15
160 การทดลองที13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อนาคลื่นแบบเปิด ที10 GHz 13.1. วัตถุประสงค์การทดลอง 1. เมื่อท่านทาแบบฝึกหัดนี้เสร็จแล้ว ท่านจะคุ้นเคยกับแพทเทอร์นการแผ่คลื่น จากท่อนา คลื่นแบบช่องสี่ เหลียมผืนผ้า 13.2. หลักการและทฤษฎีที่เกี่ยวข้อง สายอากาศไดโพล (dipele) เป็นตัวอย่างหนึ่งของสายอากาศแบบเส้น ซึ่งมีการแผ่กระจาย สนามแม่เหล็กจากการไหลของกระแสไฟฟ้า ซึ่งสายอากาศแบบต่างๆ จะมีพื้นฐานมาจากสายอากาศ แบบแอปเพอร์เจอร์แผนเทนน่า (Aperture antenna) สายอากาศชนิดนี้มีช่องให้สนามแม่เหล็กไหล ผ่านท่อนาคลื่อนรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า แบบเปิดเป็นตัวอย่างของสายอากาศแบบช่องตัวอย่างอื่นๆ อีกก็ คือ ท่อนาคลื่นที่เจาะเป็นสล๊อต จึงเรียกว่า สล็อต แอนเทนนา (Slot antenna) การแผ่กระจายคลื่นจาก อินฟินิท สลิท (Infinitc slit) รูปที1 แสดงระนาบของคลื่นซึ่งเกิดขึ้นบนช่องในระนาบของตัวนา โดยที่ช่องจะมีความยาว g เป็นอนันต์ ในทิศทางแกน X และมีขนาดแคบที่ความยาว L ในทิศทางแกน Y ระนาบของคลื่นจะ เดินทางในทิศทางแกน Z การแผ่กระจายสนามไฟฟ้าในทิศทางแกน Y มีค่าดังนี j Z y O E Ee (1) เมื่อ E y คือ สนามไฟฟ้าในทิศทางแกน Y E O คือ ค่าสูงสุดของ E y คือ 2/ ซึ่งสามารถแสดงการแผ่กระยายสนามไฟฟ้าในทิศทาง ได้เป็น 0 sin sin 2 2 sin 2 j r L e E j EL L r เมื่อ คือ มุมที่แสดงในรูปที1 r คือ ระยะทางจากช่อง (slit)

การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

  • Upload
    others

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

160

การทดลองท 13 แพทเทอรนการแผคลนของทอน าคลนแบบเปด ท 10 GHz

13.1. วตถประสงคการทดลอง

1. เมอทานท าแบบฝกหดนเสรจแลว ทานจะคนเคยกบแพทเทอรนการแผคลน จากทอน าคลนแบบชองส เหลยมผนผา 13.2. หลกการและทฤษฎทเกยวของ

สายอากาศไดโพล (dipele) เปนตวอยางหนงของสายอากาศแบบเสน ซงมการแผกระจายสนามแมเหลกจากการไหลของกระแสไฟฟา ซงสายอากาศแบบตางๆ จะมพนฐานมาจากสายอากาศแบบแอปเพอรเจอรแผนเทนนา (Aperture antenna) สายอากาศชนดนมชองใหสนามแมเหลกไหลผานทอน าคลอนรปสเหลยมผนผา แบบเปดเปนตวอยางของสายอากาศแบบชองตวอยางอนๆ อกกคอ ทอน าคลนทเจาะเปนสลอต จงเรยกวา สลอต แอนเทนนา (Slot antenna) การแผกระจายคลนจาก อนฟนท สลท (Infinitc slit) รปท 1 แสดงระนาบของคลนซงเกดขนบนชองในระนาบของตวน า โดยทชองจะมความยาว g เปนอนนต ในทศทางแกน X และมขนาดแคบทความยาว L ในทศทางแกน Y ระนาบของคลนจะเดนทางในทศทางแกน Z

การแผกระจายสนามไฟฟาในทศทางแกน Y มคาดงน

j Zy OE E e (1)

เมอ Ey คอ สนามไฟฟาในทศทางแกน Y

EO คอ คาสงสดของ Ey

คอ 2/

ซงสามารถแสดงการแผกระยายสนามไฟฟาในทศทาง ไดเปน

0

sin sin2

2 sin2

j rL

eE j E L

Lr

เมอ คอ มมทแสดงในรปท 1 r คอ ระยะทางจากชอง (slit)

Page 2: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

161

รปท 1 แสดงระนาบของคลน

สวนท 2 ของสมการท (2) คอสวนทเราตองสนใจเปนอยางยงเนองจา เปนสมการแพทเทอรนการแผคลนแบบปกต(Pattern F ())

sin sin2

sin2

L

FL

แมวาสมการนจะดเหมอนเปนสตรทซบซอน แตดงายๆ กคอสตร (sin x)/x และไดแสดงไวในรปท 2

Page 3: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

162

รปท 2 กราฟของ (sin x)/x

การแผคลนจากชองแบบสเหลยมผนผา พจารณาทอน าคลนรปสเหลยมผนผาแบบเปดซงเปน แบบแอปเพอรเจอรแอนแทนนา (Aperture antenna) ซงมหนาตดแสดงในรปท 3

รปท 3 ชองรปสเหลยมผนผา

สนามไฟฟาในระนาบ E หาไดจากสมการ

0

sin sin2

2 sin2

Yj r

X YY

Le

E j E L LLr

Page 4: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

163

ซงจะไดสมการแพทเทอรนการแผคลนแบบปกตดงน

sin sin2

sin2

Y

EY

L

FL

ในระนาบ H สนามไฟฟา หาไดจากสมการ

0

sin sin2cos

2 sin2

Xj r

X YX

Le

E j E L LLr

ซงจะไดสมการแพทเทอรนการแผคลนแบบปกตดงน

sin sin2cos

sin2

X

HX

L

FL

สมการแพทเทอรนการแผคลนแบบปกตทงสองมากจากสตรเบองตนคอ sin xx ผลรวมของ

สมการแพทเทอรนการแผคลนปกต คอผลบวกของ sin xx ในระนาบ E และ sin x

x ในระนาบ H

ค าจ ากดความ 0P คอ ก าลงทปอนใหกบสายอากาศตวสง (วตต) radP คอ ก าลงทแผกระจายออกไปโดยสายอากาศตวสง (วตต)

คอ ประสทธภาพการแผกระจาย rad

o

P

P (ไมมหนวย) โดยทวไป สายอากาศสวนใหญจะ

มประสทธภาพการแผ กระจาย (Radiation efficiency) จะใกล เคยง 100% อยางไรกตามส าหรบสายอากาศบางอยาง เชน สายอากาศแบบชอต ไวร (Shoit - wine) ตวอยางเชน สายอากาศไดโพลอดมคต ทไดอธบายไปแลวในแบบฝกหด 1-1) ประสทธภาพการแผกระจาย (Radiation Efficiency) จะมคาคอนขางนอย

ความเขมขนของการแผกระจาย (Radiation intensity) (วตตตอสเตอรเรเดยน) Steradian(sr) คอ หนวยของมมโซลต แองเกล (Solid anglet) หรอทรงกลมหนงๆแทนดวย

4 Steradian ดงนนเราสามารถก าหนดใหคาเฉลยของความเขมขนการแผกระจาย (Radiation intensity) ไดเปน

Page 5: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

164

avg

rad

sr

PW

4/

D ไดเรคตวต (Divectivity) (ไมมหนวย) ไดเรคตวต คอ คาความเขมขนของการแผกระจายสงสด ในทศทางทสมพนธกนกบ คาเฉลยของความเขมขนการแผกระจาย (Average vadiationintensity) นนคอ สมพนธกนกบ ความเขมขนการแผกระจายของ ไอโซโทรนคแอนเทนนา (Isotronic antenna) ซงเปนตวสงผานพลงงานทงหมด

Davg ad

max max

Pr / 4

G แอนเทนนาเกน (Antenna Gain) หรอไดเรคทฟเกน (Diractive gain) (ไมมหนวย) ส าหรบสายอากาศแบบไม มการสญ เสย คาแอนเทนนาเกน (Antenna qain) หรอ ไดเรคทฟเกน (Divective) จะมคาเทากบคาไดเรคตวต อยางไรกตามส าหรบสายอากาศทมคา

ประสทธภาพการแผกระจาย นอยกวา 1 (100 %) จะมคาแตกตางกน

G D

a แอนเทนนา ปมโซลค แองเกล (สเตอเรเดยน) a มความหมายเชนเดยวกบมมโซลค แองเกล ซงจะถกใชในการหาคาก าลทแพรทงหมด

(Prad) รวมกบคาของระดบความเขมขนของการแผกระจายคลนสงสด ( max)

maxrad aP

ไดคาไดเรคตวตอกคาหนงคอ

Da

4

eA เอฟเฟคทฟ เอเรย (Effective avea) หรอ เอฟเฟคทฟ แอปเพอรเจอร (Effective aperture) (m2) คาเอฟเฟคทฟ เอเรย มควาหมายสอดคลองกบคาเอฟเฟคทฟ แอปเพอรเจอร แบนซเอเรย นอยกวาขนาดโดยปกตของมน (physical aperture) ความสมพนธระหวางอตราขยายและความยาว

เคลอนคอ ( โดย และ Ac มหนวยเดยวกน X )

02

4G A

Page 6: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

165

ap แอปเพอรเจอร เอฟฟเชยนซ หรอ แอนเทนนาเอฟฟเซยน ของ แอปเพอรเจอร แอนเทนนา (ไมมหนวย)

ap คอ อตราสวนระหวางคาเอฟเฟคทฟเอเรย Ac และคาฟสกสคอล เอเรย ของชองในสายอากาศแอปเพอรเจอร แอนเทนนา โดยสวนใหญมคาสะดวกทใชในการค านวณท 50% ของ Ac

eap

p

A

A

F/B ฟรอนท ท แบค เรโซ คาอตราสวนจะเปรยบเทยบความแรงของสญญาณในทศทาง การสงสญญาณทตองการหรอ

การความแรงของสญญาณในทศทางตรงกนขามประโยชนอกยาองหนงอตราสวนนคอใชอธบายความสามารถของสายอากาศ เพอใหเหนถงความแตกตางระหวางสญญาณทเขามาจากดานหนาและสญญาณทไดมาจากดานหลง เมอสายอากาศถกใชเปนตวรบ

F/B = Main Lobe(dB) - Back Lobe(dB)

ผลสรป ในการทดลองนทานจะเขาใจเกยวกบการใชสายอากาศแบบทอน าคลน โดยเฉพาะ

ฮอรน แอนเทนนา และทอน าคลนรปสเหลยมผนผาแบบเปด ทานจะเรยนรการปรบตงอปกรณเหลานในเวลาเดยวกน ทานจะไดเหนปรากฏการณของการวางแนวของทอน าเคลอนทงสอง ทานจะได พลอตแพทเทอรนการแผกระจายคลน ของทอน าคลนแบบปด และหาคาฮาสฟ พาวเวอร บมวคซ(Half- wowr beamwidth) ของระนาบ E และระนาบ H การใช คอนคดทฟ เพลท(Conductive plate) วางในสนามไฟฟาทสงผานระหวางสายอากาศท งสอง ทานจะไดเรยนรการโพลาไฮซ (Prlariztion) ของฮอรนและทอน าคลนแบบเปด ทานจะท าแบบฝกหดนใหสมบรณโดยการค านวณคาไดเรคตวตและคาเอฟเฟคทฟ เอเรย ของทอน าคลนแบบเปด

13.3. ขนตอนการทดลอง การปรบตงอปกรณ

1. สวนประกอบหลกของระบบการวดและการทดลองเรองสายอากาศ ไดแก Data Acquisition Interfare/แหลงจายไฟ (Power supply) เครองก าเนดความถวทย (RF Generator) แทนวางสายอากาศ (Antenna Positroner) และเครองคอมพวเตอร โดยจะตองมการปรบตงอยางถกตองกอนทจะเรมท าแบบฝกหดน กลาวถงในสวนท 4 ของค าแนะน าส าหรบการปรบตงระบบการวดและการทดลองเรองสายอากาศ ถายงไมเรยบรอยตามนกตองท าใหเรยบรอยกอน

Page 7: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

166

2. ขนตอนในการตดตง ใหสอดตวลอกสายอากาศรปตว L (Antenna Mast)เขากบรบนเสาอากาศทมตวลอคอยดานขางเสา (Transmistion Support) และใหตด Horn Antenna ขนาดใหญเขากบ เวฟไกด ทโคแอก อะแคปเตอร โดยตองตอใหไมเกดการหยดชะงกทรอยตอของทอน าคลน จากรปท 4 จะแสดงตวอยางการตออปกรณ 2 อปกรณดวยตวตอพลาสตกแบบลอกเรว ขนตอนแรกใหรชองของอปกรณทงสองตวตรงกนเสรจแลวใหสอดแทงโลหะของตวตอพลาสตกแบบบลอกเรวเขาไปในรดานมมของสายอากาศทประกบตดกนดานใดดานหนง ดงรป ขนตอนตอมาใหสอดแทงโลหะของตวตอพลาสตกแบบลอกเรวตวทสองอกขางหนงเขาไปทรดานมมของสายอากาศทประกบตดทอยตรงกนขามและท าการกดลอกเขาหากนเปนอนเสรจสนการตออปกรณเขาหากน 3. การตดตง Horn Antenna กบเสา โดยสอดทอน าคลนเขากบตวจบพลาสตกและกดเบาๆ ใหเขาท จากนนใชเสาโลหะทตดกบพลาสตกสอดเขาไปทเสาส าหรบตดตงสายอากาศและท าการลอก เมอเสรจแลว ขนแรกใหปรบต าแหนงของฮอรนโดยท าใหเปนขวในแนวนอน ( Horizontally polarized )ดงแสดงในรปท 4

รปท 4 การตอชนสวนไมโครเวฟ 2 ชน เขาดวยกน

Page 8: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

167

รปท 5 การปรบแตงทรานสมสชน แอนเทนนา (Tranmistion Antenna)

ตดตงสายเคเบล SMA ขนาดยาว เขากบเอาทพทของ OSCILLATOR 10 GHZ ของเครอง RF Generator จากนนใหตอเขากบสายอากาศททดลอง 1. ขนตอนในการตดตง ใหสอดตวลอกสายอากาศรปตว L (Antenna Mast)เขากบรบนเสา

อากาศทมตวลอคอยดานขางเสา (Transmistion Support) และตดตงเสาอากาศเขากบตวลอคท Sliding Support ของ Antenna Positioner ขนตอนตอมาให ตอทอน าคลนแบบเปด (Open - ended wavequide) เขากบ Waveguide to coax adapter ทดลองขนตอนนอาจท าใหเกดการหยดชะงกทรอยตอของทอน าคลน โดยการตอทง 2 ชนใหสวนทใหญทสดของชองของมนตงตรงกน จดวางใหรของสวนประกอบตรงกนและตดเขาดวยกน ไมตองสนใจกบรอยตอทไมสนทกนเสรจแลวใหตอมนดวย Ouick - lock ตดตงสายอากาศบนแกนใหดานยาวของชองวางอยในแนวตง ใช sliding Support เลอนใหแนใจวาทอน า คลนแบบเปด (open - ended waveguid) นอยในแนวศนยกลางการหมนของแทนวางสายอากาศ (Antenna Positioner) ตรวจสอบการปรบตงของทานโดยดจากรปท 6 ใชสายเคเบล SMA ขนาดกลาง ตอสายอากาศตวรบทดานบนของแผนวางสายอากาศ (receiving antenna) เขากบ RF input

2. จากรปท 7 วางต าแหนงของสายอากาศใหมระยะหาง 1 เมตร ปรบใหมความสงเทากน และหนหนาใหตรงกน

Page 9: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

168

รปท 6 การปรบตงสายอากาศตวรบ

รปท 7 ระยะหาง r ระหวางสายอากาศ

3. ปรบคาตามล าดบดงน ทเครองก าเนดความถวทย (RF Generator) 10 GHz OSCILLATOR MODE 1 k Hz 10 GHz OSCILLATOR RF POWER OFF 1 GHz OSCILLATOR RF POWER OFF

เปดสวทย RF Generator และ Power Supply เปดเครองคอมพวเตอร และ เขาโปรแกรม LVDAM – ANT

Page 10: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

169

ท าการรบแพทเทอรนแพทเทอรนการแผคลน 1. ใหเปดสวทย ON ท RF POWER ทความถ OSCILLATOR 10 GHz ขอควรระวง!

เพอความปลอดภยของทาน, หามมองเขาไปใน Horn antenna โดยตรงในขณะเปดสวทซ RF POWER อย ปรบ Attennuation level ท 0 dB

2. เรมตนขนตอนแรกในการด าเนนการ เมอท าเสรจแลว ปดสวทซ RF POWER ทเครอง RF Generator บนทกแพทเทอรนแพทเทอรนการแผกระจายคลนในระนาบ E ของสายอากาศ 1 ใชกลองขอมล (Information Box) เพอใหจดจ าแพทเทอรนไดชดเจน

3. เอาสายอากาศตวรบออกมาจากแกนและท าการแกไขการตอระหวางทอน าคลนแบบเปด (open – ended wave guide) กบ อะแดฟาเตอร ใหเกดความตอเนองทรอยตอของสวนประกอบทง 2 ชน ตวแสดงในรปท 1 - 21 ใสสายอากาศอนใหมนลงบนแกนโดยวางทศทางของชองใหอยในแนวตง ดใหแนใจวาระยะหางยงคงเทา 1 m ปรบ attenuation level ใหด จากนนด าเนนการเพอใหไดคาในระนาบ E บนทกแพทเทอรนใหมนในกลองขอมล (Data Box) ของสายอากาศ 2 และปรบรปสญญาณแพทเทอรนใหอยตรงคา MSP ไวท 0

4. เปรยบเทยบคาในระนาบ E ของสายอากาศ 1 กบสายอากาศ 2 ทานคดวาจะไดผลลพธอยางไร ?ใหค าอธบายถงความแตกตางของ attenuation level แสดงการลดทอนสญญาณเนองจากการหยดชะงกทรอยตอของทอน าคลน

5. ขณะนปรบต าแหนงของสายอากาศใหมระยะ r = 1.5 m. ยงคงปรบทศทางใหอยในระนาบ E และหนหนาเขาหาอกอนหนง. ใชการควบคม attenuation เพอใหรบสญญาณไดดทสด เรมด าเนนการและบนทกลงในกลองขอมล (Data Box) ของสายอากาศ

6. ใชโลหะอนทสองตดกบตวรบพลาสตก หมนสายอากาศทงสอง คอ ฮอรนใหญ (Large Horn) และ ทอน าคลนแบบเปดใหเปนมม 90 ฉะนนขณะนสายอากาศจะถกปรบใหอยในระนาบ H ด าเนนการตามขนตอนอกครง บนทกผลทไดในกลองขอมลของสายอากาศ 3 ขณะนทานได แพทเทอรนการแผกระจายของสายอากาศทงในระนาบ E และระนาบ H ตงคา MSP ท 0 กดปม H - E และ 3 - D เพอสงเกตดการน าเสนอแพทเทอรนเหลานน แลวพมพการน าเสนอในแพทเทอรน 3 - D นนออกมาก

Porarization หมายเหต: แผนตวน าทวางอยในสนามไฟฟา,ชนานราบ Polarization ขณะนนจะเหมอนกบจดวงจรและมแนวโนมทปดกนสนามไฟฟา 7. หมนทอน าคลนแบบเปด (Open wavequide) ใหสายอากาศทงคหนหนาเขาหากนโดยสายอากาศนยงคงวางในทศทางระนาบ H เปด RF Power ท 10 GHZ เลอกคา attenuation ท 15

Page 11: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

170

dB จากนนบนทกระดบสญญาณทได ท าใหแนใจวาสายอากาศต ารบหนหนาเขาหาสายอากาศตวสงถกตองแลว ด าเนนการตามล าดบตอไปน

- เลอกค าสง View Full screen Input Data ทOscilloscope (The large scale display) ทานจะไดเหนภาพระดบสญญาณทถกตอง เมอทานหมนสายอากาศออกไปจากจอภาพ

- คลายสกรทดานลางของเสา จากนนหมนสายอากาศชาๆ - สงเกตการเปลยนแปลงของระดบสญญาณ แลวยดแกนใหแนน เมอสายอากาศอยใน

ต าแหนงทรบสญญาณไดแอฟลจดสงสด หมายเหต: ทานจะท าการปรบแบบทในแตละครงได ทานตองก าหนดคาแอมปลจดสงสดของสญญาณ

ทรบ จากสายอากาศอยางถกตองบนทกระดบสญญาณทไดรบ 8. จบยดแผน Octaganal gicund planc ใหหางจากดานหนาของสายอากาศตวสง 20 cm (รวมทงระบบ) วางขนานกบทศทางแบทเทอรนการแผกระจายของสญญาณโดยวางในแนวตง และอยในระดบกงกลางเมอดจากสายอากาศดงแสดงในรปท 8

รปท 8 การวางต าแหนงของ ground plane

บนทกระดบสญญาณทรบได S2 = __________ dB

หมายเหต: จบยดแผนตวน าใหใกล (มากกวา 20 cm) กบสายอากาศตวรบและสงเกตความคลายคลงกนของผลลพธทได 9. จบแผนใหมระยะหางจากสายอากาศเหมอนเดม, หมนแผนตวน า (Conducive plan c) ใหอยในแนวนอนและยงคงอยกงกลางเมอดจาก Horn บนทกระดบสญญาณทไดรบ

S3 = ___________ dB เลอกมมมองโดยใชค าสง 2 D เพอเปลยนOscilloscope (main display)

Page 12: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

171

10. สงเกตผลลพธทงสายนทานจะบอกไดหรอไมวา Polarization ของสญญาณอยในแนวนอกหรอแนวตงเมอทานใชสายชนดนในระนาบ H ? อธบาย ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… HPBW, divectivity and effective arca 11. ใช Currsors ในการประเมนคา half - power beamwiclth ของระบบ E และ lt ของสายอากาศชนดทอน าคลนแบบเปดของทาน HPBWE = ...........0 HpBWH = ........................0

12. ใชสมการตอไปนค านวณหาคา divectioity ของสายอากาศ

Da

4

3602

HPBW HPBWE H.

D =……………………

ส าหรบคาประมาณของ divcctivity ทดกวา (ไมค านงถงคา Side lobed) จะใชสตรตอไปน

DHPBW HPBW HPBW HPBWE H E H

2 360

2600

2

2 0

( )

. .

13. เมอรวาทอน าคลอนแบบเปด(Open - endewaveguidc) มคประสทธภาพแพทเทอรน

การแผกระจาย() เขาใกลคา L และความถในการสงเทากบ 10.5 GHZ การค านวณหาคา effective airer(Ae) ของสายอากาศของทานจะใชสตรน

Ga Ac4

2

Page 13: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

172

ดงนน

Ac Ga m

2

2

4...........

14. เปรยบเทยบคา Ac ดวยคา physical apeture Ap ของสายอากาศของทานโดยแสดงใหเหนวาคา antema physical apertur Ap มผลอยางไร เราจะใชคา apperture efficiency (µap)

Ap = A B

หาคา phgsical aperture ของทอน าคลนรปสเหลยมผนผาแบบเปด (Open - ended wavegwide) ตามล าดบ (โดยวดขนาดดานใน) หนวยเปนเมตร

Ap = .................m2

จากนนค านวณคา aperture efficiency ( ap)

....................Ac

apAp

คา apevture efficiency ของสายอากาศจกมคาอยระหวา 0 และ 1 เสมอ โดยในกรณนมนจะมคาเขาใกล 1 ผลลพธของทานมคาเปนไปไดมากทจะเกนกวาน ในการอธบายถงการผดพลาดนจะอางถงสมการตอไปน

26000

.E H

DHPBW HPBW

คาโดยประมาณทไดจากสตรนจะใชกบสายอากาศทมล าคลนแคบซงทานสามารถเหนไดจากแพทเทอร การแผกระจายสนามไฟฟาททานได Plot ไวซงเปนคนละกรณกบทอน าคลนรปสเหลยมผนผาแบบเปด (open – ended rectangular waveguide) การทดลองจะเปนวธหาคาอตราขยายของสายอากาศชนดนทดทสด 15. ถาใหแนใจวาทานไดเกบบนทกแพทเทอรนการแผคลน แลวถาทานคาดวาจะใชมนอกในอนาคต จากนนออกจากโปรแกรม LVDAM - ANT กดสวทซ Power ทงหมดใหอยในต าแหนง O (ปด) ปดเครองคอมพวเตอร ยกเลกการปรบตง และเกบอปกรณทงหมดไปไวในหองเกบรกษาอปกรณของมน

Page 14: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

173

13.4. สรปผลการทดลอง

ในแบบฝกหดน ทานไดเรยนรการจ าแนกคลนในระนาบ E และนาบ H ในทอน าคลอตน และสงเกตเหนความส าคญของความตอเนองในตวอปกรณทท าใหมนใจไดในประสทธภาพแพทเทอรน การแพรกระจายของสญญาณการใชภาพ 3 มต (3-D) ทท าใหทามองเหนการน าเสนอแพทเทอรน การแผคลนของสายอากาศแบบ Open - ended rectangular waveguide ทานไดสงเกตเหน Polarization ของ Polarization ของ horn antenna และ Open - waveguide antenna ทานไดใชคาhalf - power beamwidth ของสายอากาศในการหาคา directivity และค านวณคา effective aver อยางไรกตามทานไดเหนวาการประมาณคาวธนไมเหมาะสมกบสายอากาศทมล าคลนกวางอยางกบทอน าคลอนรปสเหลยนผนผาแบบเปด

13.5. ค าถามทายการทดลอง 1. จงอธบายเกยวกบสายอากาศชนดทอน าคลนแบบเปด (Open - ended waveguide antenna) และแพทเทอรนการแผคลนของมน ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. ในขนตอนท 12 ทานไดสงเกตความแตกตางระหวางระดบสญญาณสงสดในระนาบ E กบระนาบ H ทถกบนทกในกลองขอมลท 3 หรอไม? ทานคาดวาจะไดผลลพธอะไร? จงอธบาย ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. ใหค าจ ากดความของค าวา antenna directivity? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Page 15: การทดลองที่ 13 แพทเทอร์นการแผ่คลื่นของท่อน าคลื่นแบบเปิด ...pgm.npru.ac.th/telecom/data/files/การทดลองที่

174

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………4. ท าไมจงสามารถกลาวไดวาอตราขยายมคาเทากบ directivity ของสายอากาศแบบไมมการสญเสย(Lossles antenna) ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. ท าไมมคนพดวาสายอากาศชนดทอน าเคลอนแบบเปดมคา Front - to - back ratio ? จงอธบาย ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………