Custom Search
ต้องการสายอากาศแถวลำดับแบบโมโนโพล
LSVคลังสมองออนไลน์ "ปีที่14"
กันยายน 23, 2017, 02:34:02 PM *
ยินดีต้อนรับคุณ, บุคคลทั่วไป กรุณา เข้าสู่ระบบ หรือ ลงทะเบียน

เข้าสู่ระบบด้วยชื่อผู้ใช้ รหัสผ่าน และระยะเวลาในเซสชั่น
 
   หน้าแรก   ช่วยเหลือ เข้าสู่ระบบ สมัครสมาชิก  
หน้า: [1]   ลงล่าง
  พิมพ์  
ผู้เขียน หัวข้อ: ต้องการสายอากาศแถวลำดับแบบโมโนโพล  (อ่าน 6551 ครั้ง)
ืnaifu
ชุมชนคนรักอาชีพช่าง
member
*

คะแนน0
ออฟไลน์ ออฟไลน์

กระทู้: 1


« เมื่อ: พฤษภาคม 29, 2014, 10:13:33 AM »

อยากทราบว่าสายอากาศแถวลำดับแบบโมโนโพลมีขายไหมครับสั่งซื้อได้ทางเว็บไหนบ้าง ถ้าไม่มีแบบแถวลำดับจะหาซื้อสายอากาศแบบโมโนโพลธรรมดาได้ที่ไหน ย่าน 2.45GHz Cheesy


บันทึกการเข้า

หลอดไฟ
ผู้ช่วย Admin
member
*****

คะแนน176
ออฟไลน์ ออฟไลน์

กระทู้: 1550


อีเมล์
« ตอบ #1 เมื่อ: พฤษภาคม 29, 2014, 01:02:39 PM »

ทำเอง ได้ความรู้ดีครับ อ่านที่นี่ http://www.ecti-thailand.org/emagazine/views/115 เยี่ยมมาก

สายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัล


ประยุทธ อัครเอกฒาลิน และ ชาตรี มหัทธนจาตุภัทร
ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ
 
1 บทนำ
        เรขาคณิตแบบแฟร็กทัล (Fractal geometry)  เป็นโครงสร้างทางเรขาคณิตที่เกิดจากการแตกออกหรือแยกออกจากโครงสร้างทางเรขาคณิตเดิม โดยส่วนที่แตกออกมายังมีรูปร่างทางเรขาคณิตเช่นเดิมแต่ลดขนาดลง    ตัวอย่างของเรขาคณิตแบบแฟร็กทัลที่พบในธรรมชาติ เช่น  เกล็ดหิมะ ก้อนเมฆ ชายฝั่งทะเล  ต้นไม้  ใบไม้  คลื่นน้ำ และการวางตัวของภูเขา เป็นต้น   เรขาคณิตแบบแฟร็กทัลสามารถนำมาใช้เป็นโครงสร้างของสายอากาศได้  และด้วยสมบัติของเรขาคณิตแบบแฟร็กทัลจะทำให้สามารถเติมเต็มพื้นที่ว่างของสายอากาศ  ก่อให้เกิดประโยชน์ในการสร้างสายอากาศให้มีขนาดเล็กลง   นั่นคือสายอากาศที่มีรูปร่างเรขาคณิตแบบแฟร็กทัลจะสามารถเพิ่มขนาดความยาวทางไฟฟ้าได้ในพื้นที่เล็ก ๆ  ซึ่งเหมาะสำหรับใช้ในการออกแบบสายอากาศเส้นลวดและสายอากาศแพทช์แบบไมโครสตริป   สายอากาศแฟร็กทัลนอกจากจะมีขนาดเล็กลงจากโครงสร้างเดิมแล้วยังสามารถสร้างเป็นสายอากาศที่ใช้งานได้หลายความถี่ด้วย [1]
ตัวอย่างของโครงสร้างที่ลอกเลียนแบบตัวเองที่ถ่ายทอดกันต่อ ๆ ไป แสดงออกมาให้เห็นในรูปที่ 1 ซึ่งเป็นโครงสร้างแฟร็กทัลของมินโควสกี้ (Minkowski) โดยเริ่มจากรูปแบบเริ่มต้น (Initiator) ที่เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสซึ่งด้านทั้งสี่เป็นเส้นตรง จากนั้นแทนที่แต่ละด้านด้วยรูปร่างพัลส์สี่เหลี่ยมแบบใหม่เข้าไปและจะทำการวนซ้ำแบบไปเรื่อยๆ ในท้ายที่สุดจะได้ผลลัพธ์เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อน
 
 
รูปที่ 1 รูปแบบแฟร็กทัลของมินโควสกี้
 
 
รูปแบบแฟร็กทัลที่ได้รับความนิยมนำมาสร้างเป็นสายอากาศก็คือ รูปแบบแฟร็กทัลของ
ไซเออร์ปินสกี้ (Sierpinski) ดังแสดงในรูปที่ 2 (ก) ซึ่งประกอบด้วยชุดของรูปทรงสามเหลี่ยม  โดยรูปแบบเริ่มต้นเป็นรูปสามเหลี่ยมแล้วเจาะรูตรงกลางของสามเหลี่ยมในการวนซ้ำครั้งแรก แล้วทำซ้ำกระบวนการลักษณะนี้ไปไปเรื่อยๆ รูปที่ 2 (ข) แสดงสายอากาศโมโนโพลที่สร้างจากโครงสร้างแฟร็กทัลของไซเออร์ปินสกี้   โดยสายอากาศเกิดจากการวนซ้ำครั้งที่ 4 พบว่าสายอากาศนี้จะมีแถบความถี่ใช้งานหลายแถบความถี่   
รูปแบบต่อมาของแฟร็กทัลที่นิยมใช้คือ รูปแบบของคอช (Koch) ซึ่งจะเริ่มจากสามเหลี่ยมด้านเท่า  จากนั้นด้านทั้งสามก็จะถูกแทนที่ด้วยพัลส์สามเหลี่ยม  และทำซ้ำ ๆ เช่นนี้ไปเรื่อย ๆ ดังรูปที่ 3 จะเกิดเป็นวงของคอช (Koch loop) ซึ่งสามารถนำกระบวนการนี้ไปสร้างเป็นสายอากาศไดโพลได้ดังแสดงรูปที่ 4
 

รูปที่ 2 รูปแบบแฟร็กทัลของไซเออร์ปินสกี้ (ก) การวนซ้ำ และ (ข) สายอากาศโมโนโพล
 
 
รูปที่ 3 รูปแบบแฟร็กทัลของคอช
 
        สุดท้ายเป็นรูปแบบแฟร็กทัลที่ใช้คุณสมบัติการเติมเต็มในพื้นที่ว่างของส่วนโค้งฮิลเบิร์ต (Hilbert curve) และความสัมพันธ์ของส่วนโค้ง   ซึ่งได้ถูกนำมาใช้ในการออกแบบสายอากาศแฟร็กทัล   โดยเริ่มจากส่วนโค้งฮิลเบิร์ตแล้วกระทำการทำซ้ำรูปแบบที่เหมือนตัวเอง  รูปที่ 5 แสดงการวนซ้ำถึงครั้งที่ 3
 

รูปที่ 4 โครงสร้างของสายอากาศไดโพลที่ใช้รูปแบบแฟร็กทัลของคอช
 
 
รูปที่ 5 รูปแบบแฟร็กทัลจากส่วนโค้งฮิลเบิร์ต
 
 
2 สายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัล
            ในปัจจุบันระบบการสื่อสารไร้สายเป็นสิ่งที่จำเป็นมากขึ้น เป็นสาเหตุให้วิศวกรออกแบบสายอากาศมีความต้องการออกแบบสายอากาศมีคุณสมบัติที่สอดคล้องกับเทคโนโลยีในปัจจุบันดังเช่น ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ตอบสนองได้หลายย่านความถี่ แบนด์วิทด์ที่กว้าง  และอื่น ๆ  หลายปีที่ผ่านมาได้มีการพัฒนาและออกแบบสายอากาศที่หลากหลายเพื่อที่จะเข้าถึงคุณสมบัติต่าง ๆ ดังที่ได้กล่าวมา  เมื่อเร็ว ๆ นี้ ได้มีการพัฒนาการออกแบบสายอากาศให้สามารถบรรลุวัตถุประสงค์ดังกล่าวโดยใช้หลักการหรือแนวความคิดของการนำแฟร็กทัลมาประยุกต์ร่วมกันกับการออกแบบสายอากาศ
            การวิจัยที่ผ่านมา ได้มีการค้นพบข้อดีของโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลในการนำมาประยุกต์ร่วมกับการออกแบบสายอากาศ คือ สามารถออกแบบให้สายอากาศมีขนาดเล็ก และตอบสนองได้หลายย่านแถบความถี่ เมื่อเร็ว ๆ นี้ ได้มีการออกแบบสายอากาศที่มีขนาดเล็กโดยการนำข้อดีของโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของคอชมาออกแบบสายอากาศโมโนโพล [2] สายอากาศชนิดนี้ได้ถูกออกแบบโดยการทำซ้ำของโมเดลเริ่มต้นพัลส์สามเหลี่ยมตลอดความยาวของสายอากาศ ต่อมาได้มีการออกแบบสายอากาศแบบลูปให้มีขนาดเล็กโดยใช้เทคนิคของแฟร็กทัลของมินโควสกี้ [3] สายอากาศลูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสแฟร็กทัลของมินโควสกี้       ถูกออกแบบโดยการทำซ้ำของโมเดลเริ่มต้นพัลส์สี่เหลี่ยมในแต่ละด้านของลูป จากนั้นได้มีการพัฒนาสายอากาศลูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสแฟร็กทัลให้เล็กลงกว่าเดิมโดยการใช้โมเดลเริ่มต้นที่มีลักษณะที่เรียกว่า เส้นโค้ง 3/2 (3/2 curve) เพื่อที่จะทำให้ความยาวคลื่นทางไฟฟ้าเพิ่มขึ้นในพื้นที่ที่จำกัด  อย่างไรก็ตาม ยังมีการพัฒนาและออกแบบสายอากาศแบบใหม่ ๆ   ให้มีขนาดเล็กโดยใช้เทคนิคของโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้และแบบคอชอยู่จนถึงปัจจุบัน [4, 5]
            ในขณะเดียวกันก็มีผู้วิจัยบางกลุ่มได้นำโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลมาประยุกต์เพื่อออกแบบให้มีคุณสมบัติที่สามารถตอบสนองได้หลายย่านความถี่ โดยโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลที่ถูกนำมาออกแบบให้มีคุณสมบัติที่สามารถตอบสนองได้หลายย่านความถี่แบบแรก ๆ นั้นคือ โครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของไซเออร์ปินสกี้ ซึ่งได้ถูกนำมาประยุกต์และออกแบบร่วมกับ สายอากาศโมโนโพล ต่อมาได้มีการพัฒนาโดยมีลักษณะเป็นสามเหลี่ยมปาสคาล [6] และก็ได้มีการนำข้อดีในการตอบสนองได้หลายย่านแถบความถี่ของแฟร็กทัลมาออกแบบเป็นสายอากาศต่าง ๆ อาทิเช่น สายอากาศโมโนโพลหลายวง (Multiple Ring Monopole Antenna) และสายอากาศ PIFA แฟร็กทัล (Fractal Planar Inverted F Antenna) [7] เป็นต้น
เมื่อนำข้อดีของโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้มาประยุกต์และออกแบบร่วมกับสายอากาศโมโนโพลขนมเปียกปูนเพื่อให้มีขนาดเล็กและสามารถตอบสนองได้หลายย่านความถี่  อีกทั้งยังมีการปรับปรุงส่วนของระนาบกราวด์เพื่อปรับปรุงคุณลักษณะของรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นที่ความถี่สูง ทำให้สายอากาศที่นำเสนอนี้สามารถตอบสนองย่านความถี่ใช้งาน ในระบบ PCS 1900 (1.85-1.99 GHz) UMTS (1.92-2.17 GHz) WLAN (2.45 GHz/5.2 GHz/5.8 GHz) Mobile WiMAX (2.3 GHz/2.5 GHz) และ WiMAX (5.5 GHz) โดยคุณลักษณะที่สำคัญต่าง ๆ ของสายอากาศอาทิเช่น ค่าการสูญเสียย้อนกลับ รูปแบบการแผ่กระจายคลื่น อัตราขยายของสายอากาศ และการกระจายกระแสไฟฟ้าของสายอากาศ ได้ถูกคำนวณโดยใช้โปรแกรมจำลองการทำงานของ IE3D ซึ่งจะใช้วิธีการของโมเมนต์ (Method of Moments) ในการหาผลลัพธ์ต่าง ๆ  รายละเอียดจะแสดงในหัวข้อถัดไป โดยจะอธิบายการออกแบบและสร้างสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูน   แสดงการวิเคราะห์และผลลัพธ์พอสังเขป
 
2.1 การออกแบบสายอากาศ [8][9]
             ในส่วนนี้เป็นการกล่าวถึงการออกแบบสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้ที่มีการปรับปรุงระนาบกราวด์ โดยในส่วนของตัวแผ่กระจายคลื่นแฟร็กทัลสี่เหลี่ยมขนมเปียกปูนจะเกิดจากการทำซ้ำของโมเดลเริ่มต้นที่ขอบแต่ละด้าน  ดังแสดงในรูปที่ 6 ซึ่งเป็นการทำซ้ำของขั้นที่ 0 ขั้นที่ 1 และขั้นที่ 2 ของโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์  ในที่นี้ได้นำขั้นที่ 2 ของโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้มาปรับปรุงส่วนสูงของโมเดลเริ่มต้นนั้นมีค่าความสูงเป็น Wp โดยทั่วไปแล้วค่า Wp นี้จะมีค่าน้อยกว่า Ws/3 และค่าแฟคเตอร์เริ่มต้น (Iteration Factor) ซึ่งสามารถคำนวณได้จากสมการ
 

 
โดยการเติมเต็มพื้นที่โลหะส่วนที่ถูกกัดเซาะดังที่แสดงในส่วนของพื้นที่แรเงาของตัวแผ่กระจายคลื่นของสายอากาศ โครงสร้างของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงจะแสดงในรูปที่ 7 ประกอบด้วย ส่วนของตัวแผ่กระจายคลื่นที่มีการปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้ขั้นที่ 2 และการปรับปรุงระนาบกราวด์ ในส่วนของตัวแผ่กระจายคลื่นของสายอากาศนั้นจะมีขนาดความกว้าง Ws ซึ่งถูกป้อนด้วยสายนำสัญญาณไมโครสตริปเพื่อแมตซ์กับอิมพีแดนซ์ 50 โอห์ม โดยมีขนาดความกว้างเป็น Wf ขณะที่บริเวณระนาบกราวด์ของสายอากาศถูกวางอยู่ระนาบด้านล่างของตัวแผ่กระจายคลื่นจะถูกปรับปรุงโครงสร้างเพื่อทำให้อิมพีแดนซ์แบนด์วิทด์และการแผ่กระจายคลื่นมีการปรับปรุงที่ดีขึ้นในย่านความถี่สูง โดยระนาบกราวด์ที่ได้ปรับปรุงนั้นจะประกอบด้วยส่วนความกว้างและความยาวของพารามิเตอร์ต่าง ๆ ดังต่อไปนี้ Wg Wgt WgfLg Lgt และ Lgf ขณะที่ช่องว่างเล็ก ๆ ระหว่างตัวแผ่กระจายคลื่นและระนาบกราวด์คือพารามิเตอร์ g
 

รูปที่ 6 โมเดลเริ่มต้นในการทำซ้ำของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูน
 

รูปที่ 7 สายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์
 

รูปที่ 8 ค่าการสูญเสียย้อนกลับของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์
 
         เมื่อทำการเลือกค่าแฟคเตอร์เริ่มต้น h = 0.66 และทำการสร้างสายอากาศบนแผ่นวงจรพิมพ์ชนิด FR4 ซึ่งมีความสูงของซับสเตรท (h) เท่ากับ 1.6 มม. และค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (er) เท่ากับ 4.1 และมีค่าแทนเจนต์ของการสูญเสีย (Loss Tangent) เท่ากับ 0.019 ขนาดของสายอากาศทั้งหมดมีค่า 59 มม.×90 มม.×1.6 มม. หัวต่อคอนเนคเตอร์ (Connector) ชนิด SMA ที่มีค่าอิมพีแดนซ์ 50 โอห์มจะถูกนำมาเชื่อมต่อเข้ากับสายนำสัญญาณไมโครตริปที่มีความกว้าง (Wf) เท่ากับ 3.48 มม. ขณะที่ค่าความยาวไมโครสตริป (Lf) เท่ากับ 11.55 มม. ดังแสดงในรูปที่ 7 ขณะที่ขนาดของตัวแผ่กระจายคลื่นถูกออกแบบให้มีค่าเท่ากับ 33.54 มม.×33.54 มม. เพื่อครอบคลุมย่านแถบความถี่ใช้งานของ 1.9 GHz 2.1 GHz 2.3 GHz 2.45 GHz 2.5 GHz 5.2 GHz 5.5 GHz และ 5.8 GHz ในเบื้องต้นกำหนดค่าพารามิเตอร์เริ่มต้นของสายอากาศมีดังนี้ W = Wg = 59 มม. L = 90 มม. Lg = 35.25 มม. Ws = 33.54 มม. Lt = 25.36 มม. Wf = 3.48 มม. Lf = 11.55 มม. Lgt = 17.60 มม. Lgf = 17.65 มม. Wgt = 21 มม. Wgf = 17 มม. Lp1= 21.11 มม. Lp2 =36.02 มม. Lp3 = 11.18มม. Lp4 = 11.18 มม.g = 1.15 มม.และ Wt = 1.41 มม. เพื่อหาความสัมพันธ์ของค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ที่ผลกระทบกับสายอากาศ เมื่อทำการจำลองค่าการสูญเสียย้อนกลับดังแสดงในรูปที่ 8 พบว่า เกิดการตอบสนองความถี่เรโซแนนซ์อยู่ที่ 2 GHz 4.08 GHz และ 5.43 GHz ตามลำดับ   จากนั้นทำการจำลองการกระจายสนามไฟฟ้าที่ความถี่
เรโซแนนซ์ต่างๆ ดังแสดงในรูปที่ 9
 
   
(ก)                                                                 (ข)
 

(ค)
รูปที่ 9 ผลการจำลองการกระจายสนามไฟฟ้าที่ความถี่เรโซแนนซ์ (ก) 2 GHz (ข) 4.08 GHz (ค) 5.43 GHz
 
จากรูปที่ 9 (ก) แสดงผลการแพร่กระจายสนามไฟฟ้าที่ความถี่เรโซแนนซ์ 2 GHz พบว่าบริเวณที่มีผลกระทบกับการแผ่กระจายคลื่นจะอยู่ที่บริเวณขอบบนของตัวแผ่กระจายคลื่นเป็นหลัก ขณะที่บริเวณขอบด้านล่างของตัวแผ่กระจายคลื่นมีการแพร่กระจายทั้งพุ่งเข้าและพุ่งของสนามไฟฟ้าทำให้เกิดการหักล้างกันเกิดขึ้น จะเห็นได้ว่าบริเวณที่มีผลกับการแผ่กระจายคลื่นจะมีความสัมพันธ์กับพารามิเตอร์Lp1 Lp2  g และ Wt อย่างมีนัยสำคัญ และจากรูปที่ 9 (ข) แสดงผลการแพร่กระจายสนามไฟฟ้าที่ความถี่เรโซแนนซ์ 4.03 GHz พบว่า บริเวณที่มีผลกระทบกับการแพร่กระจายคลื่นอยู่ที่บริเวณขอบด้านล่าง ซึ่งมีลักษณะการแพร่กระจายสนามไฟฟ้าที่มีทิศทางพุ่งเข้าและพุ่งออกไม่เท่ากัน ทำให้ปริมาณที่เหลือจากการหักล้างของสนามไฟฟ้าเกิดการแผ่กระจายคลื่น โดยจากลักษณะการแพร่กระจายสนามไฟฟ้าพบว่า บริเวณที่มีผลกระทบกับการแผ่กระจายคลื่นจะอยู่ที่บริเวณพารามิเตอร์ Lp1 Lp3 Lp4 g และ Wt เป็นหลัก และการแพร่กระจายสนามไฟฟ้าที่ความถี่เรโซแนนซ์ 5.43 GHz แสดงดังรูปที่ 9 (ค) พบว่า บริเวณขอบด้านล่างยังคงมีผลกระทบกับการแผ่กระจายคลื่นเป็นหลัก ซึ่งมีผลกระทบกับบริเวณพารามิเตอร์ Lp1 Lp3 Lp4 g และ Wt  เช่นเดียวกัน
จากผลการจำลองการแพร่กระจายสนามไฟฟ้าพบว่า พารามิเตอร์ที่มีความสำคัญและมีอิทธิพลกับความถี่เรโซแนนซ์ 2 GHz 4.03 GHz และ 5.43 GHz ประกอบด้วย Lp1 Lp2 Lp3 Lp4 g และ Wt ตามลำดับ ดังนั้นจึงต้องทำการศึกษาผลกระทบของค่าการสูญเสียย้อนกลับที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงค่าพารามิเตอร์ Lp1 Lp2Lp3 Lp4 g และ Wt  ดังกล่าว เพื่อนำไปออกแบบสายอากาศให้สามารถครอบคลุมย่านความถี่ใช้งานที่ต้องการเช่น PCS 1900 (1.85-1.99 GHz) UMTS (1.92-2.17 GHz) WLAN (2.45 GHz/5.2 GHz/5.8 GHz) Mobile WiMAX (2.3 GHz/2.5 GHz) และ WiMAX (5.5 GHz) เนื่องจากสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์นี้มีโครงสร้างที่ซับซ้อนในการคำนวณคุณลักษณะต่าง ๆ ของสายอากาศ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้โปรแกรมช่วยในการจำลองการทำงานเพื่อหาค่าของคุณลักษณะต่าง ๆ ดังเช่น ค่าการสูญเสียย้อนกลับ อัตราขยายของสายอากาศ การกระจายของกระแสไฟฟ้าและรูปแบบการแผ่กระจายคลื่น โดยค่าพารามิเตอร์เริ่มต้นในการคำนวณของสายอากาศมีดังต่อไปนี้ h = 1.6 มม. W =Wg = 59 มม. L = 90 มม. Lg = 35.25 มม. Ws = 33.54 มม. Lt = 25.36 มม. Wf= 3.48 มม. Lf = 11.55 มม. Lgt = 17.60 มม. Lgf = 17.65 มม. Wgt = 21 มม. และ Wgf = 17 มม. จากนั้นทำการปรับปรุงค่าพารามิเตอร์ Lp1 Lp2 Lp3 Lp4 g และWt เพื่อให้ได้ค่าที่เหมาะสมด้วยโปรแกรมจำลองการทำงาน IE3D ซึ่งสรุปในตารางที่ 1 โดยค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์ คือ Lp1 = 16.14 มม. Lp2 = 36.02 มม. Lp3 = 6.21 มม. Lp4 = 7.45 มม. g = 1.15 มม. และ Wt = 1.41 มม.   ผลกระทบที่สำคัญต่อรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นเมื่อมีการปรับปรุงระนาบกราวด์จะถูกนำมาตรวจสอบโดยใช้โปรแกรมจำลองการทำงาน IE3D   โดยทั่วไปแล้วที่ย่านความถี่ต่ำจะพบว่ารูปแบบการแผ่กระจายคลื่นของสายอากาศที่นำเสนอจะมีลักษณะรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นรอบทิศทางในระนาบเดี่ยว แต่เมื่อย่านความถี่ใช้งานมีค่าสูงขึ้นจะทำให้รูปแบบการแผ่กระจายคลื่นเกิดความผิดเพี้ยนไปจากเดิมเพราะเนื่องจากโหมดที่สูงขึ้น นั่นคือที่ค่าความถี่เรโซแนนซ์ 5.56 GHz พบว่ารูปแบบการแผ่กระจายคลื่นเกิดการผิดเพี้ยนไป เพราะเนื่องจากการแพร่กระจายสนามไฟฟ้าที่ผิดเพี้ยนไปในช่องว่างระหว่างตัวแผ่กระจายคลื่นและระนาบกราวด์ดังแสดงในรูปที่ 10 (ก) ดังนั้นจึงได้มีการปรับปรุงระนาบกราวด์เพื่อทำให้จัดเรียงกระแสให้ดีขึ้นดังแสดงในรูปที่ 10 (ข) ส่งผลให้การแพร่กระจายสนามไฟฟ้าที่ถูกส่งผ่านจากช่องว่างซึ่งอยู่ระหว่างตัวแผ่กระจายคลื่นกับระนาบกราวด์สูงขึ้น เป็นผลทำให้ปรับปรุงรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นรอบทิศทางในระนาบเดี่ยวให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น
 
ตารางที่ 1 สรุปการเปลี่ยนแปลงค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัล
ขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์
พารามิเตอร์ ๆ
Lp1 (มม.)
Lp2 (มม.)
Lp3 (มม.)
Lp4 (มม.)
g (มม.)
Wt (มม.)
13.66
16.14
21.11
26.08
31.05
36.02
8.69
8.69
1.15
1.15
16.14
31.05
36.02
40.99
8.69
8.69
1.15
1.15
16.14
36.02
6.21
7.45
8.69
9.93
8.69
1.15
1.15
16.14
36.02
6.21
6.21
7.45
8.69
9.93
1.15
1.15
16.14
36.02
6.21
7.45
0.15
0.65
1.15
1.65
1.15
16.14
36.02
6.21
7.45
1.15
0.89
1.15
1.41
1.75
           
 
 
   
(ก)                                                         (ข)
รูปที่ 10 ผลการจำลองการกระจายสนามไฟฟ้าที่ค่าความถี่เรโซแนนซ์ 5.56 GHz ของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้ (ก) แบบระนาบกราวด์สี่เหลี่ยมผืนผ้า และ (ข) แบบระนาบกราวด์ปรับปรุง
 
2.2 การสร้างสายอากาศและผลลัพธ์
                จากหัวข้อที่ผ่านมาพบว่าค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมในการออกแบบสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์นี้คือ W = Wg = 59 มม. L =90 มม. Lg = 35.25 มม. Ws = 33.54 มม. Lt = 25.36 มม. Wf = 3.48 มม. Lf = 11.55 มม. Lp1 = 16.14 มม. Lp2 = 36.02 มม. Lp3 = 6.21 มม. Lp4 = 7.45 มม. g= 1.15 มม. Wt = 1.41 มม. Lgt = 17.60 มม. Lgf = 17.65 มม. Wgt = 21 มม. และ Wgf = 17 มม. จากรูปที่ 11 แสดงภาพถ่ายชิ้นงานจริงของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์ เมื่อนำมาทดสอบโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ข่ายงาน (Network Analyzer) รุ่น HP8510C เพื่อวัดค่าการสูญเสียย้อนกลับของชิ้นงานจริงเทียบกับผลการจำลองดังแสดงในรูปที่ 12 พบว่า ผลจากการจำลองเกิดค่าความถี่เรโซแนนซ์ 3 ความถี่ คือ ค่าความถี่ 2.13 GHz 4.46 GHz และ 5.56 GHz ขณะที่ค่าความถี่เรโซแนนซ์จากผลการวัดชิ้นงานจริงมีค่าความถี่ 2.17 GHz 4.47 GHz และ 5.6 GHz จากผลดังกล่าวแสดงให้เห็นว่าผลการจำลองกับผลการวัดชิ้นงานจริงมีความสอดคล้องกัน ซึ่งยังคงสามารถครอบคลุมย่านความถี่ใช้งานของระบบ PCS 1900 UMTS WLAN และ Mobile WiMAXโดยผลการจำลองและผลการวัดงานจริงของค่าการสูญเสียย้อนกลับและค่าความถี่เรโซแนนซ์สรุปไว้ในตารางที่ 2
คุณลักษณะของการกระจายกระแสไฟฟ้าของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์ ที่ความถี่เรโซแนนซ์ 2.13 GHz 4.46 GHz และ 5.56 GHz ได้ทำการจำลองโดยใช้โปรแกรม IE3D ซึ่งแสดงไว้ดังรูปที่ 13
            จากรูปที่ 13 (ก) แสดงการกระจายกระแสไฟฟ้าที่ความถี่ 2.13 GHz พบว่าปริมาณกระแสส่วนใหญ่จะกระจายอยู่ที่บริเวณขอบของตัวแผ่กระจายคลื่นของสายอากาศตลอดความยาว La ซึ่งปริมาณกระแสที่ไหลผ่านขอบความยาว La มีความสัมพันธ์กับค่าพารามิเตอร์ Lp1 Lp2 และ Lp4 ที่มีผลกระทบกับค่าความถี่เรโซแนนซ์ 2.13 GHz โดยค่าความยาว La นี้มีค่าประมาณ 98.139 มม. หรือ 0.696l0 ที่ความถี่ 2.13 GHz ส่วนรูปที่ 13 (ข) พบว่าการกระจายกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ก็ยังคงไหลอยู่บริเวณขอบด้านล่างของตัวแผ่กระจายคลื่นของสายอากาศ โดยพบว่าปริมาณกระแสจะไหลผ่านขอบที่ถูกเซาะซึ่งมีความสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ Lp1 และ Lp4 ตลอดความยาว Lb เพื่อให้เกิดการแพร่กระจายคลื่นที่ความถี่ 4.46 GHz ซึ่งความยาว Lbมีค่าประมาณ 34.783 มม. หรือ 0.517l0 และจากรูปที่ 13 (ค) พบว่าการกระจายกระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่ไหลลงผ่านขอบที่ถูกเซาะซึ่งมีความสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ Lp1 และ Lp4 ตลอดความยาว Lc มีค่าประมาณ 28.52 มม. หรือ 0.528l0 ขณะเดียวกันยังคงมีปริมาณกระแสส่วนใหญ่ไหลขึ้นผ่านขอบที่ถูกเซาะซึ่งมีความสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ Lp3 ตลอดความยาวLd มีค่าประมาณ 12.42 มม. หรือ 0.230l0 จากผลดังกล่าวแสดงให้เห็นว่า ปริมาณกระแสที่ไหลสวนทางกันเป็นเหตุให้เกิดการแผ่กระจายคลื่นที่ความถี่ 5.56 GHz มีลักษณะที่ผิดเพี้ยนไปซึ่งเป็นผลทำให้เกิดรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นรอบทิศทางในระนาบเดี่ยวไม่สมบูรณ์

(ก)                                                             (ข)
รูปที่ 11 ภาพถ่ายชิ้นงานจริงของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์ (ก) ด้านหน้า และ (ข) ด้านหลัง
 
 

 
รูปที่ 12 ผลการจำลองและการวัดชิ้นงานจริงของค่าการสูญเสียย้อนกลับของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์
 
 ตารางที่ 2   สรุปค่าการสูญเสียย้อนกลับและความถี่เรโซแนนซ์ที่ย่านความถี่ใช้งานต่าง ๆ ของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์
ย่านความถี่ใช้งาน
ที่หนึ่ง
ที่สอง
ที่สาม
ค่าการสูญเสียย้อนกลับ (dB)
จำลอง
-19
-32
-27
ทดสอบ
-24
-32
-32
ความถี่เรโซแนนซ์ (GHz)
จำลอง
2.13
4.46
5.56
ทดสอบ
2.17
4.47
5.6
 

(ก)                                                  (ข)

(ค)
รูปที่ 13 ผลการจำลองของการกระจายกระแสไฟฟ้าของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์ ที่ความถี่ (ก) 2.13 GHz (ข) 4.46 GHz และ (ค) 5.56 GHz
 
                ผลการวัดรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นของสายอากาศชิ้นงานจริงในระนาบ X-Z และ ระนาบ Y-Z ที่ความถี่ 2.17 GHz 4.47 GHz และ 5.6 GHz แสดงในรูปที่ 14 จากผลการจำลองและการวัดรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นในระนาบ X-Z พบว่ามีลักษณะเป็นรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นรอบทิศทางในระนาบเดี่ยวดังแสดงในรูปที่ 14 (ก) แต่เมื่อความถี่มีค่าสูงขึ้นจะพบว่าปริมาณของค่าโพลาไรเซชั่นไขว้ในระนาบ X-Y เพิ่มขึ้นเช่นกัน และจากรูปที่ 14 (ข) แสดงผลการจำลองและการวัดรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นในระนาบ Y-Zโดยที่จุดสูงสุดของการแผ่กระจายคลื่นในระนาบ Y-Z จะอยู่ที่มุม 0 องศา และ 180 องศา ที่ความถี่ 2.17 GHz และ 4.47 GHz ขณะที่ความถี่ 5.6 GHz จะมีจุดสูงสุดของการแผ่กระจายคลื่นในระนาบ Y-Z อยู่ที่มุม

 

(ก)

(ข)
รูปที่ 14 ผลการจำลองและผลการวัดจริงของรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์ ที่ความถี่ 2.17 GHz 4.47 GHz และ 5.60 GHz ที่ระนาบ (ก) X-Z และ (ข) Y-Z
 
30 องศา และ 150 องศาเพราะเนื่องจากการรบกวนกันระหว่างกระแสที่ไหลผ่านค่าความยาว Lc และ Ld 
อย่างไรก็ตามที่ค่าความถี่เรโซแนนซ์ 5.6 GHz สายอากาศก็ยังคงสามารถแผ่กระจายคลื่นที่มีลักษณะเป็นแบบรอบทิศทางในระนาบเดี่ยวเช่นกัน
                ผลการจำลองและผลการวัดอัตราขยายของสายอากาศแสดงดังรูปที่ 15 ซึ่งผลที่ได้มีลักษณะสอดคล้องกัน โดยผลการจำลองอัตราขยายของสายอากาศที่ความถี่เรโซแนนซ์ 2.13 GHz 4.46 GHz และ 5.56 GHz จะมีค่าประมาณ 2.0 3.0 และ 2.0 dBi ตามลำดับ ขณะที่อัตราขยายของสายอากาศจากผลการวัดที่ความถี่เรโซแนนซ์ 2.17 GHz 4.47 GHz และ 5.6 GHz จะมีค่าประมาณ 2.0 3.0 และ 2.0 dBi ตามลำดับ อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงค่าพารามิเตอร์ต่าง ๆ ที่ได้ศึกษามาดังเช่น Lp1 Lp2 Lp3 Lp4 g และ Wt มีผลกระทบเล็กน้อยกับอัตราขยายของสายอากาศ จากผลดังกล่าวพบว่าอัตราขยายเฉลี่ยของสายอากาศของผลการจำลองและผลการวัดมีค่าประมาณ 2.0 dBi ที่ความถี่เรโซแนนซ์
 
รูปที่ 15 ผลการจำลองและการวัดจริงอัตราขยายของสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์
3 บทสรุป
             ในบทความนี้ได้กล่าวถึงสายอากาศแฟร็กทัล และกรณีศึกษาสำหรับสายอากาศโมโนโพลแฟร็กทัลขนมเปียกปูนที่ปรับปรุงโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลของมินโควสกี้แบบปรับปรุงระนาบกราวด์ สายอากาศสามารถครอบคลุมระบบสื่อสารไร้สายต่าง ๆโดยจากผลการจำลองและผลการวัดของสายอากาศ พบว่าสายอากาศที่นำเสนอสามารถตอบสนองได้หลายย่านแถบความถี่ใช้งาน ซึ่งสามารถครอบคลุมย่านความถี่ในระบบ PCS 1900 (1.85-1.99 GHz) UMTS (1.92-2.17 GHz) WLAN (2.4-2.48 GHz/5.15-5.35 GHz/5.725-5.825 GHz) Mobile WiMAX (2.3-2.36 GHz/2.5-2.69 GHz)และ WiMAX (5.25-5.85 GHz)อีกทั้งรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นยังคงมีลักษณะเป็นรูปแบบการแผ่กระจายคลื่นรอบทิศทางในระนาบเดี่ยวทุกย่านความถี่ใช้งาน ซึ่งถือเป็นข้อดีของการนำโครงสร้างเรขาคณิตแฟร็กทัลมาประยุกต์ใช้
 
บันทึกการเข้า

ทำวันนี้ให้ดีที่สุด
หน้า: [1]   ขึ้นบน
  พิมพ์  
 
กระโดดไป:  

Powered by MySQL Powered by PHP Powered by SMF 1.1 RC2 | SMF © 2001-2006, Lewis Media

lsv2555Leksound&Vision Webboard

Valid CSS!