2 มตซงจะมในแนวราบ และแนวตงฉาก ซงมแนวระนาบแนวหนงจะขนานกบสนามไฟฟา และอกระนาบจะขนานกบสนามแมเหลกและถกเรยกวา E-plane และ H-plane ตามล าดบ

แพทเทอรนในระนาบหนงๆสามารถวดไดโดยหมนสายอากาศรอบๆระนาบและท าการวดระดบการรบก าลงของสายอากาศทปรบไป โดยจะมความถกตองจะไดจากสภาพแวดลอมจะตองปราศจากวตถใดๆ ทสะทอนสญญาณทสงไปยงสายอากาศนนจงไดผลทไมผดพลาด

รปท 3 แสดงแพทเทอรการแผกระจายคลนทางดาน E-plane ของไดโพลอดมคตซ ง แพทเทอรนจะแสดงถงทศทางของไดโพลอดมคตเพราะวามการแพรทชดเจนตามทศทางทแสดง ตอมาเราจะพจารณาแพทเทอรทางดาน H-plane (แสดงดงรปท4) เปนรปแบบการแพรในระนาบหนง

Half-Power Beamwidth (HPBW) ของสายอากาศ จะเปนมมทแบงแยก ของจดตางๆใน

บมหลก โดยคดทก าลงงานครงหนง (-3dB) ของก าลงงานทแพรออกตามทศทางของก าลงงานสงสด

HPBW = HPBW left HPBW right

คา HPBW ของไดโพลอดมคตใน E-plan จะมมมเปน 90 องศาซงดไดจากรปท 3

Page 4: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

145

การฝกสายอากาศไดโพลนมความยาว L ซงความยาวโดยทวไปมคา /2, และ3 /2 และคา คอคาความยาวคลนสญญาณ จะท าใหกระแสมทกระจายตามความยาวในไดโพลท /2 ซงมรปรางของสญญาณไซนครงหนง ดงแสดงรป 5 โดยกระแสนจะมคาสงสดท ต าแหนงกงกลางและมคาเปนศนยทจดปลายสด

รปท 3 แพทเทอรนการแผคลนของไดโพลอดมคตตามหลกทฤษฎ E-plan

รปท 4 แพทเทอรนการแผคลนของไดโพลอดมคตตามหลกทฤษฎ H-plan

Page 5: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

146

รปท 5 ทกระจายตามความยาวกระแสในไดโพล /2

ในรปท 6 แสดงแพทเทอรนการแผคลน ของไดโพล /2 แบบ E–Plane ชนดค ของไดโพลอดมคต โดยไดโพล /2 ม HPBW 78 องศา ใน E-plane ซงจะมผลใหมมแคบกวาลกษณะของ ไดโพลอดมคต สวนการแพรของ H-plane ส าหรบไดโพล /2 มลกษณะเปนวงกลมดงรปท 4

รปท 6 แพทเทอรนการแผคลน E-plane ไดโพล /2 (solid line) และไดโพลอดมคต (dotted line)

Page 6: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

147

POLARIZATION ของสายอากาศ โพลาไรเซชนของสายอากาศอธบายได.การสงคลนจากสายอากาศตามทศทางประกอบดวย

สนามไฟฟาและคลนแมเหลกโดยอยในระยะขอบเขตความแมนย านสามารถอธบายไดจากความเขมสนามสงสดสวนมากสายอากาศจะมการจดโพลาไรซเปนเชงเสนคอในขณะรอบหนงๆระยะหางของเวกเตอรสนามไฟฟามลกษณะเปนเสนตอเนองในพนทวาง คอสายอากาศจะกลาวแยกเปนโพลาไรซทางแนวตงหรอโพลาไรซทางแนวนอน เหลานเปนการโพลาไรซทจดไดในลกษณะวงกลมหรอรปไขและจะไดฝกหดในชวงตอไป

โพลาไรซเซชนของสายอากาศสามารอางองไดจากรปแบบทางเรขาคณตโดยอยในสวนของสายอากาศแบบขดลวดทมลกษณะการจดเปน 1 องคประกอบหรอหลายๆองคประกอบมาวางขนานกน (ไดโพลและยากเปนตน) ซงสนามไฟฟาถกจดโพลาไรซเปนเชงเสนและขนานไปกบองคประกอบทตอของสายอากาศ สวนสายอากาศชนดอนๆการน าเรขาคณตมาแทนโพลาไรซเปนเชงเสนนนยงคงคลมเครออยเชนสายอากาศแบบฮอรน ลปและสลต

รปท 7 โพลาไรเซชนของสายอากาศไดโพล

ล าดบตอไปการรบสญญาณปรมาณสงสดทเปนไปไดของสายอากาศรบนบเปนสงส าคญทตองมโพลาไรเพอน าสญญาณเขามาและสามารถสญเสยไปไดเนองจากการปรบแตงโพลาไรซ (เชน สญญาณทรบไดเปนของโพลาไรซทางแนวตงแตสายอากาศทใชมการจดโพลาไรซทางแนวนอน)

Page 7: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

148

สรปขนตอนการทดลอง ในการทดลองจะได เซทอพ ไดโพล /2ท 1GHz และวดแพทเทอรนการแผคลนใน

E-plane ,H-plane และจะไดเขาใจถงหลกการโพลาไรซของสายอากาศไดโพลและยาก และสามารถค านวณคา HALF POWER BEAM WIDTH ของสายอากาศไดโพล /2 ดวยโปรแกรม LVDAM-ANT

12.3. ขนตอนการทดลอง การตดตงอปกรณ 1.สวนประกอบหลกๆของชดฝกสายอากาศและอปกรณการวดมดงนม Data Acquisition Interface / Power Supply , RF Generator , Antenna Positioner และคอมพวเตอรซงจะตองจดวางใหเหมาะสมกอนเรมฝกทดลอง (อางถงสวนท 4) ใน Familiarization Guide เปนการน าเขาสการจดการวางของชดฝกสายอากาศและระบบการวดซงจะขาดไมไดเดดขาด 2. ท าการวางเสาสายอากาศแบบยาก (Yagi) เขากบเสาแบบยดอปกรณในแนวนอนในการตดตงตวสงสญญาณและท าการปรบต าแหนงสายอากาศแบบยาก ไปในทศทางแน วนอน (Horizontally polarized) ของตวสงสญญาณ ดงรปท 8

รปท 8 การจดรปแบบสายอากาศยากโดยมโพลาไรซแนวนอน

ตดตงเคเบล SWA ขนาดยาว เขากบเอาทพทของ RF GENERATOR ท OSCILLATOR (ความถ1GHz) และตอปลายสายเคเบล SWA อกดานหนงเขากบสายอากาศยาก (Yagi)

3. ใชสมการทใหค านวณหาความยาวคลนของไดโพล /2 ทความถ 1GHz * หมายเหต ความถในการสงของ RF Gen=915 MHz

CF

คา c = ความเรวแสง

Page 8: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

149

คา f = ความถการสง = .......... m

จะได /2 = .......... เมตร

คาความยาวสายอากาศจะมคาถกตองไดจะเกยวของกบอตราสวนความยาวสายของตวน ากบเสนผาศนยกลางตวน า และ ผลกระทบปลายสาย (ผลกระทบของโหลดทปลายลวด) และอมพแดนซทมตรงกบผลการค านวณ จากการแสดงของตวบาลนทพจารณาเปนล าดบแลว ความยาวสายอากาศท

ไดจงมขนาดเลก ซงในการค านวณนคาความยาวท 0.45 คอนขางมากกวา ความยาว 0.5 ซงถอวามความยาวใกลเคยงกน

0.45 = ......... เมตร

4. น าผลค านวณทไดอางองนท าการเลอกขนาดของสายอากาศทเหมาะสมเปนคคอชนดไดโพล /2 จากนนท าการปรบความยาวใหไดผลทค านวณหลงสดดงรป 9

รปท 9 สวนประกอบไดโพล /2

5. การตดตงสายอากาศตวรบสญญาณ ใหท าการตอสายอากาศแบบไดโพล /2 เขากบเสายด ตดอากาศแบบแนวตง (Vertical Clips) และตดตงเสาอากาศบนตวเลอน (Sliding Support) ท

Page 9: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

150

Antenna Positioner และท าการจดวางสายอากาศตวรบตามแนวนอน (Horizontally Polarized) และการใชเลอนตวสไลด (Sliding Support) ใหตรงกบแนวกงกลางของการหมน Antenna Positioner ใหตรวจสอบความถกตองดงรปท 10

รปท 10 การจดสายอากาศรบโดยจดโพลาไรซแนวนอน

ใหนกศกษาตดตงตวลดทอนสญญาณขนาด 10dB เขายงอนพต RF ทอยบนจดปลายสดของ Antenna Positioner. จากนนใหตอปลายสาย สายเคเบล SMA ขนาดสนดานหนงเขากบสายอากาศไดโพลและปลายอกดานหนงเขากบตวลดทอน 10dB

6. พจารณาจากรปท 11 ระยะหางระหวางต าแหนงของสายอากาศ เปน r = 1 เมตร. และท า การปรบต าแหนงความสงใหมขนาดเทากนและหนทศทางเขาหากน

รปท 11 ระยะหาง r ระหวางสายอากาศ

Page 10: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

151

7. ท าการปรบตามล าดบดงน 7.1 ท RF Generator

ปรบโหมดออสซลเลเตอร ความถ 1 GHz ท….........…1 KHz ต าแหนงการท างานของRF power ความถออสซลเลเตอร 1 GHz ท…………. OFF ต าแหนงการท างานของRF power ความถออสซลเลเตอร10 GHz ท…………OFF

7.2 เปดสวตชก าลงให RF Generator และ แหลงจายไฟ 7.3 เปดคอมพวเตอรและรนโปรแกรม LVDAM-ANT

แพทเทอรนการแผคลนในการรบคลนและการโพลาไรซ 1. ใหกดสวตย On การท างานของ RF POWER ทความถ 1 GHz ของ RF Generator ใชการ

ลดทอนท Software ปรบความเหมาะสมในการรบคลนทแพรเขามา (ดสวนท 4 ใน Familiarization Guide)

2. เรมตนการรบคลน 2.1 เมอท าการรบคลนไดสมบรณใหปด RF POWER ของ RF Generator

2.2 เกบขอมลแพทเทอรนของการแผคลนลงในระนาบ E plane ในสายอากาศท 1 โดยม กลองขอมลส าหรบลงรายละเอยดแพทเทอรน 2.3 ปรบแพทเทอรนของสายอากาศโดยให MSP (Maximum Signal Position) ทต าแหนง 0 องศาของไดอะแกรม

3. ใหปรบแตงต าแหนงสายอากาศตวสงสญญาณโดยการหมนสายอากาศตวสงใหตงฉากดง รปท 12 และยงไมมการเปลยนแปลงการจดวางของสายอากาศตวรบ หมายเหต จ าไววาคอนเนคเตอรควรตอใหหลวมกอนจะหมนสายอากาศ โดยเมอปรบไปต าแหนงท

ถกตองแลวจงคอยปรบใหแนนเพอหลกเลยงการสญเสยก าลงงาน

รปท 12 การหมน ของสายอากาศการสง

Page 11: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

152

ใหท าการบนทกแพทเทอรนในระดบการลดทอนเดยวกนกบครงแรกทก าหนด.และเรมตนการรบคลนใหม และเกบขอมลแพทเทอรนลงในระนาบ E plane ของสายอากาศท 2

รปท 13 การตดตงไดโพล

4. ใหเปลยนการจดวางสายอากาศตวรบสญญาณแบบไดโพลโดยการเปลยนเสาทยดตดสายอากาศเปนเสาทยดอปกรณแบบแนวนอน (Horizontal Clip).จากนนตดตงสายอากาศ ไดโพล /2. ดงรป 13 ใหใชเคเบล SMA ขนาดความยาวขนาดกลางตอระหวางสายอากาศไปยงตวลดทอนทอยปลายสด ของ Antenna Positioner หมายเหต เงอนไขของการวางต าแหนงสายเคเบลของการรบและอาจจะรวมในสวนของสายเคเบล

ของการสงดวย ในการหลกเลยงการผดเพยนของการพลอตแพทเทอรนในการแผคลนสญญาณ ทานควรจะวดระยะสงระหวางอปกรณ detector ทจะตอรวมกบสายอากาศตวรบหรออปกรณ detector ของ RF Generator กบสายอากาศตวสงโดยพยายามใหสมพนธกบความสนยาวของสายเคเบลทจะใชตอรวมระหวางอปกรณ detector กบสายอากาศเพอใหมนใจถงความสมมาตรทด พยายามตงเคเบลใหในแนวเดยวกบเสาและตว detector ใหอยดานในอยาออมเสาดงรปท 14 แสดงการตดตงทถกตองของเคเบล สงนจงเปนทยอมรบและเชอถอไดของการแพรแพทเทอรน

5. ใหใชระดบการลดทอนเดยวกนปฏบตการรบคลนและเกบขอมลแพทเทอรนในระนาบ H Plane ของสายอากาศ 1. และใหปรบรปแพทเทอรนใหอยในต าแหนง MSP ท 0 องศา

6. ใหสงเกตการแผคลนสญญาณแพทเทอรนทง 3 แพทเทอรน ถามวาทานคาดหวงผลลพธของ การรบคลน ครงท 2 นหรอไมจงอธบาย

Page 12: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

153

……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………

7. ใหพจารณาขนตอนท 2 และขนตอนท 5 โดยใหมการจดต าแหนงสายอากาศตวสงและ

สายอากาศตวรบดวยโพลาไรซแนวนอน (Horizontal polarization) และใหต าแหนงสายอากาศมระยะหางของ

r = 1.25 m โดยหนทศทางเขาหากน หามเปลยน ระดบการลดทอน และการปรบสภาพทจดไวรอบๆสายอากาศ ซงจะตอง เหมอนกบการท าครงแรก. แพทเทอรนการแผคลนทไดรบเปนของไดโพลระนาบ E และเกบคานไวในกลองขอมลสายอากาศท3 ตามทฤษฎหากไมคดถงขนาดรปรางทไดรบ กบการสญเสยเพาเวอรไดอะแกรมนควรมลกษณะรปราง เหมอนครงแรก หากไมเหมอนตองพยายามหาสงทมผลการสะทอนเกดขนและเปนไปไดตองปองกนสงเหลานในครงตอๆ ไปและแพทเทอรนเกาๆ ควรเกบไวในกลองขอมลสายอากาศ 3

รปท 14 ความกวางล าคลนทก าลงครงหนง (HALF POWER BEAMWIDTH)

8. ใหคลกทปม (Cursors button) เคอรเซอรบนเมน Bar จะปรากฏ เคอรเซอรจ านวน 2 เคอรเซอร ซงแตละเคอรเซอรจะอยทต าแหนง 0องศา ซงคาตวเลขจะถกแสดงดานขวามอของหนาจอเมอมการเปลยนแปลงของเคอรเซอร เปนการแสดงระดบก าลงทง 2 ระดบ (มหนวยเปน dB) โดยท

Page 13: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

154

คาสงสดของบมหลก (มหนวย dB) และทปมดานขวาของ window จะแสดงทศทางของ Cursor และความแตกตางระหวางทศทาง (มหนวยเปน degree) ใหเลอกเคอรเซอร ทเปนสเขยว เสรจแลวใหเคลอนเคอรเซอรไปรอบๆ window และท าการเปลยนเปนเคอรเซอรทสอง จะมความแตกตางระหวางคาสงสดของแพทเทอรน และทศทางของแพทเทอรน

9. ใชเคอรเซอรทง 2 เคอรเซอร หามมทระดบเพาเวอรของบมหลกทลดลงไปครงหนงบน แพทเทอรน ระนาบ E Plane ของขอมลสายอากาศ ท 1 หมายเหต จงจ าไววาเมอก าลงลดลงไปครงหนงคอมคาเทากบการลดทอนท 3 dB : 10 log0.5= -3dB หมายเหต เมอมการเลอนเคอรเซอรคาก าลง (dB) จะลดลงตามการเลอนใหนกศกษาท าการเลอน

เคอรเซอรสน าเงนไปทต าแหนง 3dB หรอ 10 log 0.5 = - 3dB ทางดานซายมอของแพทเทอรน E Plane ซง ณ ต าแหนงท -3 dB จะไดคามมของ HPBW Left และเมอเลอนเคอรเซอรสเขยวไปทต าแหนง -3dB ดานขวามอของแพทเทอรน E Planeซง ณ ต าแหนงท -3 dB จะไดคามมของ HPBW Rightและใหแทนคามม HPBW Left และ HPBW Right ลงในสมการขางลางนใชสมการทมค านวณ HPBW ของ E-planeของสายอากาศไดโพล /2

บนทก หากจดทางซายและขวาของHPBW อยบนต าแหนงแตละดานของมม 0 องศาทานควรบวก 360 องศาเขาไปเปน HPBW RIGHT ในสมการดง

HPBWleft HPBWrightHPBW HPBWE = ............ องศา

10. ท าซ าขอ 9 ดวยแพทเทอรนการแผคลนของกลองขอมลท3

HPBWE = ............... องศา

11. ปดเคอรเซอรทเลอก (กลบสการแสดงผลเรมตน) เปรยบเทยบผลคาค าตอบของคาทใหจาก

LVDAM-ANT ( ทานจะหาคา HPBW ของแตละสายอากาศในคอลมนท 3 ของการแสดงผลหลกน ) หากผลไมตรงกนกบมมทไดมา ใหท าซ าตามขนปฏบตใหม และค านวณคาใหม หมายเหต ต าแหนงก าลงทครงหนงประมาณไดจาก LVDAM-ANT ซงเปนคาจรงทจด-3dB. โดยใหท า

การเลอกเคอรเซอรจากโปรแกรมไปต าแหนงแพทเทอรนทตองการหาคาจากนน คลก (Option) ออพชน Set Cursor at -3dB ต าแหนงเคอรเซอรจะเลอนไปยงต าแหนงนนโดยอตโนมต และในการฝกหดครงตอ ๆ ไปทานสามารถใชค าสงดงกลาวหาคานไดอยางรวดเรวโดยเปนคาประมาณของ half-power beamwidth และสามารถปรบใหเปนคาทแมนย าขนไดอกหากจ าเปน

Page 14: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

155

12. เกบขอมลสายอากาศ 1 และ 3 ดวยการพมพผลทได ผลการพมพจะแสดงแพทเทอรนการแผ คลนของขอมลทงสองนจากทแสดงผลหลก

การทดลองจากอปกรณเพมเตม การทดลองตอไปจะใชตว directional Coupler ทความถ 1GHz รวมการทดลอง

หมายเหต แตกอนประสทธภาพของไดโพล /2 ไดพฒนาโดยความยาวของสายอากาศทสามารถเลอนใหสนลงไดแตในการทดลองนท าดวยการจดความตานทานสายใหแมทชกบสายสงการใช SWR (Standing-Wave Ratio) จะท าให จดการแมทชความตานทานระหวางสายอากาศไดโพลและสายสงได ซงสามารถใชไดกบความยาวทเพมเปน 0.5 และ 0.45

13. ใชสายเคเบล SMA ขนาดกลาง ตอระหวางเอาตพตทสองของตว directional Coupler กบตวลดทอน 10dB โดยตวลดทอนนยงคงอยดานอนพต RF บนสดของ Antenna Positioner ท าการตอเอาตพตอนแรกเขายงเอาตพตของ RF Generator โดยใชสายเคเบล SMA สดทายท าการ ตอสายเคเบล SMA สนเปนอนพตของสายเอง รปท 15 แสดงรปทถกตองการตอ

รปท 15 การตอตวคบเปลทศทาง

14. ก าหนดคาความถ 1GHz ของ RF Power และเปดใหท างาน.ควบคมการลดทอนใหอยท 10 dBและบนทกคาสญญาณทรบได

P1 = ________dB

15. ปรบความยาวของไดโพลเปน 0.5 แลวยดเขากบเสาสายอากาศแบบแนวตง (Vertical

clips) และตอไดโพล /2 ทปลายสายของเคเบลสน ดงรปท 16 แสดงการตดตง

Page 15: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

156

รปท 16 แสดงการตอสายอากาศเขากบตวคบเปลทศทาง

หมายเหต สายอากาศทตดตงอยกบเสาคงทแลวตองไมมสงใดๆ ทสามารถท าใหเกดการสะทอนกลบซงสามารถเกดไดทางซายของโตะขณะท าการวด

16. บนทกระดบสญญาณใหมขณะไมมการปรบตวลดทอน

P2 =__________dB

17. ใชสมการทใหค านวณ SWR ของสายอากาศ

1 2 1 210log 10logdBX P P P dB P dB X = ______dB

จากทไดร 20logX ทานสามารถค านวณหาคาสมประสทธแรงดนสะทอนกลบ

2010 ..............X

Page 16: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

157

ดงนนจะได

max

min

1__________

1

VSWR

V

18. ปรบความยาวสายไดโพลเปน 0.45 และใชระดบการลดทอนเดยวกนท าการบนทกระดบสญญาณทได

P2 =_________dB

หาคา SWR ของสายอากาศ X = ______ =______ SWR = _____

19. จากผลการทดลองท าใหทราบวาการแมทชทสมบรณอยท SWR =1 ซงสายอากาศไดโพลจะ

ใหการแมทชกบสายสง 50 โอหม 20. ท าการบนทกใหแนนอนถงแพทเทอรนการแผคลนเพอน าไปใชในโอกาสตอไปเมอออกจาก

โปรแกรม LVDAM-ANT จากนนปดสวตชเพาเวอรทงคอมพวเตอรและถอดชนสวนตางๆเกบลงใน กลองชดฝก

12.4. สรปผลการทดลอง การทดลองท าใหทานสามารถค านวณความยาวสายอากาศไดโพลโดยใชความถของสญญาณ

การสงทานรถงการโพลาไรซทงแนวตงและแนวนอนของสายอากาศยาก (Yagi) และไดโพล (Dipole) และทานสามารถพลอตแพทเทอรนการแผคลนไดโพลแบบ /2 ทงระนาบ E และระนาบ H และไดทราบการปฏบตทางรปรางของแพทเทอรสายกาศจากสญญาณทางตรงโดยไมคดผลกระทบ.สดทายไดเรยนรการใชแพทเทอรนก าลงของสายอากาศเพอประมาณคาชวงกวางล าคลนทก าลงครงหนง (HPBW)

Page 17: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

158

12.5. ค าถามทายการทดลอง 1. จดประสงคของสายอากาศคออะไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. ไอโซทรอบปค ซอรส คออะไรและใชประโยชนอยางไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. แพทเทอรนการแผคลนคอะไรใหอธบายความแตกตางระหวางแพทเทอรการแพรของการรบกบการสงของสายอากาศ ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. อธบายสายอากาศไดโพล ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Page 18: การทดลองที่ 12 แพทเทอร์นการแผ่ ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การ...144 ร ปท 2 E-plane (y-z) และ H-plane

159

5. โพลาไรเซชนของสายอากาศหมายถงอะไร สายอากาศไดโพลมถกจดโพลาไรซอยางไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………