समाचार - कुछ सामान्य एंटेना का परिचय और वर्गीकरण

1. एंटेना का परिचय
चित्र 1 में दर्शाए अनुसार, एंटीना मुक्त स्थान और संचरण रेखा के बीच एक संक्रमणकालीन संरचना है। संचरण रेखा समाक्षीय रेखा या खोखली नली (वेवगाइड) के रूप में हो सकती है, जिसका उपयोग विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को स्रोत से एंटीना तक या एंटीना से रिसीवर तक संचारित करने के लिए किया जाता है। पहली संरचना संचारण एंटीना है, और दूसरी संरचना प्राप्त करने वाला एंटीना है।

चित्र 1 विद्युतचुंबकीय ऊर्जा संचरण पथ (स्रोत-संचरण रेखा-एंटीना-मुक्त स्थान)

चित्र 1 के संचरण मोड में एंटीना प्रणाली के संचरण को चित्र 2 में दर्शाए गए थेवेनिन समतुल्य द्वारा दर्शाया गया है, जहाँ स्रोत को एक आदर्श सिग्नल जनरेटर द्वारा, संचरण रेखा को अभिलाक्षणिक प्रतिबाधा Zc वाली रेखा द्वारा और एंटीना को भार ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA] द्वारा दर्शाया गया है। भार प्रतिरोध RL एंटीना संरचना से संबंधित चालन और परावैद्युत हानियों को दर्शाता है, जबकि Rr एंटीना के विकिरण प्रतिरोध को दर्शाता है और प्रतिघात XA एंटीना विकिरण से संबंधित प्रतिबाधा के काल्पनिक भाग को दर्शाता है। आदर्श परिस्थितियों में, सिग्नल स्रोत द्वारा उत्पन्न सभी ऊर्जा विकिरण प्रतिरोध Rr में स्थानांतरित हो जानी चाहिए, जो एंटीना की विकिरण क्षमता को दर्शाता है। हालांकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, संचरण रेखा और एंटीना की विशेषताओं के कारण चालक-परावैद्युत हानियाँ होती हैं, साथ ही संचरण रेखा और एंटीना के बीच परावर्तन (बेमेल) के कारण भी हानियाँ होती हैं। स्रोत की आंतरिक प्रतिबाधा को ध्यान में रखते हुए और संचरण लाइन और परावर्तन (बेमेल) हानियों को अनदेखा करते हुए, संयुग्मी मिलान के तहत एंटीना को अधिकतम शक्ति प्रदान की जाती है।

चित्र 2

ट्रांसमिशन लाइन और एंटीना के बीच बेमेल होने के कारण, इंटरफ़ेस से परावर्तित तरंग, स्रोत से एंटीना तक आने वाली आपतित तरंग के साथ मिलकर एक स्थिर तरंग बनाती है, जो ऊर्जा संकेंद्रण और भंडारण को दर्शाती है और एक विशिष्ट अनुनादी उपकरण है। चित्र 2 में बिंदीदार रेखा द्वारा एक विशिष्ट स्थिर तरंग पैटर्न दिखाया गया है। यदि एंटीना प्रणाली को ठीक से डिज़ाइन नहीं किया गया है, तो ट्रांसमिशन लाइन एक तरंगमार्ग और ऊर्जा संचरण उपकरण के बजाय काफी हद तक ऊर्जा भंडारण तत्व के रूप में कार्य कर सकती है।
ट्रांसमिशन लाइन, एंटीना और स्थिर तरंगों के कारण होने वाली हानियाँ अवांछनीय हैं। कम हानि वाली ट्रांसमिशन लाइनों का चयन करके लाइन हानियों को कम किया जा सकता है, जबकि चित्र 2 में RL द्वारा दर्शाए गए हानि प्रतिरोध को कम करके एंटीना हानियों को कम किया जा सकता है। एंटीना (लोड) की प्रतिबाधा को लाइन की विशिष्ट प्रतिबाधा से मिलाकर स्थिर तरंगों को कम किया जा सकता है और लाइन में ऊर्जा भंडारण को न्यूनतम किया जा सकता है।
वायरलेस सिस्टम में, ऊर्जा प्राप्त करने या संचारित करने के अलावा, एंटेना को आमतौर पर कुछ दिशाओं में विकीर्ण ऊर्जा को बढ़ाने और अन्य दिशाओं में विकीर्ण ऊर्जा को कम करने की आवश्यकता होती है। इसलिए, पहचान उपकरणों के अलावा, एंटेना का उपयोग दिशात्मक उपकरणों के रूप में भी किया जाना चाहिए। विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए एंटेना विभिन्न रूपों में हो सकते हैं। यह एक तार, एक छिद्र, एक पैच, एक तत्व संयोजन (एरे), एक परावर्तक, एक लेंस आदि हो सकता है।

वायरलेस संचार प्रणालियों में, एंटेना सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक है। एक अच्छा एंटेना डिज़ाइन सिस्टम की आवश्यकताओं को कम कर सकता है और समग्र सिस्टम प्रदर्शन को बेहतर बना सकता है। इसका एक उत्कृष्ट उदाहरण टेलीविजन है, जहाँ उच्च-प्रदर्शन वाले एंटेना का उपयोग करके प्रसारण की अनुभूति को बेहतर बनाया जा सकता है। संचार प्रणालियों के लिए एंटेना उतना ही महत्वपूर्ण है जितना मनुष्यों के लिए आँखें।

2. एंटीना वर्गीकरण
1. तार एंटीना
तार वाले एंटेना सबसे आम प्रकार के एंटेना में से एक हैं क्योंकि ये लगभग हर जगह पाए जाते हैं - कारों, इमारतों, जहाजों, हवाई जहाजों, अंतरिक्ष यानों आदि में। तार वाले एंटेना के कई आकार होते हैं, जैसे सीधी रेखा (द्विध्रुव), लूप, सर्पिल, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। लूप एंटेना का गोलाकार होना ही आवश्यक नहीं है। ये आयताकार, वर्गाकार, अंडाकार या किसी भी अन्य आकार के हो सकते हैं। अपनी सरल संरचना के कारण गोलाकार एंटेना सबसे आम है।

चित्र तीन

2. एपर्चर एंटेना
अधिक जटिल प्रकार के एंटेना की बढ़ती मांग और उच्च आवृत्तियों के उपयोग के कारण एपर्चर एंटेना की भूमिका महत्वपूर्ण होती जा रही है। एपर्चर एंटेना के कुछ प्रकार (पिरामिडनुमा, शंक्वाकार और आयताकार हॉर्न एंटेना) चित्र 4 में दिखाए गए हैं। इस प्रकार का एंटेना विमान और अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों के लिए बहुत उपयोगी है क्योंकि इन्हें विमान या अंतरिक्ष यान के बाहरी आवरण पर आसानी से लगाया जा सकता है। इसके अलावा, इन्हें कठोर वातावरण से बचाने के लिए डाइइलेक्ट्रिक पदार्थ की परत से ढका जा सकता है।

चित्र 4

3. माइक्रोस्ट्रिप एंटीना
माइक्रोस्ट्रिप एंटेना 1970 के दशक में, मुख्य रूप से उपग्रह अनुप्रयोगों के लिए, बहुत लोकप्रिय हो गए। एंटेना में एक डाइइलेक्ट्रिक सबस्ट्रेट और एक मेटल पैच होता है। मेटल पैच कई अलग-अलग आकारों में हो सकता है, और चित्र 5 में दिखाया गया आयताकार पैच एंटेना सबसे आम है। माइक्रोस्ट्रिप एंटेना कम प्रोफ़ाइल वाले होते हैं, समतल और गैर-समतल सतहों के लिए उपयुक्त होते हैं, निर्माण में सरल और सस्ते होते हैं, कठोर सतहों पर लगाने पर अत्यधिक मज़बूत होते हैं, और MMIC डिज़ाइन के साथ संगत होते हैं। इन्हें विमान, अंतरिक्ष यान, उपग्रह, मिसाइल, कार और यहां तक कि मोबाइल उपकरणों की सतह पर भी लगाया जा सकता है और इन्हें अनुरूप रूप से डिज़ाइन किया जा सकता है।

चित्र 5

4. ऐरे एंटीना
कई अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक विकिरण विशेषताओं को एक ही एंटीना तत्व से प्राप्त नहीं किया जा सकता है। एंटीना सरणियों की मदद से तत्वों से निकलने वाले विकिरण को संश्लेषित करके एक या अधिक विशिष्ट दिशाओं में अधिकतम विकिरण उत्पन्न किया जा सकता है। इसका एक विशिष्ट उदाहरण चित्र 6 में दिखाया गया है।

चित्र 6

5. परावर्तक एंटीना
अंतरिक्ष अन्वेषण की सफलता ने एंटीना सिद्धांत के तीव्र विकास को भी जन्म दिया है। अति-दूरी संचार की आवश्यकता के कारण, लाखों मील दूर तक सिग्नल भेजने और प्राप्त करने के लिए अत्यंत उच्च-लाभ वाले एंटीना का उपयोग करना आवश्यक है। इस अनुप्रयोग में, एक सामान्य एंटीना प्रकार परवलयिक एंटीना है, जैसा कि चित्र 7 में दिखाया गया है। इस प्रकार के एंटीना का व्यास 305 मीटर या उससे अधिक होता है, और लाखों मील दूर तक सिग्नल भेजने या प्राप्त करने के लिए आवश्यक उच्च लाभ प्राप्त करने के लिए इतना बड़ा आकार आवश्यक है। परावर्तक का एक अन्य प्रकार कोणीय परावर्तक है, जैसा कि चित्र 7 (c) में दिखाया गया है।

चित्र 7

6. लेंस एंटेना
लेंस का मुख्य उपयोग आपतित बिखरी हुई ऊर्जा को संरेखित करने के लिए किया जाता है ताकि वह अवांछित विकिरण दिशाओं में न फैले। लेंस की ज्यामिति को उचित रूप से बदलकर और उपयुक्त सामग्री का चयन करके, वे अपसारी ऊर्जा के विभिन्न रूपों को समतल तरंगों में परिवर्तित कर सकते हैं। इनका उपयोग पैराबोलिक रिफ्लेक्टर एंटीना जैसे अधिकांश अनुप्रयोगों में किया जा सकता है, विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों पर, जबकि निम्न आवृत्तियों पर इनका आकार और वजन बहुत अधिक हो जाता है। लेंस एंटीना को उनकी निर्माण सामग्री या ज्यामितीय आकृतियों के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, जिनमें से कुछ चित्र 8 में दिखाए गए हैं।