दिशिकता एक मूलभूत 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 दिशिकता 1 के बराबर होगी। (यह शून्य डेसिबल -0 dB के बराबर है)।
गोलाकार निर्देशांक के फलन को सामान्यीकृत विकिरण पैटर्न के रूप में लिखा जा सकता है:
[समीकरण 1]
एक सामान्यीकृत विकिरण पैटर्न का आकार मूल विकिरण पैटर्न के समान होता है। सामान्यीकृत विकिरण पैटर्न को परिमाण द्वारा इस प्रकार घटाया जाता है कि विकिरण पैटर्न का अधिकतम मान 1 के बराबर हो जाता है। (सबसे बड़ा मान "F" का समीकरण [1] है)। गणितीय रूप से, दिशात्मकता (प्रकार "D") का सूत्र इस प्रकार लिखा जाता है:
यह एक जटिल दिशात्मक समीकरण लग सकता है। हालाँकि, अणुओं के विकिरण पैटर्न सबसे महत्वपूर्ण होते हैं। हर सभी दिशाओं में विकिरणित औसत शक्ति को दर्शाता है। यह समीकरण अधिकतम विकिरणित शक्ति को औसत से विभाजित करके प्राप्त किया जाता है। इससे एंटीना की दिशात्मकता प्राप्त होती 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 फलन है। विकिरण पैटर्न दिगंश का फलन नहीं है। (दिगंशीय 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 दिक्-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 की दिशिकता अधिक है। अपनी समझ की जाँच के लिए, चित्र 1 पर विचार करें और समझें कि दिशिकता क्या है। फिर बिना किसी गणित का उपयोग किए यह निर्धारित करें कि किस एंटीना की दिशिकता अधिक 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 दिशिकता का अर्थ है अधिक केंद्रित या दिशात्मक एंटीना। इसका अर्थ है कि 2-प्राप्त करने वाले एंटीना की दिशात्मक शक्ति, एक सर्वदिशात्मक एंटीना की तुलना में उसके शिखर की 2.707 गुना अधिक होती है। एंटीना 1 को सर्वदिशात्मक एंटीना की तुलना में 1.273 गुना अधिक शक्ति प्राप्त होगी। सर्वदिशात्मक एंटीना का उपयोग एक सामान्य संदर्भ के रूप में किया जाता है, भले ही कोई समदैशिक एंटीना मौजूद न हो।
मोबाइल फ़ोन के एंटेना की दिशिकता कम होनी चाहिए क्योंकि सिग्नल किसी भी दिशा से आ सकते हैं। इसके विपरीत, सैटेलाइट डिश की दिशिकता ज़्यादा होती है। सैटेलाइट डिश एक निश्चित दिशा से सिग्नल प्राप्त करती है। उदाहरण के लिए, अगर आपको सैटेलाइट टीवी डिश मिलती है, तो कंपनी आपको बताएगी कि उसे कहाँ रखना है और डिश वांछित सिग्नल प्राप्त कर लेगी।
हम ऐन्टेना के प्रकारों और उनकी दिशिकता की सूची के साथ समाप्त करेंगे। इससे आपको यह अंदाज़ा हो जाएगा कि कौन सी दिशात्मकता सामान्य है।
एंटीना प्रकार विशिष्ट दिशिकता विशिष्ट दिशिकता [डेसिबल] (dB)
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 आंकड़े दर्शाते हैं, एंटीना की दिशिकता में बहुत भिन्नता होती है। इसलिए, अपने विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए सर्वोत्तम एंटीना चुनते समय दिशिकता को समझना महत्वपूर्ण है। यदि आपको एक ही दिशा में कई दिशाओं से ऊर्जा भेजने या प्राप्त करने की आवश्यकता है, तो आपको कम दिशिकता वाला एंटीना डिज़ाइन करना चाहिए। कम दिशिकता वाले एंटेना के अनुप्रयोगों के उदाहरणों में कार रेडियो, सेल फ़ोन और कंप्यूटर वायरलेस इंटरनेट एक्सेस शामिल हैं। इसके विपरीत, यदि आप सुदूर संवेदन या लक्षित शक्ति हस्तांतरण कर रहे हैं, तो एक उच्च दिशात्मक एंटेना की आवश्यकता होगी। उच्च दिशात्मक एंटेना वांछित दिशा से शक्ति हस्तांतरण को अधिकतम करेंगे और अवांछित दिशाओं से संकेतों को कम करेंगे।
मान लीजिए हमें कम दिशा वाला एंटीना चाहिए। हम यह कैसे करेंगे?
एंटीना सिद्धांत का सामान्य नियम यह है कि कम दिशिकता उत्पन्न करने के लिए आपको विद्युत रूप से छोटे एंटीना की आवश्यकता होती है। अर्थात्, यदि आप 0.25 - 0.5 तरंगदैर्ध्य के कुल आकार वाले एंटीना का उपयोग करते हैं, तो आप दिशिकता को न्यूनतम कर देंगे। अर्ध-तरंग द्विध्रुवीय एंटीना या अर्ध-तरंगदैर्ध्य स्लॉट एंटीना में आमतौर पर 3 dB से कम दिशिकता होती है। यह व्यवहार में प्राप्त होने वाली सबसे कम दिशिकता है।
अंततः, हम एंटीना की दक्षता और बैंडविड्थ को कम किए बिना एंटीना को एक चौथाई तरंगदैर्ध्य से छोटा नहीं बना सकते। एंटीना दक्षता और एंटीना बैंडविड्थ पर आगे के अध्यायों में चर्चा की जाएगी।
उच्च दिशिकता वाले एंटीना के लिए, हमें कई तरंगदैर्ध्य आकारों वाले एंटीना की आवश्यकता होगी। जैसे, सैटेलाइट डिश एंटीना और हॉर्न एंटीना, जिनकी दिशिकता अधिक होती है। ऐसा आंशिक रूप से इसलिए होता है क्योंकि वे कई तरंगदैर्ध्य लंबे होते हैं।
ऐसा क्यों है? अंततः, इसका कारण फूरियर रूपांतरण के गुणों से जुड़ा है। जब आप एक छोटे स्पंद का फूरियर रूपांतरण लेते हैं, तो आपको एक विस्तृत स्पेक्ट्रम प्राप्त होता है। यह सादृश्य किसी एंटीना के विकिरण पैटर्न को निर्धारित करने में मौजूद नहीं है। विकिरण पैटर्न को एंटीना के साथ धारा या वोल्टेज के वितरण के फूरियर रूपांतरण के रूप में माना जा सकता है। इसलिए, छोटे एंटेना में व्यापक विकिरण पैटर्न (और कम दिशिकता) होते हैं। बड़े, एकसमान वोल्टेज या धारा वितरण वाले एंटेना में बहुत दिशात्मक पैटर्न (और उच्च दिशिकता) होते हैं।
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पोस्ट करने का समय: 07-नवंबर-2023
