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स्लॉटेड वेवगाइड एंटेना - डिज़ाइन सिद्धांत

चित्र 1 एक सामान्य स्लॉटेड वेवगाइड आरेख दिखाता है, जिसमें बीच में एक स्लॉट के साथ एक लंबी और संकरी वेवगाइड संरचना होती है। इस स्लॉट का उपयोग विद्युत चुम्बकीय तरंगों को प्रसारित करने के लिए किया जा सकता है।

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चित्र 1. सबसे आम स्लॉटेड वेवगाइड एंटेना की ज्यामिति।

अग्र-छोर (xz तल में Y = 0 खुला फलक) ऐन्टेना को ऊर्जा प्रदान की जाती है। दूर वाला छोर आमतौर पर एक लघु परिपथ (धात्विक आवरण) होता है। वेवगाइड को पृष्ठ पर दिए गए लघु द्विध्रुव (गुहा स्लॉट ऐन्टेना के पीछे देखा गया) या किसी अन्य वेवगाइड द्वारा उत्तेजित किया जा सकता है।

चित्र 1 में दिए गए एंटीना का विश्लेषण शुरू करने के लिए, आइए सर्किट मॉडल देखें। वेवगाइड स्वयं एक ट्रांसमिशन लाइन की तरह काम करता है, और वेवगाइड में स्लॉट्स को समानांतर (समानांतर) प्रवेशिकाओं के रूप में देखा जा सकता है। वेवगाइड शॉर्ट-सर्किटेड 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 अंत से "d" दूरी पर है (जो 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 तरंगदैर्ध्य के लिए एक मार्गदर्शक होगा। मार्गदर्शक तरंगदैर्ध्य वेवगाइड के भीतर तरंगदैर्ध्य है। मार्गदर्शक तरंगदैर्ध्य ( ) वेवगाइड की चौड़ाई ("a") और मुक्त स्थान तरंगदैर्ध्य का एक फलन है। प्रमुख TE01 मोड के लिए, मार्गदर्शन तरंगदैर्ध्य हैं:

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अंतिम स्लॉट और अंत "d" के बीच की दूरी को अक्सर एक चौथाई तरंगदैर्ध्य चुना जाता है। ट्रांसमिशन लाइन की सैद्धांतिक स्थिति, नीचे की ओर प्रेषित चौथाई-तरंगदैर्ध्य लघु-परिपथ प्रतिबाधा रेखा, खुला परिपथ है। इसलिए, चित्र 2 इस प्रकार है:

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छवि 3. क्वार्टर-वेवलेंथ परिवर्तन का उपयोग करके स्लॉटेड वेवगाइड सर्किट मॉडल।

यदि पैरामीटर "L" को अर्ध तरंगदैर्ध्य चुना जाता है, तो इनपुट ž ओमिक प्रतिबाधा अर्ध तरंगदैर्ध्य दूरी z ओम पर देखी जाती है। "L" डिज़ाइन के लगभग अर्ध तरंगदैर्ध्य होने का एक कारण है। यदि वेवगाइड स्लॉट एंटीना इस प्रकार डिज़ाइन किया गया है, तो सभी स्लॉट समानांतर माने जा सकते हैं। 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 का इनपुट प्रतिबाधा स्लॉट प्रतिबाधा का एक कार्य है।

कृपया ध्यान दें कि उपरोक्त डिज़ाइन पैरामीटर केवल एक ही आवृत्ति पर मान्य हैं। जैसे-जैसे आवृत्ति आगे बढ़ती है, वेवगाइड डिज़ाइन काम करता है, एंटीना के प्रदर्शन में गिरावट आएगी। एक स्लॉटेड वेवगाइड की आवृत्ति विशेषताओं के बारे में सोचने के एक उदाहरण के रूप में, 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 फ़ीड में डाला जाता है, जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है।

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चित्र 4. स्लॉटेड वेवगाइड एंटीना को एक 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 ड्रॉप-ऑफ बहुत ज़्यादा है। इससे पता चलता है कि अधिकांश बिजली की खपत इसी आवृत्ति पर विकिरणित होती है। एंटीना बैंडविड्थ (यदि S11 को -6 dB से कम माना जाए) लगभग 9.7 GHz से 10.5 GHz तक जाती है, जिससे 8% का आंशिक बैंडविड्थ प्राप्त होता है। ध्यान दें कि 6.7 और 9.2 GHz के आसपास अनुनाद भी होता है। 6.5 GHz से नीचे, कटऑफ वेवगाइड आवृत्ति से नीचे, लगभग कोई ऊर्जा विकिरणित नहीं होती है। ऊपर दिखाया गया S-पैरामीटर प्लॉट बैंडविड्थ स्लॉटेड वेवगाइड आवृत्ति विशेषताओं के समान होने का एक अच्छा विचार देता है।

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

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ध्यान दें कि XZ तल (H-तल) में, बीम-चौड़ाई बहुत संकीर्ण (2-5 डिग्री) होती है। YZ तल (या E-तल) में, बीम-चौड़ाई बहुत बड़ी होती है।

स्लॉटेड वेवगाइड एंटीना श्रृंखला उत्पाद परिचय:

 
 
 

आरएम-SWA910-22,9-10GHz


पोस्ट करने का समय: 05 जनवरी 2024

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