เสาอากาศเรดาร์

ในปี พ.ศ. 2416 แมกซ์เวลล์นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษได้สรุปสมการของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า - สมการแมกซ์เวลล์สมการแสดงให้เห็นว่า: ประจุไฟฟ้าสามารถสร้างสนามไฟฟ้าได้ กระแสไฟฟ้าสามารถสร้างสนามแม่เหล็กได้ และสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงก็สามารถสร้างสนามแม่เหล็กได้เช่นกัน และสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงสามารถสร้างสนามไฟฟ้าได้ ซึ่งทำนายการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าได้

สิบสี่ปีต่อมา ในปี พ.ศ. 2430 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ไฮน์ริช เฮิรตซ์ ได้ออกแบบเสาอากาศตัวแรกเพื่อทดสอบการมีอยู่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าการสื่อสารไร้สายเริ่มขึ้นในปี 1901 เมื่อนักฟิสิกส์ชาวอิตาลี กูลิโม มาร์โคนี ใช้เสาอากาศขนาดใหญ่ในการสื่อสารผ่านมหาสมุทร

 ฟังก์ชั่นพื้นฐานของเสาอากาศ: ใช้ในการแปลงพลังงานกระแสความถี่สูง (หรือคลื่นนำทาง) ให้เป็นคลื่นวิทยุและส่งไปยังอวกาศตามการกระจายที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเมื่อใช้ในการรับ จะแปลงพลังงานคลื่นวิทยุจากอวกาศเป็นพลังงานกระแสความถี่สูง (หรือคลื่นนำทาง)

 ดังนั้นเสาอากาศจึงถือเป็นอุปกรณ์แปลงคลื่นนำและอุปกรณ์แปลงคลื่นรังสีเป็นอุปกรณ์แปลงพลังงาน

 กำไรจากเสาอากาศ

 คุณลักษณะที่สำคัญของเสาอากาศ โดยไม่ขึ้นอยู่กับว่าจะใช้สำหรับการส่งสัญญาณหรือการรับหรือไม่ ก็คืออัตราขยายของเสาอากาศ

 แหล่งกำเนิดเสาอากาศบางแห่งจะแผ่พลังงานเท่ากันในทุกทิศทาง และการแผ่รังสีชนิดนี้เรียกว่ารังสีไอโซโทรปิกเปรียบเสมือนดวงอาทิตย์ที่แผ่พลังงานออกไปทุกทิศทุกทางที่ระยะทางคงที่ พลังงานแสงอาทิตย์ที่วัดได้ที่มุมใดๆ จะใกล้เคียงกันโดยประมาณดังนั้นดวงอาทิตย์จึงถือเป็นเครื่องแผ่รังสีไอโซโทรปิก

 เสาอากาศอื่นๆ ทั้งหมดมีอัตราขยายที่ตรงกันข้ามกับหม้อน้ำแบบไอโซโทรปิกเสาอากาศบางตัวมีทิศทาง นั่นคือพลังงานจะถูกส่งไปในบางทิศทางมากกว่าในทิศทางอื่นอัตราส่วนระหว่างพลังงานที่แพร่กระจายในทิศทางเหล่านี้กับพลังงานที่เสาอากาศไม่แพร่กระจายในทิศทางเรียกว่าเกนเมื่อใช้เสาอากาศส่งสัญญาณที่มีอัตราขยายที่แน่นอนเป็นเสาอากาศรับสัญญาณ ก็จะมีอัตราขยายรับสัญญาณเท่ากันด้วย

 รูปแบบเสาอากาศ

 เสาอากาศส่วนใหญ่จะปล่อยรังสีในทิศทางเดียวมากกว่าอีกทิศทางหนึ่ง และการแผ่รังสีในลักษณะนี้เรียกว่ารังสีแอนไอโซทรอปิก

 ทิศทางของเสาอากาศหมายถึงความสัมพันธ์ระหว่างค่าสัมพัทธ์ของสนามรังสีของเสาอากาศกับทิศทางเชิงพื้นที่ภายใต้เงื่อนไขของระยะห่างเดียวกันในพื้นที่ห่างไกลความแรงของสนามไกลของเสาอากาศสามารถแสดงเป็น

โดยที่ คือฟังก์ชันทิศทาง โดยไม่ขึ้นกับระยะทางและกระแสเสาอากาศเป็นมุมแอซิมัทและมุมพิทช์ตามลำดับเป็นเลขคลื่นและเป็นความยาวคลื่น

 ฟังก์ชันทิศทางจะแสดงเป็นกราฟเป็นกราฟทิศทางของเสาอากาศเพื่ออำนวยความสะดวกในการวาดเครื่องบิน การวาดทั่วไปของทิศทางระนาบหลักสองมุมตั้งฉาก

รูปแบบเสาอากาศคือการแสดงภาพกราฟิกของการกระจายเชิงพื้นที่ของพลังงานที่แผ่ออกมาจากเสาอากาศเสาอากาศควรรับสัญญาณในทิศทางเดียวเท่านั้นและไม่ควรรับสัญญาณในทิศทางอื่น (เช่น เสาอากาศทีวี เสาอากาศเรดาร์) ในทางกลับกัน เสาอากาศรถยนต์ควรจะสามารถรับสัญญาณจากทิศทางเครื่องส่งสัญญาณที่เป็นไปได้ทั้งหมด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

 ทิศทางที่ต้องการสามารถทำได้ผ่านโครงสร้างทางกลและไฟฟ้าเป้าหมายของเสาอากาศทิศทางบ่งบอกถึงการรับหรือส่งสัญญาณของเสาอากาศในทิศทางที่แน่นอน

 กราฟิกสองประเภทที่แตกต่างกันสามารถใช้เพื่อวางแผนการวางแนวเสาอากาศ - พิกัดคาร์ทีเซียนและพิกัดเชิงขั้วในกราฟเชิงขั้ว จุดจะถูกฉายลงบนระนาบพิกัดตามแนวแกนการหมุน (รัศมี) และวัดกราฟเชิงขั้วของการแผ่รังสีดังแสดงในภาพด้านล่าง

หากค่าสูงสุดของกราฟการวางแนวเชิงพื้นที่เท่ากับ 1 กราฟการวางแนวจะเรียกว่ากราฟการวางแนวแบบมาตรฐาน และฟังก์ชันการวางแนวที่สอดคล้องกันจะเรียกว่าฟังก์ชันการวางแนวแบบมาตรฐานEmax คือความเข้มของสนามไฟฟ้าในทิศทางของการแผ่รังสีสูงสุด ในขณะที่ความเข้มของสนามไฟฟ้าในทิศทางที่มีระยะห่างเท่ากัน
แผนภาพทิศทางของความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นของพลังงานและทิศทางของการแผ่รังสีเรียกว่าแผนภาพทิศทางของพลังงาน