समाचार - कुछ सामान्य एंटेना का परिचय और वर्गीकरण

1. एंटेना का परिचय
जैसा कि चित्र 1 में दिखाया गया है, एंटीना मुक्त स्थान और संचरण लाइन के बीच एक संक्रमण संरचना है। संचरण लाइन एक समाक्षीय रेखा या एक 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। पहला एक संचारक एंटीना है, और दूसरा एक प्राप्तकर्ता एंटीना है।

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

चित्र 1 के संचरण मोड में ऐन्टेना प्रणाली का संचरण थेवेनिन समतुल्य द्वारा दर्शाया गया है जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है, जहाँ स्रोत को एक आदर्श सिग्नल जनरेटर द्वारा दर्शाया गया है, संचरण लाइन को अभिलक्षणिक प्रतिबाधा Zc वाली एक रेखा द्वारा दर्शाया गया है, और ऐन्टेना को एक भार ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA] द्वारा दर्शाया गया है। भार प्रतिरोध RL ऐन्टेना संरचना से जुड़े चालन और परावैद्युत हानियों को दर्शाता है, जबकि Rr ऐन्टेना के विकिरण प्रतिरोध को दर्शाता है, और प्रतिघात XA का उपयोग ऐन्टेना विकिरण से जुड़े प्रतिबाधा के काल्पनिक भाग को दर्शाने के लिए किया जाता है। आदर्श परिस्थितियों में, सिग्नल स्रोत द्वारा उत्पन्न सभी ऊर्जा विकिरण प्रतिरोध Rr में स्थानांतरित हो जानी चाहिए, जिसका उपयोग ऐन्टेना की विकिरण क्षमता को दर्शाने के लिए किया जाता है। हालाँकि, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, संचरण लाइन और ऐन्टेना की विशेषताओं के कारण चालक-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 अनदेखा 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 आपतित तरंग के साथ अध्यारोपित होकर एक अप्रगामी तरंग बनाती है, जो ऊर्जा संकेंद्रण और भंडारण को दर्शाती है और एक विशिष्ट अनुनाद युक्ति है। एक विशिष्ट अप्रगामी तरंग पैटर्न चित्र 2 में बिंदीदार रेखा द्वारा दर्शाया 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 एक ऊर्जा भंडारण तत्व के रूप में कार्य कर सकती है।
संचरण लाइन, एंटीना और अप्रगामी तरंगों से होने वाली हानियाँ अवांछनीय हैं। कम-हानि वाली संचरण लाइनों का चयन करके लाइन हानियों को न्यूनतम 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 (भार) की प्रतिबाधा को लाइन की अभिलक्षणिक प्रतिबाधा के साथ मिलान करके अप्रगामी तरंगों को कम किया जा सकता है और लाइन में ऊर्जा भंडारण को न्यूनतम किया जा सकता है।
वायरलेस प्रणालियों 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, संसूचन उपकरणों के अलावा, एंटेना का उपयोग दिशात्मक उपकरणों के रूप में भी किया जाना चाहिए। विशिष्ट आवश्यकताओं की पूर्ति के लिए एंटेना विभिन्न रूपों में हो सकते हैं। यह एक तार, एक छिद्र, एक पैच, एक तत्व संयोजन (सरणी), एक परावर्तक, एक लेंस, आदि हो सकता है।

वायरलेस संचार प्रणालियों में, एंटेना सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक हैं। 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 एंटेना का उपयोग करके प्रसारण रिसेप्शन को बेहतर बनाया जा सकता है। एंटेना संचार प्रणालियों के लिए वही महत्व रखते हैं जो मनुष्य के लिए आँखें हैं।

2. एंटीना वर्गीकरण
1. वायर एंटीना
वायर एंटेना सबसे आम प्रकार के एंटेना में से एक हैं क्योंकि ये लगभग हर जगह पाए जाते हैं - कार, इमारतें, जहाज, हवाई जहाज, अंतरिक्ष यान, आदि। वायर एंटेना कई आकार के होते हैं, जैसे सीधी रेखा (द्विध्रुव), लूप, सर्पिल, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है। लूप एंटेना का केवल गोलाकार होना ज़रूरी 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 माँग और उच्च आवृत्तियों के उपयोग के कारण, एपर्चर एंटेना एक महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहे हैं। कुछ प्रकार के एपर्चर एंटेना (पिरामिडनुमा, शंक्वाकार और आयताकार हॉर्न एंटेना) चित्र 4 में दिखाए गए हैं। इस प्रकार के एंटेना विमान और अंतरिक्ष यान अनुप्रयोगों के लिए बहुत उपयोगी होते हैं क्योंकि इन्हें विमान या अंतरिक्ष यान के बाहरी आवरण पर बहुत आसानी से लगाया जा सकता है। इसके अलावा, इन्हें कठोर वातावरण से बचाने के लिए परावैद्युत पदार्थ की एक परत से ढका जा सकता है।

चित्र 4

3. माइक्रोस्ट्रिप एंटीना
1970 के दशक में, मुख्यतः उपग्रह अनुप्रयोगों के लिए, माइक्रोस्ट्रिप एंटेना बहुत लोकप्रिय हो गए। एंटेना एक परावैद्युत सब्सट्रेट और एक धातु पैच से बना होता है। धातु पैच के कई अलग-अलग आकार हो सकते हैं, और चित्र 5 में दिखाया गया आयताकार पैच एंटेना सबसे आम है। माइक्रोस्ट्रिप एंटेना का आकार कम होता है, ये समतल और असमतल सतहों के लिए उपयुक्त होते हैं, इनका निर्माण सरल और सस्ता होता है, कठोर सतहों पर लगाए जाने पर ये अत्यधिक मज़बूत होते हैं, और MMIC डिज़ाइनों के अनुकूल होते हैं। इन्हें विमान, अंतरिक्ष यान, उपग्रह, मिसाइल, कार और यहाँ 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 विशेषताएँ किसी एक ऐन्टेना तत्व द्वारा प्राप्त नहीं की जा सकतीं। ऐन्टेना सरणियाँ, संश्लेषित तत्वों से विकिरण को एक या अधिक विशिष्ट दिशाओं में अधिकतम विकिरण उत्पन्न करने के लिए प्रेरित कर सकती हैं, एक विशिष्ट उदाहरण चित्र 6 में दिखाया गया है।

चित्र 6

5. रिफ्लेक्टर एंटीना
अंतरिक्ष अन्वेषण की सफलता ने एंटीना सिद्धांत के तीव्र विकास को भी प्रेरित किया है। अति-दीर्घ-दूरी संचार की आवश्यकता के कारण, लाखों मील दूर संकेतों को प्रेषित और प्राप्त करने के लिए अत्यधिक उच्च-लाभ वाले एंटीना का उपयोग करना आवश्यक है। इस अनुप्रयोग में, एक सामान्य एंटीना रूप चित्र 7 में दर्शाया गया परवलयिक एंटीना है। इस प्रकार के एंटीना का व्यास 305 मीटर या उससे अधिक होता है, और लाखों मील दूर संकेतों को प्रेषित या प्राप्त करने के लिए आवश्यक उच्च लाभ प्राप्त करने के लिए इतना बड़ा आकार आवश्यक है। परावर्तक का एक अन्य रूप कोना परावर्तक है, जैसा कि चित्र 7 (c) में दिखाया गया है।

चित्र 7

6. लेंस एंटेना
लेंसों का उपयोग मुख्यतः आपतित बिखरी हुई ऊर्जा को समतल करने के लिए किया जाता है ताकि उसे अवांछित विकिरण दिशाओं में फैलने से रोका जा सके। लेंस की ज्यामिति को उचित रूप से बदलकर और सही पदार्थ का चयन करके, वे विभिन्न प्रकार की अपसारी ऊर्जा को समतल तरंगों में परिवर्तित कर सकते हैं। इनका उपयोग अधिकांश अनुप्रयोगों में किया जा सकता है, जैसे कि परवलयिक परावर्तक एंटेना, विशेष रूप से उच्च आवृत्तियों पर, और निम्न आवृत्तियों पर इनका आकार और भार 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 दर्शाए गए हैं।