एपर्चर एंटेना एक महत्वपूर्ण प्रकार के एंटेना हैं जिनका व्यापक रूप से माइक्रोवेव, मिलीमीटर-वेव, रडार, संचार और एंटेना मापन प्रणालियों में उपयोग किया जाता है। तार वाले एंटेना के विपरीत, जो मुख्य रूप से चालक तत्वों के साथ प्रवाहित होने वाली धाराओं के माध्यम से विकिरण करते हैं, एपर्चर एंटेना एक छिद्र या एपर्चर के माध्यम से विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का विकिरण करते हैं।
इसका एक सामान्य उदाहरण ओपन-एंडेड वेवगाइड है। जब विद्युत चुम्बकीय तरंगें वेवगाइड से होकर गुजरती हैं और एक खुले सिरे तक पहुँचती हैं, तो निर्देशित ऊर्जा का कुछ हिस्सा मुक्त अंतरिक्ष में विकीर्ण हो जाता है। एपर्चर की ज्यामिति, क्षेत्र वितरण और आसपास की संरचना को नियंत्रित करके, इंजीनियर प्रतिबाधा मिलान, दिशात्मकता, लाभ और विकिरण विशेषताओं को और बेहतर बना सकते हैं।
सामान्य एपर्चर-प्रकार के एंटेना में शामिल हैंखुले सिरे वाले वेवगाइड एंटेना,हॉर्न एंटेनाऔर स्लॉट एंटेनामूल संदर्भ लेख में भी इन तीनों संरचनाओं को एपर्चर एंटेना के अंतर्गत वर्गीकृत किया गया है।
1. एपर्चर एंटीना क्या है?
एंटीना इंजीनियरिंग में, एक एपर्चर को एक ऐसे छिद्र के रूप में माना जा सकता है जिसके माध्यम से निर्देशित संरचना से विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र मुक्त स्थान में जुड़ते हैं।
वेवगाइड को विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को सीमित और निर्देशित करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। यदि वेवगाइड को एक चालक दीवार द्वारा समाप्त किया जाता है, तो ऊर्जा सीमित रहती है या समाप्ति की शर्तों के अनुसार परावर्तित हो जाती है। हालाँकि, जब वेवगाइड को खोला जाता है, तो छिद्र पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र मुक्त स्थान में विकीर्ण हो सकता है।
इसलिए एपर्चर एक निर्देशित विद्युत चुम्बकीय मोड और एक विकीर्ण विद्युत चुम्बकीय तरंग के बीच संक्रमण क्षेत्र के रूप में कार्य करता है।
विकिरण की वास्तविक विशेषताएं कई कारकों पर निर्भर करती हैं, जिनमें शामिल हैं:
- छिद्र के आयाम और आकार
- ऑपरेटिंग तरंगदैर्ध्य
- वेवगाइड मोड
- विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र वितरण
- निकला हुआ भाग या आसपास की चालक संरचना
- एपर्चर पर प्रतिबाधा मिलान
खुले सिरे वाले आयताकार वेवगाइड पर किए गए शोध से पता चलता है कि एपर्चर क्षेत्र और आसपास के फ्लेंज किनारों से होने वाला विवर्तन दोनों ही परिणामी विकिरण क्षेत्र में योगदान कर सकते हैं।
चित्र 1. एपर्चर विकिरण को दर्शाने के लिए प्रयुक्त आयताकार वेवगाइड संरचना का उदाहरण।
2. एक खुले सिरे वाला वेवगाइड विकिरण कैसे करता है?
जब एक प्रसारित तरंगगाइड मोड एक खुले छिद्र तक पहुँचता है, तो विद्युत चुम्बकीय सीमा स्थितियाँ अचानक बदल जाती हैं। क्षेत्र अब चालक दीवारों द्वारा पूरी तरह से सीमित नहीं रहते हैं, जिससे विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा का एक हिस्सा मुक्त स्थान में विकीर्ण हो जाता है।
साथ ही, वेवगाइड से मुक्त स्थान में संक्रमण आमतौर पर पूरी तरह से मेल नहीं खाता है। इसलिए कुछ ऊर्जा वापस वेवगाइड में परावर्तित हो सकती है।
यह संबंधविकिरण और परावर्तनयह एपर्चर एंटीना डिजाइन का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।
एक साधारण ओपन-एंडेड वेवगाइड एंटीना के रूप में कार्य कर सकता है, लेकिन इसकी विकिरण दक्षता, प्रतिबाधा मिलान, लाभ और बीम विशेषताएँ हर अनुप्रयोग के लिए इष्टतम नहीं हो सकती हैं। इंजीनियर बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए एपर्चर ज्यामिति को संशोधित कर सकते हैं। सबसे परिचित उदाहरणों में से एक है...हॉर्न एंटीनाजिसमें वेवगाइड धीरे-धीरे एपर्चर की ओर फैलता है।
3. एपर्चर एंटेना की परिचालन आवृत्ति
सभी एपर्चर एंटेना के लिए कोई एक सार्वभौमिक परिचालन आवृत्ति सीमा नहीं है।
वेवगाइड-आधारित एपर्चर एंटीना की प्रयोग करने योग्य आवृत्ति सीमा मुख्य रूप से निम्न कारकों द्वारा निर्धारित होती है:वेवगाइड के आयाम, वेवगाइड का प्रकार, समर्थित प्रसार मोड और कटऑफ आवृत्तियाँ.
इसलिए, माइक्रोवेव और मिलीमीटर-वेव आवृत्ति बैंडों के लिए अलग-अलग मानकीकृत वेवगाइड आकारों का उपयोग किया जाता है।
यह उच्च आवृत्ति वाले आरएफ सिस्टम में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है और तरंगदैर्ध्य छोटी होती जाती है, वेवगाइड और एपर्चर के आयाम भी छोटे होते जाते हैं, जिससे एपर्चर एंटेना का उपयोग माइक्रोवेव, मिलीमीटर-वेव और यहां तक कि सब-टीएचजेड सिस्टम में भी प्रभावी ढंग से किया जा सकता है।
4. एपर्चर एंटीना का विकिरण पैटर्न
एक एपर्चर एंटीना का विकिरण पैटर्न एपर्चर के आकार, क्षेत्र वितरण, संचालन मोड, तरंगदैर्ध्य और आसपास की संरचना पर बहुत अधिक निर्भर करता है।
एक खुले सिरे वाला वेवगाइड आमतौर पर अपेक्षाकृत चौड़ा बीम उत्पन्न करता है, लेकिन इसे स्वतः ही सर्वदिशात्मक एंटीना नहीं कहा जा सकता। इसके ई-प्लेन और एच-प्लेन विकिरण गुण छिद्र पर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के वितरण द्वारा निर्धारित होते हैं।
आसपास का फ्लैंज भी परिणामी विकिरण पैटर्न को प्रभावित कर सकता है क्योंकि इसके किनारों से विवर्तित क्षेत्र कुल विकिरण क्षेत्र में योगदान करते हैं। आधुनिक विश्लेषणात्मक अध्ययन दूर-क्षेत्र व्यवहार की गणना करते समय एपर्चर विकिरण और फ्लैंज-किनारे के विवर्तन दोनों को स्पष्ट रूप से ध्यान में रखते हैं।
प्रभावी एपर्चर के आकार को बढ़ाने से आम तौर पर उच्च दिशात्मकता और एक संकरा मुख्य बीम प्राप्त हो सकता है, यही कारण है कि जब उच्च लाभ की आवश्यकता होती है तो हॉर्न एंटेना और बड़े एपर्चर संरचनाओं का आमतौर पर उपयोग किया जाता है।
गैर-निर्देशात्मक विकिरण पैटर्न
5. एपर्चर एंटेना के मुख्य प्रकार
ओपन-एंडेड वेवगाइड एंटीना
एक खुला वेवगाइड सबसे सरल एपर्चर रेडिएटर में से एक है। इसकी कॉम्पैक्ट संरचना और वेवगाइड सिस्टम के साथ सीधी अनुकूलता इसे माइक्रोवेव और मिलीमीटर-वेव प्रयोगशालाओं, एंटीना मापन, प्रोब, फीड और अन्य आरएफ सिस्टम में उपयोगी बनाती है।
हॉर्न एंटीना
हॉर्न एंटीना को एक वेवगाइड के रूप में माना जा सकता है जिसका अनुप्रस्थ काट विकिरण छिद्र की ओर धीरे-धीरे फैलता है। यह क्रमिक परिवर्तन निर्देशित तरंगों से मुक्त-स्थान विकिरण में रूपांतरण को बेहतर बनाता है और बेहतर प्रतिबाधा मिलान, उच्च लाभ और अधिक नियंत्रित विकिरण पैटर्न प्रदान कर सकता है।
हॉर्न एंटेना का व्यापक रूप से एंटेना मापन, ईएमसी परीक्षण, रडार, संचार प्रणालियों, फीड सिस्टम और मिलीमीटर-वेव अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।
स्लॉट एंटीना
स्लॉट एंटीना विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को विकीर्ण करने के लिए चालक सतह में कटे हुए छेद या स्लॉट का उपयोग करता है। स्लॉट की ज्यामिति, उत्तेजना और आसपास की संरचना के आधार पर, स्लॉट एंटीना को व्यक्तिगत रूप से या सरणी में संयोजित करके लागू किया जा सकता है।
इनका व्यापक रूप से माइक्रोवेव सिस्टम में उपयोग किया जाता है जहां कम प्रोफाइल वाली संरचनाओं, एकीकरण या सरणी विन्यास की आवश्यकता होती है।
6. आरएफ और माइक्रोवेव इंजीनियरिंग में एपर्चर एंटेना
क्योंकि एपर्चर एंटेना वेवगाइड ट्रांसमिशन संरचनाओं के साथ स्वाभाविक रूप से एकीकृत होते हैं, इसलिए वे माइक्रोवेव और मिलीमीटर-वेव आवृत्तियों पर विशेष रूप से महत्वपूर्ण होते हैं।
इसके सामान्य अनुप्रयोगों में शामिल हैं:
- एंटीना लाभ और विकिरण पैटर्न माप
- ईएमसी और ईएमआई परीक्षण
- रडार प्रणालियाँ
- माइक्रोवेव और मिलीमीटर-वेव संचार
- एंटीना फ़ीड सिस्टम
- आरएफ प्रयोगशाला माप
- दिशात्मक संचरण और ग्रहण
- परीक्षण और अंशांकन प्रणालियाँ
एंटीना इंजीनियरों के लिए, उपयुक्त एपर्चर एंटीना का चयन करने के लिए केवल आवृत्ति पर विचार करना ही पर्याप्त नहीं है। गेन, बीमविड्थ, पोलराइजेशन, वीएसडब्ल्यूआर, वेवगाइड का आकार, फ्लेंज का प्रकार, पावर हैंडलिंग और यांत्रिक आयाम जैसे पैरामीटर सिस्टम के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकते हैं।
निष्कर्ष
एपर्चर एंटेना निर्देशित विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को मुक्त-स्थान विकिरण में परिवर्तित करने का एक कुशल तरीका प्रदान करते हैं, जिससे वे माइक्रोवेव और मिलीमीटर-वेव इंजीनियरिंग में एक मूलभूत एंटेना श्रेणी बन जाते हैं।
सरल खुले सिरे वाले वेवगाइड से लेकर अनुकूलित हॉर्न और स्लॉट संरचनाओं तक, एपर्चर एंटेना को गेन, बीमविड्थ, ध्रुवीकरण, आवृत्ति रेंज और सिस्टम एकीकरण आवश्यकताओं के विभिन्न संयोजनों के लिए डिजाइन किया जा सकता है।
इसलिए, आरएफ परीक्षण, संचार, रडार और मापन प्रणालियों के लिए एंटेना का चयन या डिजाइन करते समय यह समझना आवश्यक है कि एपर्चर का आकार, विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वितरण, वेवगाइड मोड और आसपास की संरचनाएं विकिरण प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करती हैं।
पोस्ट करने का समय: 14 अगस्त 2026
