เล่าเรื่องสายอากาศแบบ Loop

สายอากาศที่เราใช้กันนั้นมีหลายชนิดมาก ล้วนมีการออกแบบต่างกันไป ถ้าเราพิจารณาเฉพาะสายอากาศแบบเดี่ยว (ส่วนที่เป็นตัวขับหรือ driven element) แล้ว เราจะเห็นว่าแบ่งออกเป็นสองประเภทใหญ่ คือแบบเปิดและแบบปิด แบบเปิดก็เช่นตัวขับแบบไดโพลแบบครึ่งคลื่น (half wave dipole), สายอากาศแบบควอเตอร์เวฟ (1/4 ความยาวคลื่น), สายอากาศแบบ 5/8 ความยาวคลื่น เป็นต้น แต่ยังมีสายอากาศอีกประเภทหนึ่งที่เป็นแบบวงปิด หรือเรียกว่าแบบลูป (loop) อีกหลายชนิดซึ่งเริ่มต้นได้ตั้งแต่แบบ โฟดเด็ดไดโพลแบบครึ่งคลื่น (half wave folded dipole), สายอากาศควอด (quad loop), สายอากาศแบบสามเหลี่ยม (delta loop) เป็นต้น

สายอากาศแบบลูปขนาดความยาวรอบวง 1 ความยาวคลื่น คือใช้เส้นลวดตัวนำความยาว 1 ความยาวคลื่นมาม้วนทำสายอากาศ (เราดูเฉพาะตัวขับเดี่ยวๆ กันก่อนนะครับ ไม่นับบรรดาอีลีเม้นท์อื่นๆ ที่เพิ่มเข้ามา หรือการต่อพ่วงกัน) จะมีลักษณะคุณสมบัติต่างไปจากสายอากาศแบบวงเปิดธรรมดาหลายอย่างเช่น

1. มีอิมพิแดนซ์เปลี่ยนไปตามจุดป้อนของสายอากาศ
2. มีค่า Q สูงกว่าสายอากาศแบบวงเปิด นั่นคือมี bandwidth แคบ ทำให้ตัดสัญญาณรบกวนแปลกๆ ออกไปได้ดีกว่า
3. มีทิศทางของโพลาไรเซชั่นขึ้นกับจุดป้อนและการวางทิศทางของลูป
4. เป็นสายอากาศแบบมีทิศทาง (ไปทางด้านหน้า-หลัง) และมีอัตราขยายสูงกว่าไดโพล (หรือโฟลเด็ดไดโพล) ธรรมดา จุดนี้ไม่น่าแปลกใจหรอกครับเพราะมันมีทิศทาง คือเสียการรับ/ส่งในบางทิศทางไป แต่ไปดีในทิศทางอื่นแทนนั่นเอง 

คราวนี้ลองมาดูภาพประกอบกันนะครับว่า สายอากาศแบบลูป แต่ละรูปร่าง จะมีเกนเป็นอย่างไร และมีโพลาไรเซชั่นเป็นอย่างไรเมื่อมีจุดป้อนและวางในทิศทางต่างๆ กัน

ภาพที่ 1 คลิกภาพเพื่อดูภาพใหญ่

ภาพที่ 1 เป็นขนาดของลูปกับเกนที่ได้ จะเห็นว่าเมื่อความยาวมากขึ้นเกนก็จะมากขึ้น แต่โดยปกติเราก็จะเลือกใช้ความยาวของเส้นลวดประมาณ 1 ความยาวคลื่น และโดยปกติแล้วถ้าความยาวของลูปประมาณ 1 ความยาวคลื่น ก็จะมีอิมพิแดนซ์ประมาณ 100 โอห์ม (ประมาณ นะครับ เพื่อการจำง่ายๆ) ยกเว้นเมื่อเราทำเป็นลูปแบบสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่ปรับอัตราส่วนความยาวของด้านทั้งสองจนพอดี ก็จะได้อิมพิแดนซ์เป็น 50 โอห์มได้ (ดูภาพด้านบน ภาพที่สองจากขวามือ) และโดยทั่วไปก็จะมีอัตราขยายในทิศทางด้านหน้าและหลังสูงกว่าสายอากาศแบบโฟลเด็ดไดโพลเล็กน้อย

ภาพที่ 2 คลิกภาพเพื่อดูภาพใหญ่

ภาพที่ 2 แสดงถึงโพลาไรเซชั่นเมื่อป้อนสายอากาศแบบลูปที่จุดต่างๆ ถ้าป้อนลูปแบบสี่เหลี่ยมที่ด้านข้างจะทำให้ได้โพลาไรเซชั่นเป็นแนวตั้ง (ภาพซ้ายมือ) ในขณะที่ถ้าพลิกไป 90 องศาคือป้อนด้านบนหรือด้านล่างจะได้โพลาไรเซชั่นแบบแนวนอน (ภาพขวามือ)

ภาพที่ 3 คลิกภาพเพื่อดูภาพใหญ่

ภาพที่ 3 ภาพซ้ายเป็นภาพสายอากาศลูปแบบสามเหลี่ยมที่มีจุดป้อนต่ำจากด้านบน 1/4 ความยาวคลื่น จะใหโพลาไรเซชั่นแนวตั้ง แต่ถ้าป้อนที่ยอดด้านบน ตรงกลางด้านล่าง หรือที่มุม จะได้โพลาไรเซชั่นในแนวนอนตามภาพด้านขวา

หลังจากอ่านเรื่องนี้ เพื่อนๆ คงได้ความรู้และรู้จักกับสายอากาศแบบลูปดีขึ้นนะครับ สำหรับคราวนี้ต้องบอกว่า QRU 73 จาก HS0DJU/KG5BEJ แล้ว พบกันในบทความหน้านะครับ