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एंटीना का प्रभावी एपर्चर

एंटीना की प्राप्त शक्ति की गणना करने वाला एक उपयोगी पैरामीटर हैप्रभावी क्षेत्रयाप्रभावी एपर्चर.मान लें कि प्राप्त एंटीना के समान ध्रुवीकरण वाली एक समतल तरंग एंटीना पर आपतित होती है।इसके अलावा मान लीजिए कि तरंग ऐन्टेना की अधिकतम विकिरण की दिशा (जिस दिशा से सबसे अधिक शक्ति प्राप्त होगी) में ऐन्टेना की ओर यात्रा कर रही है।

फिरप्रभावी एपर्चरपैरामीटर बताता है कि किसी दिए गए समतल तरंग से कितनी शक्ति प्राप्त की जाती है।होने देनाpसमतल तरंग का शक्ति घनत्व (W/m^2 में) हो।अगरपी_टीएंटीना के रिसीवर के लिए उपलब्ध एंटेना टर्मिनलों पर शक्ति (वाट में) का प्रतिनिधित्व करता है, फिर:

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इसलिए, प्रभावी क्षेत्र केवल यह दर्शाता है कि विमान तरंग से कितनी शक्ति प्राप्त की जाती है और एंटीना द्वारा वितरित की जाती है।यह क्षेत्र एंटीना के आंतरिक नुकसान (ओमिक नुकसान, ढांकता हुआ नुकसान, आदि) का कारक है।

किसी भी एंटीना के शिखर एंटीना लाभ (जी) 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 दिए गए प्रभावी एपर्चर के साथ ज्ञात एंटीना के साथ तुलना करके, या मापा लाभ और उपरोक्त समीकरण का उपयोग करके गणना करके वास्तविक एंटेना पर मापा जा सकता है।

समतल तरंग से प्राप्त शक्ति की गणना के लिए प्रभावी एपर्चर एक उपयोगी अवधारणा होगी।इसे क्रियान्वित रूप से देखने 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 हैंशुक्र पारेषण समीकरण.फ्रिस ट्रांसमिशन समीकरण का उपयोग एक एंटीना से प्राप्त शक्ति (लाभ के साथ) की गणना करने के लिए किया जाता हैG1), जब दूसरे एंटीना से प्रसारित किया जाता है (लाभ के साथ)।G2), दूरी से अलग हो गयाR, और आवृत्ति पर काम कर रहा हैfया तरंग दैर्ध्य लैम्ब्डा।यह पेज एक 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 में दो एंटेना पर विचार करें (आस-पास कोई अवरोध नहीं) जो एक दूरी से अलग होंR:

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मान लें कि ( ) कुल शक्ति का वाट ट्रांसमिट एंटीना को दिया जाता है।फिलहाल, मान लें कि ट्रांसमिट ऐन्टेना सर्वदिशात्मक, दोषरहित है, और प्राप्त ऐन्टेना ट्रांसमिट ऐन्टेना के सुदूर क्षेत्र में है।फिर शक्ति घनत्वp(वाट प्रति वर्ग मीटर में) विमान तरंग की दूरी प्राप्त एंटीना पर घटनाRट्रांसमिट एंटीना से दिया गया है:

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चित्र 1. ट्रांसमिट (टीएक्स) और रिसीव (आरएक्स) एंटेना अलग-अलगR.

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यदि ट्रांसमिट ऐन्टेना में ( ) द्वारा दिए गए प्राप्त ऐन्टेना की दिशा में ऐन्टेना लाभ होता है, तो उपरोक्त पावर घनत्व समीकरण बन जाता है:

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वास्तविक ऐन्टेना की दिशात्मकता और हानि में लाभ पद का कारक होता है।अब मान लें कि प्राप्त एंटीना में एक प्रभावी एपर्चर दिया गया है( ).फिर इस एंटीना द्वारा प्राप्त शक्ति ( ) इस 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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समीकरण 1

इसे फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला के नाम से जाना जाता है।यह मुक्त अंतरिक्ष पथ हानि, एंटीना लाभ और तरंग दैर्ध्य को प्राप्त और संचारित शक्तियों से संबंधित करता है।यह ऐन्टेना सिद्धांत में मूलभूत समीकरणों में से एक है, और इसे याद रखा जाना चाहिए (साथ ही उपरोक्त व्युत्पत्ति)।

फ्रिस ट्रांसमिशन समीकरण का एक अन्य उपयोगी रूप समीकरण [2] में दिया गया है।चूंकि तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति एफ प्रकाश की गति सी से संबंधित हैं (आवृत्ति पृष्ठ का परिचय देखें), हमारे पास आवृत्ति के संदर्भ में फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला है:

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समीकरण 2

समीकरण [2] से पता चलता है कि उच्च आवृत्तियों पर अधिक शक्ति खो जाती है।यह फ्रिस ट्रांसमिशन समीकरण का एक मौलिक परिणाम है।इसका मतलब यह है कि निर्दिष्ट लाभ वाले एंटेना के लिए, ऊर्जा हस्तांतरण कम आवृत्तियों पर सबसे अधिक होगा।प्राप्त शक्ति और संचारित शक्ति के बीच के अंतर को पथ हानि के रूप में जाना जाता है।एक अलग तरीके से कहा गया, 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 आंका नहीं 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 प्राप्त करने में सक्षम नहीं होगी।फ्रिस ट्रांसमिशन समीकरण के एक और परिणाम के रूप में, मान लीजिए कि आपसे 60 गीगाहर्ट्ज़ एंटेना के बारे में पूछा जाता है।यह देखते हुए कि यह आवृत्ति बहुत अधिक है, आप कह सकते हैं कि लंबी दूरी के संचार के लिए पथ हानि बहुत अधिक होगी - और आप बिल्कुल सही हैं।बहुत उच्च आवृत्तियों पर (60 गीगाहर्ट्ज़ को कभी-कभी मिमी (मिलीमीटर तरंग) क्षेत्र के रूप में संदर्भित किया जाता है), पथ हानि बहुत अधिक होती 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 के सामने होते हैं।फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला के एक और परिणाम के रूप में, क्या आपको लगता है कि मोबाइल फोन ऑपरेटर नए एलटीई (4जी) 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 ध्यान देते हैं कि पथ हानि भी कम होगी।इसलिए, वे इस फ़्रीक्वेंसी 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 है, ठीक इसी कारण से।साइड नोट: दूसरी ओर, सेल फोन निर्माताओं को एक कॉम्पैक्ट डिवाइस (कम आवृत्ति = बड़ी तरंग दैर्ध्य) में एक बड़े तरंग दैर्ध्य के साथ एक एंटीना फिट करना होगा, इसलिए एंटीना डिजाइनर का काम थोड़ा और जटिल हो गया है!

अंत में, यदि एंटेना ध्रुवीकरण से मेल नहीं खाते हैं, तो इस बेमेल का उचित हिसाब लगाने के लिए उपरोक्त प्राप्त शक्ति को ध्रुवीकरण हानि कारक (पीएलएफ) से गुणा किया जा सकता है।उपरोक्त समीकरण [2] को सामान्यीकृत फ्रिस ट्रांसमिशन फॉर्मूला बनाने के लिए बदला जा सकता है, जिसमें ध्रुवीकरण बेमेल शामिल है:

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समीकरण3


पोस्ट समय: जनवरी-08-2024

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