एंटीना की प्राप्ति शक्ति की गणना करने वाला एक उपयोगी पैरामीटर हैप्रभावी क्षेत्रयाप्रभावी एपर्चरमान लीजिए कि प्राप्तकर्ता एंटीना के समान ध्रुवीकरण वाली एक समतल तरंग एंटीना पर आपतित है। इसके अलावा, मान लीजिए कि तरंग एंटीना की अधिकतम विकिरण दिशा (जिस दिशा से सबसे अधिक शक्ति प्राप्त होगी) में एंटीना की ओर गति कर रही है।
फिरप्रभावी एपर्चरपैरामीटर बताता है कि किसी दी गई समतल तरंग से कितनी शक्ति ग्रहण की जाती है।pसमतल तरंग का शक्ति घनत्व (W/m^2 में) हो। यदिपी_टीएंटीना के रिसीवर के लिए उपलब्ध एंटीना टर्मिनलों पर शक्ति (वाट में) का प्रतिनिधित्व करता है, फिर:
इसलिए, प्रभावी क्षेत्र केवल यह दर्शाता है कि समतल तरंग से कितनी शक्ति प्राप्त होती है और एंटीना द्वारा प्रदान की जाती है। यह क्षेत्र एंटीना में अंतर्निहित हानियों (ओमिक हानियाँ, परावैद्युत हानियाँ, आदि) को भी ध्यान में रखता है।
किसी भी एंटीना के शिखर एंटीना लाभ (G) के संदर्भ में प्रभावी एपर्चर के लिए एक सामान्य संबंध इस प्रकार दिया गया है:
प्रभावी एपर्चर या प्रभावी क्षेत्र को वास्तविक एंटेना पर किसी ज्ञात एंटेना के साथ तुलना करके, दिए गए प्रभावी एपर्चर के साथ, या मापे गए लाभ और उपरोक्त समीकरण का उपयोग करके गणना करके मापा जा सकता है।
समतल तरंग से प्राप्त शक्ति की गणना के लिए प्रभावी द्वारक एक उपयोगी अवधारणा होगी। इसे क्रियान्वित करने के लिए, फ्रिस संचरण सूत्र के अगले भाग पर जाएँ।
फ्रिस ट्रांसमिशन समीकरण
इस पृष्ठ पर, हम एंटीना सिद्धांत में सबसे मौलिक समीकरणों में से एक का परिचय देते हैं,फ्रिस संचरण समीकरणफ्रिस ट्रांसमिशन समीकरण का उपयोग एक एंटीना से प्राप्त शक्ति (लाभ के साथ) की गणना करने के लिए किया जाता हैG1), जब किसी अन्य एंटीना से प्रेषित किया जाता है (लाभ के साथG2), दूरी से अलगR, और आवृत्ति पर काम कर रहा हैfया तरंगदैर्घ्य लैम्ब्डा। यह पृष्ठ दो-तीन बार पढ़ने लायक है और इसे पूरी तरह समझा जाना चाहिए।
फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला की व्युत्पत्ति
फ्रिस समीकरण की व्युत्पत्ति शुरू करने के लिए, मुक्त स्थान (आस-पास कोई अवरोध नहीं) में दो एंटेना पर विचार करें जो एक दूसरे से 100 मीटर की दूरी पर स्थित हों।R:
मान लीजिए कि () वाट की कुल शक्ति संचारित एंटीना को प्रदान की जाती है। फिलहाल, मान लीजिए कि संचारित एंटीना सर्वदिशात्मक, हानिरहित है, और प्राप्तकर्ता एंटीना संचारित एंटीना के सुदूर क्षेत्र में है। तब शक्ति घनत्वp(वाट प्रति वर्ग मीटर में) प्राप्त एंटीना पर आपतित समतल तरंग की दूरीRप्रेषित एंटीना से प्राप्त मान इस प्रकार है:
चित्र 1. प्रेषण (Tx) और प्राप्तकर्ता (Rx) एंटेना अलग-अलगR.
यदि प्रेषित एंटीना में प्राप्तकर्ता एंटीना की दिशा में एंटीना लाभ () द्वारा दिया गया है, तो उपरोक्त शक्ति घनत्व समीकरण बन जाता है:
लाभ पद एक वास्तविक एंटीना की दिशात्मकता और हानियों को ध्यान में रखता है। अब मान लीजिए कि प्राप्तकर्ता एंटीना का प्रभावी एपर्चर इस प्रकार है:( )। तो इस एंटीना ( ) द्वारा प्राप्त शक्ति निम्न प्रकार से दी जाती है:
चूँकि किसी भी एंटीना के लिए प्रभावी एपर्चर को इस प्रकार भी व्यक्त किया जा सकता है:
परिणामी प्राप्त शक्ति को इस प्रकार लिखा जा सकता है:
समीकरण1
इसे फ्रिस ट्रांसमिशन सूत्र कहते हैं। यह मुक्त स्थान पथ हानि, एंटीना लाभ और तरंगदैर्घ्य को प्राप्त और संचारित शक्तियों से जोड़ता है। यह एंटीना सिद्धांत के मूलभूत समीकरणों में से एक है, और इसे याद रखना चाहिए (साथ ही ऊपर दी गई व्युत्पत्ति भी)।
फ्रिस संचरण समीकरण का एक और उपयोगी रूप समीकरण [2] में दिया गया है। चूँकि तरंगदैर्घ्य और आवृत्ति f, प्रकाश की गति c से संबंधित हैं (आवृत्ति पृष्ठ का परिचय देखें), इसलिए आवृत्ति के संदर्भ में हमारे पास फ्रिस संचरण सूत्र है:
समीकरण2
समीकरण [2] दर्शाता है कि उच्च आवृत्तियों पर अधिक शक्ति का नुकसान होता है। यह फ्रिस ट्रांसमिशन समीकरण का एक मूलभूत परिणाम है। इसका मतलब यह है कि निर्दिष्ट लाभ वाले एंटेना के लिए, ऊर्जा स्थानांतरण निम्न आवृत्तियों पर उच्चतम होगा। प्राप्त शक्ति और प्रेषित शक्ति के बीच के अंतर को पथ हानि के रूप में जाना जाता है। एक अलग तरीके से कहा जाए तो, फ्रिस ट्रांसमिशन समीकरण कहता है कि उच्च आवृत्तियों के लिए पथ हानि अधिक है। फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला से इस परिणाम के महत्व को कम करके नहीं आंका जा सकता है। यही कारण है कि मोबाइल फोन आमतौर पर 2 गीगाहर्ट्ज से कम पर काम करते हैं। उच्च आवृत्तियों पर अधिक आवृत्ति स्पेक्ट्रम उपलब्ध हो सकता है, लेकिन संबंधित पथ हानि गुणवत्ता रिसेप्शन को सक्षम नहीं करेगी। फ्रिस ट्रांसमिशन समीकरण के एक और परिणाम के रूप में, मान लीजिए कि आपसे 60 गीगाहर्ट्ज एंटेना के बारे में पूछा गया है बहुत उच्च आवृत्तियों (60 GHz को कभी-कभी mm (मिलीमीटर तरंग) क्षेत्र भी कहा जाता है) पर, पथ-क्षय बहुत अधिक होता है, इसलिए केवल बिंदु-से-बिंदु संचार ही संभव होता है। ऐसा तब होता है जब रिसीवर और ट्रांसमीटर एक ही कमरे में हों और एक-दूसरे के आमने-सामने हों। फ्रिस ट्रांसमिशन सूत्र के एक और परिणाम के रूप में, क्या आपको लगता है कि मोबाइल फ़ोन ऑपरेटर नए LTE (4G) बैंड से खुश हैं, जो 700MHz पर संचालित होता है? इसका उत्तर हाँ है: यह पारंपरिक रूप से संचालित होने वाले एंटेना की तुलना में कम आवृत्ति है, लेकिन समीकरण [2] से, हम देखते हैं कि पथ-क्षय भी कम होगा। इसलिए, वे इस आवृत्ति स्पेक्ट्रम के साथ "अधिक क्षेत्र को कवर" कर सकते हैं, और वेरिज़ोन वायरलेस के एक कार्यकारी ने हाल ही में इसे "उच्च गुणवत्ता वाला स्पेक्ट्रम" कहा, ठीक इसी कारण से। अतिरिक्त टिप्पणी: दूसरी ओर, सेल फ़ोन निर्माताओं को एक कॉम्पैक्ट डिवाइस में एक बड़ी तरंगदैर्ध्य वाला एंटेना लगाना होगा (कम आवृत्ति = बड़ी तरंगदैर्ध्य), इसलिए एंटेना डिज़ाइनर का काम थोड़ा और जटिल हो गया है!
अंत में, यदि एंटेना ध्रुवीकरण मिलान में नहीं हैं, तो इस बेमेल को ठीक से समझने के लिए ऊपर प्राप्त शक्ति को ध्रुवीकरण हानि कारक (PLF) से गुणा किया जा सकता है। उपरोक्त समीकरण [2] को बदलकर एक सामान्यीकृत फ्रिस ट्रांसमिशन सूत्र प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें ध्रुवीकरण बेमेल भी शामिल है:
समीकरण3
पोस्ट करने का समय: 08 जनवरी 2024

