एंटीनामापन, एंटीना के प्रदर्शन और विशेषताओं का मात्रात्मक मूल्यांकन और विश्लेषण करने की प्रक्रिया है। विशेष परीक्षण उपकरणों और मापन विधियों का उपयोग करके, हम एंटीना के लाभ, विकिरण पैटर्न, स्थायी तरंग अनुपात, आवृत्ति प्रतिक्रिया और अन्य मापदंडों को मापते हैं ताकि यह सत्यापित किया जा सके कि एंटीना के डिज़ाइन विनिर्देश आवश्यकताओं को पूरा करते हैं या नहीं, एंटीना के प्रदर्शन की जाँच की जा सके और सुधार के सुझाव दिए जा सकें। एंटीना मापन के परिणामों और डेटा का उपयोग एंटीना के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने, डिज़ाइनों को अनुकूलित करने, सिस्टम के प्रदर्शन को बेहतर बनाने और एंटीना निर्माताओं और अनुप्रयोग इंजीनियरों को मार्गदर्शन और प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए किया जा सकता है।
एंटीना माप में आवश्यक उपकरण
एंटीना परीक्षण के लिए सबसे बुनियादी उपकरण VNA है। VNA का सबसे सरल प्रकार 1-पोर्ट VNA है, जो एंटीना की प्रतिबाधा को मापने में सक्षम है।
एंटीना के विकिरण पैटर्न, लाभ और दक्षता को मापना अधिक कठिन है और इसके लिए बहुत अधिक उपकरणों की आवश्यकता होती है। मापे जाने वाले एंटीना को हम AUT कहेंगे, जिसका अर्थ है परीक्षणाधीन एंटीना। एंटीना माप के लिए आवश्यक उपकरण हैं:
एक संदर्भ एंटीना - ज्ञात विशेषताओं (लाभ, पैटर्न, आदि) वाला एक एंटीना
एक आरएफ पावर ट्रांसमीटर - एयूटी में ऊर्जा इंजेक्ट करने का एक तरीका [एंटीना परीक्षण के तहत]
एक रिसीवर प्रणाली - यह निर्धारित करती है कि संदर्भ एंटीना द्वारा कितनी शक्ति प्राप्त की जाती है
पोजिशनिंग सिस्टम - इस प्रणाली का उपयोग स्रोत एंटीना के सापेक्ष परीक्षण एंटीना को घुमाने के लिए किया जाता है, ताकि कोण के आधार पर विकिरण पैटर्न को मापा जा सके।
उपरोक्त उपकरण का ब्लॉक आरेख चित्र 1 में दर्शाया गया है।
चित्र 1. आवश्यक एंटीना माप उपकरण का आरेख।
इन घटकों पर संक्षेप में चर्चा की जाएगी। संदर्भ एंटीना को निश्चित रूप से वांछित परीक्षण आवृत्ति पर अच्छी तरह से विकिरण करना चाहिए। संदर्भ एंटीना अक्सर द्वि-ध्रुवीकृत हॉर्न एंटीना होते हैं, ताकि क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण को एक ही समय में मापा जा सके।
संचारण प्रणाली को एक स्थिर ज्ञात शक्ति स्तर का आउटपुट देने में सक्षम होना चाहिए। आउटपुट आवृत्ति भी ट्यूनेबल (चयन योग्य) और यथोचित रूप से स्थिर होनी चाहिए (स्थिर का अर्थ है कि ट्रांसमीटर से प्राप्त आवृत्ति आपकी इच्छित आवृत्ति के करीब हो, तापमान के साथ बहुत अधिक न बदले)। 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 बस यह निर्धारित करना होता है कि परीक्षण एंटीना से कितनी शक्ति प्राप्त होती है। यह एक साधारण पावर मीटर के माध्यम से किया जा सकता है, जो आरएफ (रेडियो फ्रीक्वेंसी) शक्ति मापने वाला एक उपकरण है और इसे ट्रांसमिशन लाइन (जैसे एन-टाइप या एसएमए कनेक्टर वाली कोएक्सियल केबल) के माध्यम से सीधे एंटीना टर्मिनलों से जोड़ा जा सकता है। आमतौर पर रिसीवर 50 ओम का सिस्टम होता है, लेकिन यदि निर्दिष्ट किया जाए तो इसकी प्रतिबाधा अलग हो सकती है।
ध्यान दें कि प्रेषण/प्राप्ति प्रणाली को अक्सर VNA द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। S21 माप पोर्ट 1 से एक आवृत्ति प्रेषित करता है और पोर्ट 2 पर प्राप्त शक्ति को रिकॉर्ड करता है। इसलिए, VNA इस कार्य के लिए उपयुक्त है; हालाँकि, यह इस कार्य को करने का एकमात्र तरीका नहीं है।
पोजिशनिंग सिस्टम परीक्षण एंटीना के अभिविन्यास को नियंत्रित करता है। चूँकि हम परीक्षण एंटीना के विकिरण पैटर्न को कोण (आमतौर पर गोलाकार निर्देशांक में) के आधार पर मापना चाहते हैं, इसलिए हमें परीक्षण एंटीना को इस प्रकार घुमाना होगा कि स्रोत एंटीना परीक्षण एंटीना को हर संभव कोण से प्रकाशित करे। पोजिशनिंग सिस्टम का उपयोग इसी उद्देश्य के लिए किया जाता है। चित्र 1 में, हम AUT को घूमते हुए दिखाते हैं। ध्यान दें कि इस घुमाव को करने के कई तरीके हैं; कभी-कभी संदर्भ एंटीना को घुमाया जाता है, और कभी-कभी संदर्भ और AUT दोनों एंटीना को घुमाया जाता है।
अब जब हमारे पास सभी आवश्यक उपकरण हैं, तो हम इस बात पर चर्चा कर सकते हैं कि माप कहाँ किया जाए।
हमारे एंटीना मापन के लिए सबसे उपयुक्त स्थान कौन सा है? हो सकता है कि आप इसे अपने गैराज में करना चाहें, लेकिन दीवारों, छतों और फ़र्श से होने वाले परावर्तन आपके मापन को गलत बना देंगे। एंटीना मापन के लिए आदर्श स्थान बाह्य अंतरिक्ष में कहीं है, जहाँ कोई परावर्तन नहीं हो सकता। हालाँकि, चूँकि अंतरिक्ष यात्रा वर्तमान में अत्यधिक महंगी है, इसलिए हम पृथ्वी की सतह पर स्थित मापन स्थलों पर ध्यान केंद्रित करेंगे। आरएफ अवशोषित करने वाले फोम के साथ परावर्तित ऊर्जा को अवशोषित करते हुए एंटीना परीक्षण सेटअप को अलग करने के लिए एक एनेकॉइक चैंबर का उपयोग किया जा सकता है।
मुक्त स्थान श्रेणियाँ (एनेकोइक कक्ष)
मुक्त स्थान परास (फ्री स्पेस रेंज) वे एंटीना मापन स्थान हैं जिन्हें अंतरिक्ष में किए जाने वाले मापों का अनुकरण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अर्थात्, आस-पास की वस्तुओं और ज़मीन से आने वाली सभी परावर्तित तरंगों (जो अवांछनीय हैं) को यथासंभव दबा दिया जाता है। सबसे लोकप्रिय मुक्त स्थान परास (फ्री स्पेस रेंज) एनेकोइक चैंबर, एलिवेटेड परास (एलिवेटेड रेंज) और कॉम्पैक्ट परास (कॉम्पैक्ट रेंज) हैं।
एनेकॉइक कक्ष
ऐनेकोइक कक्ष आंतरिक ऐन्टेना रेंज होते हैं। इनकी दीवारें, छतें और फर्श विशेष विद्युत चुम्बकीय तरंग अवशोषक सामग्री से बने होते हैं। आंतरिक रेंज वांछनीय हैं क्योंकि इनमें परीक्षण स्थितियों को बाहरी रेंज की तुलना में कहीं अधिक सख्ती से नियंत्रित किया जा सकता है। ये सामग्री अक्सर दांतेदार आकार की भी होती है, जिससे ये कक्ष देखने में काफी दिलचस्प लगते हैं। दांतेदार त्रिभुजाकार आकृतियाँ इस प्रकार डिज़ाइन की गई हैं कि इनसे परावर्तित होने वाली किरणें अनियमित दिशाओं में फैलती हैं, और सभी यादृच्छिक परावर्तनों से जो जुड़ती हैं, वे असंगत रूप से जुड़ती हैं और इस प्रकार और भी दब जाती हैं। निम्नलिखित चित्र में एक ऐनेकोइक कक्ष का चित्र कुछ परीक्षण उपकरणों के साथ दिखाया गया है:
(चित्र RFMISO एंटीना परीक्षण दिखाता है)
एनेकोइक कक्षों का एक नुकसान यह है कि उन्हें अक्सर काफी बड़ा होना पड़ता है। अक्सर एंटेना को दूर-क्षेत्र की स्थितियों का अनुकरण करने के लिए कम से कम एक दूसरे से कई तरंगदैर्ध्य की दूरी पर होना पड़ता है। इसलिए, बड़ी तरंगदैर्ध्य वाली कम 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 ठेका कंपनियां जो बड़े हवाई जहाजों या अन्य वस्तुओं के रडार क्रॉस सेक्शन को मापती हैं, उनके पास बास्केटबॉल कोर्ट के आकार के एनेकोइक कक्ष होते हैं, हालांकि यह सामान्य नहीं है। एनेकोइक कक्षों वाले विश्वविद्यालयों में आमतौर पर 3-5 मीटर लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई वाले कक्ष होते हैं। आकार की बाधा के कारण, और क्योंकि आरएफ अवशोषित सामग्री आमतौर पर यूएचएफ और उच्चतर पर सबसे अच्छा काम करती है, एनेकोइक कक्षों का उपयोग अक्सर 300 मेगाहर्ट्ज से अधिक आवृत्तियों के लिए किया जाता है।
उन्नत पर्वतमाला
एलिवेटेड रेंज बाहरी रेंज होती हैं। इस व्यवस्था में, परीक्षण के तहत स्रोत और एंटीना ज़मीन से ऊपर लगाए जाते हैं। ये एंटीना पहाड़ों, टावरों, इमारतों या जहाँ भी उपयुक्त लगे, वहाँ लगाए जा सकते हैं। यह अक्सर बहुत बड़े एंटीना या कम आवृत्तियों (VHF और उससे कम, <100 MHz) के लिए किया जाता है, जहाँ आंतरिक मापन मुश्किल होता है। एलिवेटेड रेंज का मूल आरेख चित्र 2 में दिखाया गया है।
चित्र 2. उन्नत रेंज का चित्रण.
स्रोत एंटीना (या संदर्भ एंटीना) आवश्यक रूप से परीक्षण एंटीना से अधिक ऊँचाई पर नहीं होता है, मैंने इसे यहाँ इसी प्रकार दर्शाया है। दोनों एंटेना के बीच दृष्टि रेखा (LOS) (चित्र 2 में काली किरण द्वारा दर्शाया गया है) अबाधित होनी चाहिए। अन्य सभी परावर्तन (जैसे कि ज़मीन से परावर्तित लाल किरण) अवांछनीय हैं। ऊँची परास 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 न्यूनतम करने का प्रयास करते हैं। अक्सर इस उद्देश्य के लिए रेडियो फ्रीक्वेंसी (RF) अवशोषित करने वाली सामग्री, या अन्य सामग्री का उपयोग किया जाता है जो किरणों को परीक्षण एंटीना से दूर विक्षेपित करती है।
कॉम्पैक्ट रेंज
स्रोत एंटीना को परीक्षण एंटीना के दूर क्षेत्र में रखा जाना चाहिए। इसका कारण यह है कि अधिकतम सटीकता के लिए परीक्षण एंटीना द्वारा प्राप्त तरंग एक समतल तरंग होनी चाहिए। चूँकि एंटीना गोलाकार तरंगें उत्सर्जित करते हैं, इसलिए एंटीना को इतनी दूरी पर होना चाहिए कि स्रोत एंटीना से उत्सर्जित तरंग लगभग एक समतल तरंग हो - चित्र 3 देखें।
चित्र 3. एक स्रोत एंटीना एक गोलाकार तरंगाग्र के साथ एक तरंग विकीर्ण करता है।
हालाँकि, इनडोर कक्षों के लिए अक्सर ऐसा करने के लिए पर्याप्त पृथक्करण नहीं होता है। इस समस्या को हल करने का एक तरीका कॉम्पैक्ट रेंज के माध्यम से है। इस विधि में, एक स्रोत एंटीना एक परावर्तक की ओर उन्मुख होता है, जिसका आकार गोलाकार तरंग को लगभग समतल रूप में परावर्तित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह उस सिद्धांत के बहुत समान है जिस पर एक डिश एंटीना कार्य करता है। मूल संचालन चित्र 4 में दिखाया गया है।
चित्र 4. कॉम्पैक्ट रेंज - स्रोत एंटीना से गोलाकार तरंगें समतलीय (कोलाइमेटेड) होकर परावर्तित होती हैं।
परवलयिक परावर्तक की लंबाई आमतौर पर परीक्षण एंटीना से कई गुना बड़ी होनी चाहिए। चित्र 4 में स्रोत एंटीना को परावर्तक से इस प्रकार विस्थापित किया गया है कि वह परावर्तित किरणों के मार्ग में न आए। स्रोत एंटीना से परीक्षण एंटीना तक किसी भी प्रत्यक्ष विकिरण (पारस्परिक युग्मन) को रोकने के लिए भी सावधानी बरतनी चाहिए।
पोस्ट करने का समय: 03 जनवरी 2024

