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एंटीना सिद्धांत – बीमविड्थ

किसी एंटेना के विकिरण पैटर्न में, मुख्य लोब एंटेना की मुख्य किरण का प्रतिनिधित्व करता है, जिसके माध्यम से अधिकतम और सबसे केंद्रित ऊर्जा विकीर्ण होती है।

बीमविड्थ, एपर्चर की वह कोणीय चौड़ाई है जिसके माध्यम से अधिकांश शक्ति विकीर्ण होती है। बीमविड्थ को परिभाषित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले दो मुख्य पैरामीटर हाफ-पावर बीमविड्थ (HPBW) और फर्स्ट नल बीमविड्थ (FNBW) हैं।

हाफ-पावर बीमविड्थ (HPBW)

मानक परिभाषा के अनुसार, कोणीय पृथक्करण जिसके ऊपर विकिरण पैटर्न आयाम मुख्य लोब के शिखर से 50% (अर्थात, -3 dB) तक गिर जाता है, उसे अर्ध-शक्ति बीमविड्थ कहा जाता है।

दूसरे शब्दों में, बीमविड्थ वह क्षेत्र है जिस पर एंटीना अपनी अधिकांश शक्ति विकीर्ण करता है, जो पीक पावर के निकट का क्षेत्र होता है। हाफ-पावर बीमविड्थ वह कोणीय सीमा है जिसके भीतर एंटीना के प्रभावी विकिरण क्षेत्र में सापेक्ष शक्ति पीक पावर के 50% से अधिक हो जाती है।

एचपीबीडब्ल्यू की ज्यामितीय व्याख्या

विकिरण पैटर्न पर, मूल बिंदु से मुख्य लोब के दोनों ओर अर्ध-शक्ति बिंदुओं पर एक रेखा खींचें। इन दोनों सदिशों के बीच का कोण अर्ध-शक्ति बीमविड्थ (HPBW) कहलाता है। निम्नलिखित चित्र इस अवधारणा को स्पष्ट करने में सहायक है।

आधा_शक्ति_बिंदु

यह आकृति एंटीना के मुख्य लोब और मुख्य लोब पर स्थित अर्ध-शक्ति बिंदुओं को दर्शाती है।

गणितीय अभिव्यक्ति
अर्ध-शक्ति बीमविड्थ का अनुमानित सूत्र इस प्रकार है:

Caf2eef9d243a25ea73ac5cc15426abb

कहाँ:

•λ परिचालन तरंगदैर्ध्य है,

•D एंटेना एपर्चर का आयाम है (आमतौर पर व्यास या भुजा की लंबाई)।

हाफ-पावर बीमविड्थ (HPBW) की इकाई रेडियन या डिग्री होती है।

प्रथम शून्य बीमविड्थ (FNBW)

मानक परिभाषा के अनुसार, मुख्य लोब से सटे पहले शून्य बिंदुओं के बीच कोणीय पृथक्करण को प्रथम शून्य बीमविड्थ कहा जाता है।

सरल शब्दों में कहें तो, FNBW मुख्य बीम के दोनों ओर पहले पैटर्न के शून्य बिंदुओं के बीच का कोणीय विस्तार है।

एफएनबीडब्ल्यू की ज्यामितीय व्याख्या

विकिरण पैटर्न के उद्गम बिंदु से, मुख्य किरणक के दोनों ओर स्पर्शरेखाएँ खींचें। इन दो स्पर्शरेखाओं के बीच का कोण प्रथम शून्य किरणक चौड़ाई (FNBW) कहलाता है। निम्नलिखित चित्र इस अवधारणा को और अधिक स्पष्ट रूप से समझाने में सहायक है।

आधा_शक्ति_बीम_चौड़ाई

ऊपर दिए गए चित्र में विकिरण पैटर्न पर हाफ-पावर बीमविड्थ (HPBW) और फर्स्ट नल बीमविड्थ (FNBW) को दर्शाया गया है, जिसमें मुख्य लोब और साइड लोब को इंगित किया गया है।

गणितीय अभिव्यक्ति

प्रथम शून्य बीमविड्थ (FNBW) और अर्ध-शक्ति बीमविड्थ (HPBW) के बीच संबंध को लगभग इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:

b9c78df2a7dd9bbe0af8028f8abc8171

HPBW ≈ 70λ/D को प्रतिस्थापित करने पर, हमें प्राप्त होता है:

9fbe819f73d9156af6f35162a47410b6

जहां λ तरंगदैर्घ्य है और D एंटीना एपर्चर का आयाम है।

इकाई

फर्स्ट नल बीमविड्थ (FNBW) की इकाई रेडियन (rad) या डिग्री (°) है।

प्रभावी लंबाई और प्रभावी क्षेत्रफल
एंटेना मापदंडों में, प्रभावी लंबाई और प्रभावी क्षेत्रफल भी महत्वपूर्ण मापदंड हैं जो एंटेना के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने में मदद करते हैं।

प्रभावी लंबाई
किसी एंटेना की प्रभावी लंबाई का उपयोग उसकी ध्रुवीकरण दक्षता को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

परिभाषाप्रभावी लंबाई, प्राप्त करने वाले एंटेना के टर्मिनलों पर ओपन-सर्किट वोल्टेज आयाम और एंटेना के समान ध्रुवीकरण दिशा में आपतित विद्युत क्षेत्र की तीव्रता के आयाम का अनुपात है। जब कोई आपतित तरंग एंटेना इनपुट तक पहुँचती है, तो उसमें एक निश्चित विद्युत क्षेत्र की तीव्रता होती है जिसका आयाम एंटेना के ध्रुवीकरण पर निर्भर करता है। इष्टतम सिग्नल ग्रहण के लिए, यह ध्रुवीकरण रिसीवर टर्मिनलों पर वोल्टेज आयाम से मेल खाना चाहिए।

गणितीय अभिव्यक्ति
प्रभावी लंबाई के लिए गणितीय व्यंजक इस प्रकार है:

46fef88d02db89f63319d9d9e3c02ad6

कहाँ:

•le​ एंटीना की प्रभावी लंबाई है।

•Voc​ रिसीविंग एंटीना टर्मिनलों पर ओपन-सर्किट वोल्टेज एम्प्लीट्यूड है।

•Ei​ एंटेना के समान ध्रुवीकरण दिशा में आपतित विद्युत क्षेत्र की तीव्रता का आयाम है।

प्रभावी क्षेत्र

परिभाषा: प्रभावी क्षेत्रफल किसी रिसीविंग एंटीना के क्षेत्रफल का वह भाग है जो आपतित तरंग से ऊर्जा को अवशोषित करता है और उसे विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है; यह आमतौर पर एंटीना के भौतिक छिद्र क्षेत्रफल से छोटा होता है।

सिग्नल ग्रहण करने के दौरान, एंटीना का पूरा भौतिक क्षेत्र आपतित विद्युत चुम्बकीय तरंग के संपर्क में आता है, लेकिन इसका केवल एक हिस्सा ही सिग्नल को प्रभावी ढंग से ग्रहण कर पाता है। इस हिस्से को प्रभावी क्षेत्र कहा जाता है।

तरंग के अग्रभाग की ऊर्जा का केवल एक अंश ही उपयोग में आता है, इसका कारण यह है कि आपतित तरंग का कुछ भाग एंटीना द्वारा प्रकीर्णित हो जाता है, जबकि कुछ भाग ऊष्मा के रूप में नष्ट हो जाता है। इसलिए, आदर्श परिस्थितियों में, जहाँ कोई हानि न हो, वह क्षेत्रफल जो आपतित शक्ति घनत्व से गुणा करने पर एंटीना से अधिकतम शक्ति प्रदान करता है, उसे प्रभावी क्षेत्रफल कहा जाता है।

प्रभावी क्षेत्र को आमतौर पर इस प्रकार दर्शाया जाता हैएफ.

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पोस्ट करने का समय: 30 अप्रैल 2026

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