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एंटीना माप

एंटीनामाप एंटीना के प्रदर्शन और विशेषताओं का मात्रात्मक मूल्यांकन और विश्लेषण करने की प्रक्रिया है। विशेष परीक्षण उपकरण और माप 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 डिजाइन विनिर्देश आवश्यकताओं को पूरा करते हैं या नहीं, एंटीना के प्रदर्शन की जांच करते हैं, और सुधार सुझाव प्रदान करें. एंटीना माप के परिणाम और डेटा का उपयोग एंटीना प्रदर्शन का मूल्यांकन करने, डिज़ाइन को अनुकूलित करने, सिस्टम प्रदर्शन में सुधार करने और एंटीना निर्माताओं और एप्लिकेशन 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 वीएनए है। वीएनए का सबसे सरल प्रकार 1-पोर्ट वीएनए 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। हम मापे जाने वाले एंटीना को AUT कहेंगे, जिसका मतलब है एंटीना अंडर टेस्ट। एंटीना माप के लिए आवश्यक उपकरण में शामिल हैं:

एक संदर्भ एंटीना - ज्ञात विशेषताओं (लाभ, पैटर्न, आदि) वाला एक एंटीना
एक आरएफ पावर ट्रांसमीटर - ऑटो में ऊर्जा इंजेक्ट करने का एक तरीका [परीक्षण के तहत एंटीना]
एक रिसीवर सिस्टम - यह निर्धारित करता है कि संदर्भ एंटीना को कितनी शक्ति प्राप्त होती है
एक पोजिशनिंग सिस्टम - इस सिस्टम का उपयोग कोण के कार्य के रूप में विकिरण पैटर्न को मापने के लिए, स्रोत एंटीना के सापेक्ष परीक्षण एंटीना को घुमाने के लिए किया जाता है।

उपरोक्त उपकरण का एक ब्लॉक आरेख चित्र 1 में दिखाया गया है।

 

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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 एंटेना अक्सर दोहरे ध्रुवीकृत हॉर्न एंटेना होते हैं, ताकि क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण को एक ही समय में मापा जा सके।

संचारण प्रणाली एक स्थिर ज्ञात शक्ति स्तर का उत्पादन करने में सक्षम होनी चाहिए। आउटपुट आवृत्ति भी ट्यून करने योग्य (चयन योग्य) होनी चाहिए, और उचित रूप से स्थिर होनी चाहिए (स्थिर का मतलब है कि आपको ट्रांसमीटर से जो आवृत्ति मिलती है वह आपके इच्छित आवृत्ति के करीब है, तापमान के साथ बहुत अधिक भिन्न नहीं होती है)। ट्रांसमीटर में अन्य सभी आवृत्तियों पर बहुत कम ऊर्जा होनी चाहिए (उदाहरण के लिए, वांछित आवृत्ति के बाहर हमेशा कुछ ऊर्जा होगी, लेकिन हार्मोनिक्स पर बहुत अधिक ऊर्जा नहीं होनी चाहिए)।

रिसीविंग सिस्टम को बस यह निर्धारित करने की आवश्यकता है कि परीक्षण एंटीना से कितनी शक्ति प्राप्त होती है। यह एक साधारण बिजली मीटर के माध्यम से किया जा सकता है, जो आरएफ (रेडियो आवृत्ति) शक्ति को मापने के लिए एक उपकरण है और इसे ट्रांसमिशन लाइन (जैसे एन-प्रकार या एसएमए कनेक्टर के साथ एक समाक्षीय केबल) के माध्यम से सीधे एंटीना टर्मिनलों से जोड़ा जा सकता है। आमतौर पर रिसीवर 50 ओम प्रणाली है, लेकिन निर्दिष्ट होने पर एक अलग प्रतिबाधा हो सकती है।

ध्यान दें कि ट्रांसमिट/रिसीव सिस्टम को अक्सर VNA द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। एक S21 माप पोर्ट 1 से एक आवृत्ति प्रसारित करता है और पोर्ट 2 पर प्राप्त शक्ति को रिकॉर्ड करता है। इसलिए, एक 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 के कार्य के रूप में मापना चाहते हैं (आमतौर पर गोलाकार निर्देशांक में), हमें परीक्षण एंटीना को घुमाने की आवश्यकता है ताकि स्रोत एंटीना हर संभव कोण से परीक्षण एंटीना को रोशन कर सके। इस उद्देश्य के लिए पोजिशनिंग सिस्टम का उपयोग किया जाता है। चित्र 1 में, हम ऑटो को घूमते हुए दिखाते हैं। ध्यान दें कि इस घूर्णन को करने के कई तरीके हैं; कभी-कभी संदर्भ एंटीना घुमाया जाता है, और कभी-कभी संदर्भ और ऑटो एंटेना दोनों घुमाए जाते हैं।

अब जबकि हमारे पास सभी आवश्यक उपकरण हैं, हम चर्चा कर सकते हैं कि माप कहाँ करना है।

हमारे एंटीना माप के लिए अच्छी जगह कहां है? शायद आप इसे अपने गैराज में करना चाहेंगे, लेकिन दीवारों, छतों और फर्श से पड़ने वाले प्रतिबिंब आपके माप को गलत बना देंगे। एंटीना माप करने के लिए आदर्श स्थान बाहरी अंतरिक्ष में कहीं है, जहां कोई प्रतिबिंब नहीं हो सकता है। हालाँकि, क्योंकि अंतरिक्ष यात्रा वर्तमान में अत्यधिक महंगी है, हम उन स्थानों को मापने पर ध्यान केंद्रित करेंगे जो पृथ्वी की सतह पर हैं। आरएफ अवशोषित फोम के साथ परावर्तित ऊर्जा को अवशोषित करते हुए एंटीना परीक्षण सेटअप को अलग करने के लिए एक एनेकोइक चैंबर का उपयोग किया जा सकता है।

फ्री स्पेस रेंज (एनेकोइक चैंबर्स)

मुक्त स्थान श्रेणियाँ एंटीना माप स्थान हैं जिन्हें अंतरिक्ष में किए जाने वाले मापों का अनुकरण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। अर्थात्, आस-पास की वस्तुओं और जमीन से परावर्तित सभी तरंगों (जो अवांछनीय हैं) को यथासंभव दबा दिया जाता है। सबसे लोकप्रिय मुक्त स्थान श्रेणियां एनेकोइक कक्ष, उन्नत श्रेणियां और कॉम्पैक्ट रेंज हैं।

एनेकोइक चैंबर्स

एनेकोइक कक्ष इनडोर एंटीना रेंज हैं। दीवारें, छत और फर्श विशेष विद्युत चुम्बकीय तरंग अवशोषक सामग्री से बने हैं। इनडोर रेंज वांछनीय हैं क्योंकि परीक्षण स्थितियों को आउटडोर रेंज की तुलना में अधिक मजबूती से नियंत्रित किया जा सकता है। सामग्री अक्सर आकार में भी टेढ़ी-मेढ़ी होती है, जिससे ये कक्ष देखने में काफी दिलचस्प हो जाते हैं। दांतेदार त्रिकोण आकृतियों को इस तरह से डिज़ाइन किया गया है कि उनसे जो प्रतिबिंबित होता है वह यादृच्छिक दिशाओं में फैलता है, और सभी यादृच्छिक प्रतिबिंबों से जो भी जोड़ा जाता है वह असंगत रूप से जुड़ जाता है और इस प्रकार आगे दब जाता है। निम्नलिखित चित्र में कुछ परीक्षण उपकरणों के साथ एक एनेकोइक कक्ष का चित्र दिखाया गया है:

(चित्र RFMISO एंटीना परीक्षण दिखाता है)

एनेकोइक कक्षों का दोष यह है कि उन्हें अक्सर काफी बड़े होने की आवश्यकता होती है। दूर-क्षेत्र की स्थितियों का अनुकरण करने के लिए अक्सर एंटेना को एक-दूसरे से कम से कम कई तरंग दैर्ध्य की आवश्यकता होती है। इसलिए, बड़ी तरंग दैर्ध्य 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 अनुबंध कंपनियां जो बड़े हवाई जहाजों या अन्य वस्तुओं के रडार क्रॉस सेक्शन को मापती हैं, उनके पास बास्केटबॉल कोर्ट के आकार के एनीकोइक कक्ष होते हैं, हालांकि यह सामान्य नहीं है। एनेकोइक कक्षों वाले विश्वविद्यालयों में आमतौर पर ऐसे कक्ष होते हैं जिनकी लंबाई, चौड़ाई और ऊंचाई 3-5 मीटर होती है। आकार की कमी के कारण, और क्योंकि आरएफ अवशोषित सामग्री आमतौर पर यूएचएफ और उच्चतर पर सबसे अच्छा काम करती है, एनीकोइक कक्षों का उपयोग अक्सर 300 मेगाहर्ट्ज से ऊपर की आवृत्तियों के लिए किया जाता है।

उन्नत श्रेणियाँ

एलिवेटेड रेंज बाहरी रेंज हैं। इस सेटअप में, परीक्षण के तहत स्रोत और एंटीना जमीन के ऊपर लगे होते हैं। ये एंटेना पहाड़ों, टावरों, इमारतों या जहां कहीं भी उपयुक्त लगे वहां हो सकते हैं। यह अक्सर बहुत बड़े एंटेना के लिए या कम आवृत्तियों (वीएचएफ और उससे कम, <100 मेगाहर्ट्ज) पर किया जाता है जहां इनडोर माप मुश्किल होगा। एक उन्नत श्रेणी का मूल आरेख चित्र 2 में दिखाया गया है।

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चित्र 2. उन्नत सीमा का चित्रण।

स्रोत एंटीना (या संदर्भ एंटीना) आवश्यक रूप से परीक्षण एंटीना की तुलना में अधिक ऊंचाई पर नहीं है, मैंने इसे यहां बस इसी तरह दिखाया है। दो एंटेना के बीच दृष्टि की रेखा (एलओएस) (चित्र 2 में काली किरण द्वारा चित्रित) अबाधित होनी चाहिए। अन्य सभी प्रतिबिंब (जैसे कि जमीन से परावर्तित लाल किरण) अवांछनीय हैं। उन्नत श्रेणियों के लिए, एक बार स्रोत और परीक्षण एंटीना का स्थान निर्धारित हो जाने के बाद, परीक्षण ऑपरेटर यह निर्धारित करते हैं कि महत्वपूर्ण प्रतिबिंब कहाँ होंगे, और इन सतहों से प्रतिबिंब को कम करने का प्रयास करेंगे। अक्सर इस उद्देश्य के लिए आरएफ अवशोषक सामग्री का उपयोग किया जाता है, या अन्य सामग्री जो किरणों को परीक्षण एंटीना से दूर विक्षेपित करती है।

कॉम्पैक्ट रेंज

स्रोत एंटीना को परीक्षण एंटीना के सुदूर क्षेत्र में रखा जाना चाहिए। इसका कारण यह है कि परीक्षण एंटीना द्वारा प्राप्त तरंग अधिकतम सटीकता के लिए एक समतल तरंग होनी चाहिए। चूंकि एंटेना गोलाकार तरंगें उत्सर्जित करते हैं, इसलिए एंटीना को पर्याप्त रूप से दूर होना चाहिए ताकि स्रोत एंटीना से निकलने वाली तरंग लगभग एक समतल तरंग हो - चित्र 3 देखें।

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चित्र 3. एक स्रोत एंटीना एक गोलाकार तरंगाग्र के साथ एक तरंग विकिरित करता है।

हालाँकि, इनडोर कक्षों के लिए अक्सर इसे प्राप्त करने के लिए पर्याप्त पृथक्करण नहीं होता है। इस समस्या को ठीक करने का एक तरीका कॉम्पैक्ट रेंज है। इस विधि में, एक स्रोत एंटीना एक परावर्तक की ओर उन्मुख होता है, जिसका आकार गोलाकार तरंग को लगभग समतल तरीके से प्रतिबिंबित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह उस सिद्धांत के समान है जिस पर डिश एंटीना संचालित होता है। मूल ऑपरेशन चित्र 4 में दिखाया गया है।

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चित्र 4. कॉम्पैक्ट रेंज - स्रोत एंटीना से गोलाकार तरंगें समतल (कोलिमेटेड) के रूप में परावर्तित होती हैं।

परवलयिक परावर्तक की लंबाई आमतौर पर परीक्षण एंटीना से कई गुना बड़ी होनी चाहिए। चित्र 4 में स्रोत एंटीना परावर्तक से ऑफसेट है ताकि यह परावर्तित किरणों के रास्ते में न आए। स्रोत एंटीना से परीक्षण एंटीना तक किसी भी प्रत्यक्ष विकिरण (आपसी युग्मन) को बनाए रखने के लिए भी सावधानी बरतनी चाहिए।


पोस्ट समय: जनवरी-03-2024

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