दिशात्मकता एक मौलिक एंटीना पैरामीटर है। यह एक दिशात्मक एंटीना के विकिरण पैटर्न का माप है। एक एंटीना जो सभी दिशाओं में समान रूप से विकिरण करता है, उसकी दिशात्मकता 1 के बराबर होगी। (यह शून्य डेसिबल -0 डीबी के बराबर है)।
गोलाकार निर्देशांक का कार्य सामान्यीकृत विकिरण पैटर्न के रूप में लिखा जा सकता है:
[समीकरण 1]
सामान्यीकृत विकिरण पैटर्न का आकार मूल विकिरण पैटर्न जैसा ही होता है। सामान्यीकृत विकिरण पैटर्न को परिमाण से इस तरह घटाया जाता है कि विकिरण पैटर्न का अधिकतम मान 1 के बराबर हो जाता है। (सबसे बड़ा "F" का समीकरण [1] है)। गणितीय रूप से, दिशात्मकता (प्रकार "D") का सूत्र इस प्रकार लिखा जाता है:
यह एक जटिल दिशात्मक समीकरण की तरह लग सकता है। हालाँकि, अणुओं के विकिरण पैटर्न सबसे अधिक मूल्यवान हैं। हर सभी दिशाओं में विकिरणित औसत शक्ति को दर्शाता है। फिर समीकरण औसत से विभाजित अधिकतम विकिरणित शक्ति का माप है। यह एंटीना की दिशात्मकता देता है।
दिशात्मक प्रतिमान
उदाहरण के तौर पर, दो एंटेना के विकिरण पैटर्न के लिए अगले दो समीकरणों पर विचार करें।
एंटीना 1
एंटीना 2
ये विकिरण पैटर्न चित्र 1 में दर्शाए गए हैं। कृपया ध्यान दें कि विकिरण मोड केवल ध्रुवीय कोण थीटा (θ) का एक फ़ंक्शन है। विकिरण पैटर्न एज़िमुथ का फ़ंक्शन नहीं है। (एज़िमुथल विकिरण पैटर्न अपरिवर्तित रहता है)। पहले एंटीना का विकिरण पैटर्न दूसरे एंटीना के विकिरण पैटर्न की तुलना में कम दिशात्मक है। इसलिए, हम उम्मीद करते हैं कि पहले एंटीना के लिए दिशात्मकता कम होगी।
चित्र 1. एक एंटीना का विकिरण पैटर्न आरेख। क्या इसकी दिशात्मकता उच्च है?
सूत्र [1] का उपयोग करके, हम गणना कर सकते हैं कि एंटीना में उच्च दिशात्मकता है। अपनी समझ की जाँच करने के लिए, चित्र 1 के बारे में सोचें और दिशात्मकता क्या है। फिर बिना किसी गणित का उपयोग किए निर्धारित करें कि किस एंटीना में उच्च दिशात्मकता है।
दिशात्मक गणना परिणाम, सूत्र [1] का उपयोग करें:
दिशात्मक एंटीना 1 गणना, 1.273 (1.05 डीबी).
दिशात्मक एंटीना 2 गणना, 2.707 (4.32 डीबी).
बढ़ी हुई दिशात्मकता का अर्थ है अधिक केंद्रित या दिशात्मक एंटीना। इसका मतलब है कि 2-प्राप्त करने वाले एंटीना में सर्वदिशात्मक एंटीना की तुलना में अपने शिखर की दिशात्मक शक्ति 2.707 गुना होती है। एंटीना 1 को सर्वदिशात्मक एंटीना की तुलना में 1.273 गुना शक्ति मिलेगी। सर्वदिशात्मक एंटीना का उपयोग एक सामान्य संदर्भ के रूप में किया जाता है, भले ही कोई आइसोट्रोपिक एंटीना मौजूद न हो।
सेल फोन के एंटेना में कम डायरेक्टिविटी होनी चाहिए क्योंकि सिग्नल किसी भी दिशा से आ सकते हैं। इसके विपरीत, सैटेलाइट डिश में उच्च डायरेक्टिविटी होती है। सैटेलाइट डिश एक निश्चित दिशा से सिग्नल प्राप्त करती है। उदाहरण के लिए, यदि आपको सैटेलाइट टीवी डिश मिलती है, तो कंपनी आपको बताएगी कि इसे कहाँ इंगित करना है और डिश वांछित सिग्नल प्राप्त करेगी।
हम ऐन्टेना के प्रकारों और उनकी दिशात्मकता की सूची के साथ समाप्त करेंगे। इससे आपको यह अंदाजा हो जाएगा कि कौन सी दिशात्मकता आम है।
एंटीना प्रकार विशिष्ट प्रत्यक्षता विशिष्ट प्रत्यक्षता [डेसिबल] (डीबी)
लघु द्विध्रुवीय एंटीना 1.5 1.76
अर्ध-तरंग द्विध्रुवीय एंटीना 1.64 2.15
पैच (माइक्रोस्ट्रिप एंटीना) 3.2-6.3 5-8
हॉर्न एंटीना 10-100 10-20
डिश एंटीना 10-10,000 10-40
जैसा कि ऊपर दिए गए डेटा से पता चलता है कि एंटीना डायरेक्टिविटी बहुत भिन्न होती है। इसलिए, अपने विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए सर्वश्रेष्ठ एंटीना का चयन करते समय डायरेक्टिविटी को समझना महत्वपूर्ण है। यदि आपको एक दिशा में कई दिशाओं से ऊर्जा भेजने या प्राप्त करने की आवश्यकता है, तो आपको कम डायरेक्टिविटी वाला एंटीना डिज़ाइन करना चाहिए। कम डायरेक्टिविटी वाले एंटीना के अनुप्रयोगों के उदाहरणों में कार रेडियो, सेल फ़ोन और कंप्यूटर वायरलेस इंटरनेट एक्सेस शामिल हैं। इसके विपरीत, यदि आप रिमोट सेंसिंग या लक्षित पावर ट्रांसफ़र कर रहे हैं, तो अत्यधिक दिशात्मक एंटीना की आवश्यकता होगी। अत्यधिक दिशात्मक एंटीना वांछित दिशा से पावर के ट्रांसफ़र को अधिकतम करेगा और अवांछित दिशाओं से संकेतों को कम करेगा।
मान लीजिए कि हमें कम दिशात्मकता वाला एंटीना चाहिए। हम यह कैसे करेंगे?
एंटीना सिद्धांत का सामान्य नियम यह है कि कम दिशात्मकता उत्पन्न करने के लिए आपको विद्युत रूप से छोटे एंटीना की आवश्यकता होती है। यानी, यदि आप 0.25 - 0.5 तरंगदैर्घ्य के कुल आकार वाले एंटीना का उपयोग करते हैं, तो आप दिशात्मकता को न्यूनतम कर देंगे। हाफ-वेव डिपोल एंटीना या हाफ-वेवलेंथ स्लॉट एंटीना में आमतौर पर 3 डीबी से कम दिशात्मकता होती है। यह व्यवहार में प्राप्त की जा सकने वाली दिशात्मकता जितनी कम है।
अंततः, हम एंटीना की दक्षता और एंटीना की बैंडविड्थ को कम किए बिना एंटीना को एक चौथाई तरंगदैर्ध्य से छोटा नहीं बना सकते। एंटीना दक्षता और एंटीना बैंडविड्थ पर भविष्य के अध्यायों में चर्चा की जाएगी।
उच्च दिशिकता वाले एंटीना के लिए, हमें कई तरंगदैर्ध्य आकारों के एंटीना की आवश्यकता होगी। जैसे सैटेलाइट डिश एंटीना और हॉर्न एंटीना में उच्च दिशिकता होती है। यह आंशिक रूप से इसलिए है क्योंकि वे कई तरंगदैर्ध्य लंबे होते हैं।
ऐसा क्यों है? आखिरकार, इसका कारण फूरियर ट्रांसफॉर्म के गुणों से जुड़ा है। जब आप किसी छोटी पल्स का फूरियर ट्रांसफॉर्म लेते हैं, तो आपको एक व्यापक स्पेक्ट्रम मिलता है। यह सादृश्य एंटीना के विकिरण पैटर्न को निर्धारित करने में मौजूद नहीं है। विकिरण पैटर्न को एंटीना के साथ करंट या वोल्टेज के वितरण के फूरियर ट्रांसफॉर्म के रूप में माना जा सकता है। इसलिए, छोटे एंटेना में व्यापक विकिरण पैटर्न (और कम प्रत्यक्षता) होते हैं। बड़े समान वोल्टेज या करंट वितरण वाले एंटेना बहुत दिशात्मक पैटर्न (और उच्च प्रत्यक्षता) होते हैं।
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पोस्ट करने का समय: नवम्बर-07-2023
