इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियर जानते हैं कि एंटेना मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा वर्णित विद्युत चुम्बकीय (ईएम) ऊर्जा की तरंगों के रूप में संकेत भेजते और प्राप्त करते हैं। कई विषयों की तरह, इन समीकरणों और विद्युत चुंबकत्व के प्रसार, गुणों का अध्ययन विभिन्न स्तरों पर किया जा सकता है, अपेक्षाकृत गुणात्मक शब्दों से लेकर जटिल समीकरणों तक।
विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा प्रसार के कई पहलू हैं, जिनमें से एक ध्रुवीकरण है, जिसका अनुप्रयोगों और उनके एंटीना डिज़ाइनों में अलग-अलग डिग्री का प्रभाव या चिंता हो सकती है। ध्रुवीकरण के मूल सिद्धांत सभी विद्युत चुम्बकीय विकिरणों पर लागू होते हैं, जिनमें आरएफ/वायरलेस, ऑप्टिकल ऊर्जा शामिल है, और अक्सर ऑप्टिकल अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।
एंटीना ध्रुवीकरण क्या है?
ध्रुवीकरण को समझने से पहले, हमें विद्युत चुम्बकीय तरंगों के मूल सिद्धांतों को समझना चाहिए। ये तरंगें विद्युत क्षेत्र (ई क्षेत्र) और चुंबकीय क्षेत्र (एच क्षेत्र) से बनी होती हैं और एक दिशा में चलती हैं। ई और एच क्षेत्र एक दूसरे के लंबवत होते हैं और समतल तरंग प्रसार की दिशा के लंबवत होते हैं।
ध्रुवीकरण, सिग्नल ट्रांसमीटर के परिप्रेक्ष्य से ई-क्षेत्र तल को संदर्भित करता है: क्षैतिज ध्रुवीकरण के लिए, विद्युत क्षेत्र क्षैतिज तल में बग़ल में चलेगा, जबकि ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण के लिए, विद्युत क्षेत्र ऊर्ध्वाधर तल में ऊपर और नीचे दोलन करेगा। (चित्र 1)।
चित्र 1: विद्युतचुंबकीय ऊर्जा तरंगें परस्पर लंबवत E और H क्षेत्र घटकों से बनी होती हैं
रैखिक ध्रुवीकरण और वृत्ताकार ध्रुवीकरण
ध्रुवीकरण मोड में निम्नलिखित शामिल हैं:
बुनियादी रैखिक ध्रुवीकरण में, दो संभावित ध्रुवीकरण एक दूसरे के लंबवत (लंबवत) होते हैं (चित्र 2)। सिद्धांत रूप में, एक क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत प्राप्त करने वाला एंटीना एक ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकृत एंटीना से सिग्नल को "नहीं देखेगा" और इसके विपरीत, भले ही दोनों एक ही आवृत्ति पर काम करते हों। वे जितने बेहतर तरीके से संरेखित होते हैं, उतना ही अधिक सिग्नल कैप्चर होता है, और ध्रुवीकरण के मेल खाने पर ऊर्जा हस्तांतरण अधिकतम होता है।
चित्र 2: रैखिक ध्रुवीकरण एक दूसरे से समकोण पर दो ध्रुवीकरण विकल्प प्रदान करता है
एंटीना का तिरछा ध्रुवीकरण एक प्रकार का रैखिक ध्रुवीकरण है। बुनियादी क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण की तरह, यह ध्रुवीकरण केवल स्थलीय वातावरण में ही समझ में आता है। तिरछा ध्रुवीकरण क्षैतिज संदर्भ तल से ±45 डिग्री के कोण पर होता है। जबकि यह वास्तव में रैखिक ध्रुवीकरण का ही एक और रूप है, "रैखिक" शब्द आमतौर पर केवल क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकृत एंटेना को संदर्भित करता है।
कुछ नुकसानों के बावजूद, विकर्ण एंटीना द्वारा भेजे गए (या प्राप्त किए गए) सिग्नल केवल क्षैतिज या ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकृत एंटीना के साथ ही संभव हैं। तिरछे ध्रुवीकृत एंटीना तब उपयोगी होते हैं जब एक या दोनों एंटीना का ध्रुवीकरण अज्ञात हो या उपयोग के दौरान बदल जाए।
वृत्ताकार ध्रुवीकरण (CP) रैखिक ध्रुवीकरण से अधिक जटिल है। इस मोड में, E फ़ील्ड वेक्टर द्वारा दर्शाया गया ध्रुवीकरण सिग्नल के प्रसार के साथ घूमता है। जब दाईं ओर घुमाया जाता है (ट्रांसमीटर से बाहर देखते हुए), वृत्ताकार ध्रुवीकरण को दायाँ हाथ वाला वृत्ताकार ध्रुवीकरण (RHCP) कहा जाता है; जब बाईं ओर घुमाया जाता है, तो बायाँ हाथ वाला वृत्ताकार ध्रुवीकरण (LHCP) (चित्र 3)
चित्र 3: वृत्ताकार ध्रुवीकरण में, विद्युतचुंबकीय तरंग का E क्षेत्र सदिश घूमता है; यह घूर्णन दायाँ-हस्त या बायाँ-हस्त हो सकता है
CP सिग्नल में दो ऑर्थोगोनल तरंगें होती हैं जो चरण से बाहर होती हैं। CP सिग्नल उत्पन्न करने के लिए तीन स्थितियाँ आवश्यक हैं। E फ़ील्ड में दो ऑर्थोगोनल घटक होने चाहिए; दोनों घटक 90 डिग्री चरण से बाहर और आयाम में बराबर होने चाहिए। CP उत्पन्न करने का एक सरल तरीका एक हेलिकल एंटीना का उपयोग करना है।
अण्डाकार ध्रुवीकरण (ईपी) सीपी का एक प्रकार है। अण्डाकार ध्रुवीकृत तरंगें दो रैखिक ध्रुवीकृत तरंगों द्वारा उत्पादित लाभ हैं, जैसे सीपी तरंगें। जब असमान आयामों वाली दो परस्पर लंबवत रैखिक ध्रुवीकृत तरंगों को मिलाया जाता है, तो एक अण्डाकार ध्रुवीकृत तरंग उत्पन्न होती है।
एंटेना के बीच ध्रुवीकरण बेमेल को ध्रुवीकरण हानि कारक (पीएलएफ) द्वारा वर्णित किया जाता है। यह पैरामीटर डेसिबल (डीबी) में व्यक्त किया जाता है और यह संचारण और प्राप्त करने वाले एंटेना के बीच ध्रुवीकरण कोण में अंतर का एक कार्य है। सैद्धांतिक रूप से, पीएलएफ एक पूरी तरह से संरेखित एंटेना के लिए 0 डीबी (कोई हानि नहीं) से लेकर एक पूरी तरह से ऑर्थोगोनल एंटेना के लिए अनंत डीबी (अनंत हानि) तक हो सकता है।
हालाँकि, वास्तविकता में, ध्रुवीकरण का संरेखण (या गलत संरेखण) सही नहीं है क्योंकि एंटीना की यांत्रिक स्थिति, उपयोगकर्ता व्यवहार, चैनल विरूपण, मल्टीपाथ प्रतिबिंब और अन्य घटनाएँ प्रेषित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के कुछ कोणीय विरूपण का कारण बन सकती हैं। शुरुआत में, ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण से सिग्नल क्रॉस-पोलराइजेशन "रिसाव" 10 - 30 डीबी या उससे अधिक होगा, जो कुछ मामलों में वांछित सिग्नल की रिकवरी में हस्तक्षेप करने के लिए पर्याप्त हो सकता है।
इसके विपरीत, आदर्श ध्रुवीकरण के साथ दो संरेखित एंटेना के लिए वास्तविक PLF परिस्थितियों के आधार पर 10 dB, 20 dB या उससे अधिक हो सकता है, और सिग्नल रिकवरी में बाधा उत्पन्न कर सकता है। दूसरे शब्दों में, अनपेक्षित क्रॉस-पोलराइजेशन और PLF वांछित सिग्नल में हस्तक्षेप करके या वांछित सिग्नल शक्ति को कम करके दोनों तरह से काम कर सकते हैं।
ध्रुवीकरण की चिंता क्यों करें?
ध्रुवीकरण दो तरीकों से काम करता है: दो एंटेना जितने ज़्यादा संरेखित होते हैं और उनका ध्रुवीकरण एक जैसा होता है, प्राप्त सिग्नल की ताकत उतनी ही बेहतर होती है। इसके विपरीत, खराब ध्रुवीकरण संरेखण रिसीवर के लिए, चाहे इच्छित हो या असंतुष्ट, रुचि के सिग्नल को पर्याप्त मात्रा में कैप्चर करना अधिक कठिन बना देता है। कई मामलों में, "चैनल" प्रेषित ध्रुवीकरण को विकृत करता है, या एक या दोनों एंटेना एक निश्चित स्थिर दिशा में नहीं होते हैं।
किस ध्रुवीकरण का उपयोग करना है इसका चुनाव आमतौर पर स्थापना या वायुमंडलीय स्थितियों द्वारा निर्धारित किया जाता है। उदाहरण के लिए, छत के पास स्थापित होने पर एक क्षैतिज ध्रुवीकृत एंटीना बेहतर प्रदर्शन करेगा और अपना ध्रुवीकरण बनाए रखेगा; इसके विपरीत, एक ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकृत एंटीना बेहतर प्रदर्शन करेगा और एक साइड दीवार के पास स्थापित होने पर अपना ध्रुवीकरण प्रदर्शन बनाए रखेगा।
व्यापक रूप से प्रयुक्त द्विध्रुवीय ऐन्टेना (सादा या मुड़ा हुआ) अपने "सामान्य" माउंटिंग अभिविन्यास (चित्र 4) में क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत होता है और आवश्यकता पड़ने पर या पसंदीदा ध्रुवीकरण मोड का समर्थन करने के लिए अक्सर ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण ग्रहण करने के लिए 90 डिग्री घुमाया जाता है (चित्र 5)।
चित्र 4: एक द्विध्रुवीय एंटीना आमतौर पर क्षैतिज ध्रुवीकरण प्रदान करने के लिए अपने मस्तूल पर क्षैतिज रूप से लगाया जाता है
चित्र 5: ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, द्विध्रुवीय एंटीना को तदनुसार माउंट किया जा सकता है जहां एंटीना पकड़ता है
ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण का उपयोग आमतौर पर हाथ में पकड़े जाने वाले मोबाइल रेडियो के लिए किया जाता है, जैसे कि पहले उत्तरदाताओं द्वारा उपयोग किए जाने वाले रेडियो, क्योंकि कई ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकृत रेडियो एंटीना डिज़ाइन भी एक सर्वदिशात्मक विकिरण पैटर्न प्रदान करते हैं। इसलिए, रेडियो और एंटीना की दिशा बदलने पर भी ऐसे एंटेना को फिर से उन्मुख करने की आवश्यकता नहीं होती है।
3 - 30 मेगाहर्ट्ज उच्च आवृत्ति (HF) आवृत्ति वाले एंटेना आमतौर पर ब्रैकेट के बीच क्षैतिज रूप से एक साथ बंधे सरल लंबे तारों के रूप में बनाए जाते हैं। इसकी लंबाई तरंगदैर्ध्य (10 - 100 मीटर) द्वारा निर्धारित की जाती है। इस प्रकार का एंटेना स्वाभाविक रूप से क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत होता है।
यह ध्यान देने योग्य है कि इस बैंड को "उच्च आवृत्ति" के रूप में संदर्भित करना दशकों पहले शुरू हुआ था, जब 30 मेगाहर्ट्ज वास्तव में उच्च आवृत्ति थी। हालाँकि यह विवरण अब पुराना लगता है, यह अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ द्वारा एक आधिकारिक पदनाम है और अभी भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
पसंदीदा ध्रुवीकरण दो तरीकों से निर्धारित किया जा सकता है: या तो 300 kHz - 3 MHz मध्यम तरंग (MW) बैंड का उपयोग करके प्रसारण उपकरणों द्वारा मजबूत शॉर्ट-रेंज सिग्नलिंग के लिए ग्राउंड तरंगों का उपयोग करना, या आयनमंडल लिंक के माध्यम से लंबी दूरी के लिए आकाश तरंगों का उपयोग करना। आम तौर पर, ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकृत एंटेना में बेहतर ग्राउंड वेव प्रसार होता है, जबकि क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत एंटेना में बेहतर आकाश तरंग प्रदर्शन होता है।
उपग्रहों के लिए वृत्ताकार ध्रुवीकरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है क्योंकि ग्राउंड स्टेशनों और अन्य उपग्रहों के सापेक्ष उपग्रह का अभिविन्यास लगातार बदल रहा है। संचारित और प्राप्त करने वाले एंटेना के बीच दक्षता सबसे अधिक तब होती है जब दोनों वृत्ताकार रूप से ध्रुवीकृत होते हैं, लेकिन रैखिक रूप से ध्रुवीकृत एंटेना का उपयोग CP एंटेना के साथ किया जा सकता है, हालांकि इसमें ध्रुवीकरण हानि कारक होता है।
5G सिस्टम के लिए ध्रुवीकरण भी महत्वपूर्ण है। कुछ 5G मल्टीपल-इनपुट/मल्टीपल-आउटपुट (MIMO) एंटीना सरणियाँ उपलब्ध स्पेक्ट्रम का अधिक कुशलता से उपयोग करने के लिए ध्रुवीकरण का उपयोग करके बढ़ी हुई थ्रूपुट प्राप्त करती हैं। यह विभिन्न सिग्नल ध्रुवीकरण और एंटेना के स्थानिक मल्टीप्लेक्सिंग (स्पेस डायवर्सिटी) के संयोजन का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।
सिस्टम दो डेटा स्ट्रीम प्रसारित कर सकता है क्योंकि डेटा स्ट्रीम स्वतंत्र ऑर्थोगोनली पोलराइज्ड एंटेना द्वारा जुड़े होते हैं और उन्हें स्वतंत्र रूप से पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। भले ही पथ और चैनल विरूपण, प्रतिबिंब, मल्टीपाथ और अन्य खामियों के कारण कुछ क्रॉस-पोलराइजेशन मौजूद हो, रिसीवर प्रत्येक मूल सिग्नल को पुनर्प्राप्त करने के लिए परिष्कृत एल्गोरिदम का उपयोग करता है, जिसके परिणामस्वरूप कम बिट त्रुटि दर (बीईआर) और अंततः बेहतर स्पेक्ट्रम उपयोग होता है।
निष्कर्ष के तौर पर
ध्रुवीकरण एक महत्वपूर्ण एंटीना गुण है जिसे अक्सर अनदेखा किया जाता है। रैखिक (क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर सहित) ध्रुवीकरण, तिरछा ध्रुवीकरण, वृत्ताकार ध्रुवीकरण और अण्डाकार ध्रुवीकरण का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। एक एंटीना द्वारा प्राप्त किए जा सकने वाले एंड-टू-एंड आरएफ प्रदर्शन की सीमा उसके सापेक्ष अभिविन्यास और संरेखण पर निर्भर करती है। मानक एंटेना में अलग-अलग ध्रुवीकरण होते हैं और वे स्पेक्ट्रम के विभिन्न भागों के लिए उपयुक्त होते हैं, जो लक्ष्य अनुप्रयोग के लिए पसंदीदा ध्रुवीकरण प्रदान करते हैं।
अनुशंसित उत्पाद：
| RM-डीपीएचए2030-15 | ||
| पैरामीटर | ठेठ | इकाइयों |
| आवृति सीमा | 20-30 | गीगा |
| पाना | 15 प्रकार. | dBi |
| वीएसडब्ल्यूआर | 1.3 प्रकार | |
| ध्रुवीकरण | दोहरी रेखीय | |
| क्रॉस पोल. आइसोलेशन | 60 टाइप. | dB |
| पोर्ट अलगाव | 70 प्रकार | dB |
| योजक | एसएमए-Fई-मेल | |
| सामग्री | Al | |
| परिष्करण | रँगना | |
| आकार(एल*डब्ल्यू*एच) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| वज़न | 0.074 | kg |
| RM-बीडीएचए118-10 | ||
| वस्तु | विनिर्देश | इकाई |
| आवृति सीमा | 1-18 | गीगा |
| पाना | 10 प्रकार. | dBi |
| वीएसडब्ल्यूआर | 1.5 प्रकार | |
| ध्रुवीकरण | रेखीय | |
| क्रॉस पो. आइसोलेशन | 30 प्रकार. | dB |
| योजक | SMA-महिला | |
| परिष्करण | Pनहीं | |
| सामग्री | Al | |
| आकार(एल*डब्ल्यू*एच) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| वज़न | 0.603 | kg |
| RM-सीडीपीएचए218-15 | ||
| पैरामीटर | ठेठ | इकाइयों |
| आवृति सीमा | 2-18 | गीगा |
| पाना | 15 प्रकार. | dBi |
| वीएसडब्ल्यूआर | 1.5 प्रकार |
|
| ध्रुवीकरण | दोहरी रेखीय |
|
| क्रॉस पोल. आइसोलेशन | 40 | dB |
| पोर्ट अलगाव | 40 | dB |
| योजक | एसएमए-एफ |
|
| सतह का उपचार | Pनहीं |
|
| आकार(एल*डब्ल्यू*एच) | 276*147*147(±5) | mm |
| वज़न | 0.945 | kg |
| सामग्री | Al |
|
| परिचालन तापमान | -40-+85 | °C |
| RM-बीडीपीएचए9395-22 | ||
| पैरामीटर | ठेठ | इकाइयों |
| आवृति सीमा | 93-95 | गीगा |
| पाना | 22 प्रकार | dBi |
| वीएसडब्ल्यूआर | 1.3 प्रकार |
|
| ध्रुवीकरण | दोहरी रेखीय |
|
| क्रॉस पोल. आइसोलेशन | 60 टाइप. | dB |
| पोर्ट अलगाव | 67 प्रकार | dB |
| योजक | डब्लूआर10 |
|
| सामग्री | Cu |
|
| परिष्करण | स्वर्ण |
|
| आकार(एल*डब्ल्यू*एच) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| वज़न | 0.015 | kg |
पोस्ट करने का समय: अप्रैल-11-2024
