इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरों को पता है कि एंटेना मैक्सवेल के समीकरणों द्वारा वर्णित विद्युत चुम्बकीय (ईएम) ऊर्जा की तरंगों के रूप में सिग्नल 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, जिसके अनुप्रयोगों और उनके एंटीना डिजाइनों में प्रभाव या चिंता की अलग-अलग डिग्री हो सकती है।ध्रुवीकरण के मूल सिद्धांत आरएफ/वायरलेस, ऑप्टिकल ऊर्जा सहित सभी विद्युत चुम्बकीय विकिरण पर लागू होते हैं, और अक्सर ऑप्टिकल अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।
ऐन्टेना ध्रुवीकरण क्या है?
ध्रुवीकरण को समझने से पहले हमें विद्युत चुम्बकीय तरंगों के मूल सिद्धांतों को समझना होगा।ये तरंगें विद्युत क्षेत्र (ई फ़ील्ड) और चुंबकीय क्षेत्र (एच फ़ील्ड) से बनी होती हैं और एक दिशा में चलती हैं।ई और एच क्षेत्र एक दूसरे के लंबवत हैं और समतल तरंग प्रसार की दिशा में हैं।
ध्रुवीकरण सिग्नल ट्रांसमीटर के परिप्रेक्ष्य से ई-फील्ड विमान को संदर्भित करता है: क्षैतिज ध्रुवीकरण के लिए, विद्युत क्षेत्र क्षैतिज विमान में बग़ल में चलेगा, जबकि ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण के लिए, विद्युत क्षेत्र ऊर्ध्वाधर विमान में ऊपर और नीचे दोलन करेगा। आकृति 1)।
चित्र 1: विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा तरंगें परस्पर लंबवत ई और एच क्षेत्र घटकों से बनी होती हैं
रैखिक ध्रुवीकरण और गोलाकार ध्रुवीकरण
ध्रुवीकरण मोड में निम्नलिखित शामिल हैं:
बुनियादी रैखिक ध्रुवीकरण में, दो संभावित ध्रुवीकरण एक दूसरे के लिए ऑर्थोगोनल (लंबवत) होते हैं (चित्रा 2)।सिद्धांत रूप में, एक क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत प्राप्त करने वाला एंटीना एक लंबवत ध्रुवीकृत एंटीना से सिग्नल को "देख" नहीं पाएगा और इसके विपरीत, भले ही दोनों एक ही आवृत्ति पर काम करते हों।जितना बेहतर वे संरेखित होते हैं, उतना अधिक सिग्नल कैप्चर होता है, और ध्रुवीकरण मेल खाने पर ऊर्जा हस्तांतरण अधिकतम होता है।
चित्र 2: रैखिक ध्रुवीकरण एक दूसरे से समकोण पर दो ध्रुवीकरण विकल्प प्रदान करता है
ऐन्टेना 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।हालाँकि यह वास्तव में रैखिक ध्रुवीकरण का एक और रूप है, "रैखिक" शब्द आमतौर पर केवल क्षैतिज या लंबवत ध्रुवीकृत एंटेना को संदर्भित करता है।
कुछ नुकसानों के बावजूद, विकर्ण एंटीना द्वारा भेजे गए (या प्राप्त) सिग्नल केवल क्षैतिज या लंबवत ध्रुवीकृत एंटेना के साथ संभव हैं।तिरछे ध्रुवीकृत एंटेना तब उपयोगी होते हैं जब एक या दोनों एंटेना का ध्रुवीकरण अज्ञात होता है या उपयोग के दौरान बदल जाता है।
वृत्ताकार ध्रुवीकरण (सीपी) रैखिक ध्रुवीकरण की तुलना में अधिक जटिल है।इस मोड में, ई फ़ील्ड वेक्टर द्वारा दर्शाया गया ध्रुवीकरण सिग्नल के प्रसारित होने पर घूमता है।जब दाईं ओर घुमाया जाता है (ट्रांसमीटर से बाहर देखते हुए), गोलाकार ध्रुवीकरण को दाएं हाथ के परिपत्र ध्रुवीकरण (आरएचसीपी) कहा जाता है;बाईं ओर घुमाए जाने पर, बाएं हाथ से गोलाकार ध्रुवीकरण (एलएचसीपी) (चित्र 3)
चित्र 3: गोलाकार ध्रुवीकरण में, विद्युत चुम्बकीय तरंग का ई फ़ील्ड वेक्टर घूमता है;यह घुमाव दाएँ हाथ या बाएँ हाथ से हो सकता है
सीपी सिग्नल में दो ऑर्थोगोनल तरंगें होती हैं जो चरण से बाहर होती हैं।सीपी सिग्नल उत्पन्न करने के लिए तीन शर्तों की आवश्यकता होती है।ई फ़ील्ड में दो ऑर्थोगोनल घटक शामिल होने चाहिए;दोनों घटक चरण से 90 डिग्री बाहर और आयाम में बराबर होने चाहिए।सीपी उत्पन्न करने का एक सरल तरीका हेलिकल एंटीना का उपयोग करना है।
अण्डाकार ध्रुवीकरण (ईपी) सीपी का एक प्रकार है।अण्डाकार रूप से ध्रुवीकृत तरंगें सीपी तरंगों की तरह दो रैखिक रूप से ध्रुवीकृत तरंगों द्वारा उत्पन्न लाभ हैं।जब असमान आयाम वाली दो परस्पर लंबवत रैखिक ध्रुवीकृत तरंगें संयुक्त होती हैं, तो एक अण्डाकार ध्रुवीकृत तरंग उत्पन्न होती है।
एंटेना के बीच ध्रुवीकरण बेमेल को ध्रुवीकरण हानि कारक (पीएलएफ) द्वारा वर्णित किया गया है।यह पैरामीटर डेसिबल (डीबी) में व्यक्त किया गया है और ट्रांसमिटिंग और प्राप्त करने वाले एंटेना के बीच ध्रुवीकरण कोण में अंतर का एक कार्य है।सैद्धांतिक रूप से, पीएलएफ एक पूरी तरह से संरेखित एंटीना के लिए 0 डीबी (कोई नुकसान नहीं) से लेकर एक पूरी तरह से ऑर्थोगोनल एंटीना के लिए अनंत डीबी (अनंत नुकसान) तक हो सकता है।
वास्तविकता में, हालांकि, ध्रुवीकरण का संरेखण (या गलत संरेखण) सही नहीं है क्योंकि एंटीना की यांत्रिक स्थिति, उपयोगकर्ता व्यवहार, चैनल विरूपण, मल्टीपाथ प्रतिबिंब और अन्य घटनाएं संचरित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के कुछ कोणीय विरूपण का कारण बन सकती हैं।प्रारंभ में, ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण से 10 - 30 डीबी या अधिक सिग्नल क्रॉस-ध्रुवीकरण "रिसाव" होगा, जो कुछ मामलों में वांछित सिग्नल की पुनर्प्राप्ति में हस्तक्षेप करने के लिए पर्याप्त हो सकता है।
इसके विपरीत, आदर्श ध्रुवीकरण के साथ दो संरेखित एंटेना के लिए वास्तविक पीएलएफ परिस्थितियों के आधार पर 10 डीबी, 20 डीबी या अधिक हो सकता है, और सिग्नल रिकवरी में बाधा उत्पन्न कर सकता है।दूसरे शब्दों में, अनपेक्षित क्रॉस-ध्रुवीकरण और पीएलएफ वांछित सिग्नल में हस्तक्षेप करके या वांछित सिग्नल शक्ति को कम करके दोनों तरीकों से काम कर सकते हैं।
ध्रुवीकरण की परवाह क्यों?
ध्रुवीकरण दो तरह से काम करता है: दो एंटेना जितने अधिक संरेखित होंगे और ध्रुवीकरण समान होगा, प्राप्त सिग्नल की ताकत उतनी ही बेहतर होगी।इसके विपरीत, खराब ध्रुवीकरण संरेखण, चाहे इच्छित हो या असंतुष्ट, प्राप्तकर्ताओं के लिए रुचि के पर्याप्त सिग्नल को पकड़ना अधिक कठिन बना देता है।कई मामलों में, "चैनल" संचरित ध्रुवीकरण को विकृत कर देता 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, एक क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत एंटीना बेहतर प्रदर्शन करेगा और छत के पास स्थापित होने पर अपना ध्रुवीकरण बनाए रखेगा;इसके विपरीत, एक लंबवत ध्रुवीकृत एंटीना बेहतर प्रदर्शन करेगा और साइड की दीवार के पास स्थापित होने पर अपने ध्रुवीकरण प्रदर्शन को बनाए रखेगा।
व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला द्विध्रुवीय एंटीना (सादा या मुड़ा हुआ) अपने "सामान्य" माउंटिंग ओरिएंटेशन (चित्रा 4) में क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत होता है और आवश्यकता पड़ने पर ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण मानने या पसंदीदा ध्रुवीकरण मोड (चित्रा 5) का समर्थन करने के लिए अक्सर 90 डिग्री घुमाया जाता है।
चित्र 4: क्षैतिज ध्रुवीकरण प्रदान करने के लिए एक द्विध्रुवीय एंटीना आमतौर पर इसके मस्तूल पर क्षैतिज रूप से लगाया जाता है
चित्र 5: ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, द्विध्रुवीय एंटीना को उसी स्थान पर लगाया जा सकता है जहां एंटीना पकड़ता है
लंबवत ध्रुवीकरण का उपयोग आमतौर पर हैंडहेल्ड मोबाइल रेडियो के लिए किया जाता है, जैसे कि पहले उत्तरदाताओं द्वारा उपयोग किया जाता है, क्योंकि कई लंबवत ध्रुवीकृत रेडियो एंटीना डिज़ाइन एक सर्वदिशात्मक विकिरण पैटर्न भी प्रदान करते हैं।इसलिए, रेडियो और एंटीना की दिशा बदलने पर भी ऐसे एंटेना को दोबारा उन्मुख करने की आवश्यकता नहीं होती है।
3 - 30 मेगाहर्ट्ज उच्च आवृत्ति (एचएफ) आवृत्ति एंटेना आमतौर पर ब्रैकेट के बीच क्षैतिज रूप से एक साथ बंधे सरल लंबे तारों के रूप में बनाए जाते हैं।इसकी लंबाई तरंग दैर्ध्य (10 - 100 मीटर) द्वारा निर्धारित की जाती है।इस प्रकार का एंटीना प्राकृतिक 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 प्रतीत होता है, यह अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ द्वारा एक आधिकारिक पदनाम है और अभी भी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
पसंदीदा ध्रुवीकरण को दो तरीकों से निर्धारित किया जा सकता है: या तो 300 kHz - 3 MHz मध्यम तरंग (MW) बैंड का उपयोग करके प्रसारण उपकरण द्वारा मजबूत कम दूरी के सिग्नलिंग के लिए जमीनी तरंगों का उपयोग करना, या आयनोस्फीयर लिंक के माध्यम से लंबी दूरी के लिए आकाश तरंगों का उपयोग करना।सामान्यतया, लंबवत ध्रुवीकृत एंटेना में बेहतर जमीनी तरंग 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 एंटेना के बीच दक्षता सबसे बड़ी होती है जब दोनों गोलाकार रूप से ध्रुवीकृत होते हैं, लेकिन रैखिक रूप से ध्रुवीकृत एंटेना का उपयोग सीपी एंटेना के साथ किया जा सकता है, हालांकि ध्रुवीकरण हानि कारक होता है।
5G सिस्टम के लिए ध्रुवीकरण भी महत्वपूर्ण है।कुछ 5G मल्टीपल-इनपुट/मल्टीपल-आउटपुट (MIMO) ऐन्टेना ऐरे उपलब्ध स्पेक्ट्रम का अधिक कुशलता से उपयोग करने के लिए ध्रुवीकरण का उपयोग करके बढ़े हुए थ्रूपुट को प्राप्त करते हैं।यह विभिन्न सिग्नल ध्रुवीकरणों और एंटेना के स्थानिक बहुसंकेतन (अंतरिक्ष विविधता) के संयोजन का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।
सिस्टम दो डेटा स्ट्रीम संचारित कर सकता है क्योंकि डेटा स्ट्रीम स्वतंत्र ऑर्थोगोनली ध्रुवीकृत एंटेना से जुड़े होते हैं और स्वतंत्र रूप से पुनर्प्राप्त किए जा सकते हैं।भले ही पथ और चैनल विरूपण, प्रतिबिंब, मल्टीपाथ और अन्य खामियों के कारण कुछ क्रॉस-ध्रुवीकरण मौजूद हो, रिसीवर प्रत्येक मूल सिग्नल को पुनर्प्राप्त करने के लिए परिष्कृत एल्गोरिदम को नियोजित करता है, जिसके परिणामस्वरूप कम बिट त्रुटि दर (बीईआर) होती है और अंततः स्पेक्ट्रम उपयोग में सुधार होता है।
निष्कर्ष के तौर पर
ध्रुवीकरण एक महत्वपूर्ण ऐन्टेना गुण है जिसे अक्सर अनदेखा कर दिया जाता है।विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए रैखिक (क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर सहित) ध्रुवीकरण, तिरछा ध्रुवीकरण, गोलाकार ध्रुवीकरण और अण्डाकार ध्रुवीकरण का उपयोग किया जाता है।एक ऐन्टेना द्वारा प्राप्त की जा सकने वाली 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 ये स्पेक्ट्रम के विभिन्न हिस्सों के लिए उपयुक्त होते हैं, जो लक्ष्य अनुप्रयोग के लिए पसंदीदा ध्रुवीकरण प्रदान करते हैं।
अनुशंसित उत्पाद：
| RM-DPHA2030-15 | ||
| पैरामीटर | ठेठ | इकाइयों |
| आवृति सीमा | 20-30 | गीगा |
| पाना | 15 प्रकार. | dBi |
| वीएसडब्ल्यूआर | 1.3 प्रकार. | |
| ध्रुवीकरण | दोहरी रेखीय | |
| क्रॉस पोल.एकांत | 60 प्रकार. | dB |
| पोर्ट अलगाव | 70 प्रकार. | dB |
| योजक | एसएमए-Fमहिला | |
| 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.एकांत | 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.एकांत | 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.एकांत | 60 प्रकार. | dB |
| पोर्ट अलगाव | 67 प्रकार. | dB |
| योजक | WR10 |
|
| सामग्री | Cu |
|
| परिष्करण | स्वर्ण |
|
| आकार(एल*डब्ल्यू*एच) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| वज़न | 0.015 | kg |
पोस्ट समय: अप्रैल-11-2024
