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एंटीना का प्रभावी छिद्र: सूत्र और फ्रिस समीकरण

एंटीना का प्रभावी एपर्चर क्या होता है?

एक एंटेना का प्रभावी एपर्चर, जिसे भी कहा जाता हैप्रभावी क्षेत्र (Ae), यह बताता है कि एक रिसीविंग एंटीना आपतित विद्युत चुम्बकीय तरंग से कितनी प्रभावी ढंग से शक्ति ग्रहण करता है। यह एक समतुल्य रिसीविंग क्षेत्र है, न कि एंटीना का भौतिक छिद्र।

अधिकतम ग्रहण की दिशा से आने वाली ध्रुवीकरण-मिलान वाली समतल तरंग के लिए, प्रभावी एपर्चर आपतित शक्ति घनत्व को एंटीना टर्मिनलों पर उपलब्ध शक्ति से जोड़ता है।

If Sआपतित शक्ति घनत्व W/m² में है।2औरPrयदि उपलब्ध प्राप्त शक्ति वाट में है, तो:

Pr= एसएe

यदि आगमन दिशा और ध्रुवीकरण संरेखित हों, तो एक बड़ा प्रभावी एपर्चर समान आपतित क्षेत्र से अधिक शक्ति एकत्रित करता है।

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प्रभावी एपर्चर विकिरण दक्षता और कंडक्टर और डाइइलेक्ट्रिक हानियों सहित अन्य एंटीना हानियों को ध्यान में रखता है। इसलिए यह केवल भौतिक आकार के बजाय उपयोगी रिसीविंग प्रदर्शन को मापता है। एपर्चर दक्षता, प्रतिबाधा बेमेल और ध्रुवीकरण बेमेल, ये सभी रिसीवर को दी जाने वाली शक्ति को कम कर सकते हैं।

प्रभावी एपर्चर सूत्र और एंटीना लाभ

किसी भी एंटीना का अधिकतम प्रभावी एपर्चर उसके गेन से संबंधित होता है।Gऔर तरंगदैर्ध्यλद्वारा:

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Ae= जीλ2/(4π)

इस समीकरण में गेन को dBi के बजाय रैखिक अनुपात के रूप में उपयोग करें। गेन को परिवर्तित करेंजी = 10जी(डीबीआई)/10क्योंकि तरंगदैर्ध्य बराबर हैसी/एफजब गेन स्थिर रखा जाता है, तो आवृत्ति बढ़ने के साथ प्रभावी एपर्चर घटता जाता है।

इसके विपरीत, समान भौतिक एपर्चर वाले एंटेना कम तरंगदैर्ध्य पर उच्च लाभ प्राप्त कर सकते हैं, बशर्ते एपर्चर दक्षता तुलनीय बनी रहे। यह संबंध इंजीनियरों को विभिन्न आवृत्तियों पर प्राप्त करने की क्षमता की तुलना करने में मदद करता है।

प्रभावी एपर्चर कैसे निर्धारित किया जाता है?

प्रभावी एपर्चर की गणना मापे गए गेन से की जा सकती है, जिसे संदर्भ एंटीना से तुलना करके निर्धारित किया जा सकता है, या कैलिब्रेटेड रिसीव-पावर मापों से अनुमान लगाया जा सकता है। यह परिणाम लिंक बजट, एंटीना माप और सिस्टम संवेदनशीलता अनुमानों में उपयोगी होता है।

मापन अनुप्रयोगों के लिए, RF MISO के बारे में जानें।मानक लाभ हॉर्न एंटेनाजो निर्दिष्ट आवृत्ति बैंडों पर ज्ञात लाभ प्रदान करते हैं।

फ्रिस ट्रांसमिशन समीकरण में प्रभावी एपर्चर का उपयोग करना

फ्रिस संचरण समीकरणयह मुक्त-स्थान सुदूर-क्षेत्र लिंक में प्रेषित शक्ति, एंटेना लाभ, तरंगदैर्घ्य और पृथक्करण दूरी को जोड़ता है। ट्रांसमीटर लाभ के लिए।Gtरिसीवर लाभGrतरंगदैर्ध्यλऔर दूरीRयह रिसीविंग एंटीना पर उपलब्ध शक्ति का अनुमान लगाता है।

का उपयोग करते हुएPr= एसएeयह रिसीविंग इफेक्टिव एपर्चर की भूमिका को स्पष्ट करता है: ट्रांसमिटिंग एंटीना रिसीवर पर पावर डेंसिटी स्थापित करता है, और रिसीविंग एंटीना उस फील्ड के एक हिस्से को टर्मिनल पावर में परिवर्तित करता है।

फ्रिस संचरण सूत्र व्युत्पन्न करना

दो एंटेना पर विचार करें जो एक दूसरे से दूरी पर स्थित हैंRअबाधित मुक्त स्थान में। प्राप्त करने वाला एंटीना ट्रांसमीटर के सुदूर क्षेत्र में होना चाहिए, और दोनों एंटीना दिशा और ध्रुवीकरण में संरेखित होने चाहिए।

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If Ptएक आदर्श समदैशिक संचारण एंटेना को वाट ऊर्जा प्रदान की जाती है, तो शक्ति एक गोले की सतह पर फैल जाती है। दूरी परR, आपतित शक्ति घनत्व है:

41bd284bf819e176ae631950cd267f7

चित्र 1. संचारित (Tx) और प्राप्त (Rx) एंटेना अलग-अलग दूरी पर स्थित हैंR.

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व्यावहारिक संचरण एंटेना के लिए जिसमें गेन हो।Gtरिसीवर की ओर, आपतित शक्ति घनत्व उस लाभ कारक से बढ़ जाता है:

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यदि प्राप्त करने वाले एंटेना में प्रभावी एपर्चर हैAeप्राप्त उपलब्ध शक्ति आपतित शक्ति घनत्व के गुणनफल के बराबर होती है।Ae:

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रिसीविंग एंटीना के लिए गेन-एपर्चर संबंध को प्रतिस्थापित करने पर हमें प्राप्त होता है:

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अतः प्राप्त शक्ति को परिचित मुक्त-स्थान रूप में लिखा जा सकता है:

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समीकरण 1.तरंग दैर्ध्य के संदर्भ में शुक्र संचरण समीकरण।

समीकरण 1यह संचारण शक्ति, एंटेना लाभ, तरंगदैर्ध्य और पृथक्करण दूरी के बीच संबंध स्थापित करता है। यह दूर क्षेत्र में सीधी रेखा में मुक्त-स्थान प्रसार के लिए मान्य है। वास्तविक प्रणालियों में केबल हानि, कनेक्टर हानि, दिशा त्रुटि, वायुमंडलीय क्षीणन और अन्य प्रसार प्रभावों के लिए अतिरिक्त शब्दों की आवश्यकता होती है।

फ्रिस समीकरण का आवृत्ति रूप

क्योंकिλ = c/fइस समीकरण को आवृत्ति के संदर्भ में भी व्यक्त किया जा सकता है:

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समीकरण 2.फ्रीस संचरण समीकरण को आवृत्ति के संदर्भ में व्यक्त किया गया है।

आवृत्ति किस प्रकार प्राप्त शक्ति को प्रभावित करती है?

जब एंटेना गेन और दूरी स्थिर रखी जाती है, तो फ्रिस समीकरण भविष्यवाणी करता है कि आवृत्ति बढ़ने पर प्राप्त शक्ति कम हो जाएगी क्योंकि तरंगदैर्ध्य छोटी हो जाती है। यह तुलना प्रत्येक आवृत्ति पर समान गेन मानों को मानकर की गई है।

हालांकि, निश्चित भौतिक एपर्चर वाले एंटेना के लिए, तरंगदैर्ध्य घटने पर लाभ आमतौर पर बढ़ता है। इसलिए, दिशात्मक, उच्च-लाभ वाले एंटेना के साथ उच्च-आवृत्ति और मिलीमीटर-तरंग लिंक बेहतर प्रदर्शन प्राप्त कर सकते हैं, बशर्ते लिंक बजट में पॉइंटिंग सटीकता, वायुमंडलीय अवशोषण, बारिश और हार्डवेयर हानियों को भी ध्यान में रखा गया हो।

फ्रिस समीकरण को पूर्ण प्रसार मॉडल के बजाय मुक्त-स्थान संदर्भ के रूप में उपयोग करें। यह दूर-क्षेत्र संचालन, अबाधित दृष्टि रेखा और सही ढंग से संरेखित एंटेना को मानता है।

ध्रुवीकरण बेमेल

यदि प्रेषण और प्राप्ति एंटेना ध्रुवीकरण के मामले में मेल नहीं खाते हैं, तो आदर्श प्राप्त शक्ति को ध्रुवीकरण हानि गुणांक (PLF) से गुणा करें। मानकीकृत ध्रुवीकरण सदिशों के लिए, PLF का मान 0 से 1 के बीच होता है; 1 का मान पूर्ण मिलान दर्शाता है। नीचे दिए गए सामान्यीकृत रूप में यह बेमेल पद शामिल है।

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समीकरण 3.ध्रुवीकरण बेमेल सहित सामान्यीकृत फ्रिस संचरण समीकरण।

चाबी छीनना

  • प्रभावी छिद्र आपतित शक्ति घनत्व को उपलब्ध प्राप्त शक्ति में परिवर्तित करता है।
  • लाभ के लिएGऔर तरंगदैर्ध्यλ, Ae= जीλ2/(4π).
  • एपर्चर और फ्रिस की गणना में dBi के बजाय लीनियर गेन का उपयोग करें।
  • फ्रिस दूर-क्षेत्र, सीधी दृष्टि रेखा वाले मुक्त-स्थान लिंक पर लागू होता है; व्यावहारिक लिंक बजट के लिए अतिरिक्त नुकसान की आवश्यकता होती है।

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फ़ोन: 0086-028-82695327


पोस्ट करने का समय: 8 जनवरी 2024

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