สายอากาศแถบความถี่กว้างที่ใช้สตริปไดโพลโค้งแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับประยุกต์ใช้ไดเวอร์ซิตีเชิงการโพลาไรซ์

บทคัดย่อ

ในปัจจุบันการสื่อสารไร้สายได้มีการพัฒนาไปอย่างรวดเร็ว โดยมีความต้องการใช้บริการในหลายๆ ด้าน เช่น การบันเทิง การศึกษา เศรษฐกิจ การแพทย์ และอื่นๆ ส่งผลให้มีจำนวนผู้ใช้บริการในระบบการสื่อสารไร้สายเพิ่มขึ้น และผู้ใช้บริการต้องการการส่งข้อมูลที่มีความเร็วสูงเพิ่มมากขึ้น ดังนั้นจึงทำให้ระบบสื่อสารไร้สายจำเป็นต้องจัดเตรียมแถบความถี่ที่กว้างมากขึ้น เพื่อรองรับการใช้งานของผู้ใช้บริการ จากปัญหาดังกล่าว จึงมีหลายงานวิจัยได้นำเสนอการสร้างสายอากาศที่มีแถบความถี่กว้าง และศึกษาคุณลักษณะต่างๆที่ต้องการของสายอากาศ ได้แก่ การเพิ่มอัตราขยาย แบบรูปการแผ่พลังงานแบบเจาะจงทิศทางที่เสถียร มีการแผ่พลังงานไปด้านหลังต่ำ และมีการโพลาไรซ์ไขว้ต่ำ จากการศึกษางานวิจัยพบว่า สายอากาศไดโพลและสายอากาศแพทช์เป็นที่นิยมนำมาใช้งานในด้านการสื่อสารไร้สาย เนื่องจากมีโครงสร้างที่ง่าย สามารถดัดแปลงรูปร่างได้หลากหลาย น้ำหนักเบา และราคาถูก ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงใช้สายอากาศไดโพลในการออกแบบ โดยใช้เทคนิคที่น่าสนใจคือ ไดโพลแม่เหล็กไฟฟ้า (Magneto-Electric dipole) ซึ่งประกอบด้วยไดโพลไฟฟ้า (Electric Dipole) และไดโพลแม่เหล็ก (Magnetic Dipole) ที่ทำงานร่วมกันโดยใช้การป้อนสัญญาณแบบแกมม่าเพื่อเพิ่มการแมตช์อิมพีแดนซ์ ทำให้มีแถบความถี่กว้าง มีแบบรูปการแผ่พลังงานที่สมมาตรทั้งในระนาบสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก นอกจากนั้นได้เพิ่มการดัดโค้งของไดโพลไฟฟ้าและเพิ่มแผ่นกราวด์ ซึ่งส่งผลให้อัตราขยายเพิ่มขึ้น ลดโหลบด้านหลัง มีโพลาไรซ์ไขว้ต่ำ และมีแบบรูปการแผ่พลังงานแบเจาะจงทิศทาง ซึ่งการจำลองสายอากาศจะใช้โปรแกรม CST Microwave Studio เพื่อศึกษาพารามิเตอร์ต่างๆ ที่มีผลต่อความถี่เรโซแนนซ์ สุดท้ายได้สร้างสายอากาศต้นแบบขนาด 200 x 200 มิลลิเมตร ที่สามารถรองรับความถี่ 1.67 ถึง 3.32 GHz และมีอัตราขยายโดยประมาณ 7.3 dB หลังจากนั้นงานวิจัยนี้ได้ออกแบบสายอากาศที่มีอัตราขยายสูงและแบนด์วิดท์กว้างโดยใช้สตริปไดโพลโค้งแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับประยุกต์ใช้ไดเวอร์ซิตีเชิงการโพลาไรซ์ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของสายอากาศและเพิ่มความน่าเชื่อถือของสัญญาณเพื่อรองรับผู้ใช้ในเทคโนโลยีไร้สาย ซึ่งประกอบด้วยสตริปไดโพลโค้งแม่เหล็กไฟฟ้าสองต้นวางไขว้กันสำหรับการใช้งานแบบโพลาไรซ์แบบคู่ ซึ่งสตริปไดโพลโค้งแม่เหล็กไฟฟ้าจะวางตั้งฉากกับระนาบกราวด์ทำมุม ?45 องศา และป้อนด้วยสตริปรูป ? ไขว้กันสองแถบ ส่งผลให้สายอากาศมีแบนด์วิดท์อิมพีแดนซ์ 71.42% (SWR <2) จากช่วงความถี่ 1.8 GHz ถึง 3.3 GHz โดยมีอัตราขยายสูงสุด 9.8 dB และมีแบบรูปการแผ่พลังงานที่เสถียร มี Input isolation มากกว่า 30 dB ในช่วงแบนด์วิดท์กว้าง ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับสายอากาศของสถานีฐานสำหรับเครือข่าย 4G / LTE

คำสำคัญ