समाचार - कुछ सामान्य एंटेना का परिचय एवं वर्गीकरण

1. एंटेना का परिचय
एंटीना मुक्त स्थान और संचरण लाइन के बीच एक संक्रमण संरचना है, जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है। संचरण लाइन एक समाक्षीय रेखा या एक खोखली ट्यूब (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। पहला एक संचारण एंटीना है, और दूसरा एक प्राप्त करने वाला एंटीना है।

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

चित्र 1 के संचरण मोड में ऐन्टेना प्रणाली के संचरण को थेवेनिन समतुल्य द्वारा दर्शाया जाता है जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, जहाँ स्रोत को एक आदर्श सिग्नल जनरेटर द्वारा दर्शाया जाता है, संचरण लाइन को विशेषता प्रतिबाधा Zc वाली एक लाइन द्वारा दर्शाया जाता है, और ऐन्टेना को एक लोड ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA] द्वारा दर्शाया जाता है। लोड प्रतिरोध RL ऐन्टेना संरचना से जुड़े चालन और परावैद्युत हानियों का प्रतिनिधित्व करता है, जबकि Rr ऐन्टेना के विकिरण प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करता है, और प्रतिक्रिया XA का उपयोग ऐन्टेना विकिरण से जुड़े प्रतिबाधा के काल्पनिक भाग का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है। आदर्श परिस्थितियों में, सिग्नल स्रोत द्वारा उत्पन्न सभी ऊर्जा को विकिरण प्रतिरोध Rr में स्थानांतरित किया जाना चाहिए, जिसका उपयोग ऐन्टेना की विकिरण क्षमता का प्रतिनिधित्व करने के लिए किया जाता है। हालाँकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, संचरण लाइन और ऐन्टेना की विशेषताओं के कारण कंडक्टर-परावैद्युत हानियाँ होती हैं, साथ ही संचरण लाइन और ऐन्टेना के बीच परावर्तन (बेमेल) के कारण होने वाली हानियाँ भी होती हैं। स्रोत की आंतरिक प्रतिबाधा को ध्यान में रखते हुए तथा संचरण लाइन और परावर्तन (बेमेल) हानियों को नजरअंदाज करते हुए, संयुग्मी मिलान के अंतर्गत एंटीना को अधिकतम शक्ति प्रदान की जाती है।

चित्र 2

ट्रांसमिशन लाइन और एंटीना के बीच बेमेल के कारण, इंटरफ़ेस से परावर्तित तरंग स्रोत से एंटीना तक आने वाली तरंग के साथ मिलकर एक स्थायी तरंग बनती है, जो ऊर्जा संकेन्द्रण और भंडारण को दर्शाती है और एक विशिष्ट अनुनाद युक्ति है। एक विशिष्ट स्थायी तरंग पैटर्न को चित्र 2 में बिंदीदार रेखा द्वारा दिखाया गया है। यदि एंटीना प्रणाली को ठीक से डिज़ाइन नहीं किया गया है, तो ट्रांसमिशन लाइन एक वेवगाइड और ऊर्जा संचरण युक्ति के बजाय काफी हद तक ऊर्जा भंडारण तत्व के रूप में कार्य कर सकती है।
ट्रांसमिशन लाइन, एंटीना और स्टैंडिंग वेव्स के कारण होने वाले नुकसान अवांछनीय हैं। कम नुकसान वाली ट्रांसमिशन लाइनों का चयन करके लाइन के नुकसान को कम किया जा सकता है, जबकि चित्र 2 में RL द्वारा दर्शाए गए नुकसान प्रतिरोध को कम करके एंटीना के नुकसान को कम किया जा सकता है। एंटीना (लोड) के प्रतिबाधा को लाइन के अभिलक्षणिक प्रतिबाधा के साथ मिलान करके स्टैंडिंग वेव्स को कम किया जा सकता है और लाइन में ऊर्जा भंडारण को कम किया जा सकता है।
वायरलेस सिस्टम में, ऊर्जा प्राप्त करने या संचारित करने के अलावा, एंटेना की आवश्यकता आमतौर पर कुछ दिशाओं में विकिरणित ऊर्जा को बढ़ाने और अन्य दिशाओं में विकिरणित ऊर्जा को दबाने के लिए होती है। इसलिए, पता लगाने वाले 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 एपर्चर, एक पैच, एक तत्व असेंबली (सरणी), एक परावर्तक, एक लेंस, आदि हो सकता है।

वायरलेस संचार प्रणालियों में, एंटेना सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक है। अच्छा एंटेना डिज़ाइन सिस्टम की आवश्यकताओं को कम कर सकता है और समग्र सिस्टम प्रदर्शन में सुधार कर सकता है। इसका एक क्लासिक उदाहरण टेलीविज़न है, जहाँ उच्च-प्रदर्शन एंटेना का उपयोग करके प्रसारण रिसेप्शन में सुधार किया जा सकता है। एंटेना संचार प्रणालियों के लिए वही हैं जो मनुष्य के लिए आँखें हैं।

2. एंटीना वर्गीकरण
1. वायर एंटीना
वायर एंटेना सबसे आम प्रकार के एंटेना में से एक है क्योंकि वे लगभग हर जगह पाए जाते हैं - कार, इमारतें, जहाज, हवाई जहाज, अंतरिक्ष यान, आदि। वायर एंटेना के विभिन्न आकार होते हैं, जैसे सीधी रेखा (द्विध्रुव), लूप, सर्पिल, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। लूप एंटेना को केवल गोलाकार होने की आवश्यकता नहीं है। वे आयताकार, वर्गाकार, अंडाकार या किसी 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 अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं। एपर्चर एंटेना के कुछ रूप (पिरामिडल, शंक्वाकार और आयताकार हॉर्न एंटेना) चित्र 4 में दिखाए गए हैं। इस प्रकार के एंटेना विमान और अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों के लिए बहुत उपयोगी हैं क्योंकि उन्हें विमान या अंतरिक्ष यान के बाहरी आवरण पर बहुत आसानी से लगाया जा सकता है। इसके अलावा, उन्हें कठोर वातावरण से बचाने के लिए ढांकता हुआ पदार्थ की एक परत के साथ कवर किया जा सकता है।

चित्र 4

3. माइक्रोस्ट्रिप एंटीना
1970 के दशक में माइक्रोस्ट्रिप एंटेना बहुत लोकप्रिय हो गए, मुख्य रूप से उपग्रह अनुप्रयोगों के लिए। एंटेना में एक डाइइलेक्ट्रिक सब्सट्रेट और एक धातु पैच होता है। धातु पैच में कई अलग-अलग आकार हो सकते हैं, और चित्र 5 में दिखाया गया आयताकार पैच एंटेना सबसे आम है। माइक्रोस्ट्रिप एंटेना कम प्रोफ़ाइल वाले होते हैं, ये समतल और गैर-समतल सतहों के लिए उपयुक्त होते हैं, इनका निर्माण सरल और सस्ता होता है, कठोर सतहों पर लगाए जाने पर ये बहुत मज़बूत होते हैं और MMIC डिज़ाइन के साथ संगत होते हैं। इन्हें विमान, अंतरिक्ष यान, उपग्रह, मिसाइल, कार और यहाँ तक कि मोबाइल डिवाइस की सतह पर लगाया जा सकता है और इन्हें अनुरूप रूप से डिज़ाइन किया जा सकता है।

चित्र 5

4. ऐरे एंटीना
कई अनुप्रयोगों द्वारा अपेक्षित विकिरण विशेषताएँ एक एकल एंटीना तत्व द्वारा प्राप्त नहीं की जा सकती हैं। एंटीना सरणियाँ एक या अधिक विशिष्ट दिशाओं में अधिकतम विकिरण उत्पन्न करने के लिए संश्लेषित तत्वों से विकिरण बना सकती हैं, एक विशिष्ट उदाहरण चित्र 6 में दिखाया गया है।

चित्र 6

5. रिफ्लेक्टर एंटीना
अंतरिक्ष अन्वेषण की सफलता ने एंटीना सिद्धांत के तेजी से विकास को भी बढ़ावा दिया है। अल्ट्रा-लॉन्ग-डिस्टेंस कम्युनिकेशन की आवश्यकता के कारण, लाखों मील दूर सिग्नल भेजने और प्राप्त करने के लिए अत्यधिक उच्च-लाभ वाले एंटीना का उपयोग किया जाना चाहिए। इस अनुप्रयोग में, एक सामान्य एंटीना रूप चित्र 7 में दिखाया गया परवलयिक एंटीना है। इस प्रकार के एंटीना का व्यास 305 मीटर या उससे अधिक होता है, और लाखों मील दूर सिग्नल भेजने या प्राप्त करने के लिए आवश्यक उच्च लाभ प्राप्त करने के लिए इतना बड़ा आकार आवश्यक है। रिफ्लेक्टर का दूसरा रूप कॉर्नर रिफ्लेक्टर है, जैसा कि चित्र 7 (सी) में दिखाया गया है।

चित्र 7

6. लेंस एंटेना
लेंस का उपयोग मुख्य रूप से घटना बिखरी हुई ऊर्जा को अवांछित विकिरण दिशाओं में फैलने से रोकने के लिए किया जाता है। लेंस की ज्यामिति को उचित रूप से बदलकर और सही सामग्री का चयन करके, वे विभिन्न प्रकार की अपसारी ऊर्जा को समतल तरंगों में परिवर्तित कर सकते हैं। उनका उपयोग अधिकांश अनुप्रयोगों में किया जा सकता है जैसे कि परवलयिक परावर्तक एंटेना, विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों पर, और उनका आकार और वजन कम आवृत्तियों पर बहुत बड़ा हो जाता है। लेंस एंटेना को उनकी निर्माण सामग्री या ज्यामितीय आकृतियों के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है, जिनमें से कुछ चित्र 8 में दिखाए गए हैं।