ทฤษฎีเสาอากาศ - การแผ่รังสีไอโซทรอปิก
ในบทที่แล้วเราได้ผ่านรูปแบบการแผ่รังสีไปแล้ว เพื่อให้มีการวิเคราะห์ที่ดีขึ้นเกี่ยวกับการแผ่รังสีของเสาอากาศจำเป็นต้องมีจุดอ้างอิง การแผ่รังสีของเสาอากาศไอโซทรอปิกจะเติมเต็มช่องว่างนี้
คำจำกัดความ
Isotropic radiation คือการแผ่รังสีจากแหล่งกำเนิดจุดซึ่งแผ่กระจายอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทางโดยมีความเข้มเท่ากันโดยไม่คำนึงถึงทิศทางของการวัด
การปรับปรุงรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศจะประเมินโดยใช้รังสีไอโซทรอปิกของสายอากาศนั้นเสมอ หากรังสีเท่ากันในทุกทิศทางจะเรียกว่าisotropic radiation.
แหล่งที่มาของจุดเป็นตัวอย่างของหม้อน้ำไอโซโทรปิก อย่างไรก็ตามการแผ่รังสีไอโซโทรปิกนี้เป็นไปไม่ได้ในทางปฏิบัติเนื่องจากเสาอากาศทุกอันแผ่พลังงานออกมาพร้อมกับทิศทางบางอย่าง
รังสีไอโซทรอปิกคืออะไร แต่ Omni-directional radiation.
มีรูปแบบรูปโดนัทเมื่อดูในแบบ 3 มิติและรูปแบบตัวเลขแปดเมื่อดูในแบบ 2 มิติ
ตัวเลขที่ให้ไว้ข้างต้นแสดงรูปแบบการแผ่รังสีของรูปแบบไอโซโทรปิกหรือแบบรอบทิศทาง รูปที่ 1 แสดงรูปแบบของโดนัทในแบบ 3 มิติและรูปที่ 2 แสดงรูปแบบตัวเลขแปดใน 2 มิติ
กำไร
หม้อน้ำไอโซทรอปิกมีค่าเอกภาพซึ่งหมายถึงการมีอัตราขยาย 1 ในทุกทิศทาง ในแง่ของ dB สามารถเรียกได้ว่าเป็นกำไร 0dB (การสูญเสียเป็นศูนย์)
พลังการแผ่รังสีไอโซโทรปิกที่เทียบเท่า
ตามคำจำกัดความมาตรฐาน "ปริมาณพลังงานที่เสาอากาศแบบไอโซทรอปิคัลแผ่ออกไปเพื่อสร้างความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่สังเกตได้ในทิศทางของการรับสายอากาศสูงสุดเรียกว่า Equivalent Isotropic Radiated Power.”
หากพลังงานที่แผ่ออกมาของเสาอากาศถูกทำให้มีสมาธิไปที่ด้านใดด้านหนึ่งหรือทิศทางใดทิศทางหนึ่งโดยที่รังสีนั้นเทียบเท่ากับกำลังการแผ่รังสีไอโซโทรปิกของเสาอากาศรังสีดังกล่าวจะเรียกว่า EIRP นั่นคือกำลังการแผ่รังสีไอโซโทรปิกเทียบเท่า
กำไร
แม้ว่ารังสีไอโซทรอปิกจะเป็นเพียงแค่จินตนาการ แต่ก็เป็นเสาอากาศที่ดีที่สุดที่สามารถให้ได้ การเพิ่มของเสาอากาศดังกล่าวจะเป็น 3dBi โดยที่ 3dB เป็นปัจจัย 2 และ 'i' หมายถึงปัจจัยของสภาวะไอโซทรอปิก
หากการแผ่รังสีถูกโฟกัสในบางมุม EIRP จะเพิ่มขึ้นพร้อมกับอัตราขยายของเสาอากาศ การรับเสาอากาศทำได้ดีที่สุดโดยการโฟกัสเสาอากาศไปในทิศทางที่แน่นอน
พลังการแผ่รังสีที่มีประสิทธิภาพ
หากกำลังการแผ่รังสีคำนวณโดยใช้ไดโพลครึ่งคลื่นเป็นตัวอ้างอิงแทนที่จะเป็นเสาอากาศแบบไอโซทรอปิกก็สามารถเรียกได้ว่าเป็น ERP (Effective Radiated Power).
$$ ERP (dBW) = EIRP (dBW) - 2.15dBi $$หากรู้จัก EIRP ก็สามารถคำนวณ ERP ได้จากสูตรที่ให้ไว้ด้านบน