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एंटीना का प्रभावी एपर्चर

एंटीना की प्राप्ति शक्ति की गणना करने वाला एक उपयोगी पैरामीटर हैप्रभावी क्षेत्रयाप्रभावी एपर्चरमान लीजिए कि प्राप्त एंटीना के समान ध्रुवीकरण वाली एक समतल तरंग एंटीना पर आ रही है। इसके अलावा मान लीजिए कि तरंग एंटीना की अधिकतम विकिरण की दिशा में एंटीना की ओर यात्रा कर रही है (वह दिशा जहाँ से सबसे अधिक शक्ति प्राप्त होगी)।

फिरप्रभावी एपर्चरपैरामीटर बताता है कि किसी दिए गए समतल तरंग से कितनी शक्ति प्राप्त होती 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:

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इसलिए, प्रभावी क्षेत्र केवल यह दर्शाता है कि समतल तरंग से कितनी शक्ति प्राप्त की जाती है और एंटीना द्वारा वितरित की जाती है। यह क्षेत्र एंटीना में निहित नुकसानों (ओमिक नुकसान, डाइइलेक्ट्रिक नुकसान, आदि) को 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:

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प्रभावी एपर्चर या प्रभावी क्षेत्र को किसी ज्ञात एंटीना के साथ तुलना करके वास्तविक एंटीना पर मापा जा सकता है, या मापे गए लाभ और उपरोक्त समीकरण का उपयोग करके गणना करके मापा जा सकता है।

प्लेन वेव से प्राप्त शक्ति की गणना के लिए प्रभावी एपर्चर एक उपयोगी अवधारणा होगी। इसे क्रियान्वित करने के लिए, फ्रिस ट्रांसमिशन फ़ॉर्मूले 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 परिचालनfया तरंगदैर्घ्य लैम्ब्डा। यह पृष्ठ दो बार पढ़ने लायक है और इसे पूरी तरह से 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 हों।R:

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मान लें कि () वाट की कुल शक्ति ट्रांसमिट एंटीना को दी जाती है। फिलहाल, मान लें कि ट्रांसमिट एंटीना सर्वदिशात्मक, दोषरहित है, और रिसीव एंटीना ट्रांसमिट एंटीना के दूर क्षेत्र में है। फिर पावर घनत्वp(वाट प्रति वर्ग मीटर में) प्राप्त एंटीना पर आने वाली समतल तरंग की दूरीRसंचारित एंटीना से प्राप्त विद्युत धारा इस प्रकार दी गई है:

41bd284bf819e176ae631950cd267f7

चित्र 1. प्रेषण (Tx) और प्राप्त (Rx) एंटेना अलग-अलगR.

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यदि प्रेषित एंटीना में प्राप्त एंटीना की दिशा में एंटीना लाभ () द्वारा दिया गया है, तो उपरोक्त शक्ति घनत्व समीकरण बन जाता है:

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लाभ अवधि वास्तविक एंटीना की दिशात्मकता और हानि को ध्यान में रखती है। अब मान लें कि प्राप्त एंटीना में एक प्रभावी एपर्चर है जो निम्न प्रकार दिया गया है( )। तो इस एंटीना ( ) द्वारा प्राप्त शक्ति निम्न प्रकार दी जाती है:

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चूँकि किसी भी एंटीना के लिए प्रभावी एपर्चर को इस प्रकार भी व्यक्त किया जा सकता है:

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परिणामी प्राप्त शक्ति को इस प्रकार लिखा जा सकता है:

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समीकरण1

इसे फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला के नाम से जाना जाता है। यह फ्री स्पेस पाथ लॉस, एंटीना गेन और वेवलेंथ को रिसीव्ड और ट्रांसमिट पावर से जोड़ता है। यह एंटीना थ्योरी में मूलभूत समीकरणों में से एक है, और इसे याद रखना चाहिए (साथ ही ऊपर दी गई व्युत्पत्ति भी)।

फ्रिस ट्रांसमिशन 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), हमारे पास आवृत्ति के संदर्भ में फ्रिस ट्रांसमिशन सूत्र है:

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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 हस्तांतरण निम्न आवृत्तियों पर उच्चतम होगा। प्राप्त शक्ति और प्रेषित शक्ति के बीच के अंतर को पथ हानि के रूप में जाना जाता है। दूसरे तरीके से कहा जाए तो, फ्रिस ट्रांसमिशन समीकरण कहता है कि उच्च आवृत्तियों के लिए पथ हानि अधिक है। फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूले 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 पर (60 गीगाहर्ट्ज को कभी-कभी मिमी (मिलीमीटर तरंग) क्षेत्र के रूप में संदर्भित किया जाता है), पथ हानि बहुत अधिक है, इसलिए केवल बिंदु-से-बिंदु संचार संभव है। यह तब होता है जब रिसीवर और ट्रांसमीटर एक ही कमरे में होते हैं, और एक दूसरे का सामना करते हैं। फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला के एक और परिणाम के रूप में, क्या आपको लगता है कि मोबाइल फोन ऑपरेटर नए LTE (4G) बैंड से खुश हैं, जो 700 मेगाहर्ट्ज पर संचालित होता है? इसका उत्तर हां है: यह पारंपरिक रूप से संचालित होने वाले एंटेना की तुलना में कम आवृत्ति है, लेकिन समीकरण [2] से, हम देखते हैं कि पथ हानि भी कम होगी। इसलिए, वे इस आवृत्ति स्पेक्ट्रम के साथ "अधिक जमीन 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। साइड नोट: दूसरी ओर, सेल फोन निर्माताओं को एक कॉम्पैक्ट डिवाइस (कम आवृत्ति = बड़ी तरंग दैर्ध्य) में एक बड़ी तरंग दैर्ध्य के साथ एक एंटीना फिट करना होगा, इसलिए एंटीना डिजाइनर का काम थोड़ा और जटिल हो गया!

अंत में, यदि एंटेना ध्रुवीकरण मिलान नहीं करते हैं, तो इस बेमेल को ठीक से समझने के लिए उपरोक्त प्राप्त शक्ति को ध्रुवीकरण हानि कारक (पीएलएफ) से गुणा किया जा सकता है। उपरोक्त समीकरण [2] को एक सामान्यीकृत फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला बनाने के लिए बदला जा सकता है, जिसमें ध्रुवीकरण बेमेल शामिल है:

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समीकरण3


पोस्ट करने का समय: जनवरी-08-2024

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