लघु द्विध्रुवीय एंटीना: संरचना, कार्य सिद्धांत और विकिरण पैटर्न

लघु द्विध्रुवीय एंटीना, एंटीना सिद्धांत में प्रयुक्त मूलभूत मॉडलों में से एक है। यह एक सरल रैखिक तार वाला एंटीना है जिसकी कुल लंबाई परिचालन संकेत की तरंगदैर्घ्य से काफी कम होती है। संरचना देखने में भले ही बहुत सरल लगे, लेकिन लघु द्विध्रुवीय एंटीना धारा वितरण, विकिरण व्यवहार, एंटीना प्रतिबाधा और एंटीना के आकार तथा तरंगदैर्घ्य के बीच संबंध को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण संदर्भ मॉडल है।

एंटीना इंजीनियरिंग में, एक द्विध्रुव को आमतौर पर "छोटा" माना जाता है जब उसकी कुल लंबाई तरंगदैर्ध्य के दसवें हिस्से से कम होती है:

L < \frac{\lambda}{10}

यहां, (L) द्विध्रुव चालक की लंबाई को दर्शाता है, और (λ) परिचालन आवृत्ति पर तरंगदैर्घ्य को दर्शाता है। यह परिभाषा विद्युत लंबाई पर आधारित है, न कि किसी निश्चित आवृत्ति सीमा पर। दूसरे शब्दों में, एक छोटा द्विध्रुव सैद्धांतिक रूप से विभिन्न आवृत्ति कोणों में दिखाई दे सकता है, बशर्ते उसकी भौतिक लंबाई तरंगदैर्घ्य से काफी कम रहे।

क्योंकि एंटीना विद्युत रूप से छोटा होता है, इसलिए चालक के अनुदिश धारा का वितरण अर्ध-तरंग द्विध्रुव से भिन्न होता है। एक व्यावहारिक लघु द्विध्रुव में, धारा आमतौर पर फीड बिंदु के पास अधिकतम होती है और चालक के सिरों की ओर घटती जाती है। चूंकि चालक की लंबाई तरंगदैर्घ्य से काफी कम होती है, इसलिए एंटीना विकिरण के लिए अपने भौतिक आकार का कुशलतापूर्वक उपयोग नहीं करता है। परिणामस्वरूप, लघु द्विध्रुवों में आमतौर पर कम विकिरण प्रतिरोध और अपेक्षाकृत कम विकिरण दक्षता होती है, विशेष रूप से चालक हानि और मिलान हानि को ध्यान में रखते हुए।

इससे संबंधित एक सैद्धांतिक मॉडल अतिसूक्ष्म द्विध्रुव है। अतिसूक्ष्म द्विध्रुव एक आदर्श एंटीना है जिसकी लंबाई तरंगदैर्ध्य से बहुत कम होती है। इसे अक्सर इस प्रकार व्यक्त किया जाता है:

[\Delta l \ll \lambda]

कुछ सरलीकृत एंटीना मॉडलों में, यह माना जा सकता है कि अतिसूक्ष्म द्विध्रुव में लगभग एकसमान धारा वितरण होता है। यह इसे सैद्धांतिक विश्लेषण के लिए उपयोगी बनाता है, भले ही यह स्वयं में एक व्यावहारिक एंटीना संरचना न हो। इंजीनियर अक्सर अधिक जटिल एंटीना विकिरण समस्याओं को समझने के लिए अतिसूक्ष्म द्विध्रुव का उपयोग एक आधारभूत संरचना के रूप में करते हैं।

वास्तविक एंटीना संरचनाओं में, धारा वितरण को बेहतर बनाने या एंटीना प्रणाली के भौतिक आकार को कम करने के लिए कैपेसिटिव लोडिंग प्लेट या टॉप-लोडिंग तत्वों का उपयोग किया जा सकता है। ये लोडिंग संरचनाएं विद्युत रूप से छोटे एंटीना को अधिक उपयोगी बनाने में मदद कर सकती हैं, लेकिन वे इस मूल तथ्य को नहीं बदलतीं कि एक छोटा द्विध्रुवीय एंटीना, अर्ध-तरंग द्विध्रुवीय एंटीना जैसे अनुनादी एंटीना की तुलना में कम कुशल होता है।

लघु द्विध्रुव का विकिरण पैटर्न अर्ध-तरंग द्विध्रुव के समान होता है। यदि द्विध्रुव को लंबवत रखा जाए, तो क्षैतिज तल में इसका विकिरण पैटर्न लगभग सर्वदिशात्मक होता है। द्वि-आयामी दृश्य में, इस पैटर्न को अक्सर आठ के आकार का बताया जाता है, जिसमें अधिकतम विकिरण एंटीना अक्ष के लंबवत और न्यूनतम विकिरण एंटीना अक्ष के अनुदिश होता है।

लघु द्विध्रुवीय एंटेना आमतौर पर निम्न-आवृत्ति और मध्यम-आवृत्ति प्राप्त करने वाली प्रणालियों में चर्चा का विषय होते हैं, जहाँ तरंगदैर्ध्य बहुत लंबी होती है और भौतिक रूप से अनुनादी एंटेना का निर्माण करना बहुत बड़ा हो सकता है। इन मामलों में, लघु द्विध्रुवीय एंटेना एक कॉम्पैक्ट प्राप्त करने वाली संरचना प्रदान करता है, हालाँकि प्रतिबाधा मिलान और दक्षता पर सावधानीपूर्वक विचार करना आवश्यक है।

इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से, लघु द्विध्रुव मात्र एक साधारण एंटीना संरचना से कहीं अधिक है। यह समझने में सहायक है कि एंटीना की लंबाई क्यों मायने रखती है, धारा वितरण विकिरण को कैसे प्रभावित करता है, और विद्युत रूप से छोटे एंटीना को अक्सर मिलान नेटवर्क या लोडिंग तकनीकों की आवश्यकता क्यों होती है। आरएफ और माइक्रोवेव इंजीनियरों के लिए, लघु द्विध्रुव को समझना व्यावहारिक एंटीना, विद्युत रूप से छोटे एंटीना, मापन एंटीना और अधिक उन्नत एंटीना प्रणालियों के अध्ययन के लिए एक उपयोगी आधार प्रदान करता है।