एंटीनामापन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसके द्वारा एंटेना के प्रदर्शन और विशेषताओं का मात्रात्मक मूल्यांकन और विश्लेषण किया जाता है। विशेष परीक्षण उपकरणों और मापन विधियों का उपयोग करके, हम एंटेना के गेन, विकिरण पैटर्न, स्थायी तरंग अनुपात, आवृत्ति प्रतिक्रिया और अन्य मापदंडों को मापते हैं ताकि यह सत्यापित किया जा सके कि एंटेना की डिज़ाइन विशिष्टताएँ आवश्यकताओं को पूरा करती हैं या नहीं, एंटेना के प्रदर्शन की जाँच की जा सके और सुधार के सुझाव दिए जा सकें। एंटेना मापन से प्राप्त परिणामों और डेटा का उपयोग एंटेना के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने, डिज़ाइन को अनुकूलित करने, सिस्टम के प्रदर्शन को बेहतर बनाने और एंटेना निर्माताओं और अनुप्रयोग इंजीनियरों को मार्गदर्शन और प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।
एंटीना मापन में आवश्यक उपकरण
एंटेना परीक्षण के लिए, सबसे मूलभूत उपकरण वीएनए है। वीएनए का सबसे सरल प्रकार एक-पोर्ट वीएनए है, जो एंटेना के प्रतिबाधा को मापने में सक्षम है।
किसी एंटेना के विकिरण पैटर्न, गेन और दक्षता का मापन अधिक कठिन होता है और इसके लिए बहुत अधिक उपकरणों की आवश्यकता होती है। हम मापन किए जाने वाले एंटेना को AUT कहेंगे, जिसका अर्थ है परीक्षण के अंतर्गत एंटेना। एंटेना मापन के लिए आवश्यक उपकरण निम्नलिखित हैं:
एक संदर्भ एंटीना - एक ऐसा एंटीना जिसकी विशेषताएँ (लाभ, पैटर्न आदि) ज्ञात हों।
आरएफ पावर ट्रांसमीटर - परीक्षण के तहत एंटीना (एयूटी) में ऊर्जा डालने का एक तरीका।
एक रिसीवर सिस्टम - यह निर्धारित करता है कि संदर्भ एंटीना द्वारा कितनी शक्ति प्राप्त की गई है।
एक पोजिशनिंग सिस्टम - इस सिस्टम का उपयोग परीक्षण एंटीना को स्रोत एंटीना के सापेक्ष घुमाने के लिए किया जाता है, ताकि कोण के फलन के रूप में विकिरण पैटर्न को मापा जा सके।
उपरोक्त उपकरण का ब्लॉक आरेख चित्र 1 में दिखाया गया है।
चित्र 1. आवश्यक एंटीना मापन उपकरण का आरेख।
इन घटकों पर संक्षेप में चर्चा की जाएगी। संदर्भ एंटीना को वांछित परीक्षण आवृत्ति पर अच्छी तरह से विकिरण करना चाहिए। संदर्भ एंटीना अक्सर दोहरे ध्रुवीकृत हॉर्न एंटीना होते हैं, ताकि क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण को एक ही समय में मापा जा सके।
संचार प्रणाली एक स्थिर और ज्ञात शक्ति स्तर उत्पन्न करने में सक्षम होनी चाहिए। आउटपुट आवृत्ति भी ट्यून करने योग्य (चयन योग्य) और यथोचित रूप से स्थिर होनी चाहिए (स्थिर का अर्थ है कि ट्रांसमीटर से प्राप्त आवृत्ति वांछित आवृत्ति के निकट हो और तापमान के साथ अधिक भिन्न न हो)। ट्रांसमीटर में अन्य सभी आवृत्तियों पर बहुत कम ऊर्जा होनी चाहिए (वांछित आवृत्ति के बाहर हमेशा कुछ ऊर्जा होगी, लेकिन उदाहरण के लिए, हार्मोनिक्स पर बहुत अधिक ऊर्जा नहीं होनी चाहिए)।
रिसीविंग सिस्टम को केवल यह निर्धारित करने की आवश्यकता होती है कि परीक्षण एंटेना से कितनी शक्ति प्राप्त हो रही है। यह एक साधारण पावर मीटर के माध्यम से किया जा सकता है, जो आरएफ (रेडियो आवृत्ति) शक्ति को मापने वाला उपकरण है और इसे ट्रांसमिशन लाइन (जैसे एन-टाइप या एसएमए कनेक्टर वाले समाक्षीय केबल) के माध्यम से सीधे एंटेना टर्मिनलों से जोड़ा जा सकता है। आमतौर पर रिसीवर 50 ओम का सिस्टम होता है, लेकिन निर्दिष्ट होने पर इसका प्रतिबाधा भिन्न भी हो सकता है।
ध्यान दें कि ट्रांसमिट/रिसीव सिस्टम को अक्सर वीएनए से बदल दिया जाता है। एक एस21 माप पोर्ट 1 से एक आवृत्ति प्रसारित करता है और पोर्ट 2 पर प्राप्त शक्ति को रिकॉर्ड करता है। इसलिए, वीएनए इस कार्य के लिए उपयुक्त है; हालांकि यह इस कार्य को करने का एकमात्र तरीका नहीं है।
पोजिशनिंग सिस्टम परीक्षण एंटेना के ओरिएंटेशन को नियंत्रित करता है। चूंकि हम कोण के फलन के रूप में परीक्षण एंटेना के विकिरण पैटर्न को मापना चाहते हैं (आमतौर पर गोलाकार निर्देशांक में), इसलिए हमें परीक्षण एंटेना को इस प्रकार घुमाना होगा कि स्रोत एंटेना परीक्षण एंटेना को हर संभव कोण से प्रकाशित करे। पोजिशनिंग सिस्टम का उपयोग इसी उद्देश्य के लिए किया जाता है। चित्र 1 में, हम AUT को घुमाते हुए दिखाते हैं। ध्यान दें कि इस घुमाव को करने के कई तरीके हैं; कभी संदर्भ एंटेना को घुमाया जाता है, और कभी संदर्भ और AUT दोनों एंटेना को घुमाया जाता है।
अब जबकि हमारे पास सभी आवश्यक उपकरण हैं, हम इस बात पर चर्चा कर सकते हैं कि माप कहाँ किए जाएं।
हमारे एंटीना माप के लिए सबसे उपयुक्त स्थान कौन सा है? शायद आप इसे अपने गैरेज में करना चाहें, लेकिन दीवारों, छतों और फर्श से होने वाले परावर्तन के कारण आपके माप सटीक नहीं होंगे। एंटीना माप के लिए आदर्श स्थान अंतरिक्ष में कहीं है, जहाँ कोई परावर्तन नहीं होता। हालांकि, अंतरिक्ष यात्रा वर्तमान में बहुत महंगी है, इसलिए हम पृथ्वी की सतह पर स्थित माप स्थानों पर ध्यान केंद्रित करेंगे। एक ध्वनिरोधक कक्ष (एनकोइक चैंबर) का उपयोग एंटीना परीक्षण सेटअप को पृथक करने और परावर्तित ऊर्जा को आरएफ अवशोषक फोम द्वारा अवशोषित करने के लिए किया जा सकता है।
मुक्त स्थान रेंज (ध्वनिहीन कक्ष)
फ्री स्पेस रेंज ऐसे एंटीना मापन स्थान होते हैं जिन्हें अंतरिक्ष में किए जाने वाले मापन के समान प्रभाव उत्पन्न करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। इसका अर्थ यह है कि आस-पास की वस्तुओं और ज़मीन से आने वाली सभी परावर्तित तरंगों (जो अवांछित होती हैं) को यथासंभव दबा दिया जाता है। सबसे लोकप्रिय फ्री स्पेस रेंज में एनकोइक चैंबर, एलिवेटेड रेंज और कॉम्पैक्ट रेंज शामिल हैं।
ध्वनिरोध कक्ष
ध्वनिरोधक कक्ष (एनकोइक चैंबर्स) इनडोर एंटीना रेंज होते हैं। इनकी दीवारें, छत और फर्श विशेष विद्युत चुम्बकीय तरंग अवशोषक सामग्री से ढके होते हैं। इनडोर रेंज बेहतर होते हैं क्योंकि इनमें परीक्षण की स्थितियों को आउटडोर रेंज की तुलना में कहीं अधिक सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है। यह सामग्री अक्सर टेढ़ी-मेढ़ी आकृति की होती है, जिससे ये कक्ष देखने में काफी आकर्षक लगते हैं। टेढ़ी-मेढ़ी त्रिभुजाकार आकृतियाँ इस प्रकार डिज़ाइन की जाती हैं कि इनसे परावर्तित होने वाली तरंगें अनियमित दिशाओं में फैलती हैं, और इन सभी अनियमित परावर्तनों का योग असंगत होता है, जिससे तरंगें और अधिक दब जाती हैं। निम्नलिखित चित्र में एक ध्वनिरोधक कक्ष का चित्र, कुछ परीक्षण उपकरणों के साथ दिखाया गया है।
(चित्र में RFMISO एंटीना का परीक्षण दिखाया गया है)
ध्वनिरोधक कक्षों की एक कमी यह है कि वे अक्सर काफी बड़े होने चाहिए। दूर-क्षेत्र की स्थितियों का अनुकरण करने के लिए अक्सर एंटेना को एक दूसरे से कम से कम कई तरंगदैर्ध्य की दूरी पर रखना पड़ता है। इसलिए, उच्च तरंगदैर्ध्य वाली निम्न आवृत्तियों के लिए हमें बहुत बड़े कक्षों की आवश्यकता होती है, लेकिन लागत और व्यावहारिक बाधाएं अक्सर उनके आकार को सीमित कर देती हैं। कुछ रक्षा ठेकेदार कंपनियां जो बड़े विमानों या अन्य वस्तुओं के रडार क्रॉस सेक्शन को मापती हैं, उनके पास बास्केटबॉल कोर्ट के आकार के ध्वनिरोधक कक्ष होने की जानकारी है, हालांकि यह सामान्य बात नहीं है। ध्वनिरोधक कक्षों वाले विश्वविद्यालयों में आमतौर पर 3-5 मीटर लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई वाले कक्ष होते हैं। आकार की सीमा के कारण, और चूंकि आरएफ अवशोषक सामग्री आमतौर पर यूएचएफ और उससे ऊपर की आवृत्तियों पर सबसे अच्छा काम करती है, इसलिए ध्वनिरोधक कक्षों का उपयोग अक्सर 300 मेगाहर्ट्ज से ऊपर की आवृत्तियों के लिए किया जाता है।
ऊँची पर्वत श्रृंखलाएँ
एलिवेटेड रेंज बाहरी रेंज होती हैं। इस सेटअप में, परीक्षण के लिए स्रोत और एंटीना जमीन से ऊपर लगाए जाते हैं। ये एंटीना पहाड़ों, टावरों, इमारतों या किसी भी उपयुक्त स्थान पर लगाए जा सकते हैं। यह अक्सर बहुत बड़े एंटीना या कम आवृत्तियों (वीएचएफ और उससे नीचे, <100 मेगाहर्ट्ज) पर किया जाता है, जहां इनडोर मापन संभव नहीं होता। एलिवेटेड रेंज का मूल आरेख चित्र 2 में दिखाया गया है।
चित्र 2. ऊंचे रेंज का चित्रण।
स्रोत एंटीना (या संदर्भ एंटीना) का परीक्षण एंटीना से अधिक ऊंचाई पर होना आवश्यक नहीं है, मैंने इसे यहाँ केवल इस तरह दर्शाया है। दोनों एंटीनाओं के बीच दृष्टि रेखा (एलओएस) (चित्र 2 में काली किरण द्वारा दर्शाया गया) अबाधित होनी चाहिए। अन्य सभी परावर्तन (जैसे जमीन से परावर्तित लाल किरण) अवांछनीय हैं। अधिक ऊंचाई वाले क्षेत्रों के लिए, एक बार स्रोत और परीक्षण एंटीना का स्थान निर्धारित हो जाने के बाद, परीक्षण संचालक यह निर्धारित करते हैं कि महत्वपूर्ण परावर्तन कहाँ होंगे, और इन सतहों से परावर्तन को कम करने का प्रयास करते हैं। अक्सर इसके लिए आरएफ अवशोषक सामग्री का उपयोग किया जाता है, या ऐसी अन्य सामग्री का जो किरणों को परीक्षण एंटीना से दूर विक्षेपित करती है।
कॉम्पैक्ट रेंज
स्रोत एंटेना को परीक्षण एंटेना के सुदूर क्षेत्र में रखा जाना चाहिए। इसका कारण यह है कि अधिकतम सटीकता के लिए परीक्षण एंटेना द्वारा प्राप्त तरंग समतल तरंग होनी चाहिए। चूंकि एंटेना गोलाकार तरंगें विकीर्ण करते हैं, इसलिए एंटेना को इतनी दूरी पर रखना आवश्यक है कि स्रोत एंटेना से विकीर्ण तरंग लगभग समतल तरंग हो - चित्र 3 देखें।
चित्र 3. एक स्रोत एंटीना एक गोलाकार तरंग मोर्चे वाली तरंग का विकिरण करता है।
हालांकि, बंद कक्षों में अक्सर इसे प्राप्त करने के लिए पर्याप्त दूरी नहीं होती है। इस समस्या को हल करने का एक तरीका कॉम्पैक्ट रेंज का उपयोग करना है। इस विधि में, एक स्रोत एंटीना को एक परावर्तक की ओर उन्मुख किया जाता है, जिसका आकार गोलाकार तरंग को लगभग समतल रूप से परावर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह डिश एंटीना के कार्य करने के सिद्धांत के समान है। इसकी मूल कार्यप्रणाली चित्र 4 में दर्शाई गई है।
चित्र 4. कॉम्पैक्ट रेंज - स्रोत एंटीना से आने वाली गोलाकार तरंगें समतल (संरेखित) होने के लिए परावर्तित होती हैं।
परवलयिक परावर्तक की लंबाई आमतौर पर परीक्षण एंटेना की लंबाई से कई गुना अधिक होनी चाहिए। चित्र 4 में स्रोत एंटेना को परावर्तक से इस प्रकार दूरी पर रखा गया है कि वह परावर्तित किरणों के मार्ग में न आए। स्रोत एंटेना से परीक्षण एंटेना तक किसी भी प्रकार के प्रत्यक्ष विकिरण (पारस्परिक युग्मन) को रोकने के लिए भी सावधानी बरतनी आवश्यक है।
पोस्ट करने का समय: 3 जनवरी 2024

