เสาอากาศแบบเกลียวลอการิทึม

เสาอากาศแบบเกลียวลอการิทึม หรือที่เรียกอีกอย่างว่า เสาอากาศแบบเกลียวเท่ามุม เป็นเสาอากาศแบบไม่ขึ้นกับความถี่แบบคลาสสิก โดยแขนของเสาอากาศประกอบด้วยเส้นโค้งเกลียวเท่ามุมสองเส้น เนื่องจากเรขาคณิตของโครงสร้างนี้กำหนดโดยมุม แทนที่จะเป็นขนาดเชิงเส้นที่คงที่ เสาอากาศจึงสามารถปรับขนาดบริเวณที่ใช้งานจริงได้ตามความถี่ต่าง ๆ โดยการแผ่รังสีจากความยาวรอบวงที่สอดคล้องกันราวกับมีการปรับมาตรวัดของตัวเองอย่างต่อเนื่อง

เมื่อมีการป้อนสัญญาณเข้าสู่เสาอากาศ กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านแขนเกลียวไปพร้อมกับค่อยๆ ลดทอนลง ส่วนของแขนที่มีความยาวประมาณหนึ่งความยาวคลื่นจะเป็นบริเวณที่มีประสิทธิภาพในการแผ่รังสี ในขณะที่กระแสไฟฟ้าที่ไหลต่อไปยังส่วนที่ไกลออกไปจะอ่อนแอลงมากจนสามารถตัดทิ้งได้โดยธรรมชาติ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ผลการตัดกระแสไฟฟ้า ไม่ว่าความถี่จะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร บริเวณที่มีประสิทธิภาพจะยังคงอยู่ที่ตำแหน่งที่สอดคล้องกับความยาวคลื่นเสมอ ซึ่งทำให้เสาอากาศชนิดนี้มีประสิทธิภาพในช่วงแถบความถี่กว้างมาก

เสาอากาศแบบลอการิทึมเกลียวระนาบแบบทั่วไปให้การแผ่รังสีแบบสองทิศทางและขั้วไฟฟ้าแบบวงกลม ในขณะที่เสาอากาศแบบลอการิทึมเกลียวทรงกรวยสามารถให้ลำแสงแบบทิศทางเดียวที่มีความชี้เฉพาะสูง ซึ่งถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการสื่อสารผ่านดาวเทียม เรดาร์แบบกว้างแถบ และแอปพลิเคชันคลื่นวิทยุขั้นสูงอื่นๆ

เสาอากาศแบบลอการิทึมเกลียวสามารถจินตนาการได้ว่าเป็นรูปแบบหนึ่งที่สามารถ ‘ขยายหรือหดตัว’ ได้ด้วยตนเอง โดยแขนโลหะของมันติดตามเส้นโค้งพิเศษชนิดหนึ่ง ซึ่งรูปร่างจะยังคงเหมือนเดิมไม่ว่าจะขยายหรือย่อขนาดก็ตาม ผลที่ได้คือมีความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงความถี่สูงมาก: เมื่อความถี่เปลี่ยนแปลง เสาอากาศจะเลือกใช้ส่วนที่เหมาะสมของเกลียวโดยอัตโนมัติเพื่อปล่อยสัญญาณ

เสาอากาศชนิดนี้สามารถครอบคลุมช่วงความถี่กว้าง ตั้งแต่สิบเมกะเฮิร์ตซ์ไปจนถึงหลายกิกะเฮิร์ตซ์ โดยไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนโหมดการทำงาน เสาอากาศแบบแผ่นเรียบ (planar) จะปล่อยคลื่นออกไปทั้งสองทิศทาง ในขณะที่เสาอากาศแบบกรวย (conical) จะเน้นพลังงานไปในทิศทางเดียว มักใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องการแบนด์วิดท์กว้าง การขั้วโพลาไรเซชันแบบวงกลม (circular polarization) และรูปแบบการแผ่รังสีที่เสถียร เช่น การสื่อสารผ่านดาวเทียม ระบบเรดาร์แบบส่งพัลส์ และดาราศาสตร์วิทยุ

เสาอากาศที่แนะนำในวันนี้มีขนาดเล็กกะทัดรัด ออกแบบเป็นโครงสร้างบนแผงวงจรพิมพ์ (PCB) เพื่อให้ผลิตได้รวดเร็ว และมีช่วงความถี่ตั้งแต่ 0.8 กิกะเฮิร์ตซ์ ถึง 18 กิกะเฮิร์ตซ์ โดยมีค่า VSWR ที่ดีตลอดช่วงความถี่นี้ มักใช้ในการทดสอบ OTA สำหรับการผลิตสมาร์ทโฟน