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स्लॉटेड वेवगाइड एंटेना – डिजाइन सिद्धांत

चित्र 1 में एक सामान्य स्लॉटेड वेवगाइड आरेख दिखाया गया है, जिसमें एक लंबी और संकीर्ण वेवगाइड संरचना होती है जिसके मध्य में एक स्लॉट होता है। इस स्लॉट का उपयोग विद्युत चुम्बकीय तरंगों को संचारित करने के लिए किया जा सकता है।

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चित्र 1. सबसे सामान्य स्लॉटेड वेवगाइड एंटेना की ज्यामिति।

आगे का सिरा (xz तल में Y = 0 खुला सिरा) एंटीना को फीड किया जाता है। दूर का सिरा आमतौर पर शॉर्ट सर्किट (धातु का आवरण) होता है। वेवगाइड को पृष्ठ पर दिखाए गए कैविटी स्लॉट एंटीना के पीछे दिखाई देने वाले शॉर्ट डाइपोल या किसी अन्य वेवगाइड द्वारा उत्तेजित किया जा सकता है।

चित्र 1 में दर्शाए गए एंटीना का विश्लेषण शुरू करने के लिए, आइए सर्किट मॉडल को देखें। वेवगाइड स्वयं एक ट्रांसमिशन लाइन के रूप में कार्य करता है, और वेवगाइड में मौजूद स्लॉट को समानांतर (पैरेलल) एडमिटेंस के रूप में देखा जा सकता है। वेवगाइड को शॉर्ट-सर्किट किया गया है, इसलिए अनुमानित सर्किट मॉडल चित्र 1 में दिखाया गया है:

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चित्र 2. स्लॉटेड वेवगाइड एंटीना का सर्किट मॉडल।

अंतिम स्लॉट छोर से "d" दूरी पर है (जो कि शॉर्ट-सर्किट है, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है), और स्लॉट तत्व एक दूसरे से "L" दूरी पर स्थित हैं।

खांचे का आकार तरंगदैर्घ्य का मार्गदर्शन करेगा। मार्गदर्शक तरंगदैर्घ्य तरंगगाइड के भीतर का तरंगदैर्घ्य है। मार्गदर्शक तरंगदैर्घ्य ( ) तरंगगाइड की चौड़ाई ("a") और मुक्त स्थान तरंगदैर्घ्य का एक फलन है। प्रमुख TE01 मोड के लिए, मार्गदर्शक तरंगदैर्घ्य इस प्रकार हैं:

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अंतिम स्लॉट और अंतिम छोर "d" के बीच की दूरी को अक्सर एक चौथाई तरंगदैर्ध्य के बराबर चुना जाता है। संचरण रेखा की सैद्धांतिक स्थिति में, एक चौथाई तरंगदैर्ध्य लघु-परिक्रमण प्रतिबाधा वाली रेखा नीचे की ओर संचारित होने पर ओपन सर्किट होती है। इसलिए, चित्र 2 को इस प्रकार दर्शाया जा सकता है:

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चित्र 3. क्वार्टर-वेवलेंथ रूपांतरण का उपयोग करके स्लॉटेड वेवगाइड सर्किट मॉडल।

यदि पैरामीटर "L" को आधी तरंगदैर्घ्य के बराबर चुना जाता है, तो इनपुट ओम प्रतिबाधा को आधी तरंगदैर्घ्य की दूरी z ओम पर देखा जाता है। "L" डिज़ाइन को लगभग आधी तरंगदैर्घ्य के बराबर रखने का एक कारण है। यदि वेवगाइड स्लॉट एंटीना को इस तरह से डिज़ाइन किया जाता है, तो सभी स्लॉट को समानांतर माना जा सकता है। इसलिए, "N" तत्व वाले स्लॉटेड ऐरे की इनपुट प्रवेश्यता और इनपुट प्रतिबाधा की गणना शीघ्रता से इस प्रकार की जा सकती है:

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वेवगाइड की इनपुट प्रतिबाधा स्लॉट प्रतिबाधा का एक फलन है।

कृपया ध्यान दें कि उपरोक्त डिज़ाइन पैरामीटर केवल एक आवृत्ति पर ही मान्य हैं। आवृत्ति बढ़ने पर वेवगाइड डिज़ाइन के कार्य करने का तरीका बदल जाता है, और एंटीना के प्रदर्शन में गिरावट आने लगती है। स्लॉटेड वेवगाइड की आवृत्ति विशेषताओं को समझने के लिए, आवृत्ति के फलन के रूप में एक नमूने के मापन को S11 में दिखाया जाएगा। वेवगाइड को 10 GHz पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसे नीचे स्थित समाक्षीय फीड से जोड़ा गया है, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है।

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चित्र 4. स्लॉटेड वेवगाइड एंटीना को समाक्षीय फीड द्वारा फीड किया जाता है।

परिणामी एस-पैरामीटर प्लॉट नीचे दिखाया गया है।

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नोट: लगभग 10 GHz पर S11 पर एंटीना का मान बहुत कम हो जाता है। इससे पता चलता है कि अधिकांश ऊर्जा खपत इसी आवृत्ति पर विकीर्ण होती है। एंटीना की बैंडविड्थ (यदि S11 -6 dB से कम हो तो) लगभग 9.7 GHz से 10.5 GHz तक जाती है, जिससे आंशिक बैंडविड्थ 8% प्राप्त होती है। ध्यान दें कि 6.7 और 9.2 GHz के आसपास भी अनुनाद होता है। 6.5 GHz से नीचे, कटऑफ वेवगाइड आवृत्ति से नीचे, लगभग कोई ऊर्जा विकीर्ण नहीं होती है। ऊपर दिखाया गया S-पैरामीटर प्लॉट यह समझने में सहायक है कि स्लॉटेड वेवगाइड आवृत्ति विशेषताएँ किस बैंडविड्थ के समान होती हैं।

स्लॉटेड वेवगाइड का त्रि-आयामी विकिरण पैटर्न नीचे दिखाया गया है (यह FEKO नामक एक संख्यात्मक विद्युत चुम्बकीय पैकेज का उपयोग करके गणना की गई थी)। इस एंटीना का लाभ लगभग 17 dB है।

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ध्यान दें कि XZ तल (H-तल) में, बीमविड्थ बहुत संकीर्ण (2-5 डिग्री) होती है। YZ तल (या E-तल) में, बीमविड्थ काफी अधिक होती है।

स्लॉटेड वेवगाइड एंटीना श्रृंखला उत्पाद परिचय:

 
 
 

आरएम-एसडब्ल्यूए910-22, 9-10GHz


पोस्ट करने का समय: 05 जनवरी 2024

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