เกนขยายเสาอากาศWiFiคืออะไร dBiต่างกับdBd อย่างไร

วันนี้เราจะมาว่ากันในเรื่องของ Gain หรือ อัตราการขยาย (Effective Radiated Power : ERP)

ในบทความนี้เราจะมาทำความเข้าใจกันใหม่ กับคำว่า Gain หรือ อัตตราการขยาย
ในหลายๆครั้งที่มีการกล่าวถึง หรือ พูดถึงเจ้าอัตราการขยาย จะมีหลายๆท่านเข้าใขว่า อุปกรณ์ตัวนั้นๆ มีการขยายสัญญานให้แรงขึ้น ซึ่งในหลักการความเป็นจริงแล้วมันเป็นเพียงการเปรียบเปรยเท่านั้น

ถ้าจะอธิบายกันลึกๆจริง หลายๆท่านคงอ่านไม่จบบทความและเบื่อซะก่อน เอาเป็นว่าจะพยายามให้ศัพท์เทคนิคให้น้อยที่สุดและเข้าใจง่ายๆทีสุดละกันนะ ครับ

ในความเป็นจริงแล้ว สายอากาศไม่มีทางขยายสัญญาณอะไรได้เลย เพราะมันเป็นอุปกรณ์ประเภท "Passive" ไม่ใช่ "Active"

ขออธิบายคำว่า Passive นิดนึงนะครับ Passive คือ อุปกรณ์ที่ไม่สามารถขยายสัญญาณใดๆได้ เช่น Capacitor, สายไฟ, คอล์ย เป็นต้น แม้ว่าในบางอุปกรณ์จะอยู่ในวงจรขยายเช่นพวกบูสเตอร์ก็ตาม แต่ก็เป็นเพียงอุปกรณ์ประกอบร่วมของวงจรเท่านั้นไม่สามารถขยายสัญญาณใดๆได้ ด้วยตัวของมันเองเลย

ส่วน Active เป็นอุปกรณ์ที่ เมื่อเราป้อนสัญญาณเข้าไป จะมีการขยายสัญญาณทางขาออก(Output)ให้แรงขึ้นหรือ ขยายนั่นเอง เช่นพวก ทรานซิสเตอร์,ไอซี ขยายเสียง ประมาณนี้โดยที่จะต้องมีไฟเลี้ยงมันด้วยจึงจะขยายได้

คราวนี้ มาเข้าเรื่อง สายอากาศที่เราๆใช้กัน ที่ส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ ท่อ,แท่ง, อลูมิเนียม จัดอยู่ในพวก "Passive" โดยจะมีอุปกรณ์ร่วมก็ Coil และ Capacitors เท่านั้น ไม่มีวงจรขยายและไฟเลี้ยงใดๆ จึงเกิดคำถามที่ว่าแล้วมันจะมี Gain ขยายได้ยังไงกัน

เอาเข้าใจ ง่ายๆเลยนะครับ ในความเป็นจริงเสาอากาศแต่ละแบบมันมีความสามารถต่างกัน ตรงรูปแบบการกระจายคลื่นซึ่งจะมีการ บีบสัญญาณให้ไปได้ไกลขึ้นหรือแผ่กระจายสัญญาณให้กว้างขึ้นในกำลังส่งที่เท่า เดิม เมื่อนำมาเทียบกับสายอากาศมาตรฐาน ถ้าเราลองนึกภาพว่าถ้าเราเอาหลอดไฟไปเป็นโหลดแทนสายอากาศ (กล่าวไว้ในบทความที่แล้วเรื่อง การแผ่กระจายคลื่น) และคลื่นที่เราส่งออกไปเป็นแสงสว่าง ยิ่งมีกำลังวัตต์สูงๆก็จะยิ่งสว่างมากใช่มั้ยครับ แสงสว่างจะมีการแผ่กระจายออกมารอบตัวมัน

แต่ในสายอากาศจริงๆมันไม่สามารถแผ่ออกมารอบตัวมันได้เพราะตรงขั้วต่อมันจะ ไม่สามารถแผ่กระจายคลื่นได้ เพราะฉะนั้นสายอากาศทุกๆต้นบนโลกใบนี้จึงมีเกนณ์ขยายมากกว่า ไอโซโทรปิค (Isotropic Radiator)ทั้งสิ้น เพราะถึงทำอย่างไรตรงขั้วสายอากาศก็ไม่สามารถแผ่กระจายคลื่นออกไปได้ ก็จะไปเสริมแรงให้กับบริเวณที่แผ่กระจายคลื่นได้นั่นเอง ดังรูปเป็นลักษณะของเสาในอุดมคติ หรือ ไอโซโทรปิค (Isotropic Radiator)

ซึ่งเมื่อนำมาเปรียนเทียบกัน จึงเกิดหน่วยวัดที่ว่า dBi นั่นเอง ดังนั้นเมื่อมีคนพูดว่า เสาของเค้ามีGainขยายถึง 6dBi นั่นหมายความว่า เสาต้นนั้นมีอัตราการขยายมากกว่า ไอโซโทรปิค (Isotropic Radiator)อยู่ 6 dB

และเมื่อกล่าวถึง dBi แล้วจะมีคำถามตามมาว่าแล้ว dBd ละคืออะไร อาจเกิดจากที่นักวิทยาศาสตร์คำนวนแล้วพบว่าสายอากาศแบบไดโพลหรือสายอากาศแบบ สมดุล(balanced) มันมีGain เหนือกว่าไอโซโทรปิค (Isotropic Radiator)อยู่ 2.1dB เพราะฉะนั้น เสาข้างต้นที่มี Gain 6dBi ก็จะเท่ากับ 3.9 dBd นั่นเอง

ทีนี่กลับมาเรื่อง Gain ขยายต่อนะครับ จากที่พอจะอธิบายข้างต้นว่า ถ้าให้เรามองว่า เสาอากาศเป็นหลอดไฟและคลื่นที่แผ่กระจายออกมาเป็นแสงสว่างแล้ว ในกำลังส่งที่ 5 วัตต์ เท่าๆกัน เมื่อเรานำแผ่นสะท้อนแสงใส่ทางด้านหลังของหลอดไฟ จะทำให้แสงสว่างพุ่งออกไปทางด้านหน้ามากกว่าเดิม โดยที่กำลังส่งยังเท่าเดิมคือ 5 วัตต์ แต่ได้ความสว่างที่ไกลกว่าเดิม ซึ่งลองนึกๆดูแล้วก็คล้ายๆกับหลักการของไฟฉายนั่นเอง ด้วยหลักการนี้เองจึงเป็นที่มาของคำว่า Gain ขยาย หรือ EPR : Effective Radiated Power

ส่วนในการวัดค่า dB นั้นโดยทั่วๆไปไม่สามารถวัดได้ ต้องใช้เครื่องมือในแลป(LAB) ซึ่งมีราคาแพงมาก แต่ก็สามารใช้ Filed Strength meter นำมาคำนวนคร่าวๆได้ครับ แต่อันนี้ไว้บทความต่อๆไปนะครับ

หวังว่าบทความนี้ จะเป็นประโยชน์กับ ทุกๆท่านนะครับ ซึ่งผู้เขียนได้พยายามอธิบายแบบง่ายๆในรูปแบบภาษาพื้นๆแล้ว และหวังเป็นอย่างยิ่งว่าคงพอเข้าใจกัน ไม่มากก็น้อย