การวิเคราะห์สายอากาศชนิดจานสะท้อนแบบปรับรูปลักษณ์ได้โดยใช้แผ่นย่อย

Abstract

การปรับเปลี่ยนรูปลักษณ์ของลำคลื่นสามารถทำได้หลายวิธี เช่น ใช้สายอากาศแถวลำดับ สายอากาศชนิดจานสะท้อนที่ใช้สายอากาศป้อนกำลังคลื่นแบบแถวลำดับ และสายอากาศชนิดจานสะท้อนที่สามารถปรับรูปลักษณ์ของพื้นผิวได้ การใช้ระบบป้อนกำลังคลื่นด้วยสายอากาศแถวลำดับมีข้อเสียคือ ระบบโครงข่ายสร้างลำคลื่นมีน้ำหนักมาก เกิดการสูญเสีย และมีราคาแพง เพื่อขจัดปัญหาเหล่านี้ งานวิจัยนี้ได้เสนอสายอากาศรูปแบบใหม่ที่เรียกว่า สายอากาศชนิดจานสะท้อนแบบปรับรูปลักษณ์ได้โดยใช้แผ่นย่อย การปรับเปลี่ยนรูปลักษณ์ของลำคลื่นของสายอากาศชนิดนี้เกิดขึ้นจากการปรับแผ่นย่อยให้ทำมุมต่างๆ อย่างไรก็ตาม สายอากาศชนิดนี้ก็มีข้อเสียเนื่องจากการใช้แผ่นย่อยมาประกอบกันเป็นพื้นผิวสะท้อน เช่น การบดบังคลื่นจากแผ่นย่อยล้อมรอบ การบดบังคลื่นจากสายอากาศป้อนกำลังคลื่น และการเลี้ยวเบนที่ขอบของแผ่นย่อยแต่ละแผ่น เพื่อวิเคราะห์ผลกระทบดังกล่าวที่มีต่อสมรรถนะของสายอากาศชนิดนี้ งานวิจัยนี้ได้เสนอระเบียบวิธีวิเคราะห์ที่เหมาะสมกับการวิเคราะห์ผลกระทบดังกล่าวโดยใช้สมมุติฐานสนามเป็นศูนย์ และทฤษฎีการเลี้ยวเบนเชิงกายภาพมาทำนายผลกระทบจากปรากฏการณ์ทั้งสองที่มีต่อความสามารถในการเลื่อนลำคลื่น และการสร้างตำแหน่งศูนย์ นอกจากนี้ได้ประยุกต์การแปลงโดเมนรูปหลายเหลี่ยมไปอยู่บนโดเมนรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสมาคำนวณสนามตามกรรมวิธีทัศนศาสตร์กายภาพที่แผ่พลังงานจากแผ่นย่อยรูปหลายเหลี่ยมแบบต่างๆ ที่นำมาใช้ประมาณพื้นผิวสะท้อนเริ่มต้น และได้เสนอวิธีการเข้ารูปพื้นผิวสะท้อนเริ่มต้นด้วยแผ่นย่อยรูปหลายเหลี่ยม จากผลการคำนวณพบว่า ตำแหน่งของสายอากาศป้อนกำลังคลื่นมีความสำคัญอย่างมากต่อการเลื่อนลำคลื่นโดยกรรมวิธีการประมาณเชิงรังสี การแปรเปลี่ยนค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ของสายอากาศไม่ส่งผลกระทบต่อการสังเคราะห์แบบรูปการเลื่อนลำคลื่นที่มีตำแหน่งศูนย์หรือไม่มีตำแหน่งศูนย์ นอกจากนี้ได้ศึกษาผลกระทบของการบดบังคลื่นจากแผ่นย่อยล้อมรอบและสายอากาศป้อนกำลังคลื่นปรากฏการณ์เลี้ยวเบนที่ขอบและความคลาดเคลื่นทางตำแหน่งที่มีต่อความสามารถในการเลื่อนลำคลื่นและการสร้างตำแหน่งศูนย์เมื่อค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ของสายอากาศแปรเปลี่ยนไป พบว่าปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดโพลาไรเซชันไขว้คือสนามเนื่องจากกระแสไม่ต่อเนื่องที่ขอบของแผ่นย่อย จากทฤษฎีการเลี้ยวเบนเชิงกายภาพ ระดับโพลาไรเซชันไขว้มากที่สุดที่เกิดขึ้นต่างกับระดับโพลาไรเซชันร่วมมากที่สุดประมาณ -30 dB ผลของการบดบังคลื่นจากแผ่นย่อยมีอิทธิพลเล็กน้อยต่อระดับโพลาไรเซชันไขว้ ผลกระทบทั้งสองส่งผลให้ระดับความลึกของตําแหน่งศูนย์ตื้นขึ้นและทําให้เกิดความผิดเพี้ยนของแบบรูปการแผ่พลังงานในแนวโพลาไรเซชันร่วมที่ตําแหน่งเชิงมุมที่ไกลจากลํ าคลื่นหลัก แต่ผลกระทบจากการบดบังคลื่นจากแผ่นย่อยมีอิทธิพลมากกว่าผลของการเลี้ยวเบน อัตราขยายแนวโพลาไรเซชันร่วมได้รับอิทธิพลเพียงเล็กน้อยจากผลของการเลี้ยวเบน ผลกระทบจากการบดบังคลื่นมีผล-กระทบอย่างมากต่อการแปรเปลี่ยนของอัตราขยายแนวโพลาไรเซชันร่วม ผลการแปรเปลี่ยนของอัตราขยายแนวโพลาไรเซชันร่วมขึ้นอยู่กับรูปร่างเริ่มต้นของพื้นผิวสะท้อนที่ปรับรูปลักษณ์ได้และรูปร่างของแผ่นย่อย ยิ่งไปกว่านั้นพบว่า ความคลาดเคลื่อนทางตํ าแหน่งของแผ่นย่อยและสาย-อากาศป้อนกําลังคลื่นมีอิทธิพลต่อระดับโพลาไรเซชันไขว้เพื่อตรวจสอบระเบียบวิธีวิเคราะห์ที่เสนอขึ้น งานวิจัยนี้ได้สร้างต้นแบบของสายอากาศชนิดจานสะท้อนแบบปรับรูปลักษณ์ได้ขึ้นมาทดสอบ การทดสอบสายอากาศต้นแบบนี้ได้ใช้ย่านทดสอบสายอากาศชนิดสนามใกล้เชิงระนาบ ผลการทดสอบพบว่า แบบรูปการแผ่พลังงานในแนวโพลาไรเซชันร่วมที่วัดได้มีลักษณะใกล้เคียงเป็นอย่างมากกับการคํานวณทางทฤษฎีในบริเวณลําคลื่นหลัก และมีความแตกต่างกันเล็กน้อยที่พูข้างที่ อยู่ใกล้ๆ ลําคลื่นหลัก ความแตกต่างที่เกิดขึ้นนี้น่าจะมาจากการสะท้อนภายในห้องทดสอบ ส่วนความแตกต่างของแบบรูปการแผ่พลังงานในแนวโพลาไรเซชันไขว้อาจจะเกิดขึ้นจากหลายสาเหตุ เช่น โพลาไรเซชันไขว้ของสายอากาศป้อนกําลังคลื่น การบดบังจากโครงสร้างยึดสาย-อากาศป้อนกําลังคลื่น และความคลาดเคลื่อนทางตําแหน่งของแผ่นย่อย