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ऐरे एंटीना और व्यवस्था पर चर्चा
2022-04-10
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सार:
वास्तविक जीवन में, हम जिस टर्मिनल का उपयोग करते हैं, वह आम तौर पर सिंगल एंटीना या MIMO एंटीना से सुसज्जित होता है, जिसमें सिंगल एंटीना विकिरण दिशा आरेख में उच्च लाभ और अपेक्षाकृत व्यापक 3dB बीम होता है। कई लंबी दूरी की संचार मांगों में, अंतरिक्ष क्षीणन के लिए मजबूत दिशात्मक एंटीना (जैसे बेस स्टेशन एंटीना) की आवश्यकता होती है।
दिशात्मक एंटीना
ज़ुएगे एंटीना कॉलम में, सर्वदिशात्मक दोलक एंटीना (विद्युत चुम्बकीय तरंग उत्पादन से सममित दोलक तक एंटीना) को सबसे पहले पेश किया गया है। इस प्रकार के एंटीना का लाभ व्यापक कवरेज प्राप्त करना है, लेकिन लाभ अधिक नहीं होते हैं और संचार सीमा सीमित होती है। इसके अलावा, वास्तविक उपयोग के दौरान, सर्वदिशात्मक एंटीना को बड़े निकासी क्षेत्र की आवश्यकता होती है।
मान लीजिए अंधेरे अदृश्य वातावरण में, एक टॉर्च की शक्ति 3 है W और बहुत छोटे दीप्त क्षेत्र के बावजूद, अंधेरे में एक किरणपुंज, बहुत दीप्त है। एक सामान्य बल्ब की शक्ति 60 वाट होती है और 360° दीप्त क्षेत्र बहुत विस्तृत होता है, लेकिन दीप्तता अपेक्षाकृत कम होती है। हालाँकि बल्ब की शक्ति टॉर्च की शक्ति से 20 गुना होती है, फिर भी दृष्टि रेखा में किसी अनिश्चित वस्तु को प्रकाशित करने के लिए, अदृश्य दीप्त क्षेत्र के बावजूद, टॉर्च अनिवार्य रूप से बल्ब के लिए उपयुक्त है। दोनों के अपने-अपने फायदे और नुकसान हैं। टॉर्च दिशात्मक एंटीना के समान है और बल्ब सर्वदिशात्मक एंटीना के समान है।
तुलनात्मक रूप से, दिशात्मक एंटीना, जिसमें अधिक केंद्रीकृत विकिरण होता है ऊर्जा सर्वदिशात्मक एंटीना की तुलना में अधिक लाभ और उच्च लाभ के साथ, यह लंबी दूरी के बिंदु-से-बिंदु संचार के लिए अधिक उपयुक्त है। दिशात्मक आरेख - यागी एंटीना में दिशात्मक अंत-अग्नि एंटीना एक निष्क्रिय परावर्तक को बढ़ाकर और आठ निष्क्रिय निर्देशकों को समानांतर रूप से व्यवस्थित करके बनाया जाएगा, जो एचएफ में व्यापक रूप से पाए जा सकते हैं।, वीएचएफ और यूएचएफ तरंग ब्रांड।
जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, उत्तेजित अर्ध तरंग दोलक के H मुख का दिशात्मक आरेख एक वृत्त है, जो दर्शाता है कि विकिरण ऊर्जा क्षैतिज तल में 360° कवरेज प्राप्त कर सकती है और गैर-दिशात्मक है। लेकिन एक या कई अतिरिक्त निष्क्रिय दोलक को एक साथ रखने के बाद, एच चेहरे में दिशात्मक आरेख दिशात्मक होगा।
सामान्यतः, निर्देशकों की संख्या जितनी अधिक होगी, दिशात्मकता उतनी ही मजबूत होगी; लेकिन यह रैखिक संबंध नहीं है, क्योंकि अंत के विभिन्न निर्देशकों पर प्रेरित धारा धीरे-धीरे कमजोर होती जाती है।
यागी एंटीना के अलावा, पारंपरिक दिशात्मक एंटीना में पैराबोलिक एंटीना, विवाल्डी एंटीना और फर्श के साथ माइक्रोस्ट्रिप पैच एंटीना भी शामिल हैं (पैच एंटीना की एचएफएसएस और सीएसटी सिमुलेशन तुलना और पैच एंटीना का अभिलक्षणिक मॉड्यूल विश्लेषण और अनुप्रयोग).
ऐरे एंटीना का उपयोग क्यों किया जाता है?
The निश्चित नियम के अनुसार कई समान एकल एंटेना (जैसे सममित एंटेना) द्वारा व्यवस्थित और निर्मित एंटेना प्रणाली को एंटेना ऐरे भी कहा जाता है। स्वतंत्र इकाइयों को सामान्यतः एंटेना ऐरे के रूप में जाना जाता है, जिन्हें ऐरे तत्व या एंटेना इकाइयाँ कहा जाएगा। यह एक रैखिक ऐरे या समतलीय ऐरे होगा।
दिशात्मकता और एपर्चर दक्षता लेख में उल्लेख किया गया है प्लानर कैलिबर एंटीना की चर्चासंचार, रडार, नेविगेशन, माइक्रोवेव लैंडिंग, गड़बड़ी और एंटी-डिफॉरअस्टर्बेंस जैसी प्रणालियों की बढ़ती सख्त मांगों को पूरा करने के लिए, एंटीना अनाज में सुधार करने के लिए एंटीना इकाइयों को व्यवस्थित करना आवश्यक है, क्योंकि जब "हर कोई ईंधन जोड़ता है, लपटें ऊंची उठती हैं”.
अब, आइए जानें कि ऐन्टेना ऐरेइंग के बाद लाभ में सुधार क्यों किया जा सकता है (उदाहरण के लिए एकसमान रैखिक ऐरे लेते हुए):
जैसा कि ऊपर दिए गए चित्र में दिखाया गया है, प्रत्येक एंटीना को एंटीना के आकार और आकृति तथा इकाइयों के बीच युग्मन कारक की उपेक्षा करते हुए बिंदु स्रोत माना जाता है। यह मानते हुए कि दूरस्थ क्षेत्र को लगभग इस प्रकार देखा जा सकता है कि विभिन्न एंटीना इकाइयों से निर्दिष्ट बिंदु तक किरणें समानांतर होती हैं, n के बीच तरंग-पथ अंतरth इकाई और 1st इकाई है:
चित्र में प्रथम एंटीना इकाई की उत्तेजन धारा, आसन्न दो इकाइयों का उत्तेजन कला अंतर है, तथा n इकाई का सुदूर क्षेत्र विकिरण क्षेत्र है।th इकाई (मनमाना रूप) नीचे लिखी जा सकती है:
कुल क्षेत्र नीचे दर्ज किया जा सकता है:
मान लीजिए सरणी कारक है:
इसे सरलीकृत रूप में इस प्रकार समझा जा सकता है:
Put आगे और सामान्य कारक को सामान्य करें, और सामान्यीकृत कारक प्राप्त होगा:
जब कुल विकिरण शक्ति समान होती है, तो मुख्य लोब की अधिकतम दिशा पर शक्ति घनत्व और पूरे स्थान के औसत शक्ति घनत्व के अनुपात को इस प्रकार परिभाषित किया जाता है दिशात्मकता कारकऐन्टेना हानि की उपेक्षा करते हुए, दिशिकता कारक को ऐन्टेना का वास्तविक लाभ माना जा सकता है। इसी प्रकार, यदि केवल एकसमान रैखिक सरणी पर विचार किया जाए, तो सूत्र इस प्रकार होगा।
साइड शॉट ऐरे के संबंध में, निम्नलिखित समीकरण स्थापित किया जाएगा जब इकाइयों की संख्या N अपेक्षाकृत बड़ी होगी:
Iसमाकलन प्रचालन में लाने के मामले में, समाकलन की ऊपरी और निचली सीमाओं को प्रतिस्थापित करके आगे का प्रचालन किया जा सकता है।
इसलिए, समान आयाम और समान चरण वाले समान रैखिक सरणी के लिए, सबसे बड़ा लाभ नीचे व्यक्त किया जा सकता है:
यहाँ यह सरणी की लंबाई है। यह दर्शाता है कि जब इकाई अंतराल निश्चित होता है, तो इकाइयों की संख्या और लाभ सैद्धांतिक रूप से एक रैखिक संबंध दर्शाते हैं। इस बीच, सूत्र यह दर्शाता है कि जब सरणी का आकार निश्चित होता है, तो एंटीना इकाइयों को अंधाधुंध बढ़ाने पर यह सरणी लाभ में सुधार के लिए आवश्यक रूप से उपयोगी नहीं होता है। इस प्रकार विरल सरणी प्राप्त होती है। विरल सरणी इंजीनियरिंग लागत को कम करने के लिए एंटीना इकाइयों को एक निश्चित सीमा तक कम कर सकती है, और इसके अलावा, यह सरणी तत्वों को व्यवस्थित करने में अधिक स्वतंत्र है। पिताजी, जिससे, इसके अलावा, बेहतर एंटीना प्रदर्शन प्राप्त किया जा सकता है।
मान लीजिए नीचे दिया गया चित्र एक पैच एंटीना की रैखिक सरणी है, तो निश्चित कुल सरणी लंबाई है: इकाइयों की संख्या * इकाई अंतर = 100 मिमी. के बाद से सीएसटी मॉडलिंग में अनुवाद संचालन सभी-चर मॉडलिंग, y-अक्ष दिशा के आयाम का समर्थन करता है एंटीना इकाई को इस प्रकार तय किया जा सकता है 12.5 मिमी और x-अक्ष पर दिशा इस प्रकार सेट की गई है 100 मिमी/इकाईसंदर्भ के लिए इकाइयों की संख्या को एक चर के रूप में सेट करें, और निश्चित कुल सरणी लंबाई के तहत एकसमान सरणी के मामले में विभिन्न इकाइयों की संख्या के अनुरूप वास्तविक लाभ परिवर्तनों का अनुकरण किया जाएगा।
नीचे दिया गया चित्र विभिन्न इकाइयों की परिस्थितियों को दर्शाता है: यूनिट 1 का पोर्ट प्रतिबिंब गुणांक। 17GHz एस11 मूलतः यहाँ पर है -15dB या तो, और पोर्ट मिलान उत्कृष्ट है।
के आयामों के अंतर्गत 12.5 मिमी×100 मिमी, 17GHz का संगत अधिकतम लाभ निम्नानुसार होगा जब एपर्चर दक्षता 100% है।
नीचे दिशात्मकता दिखाई गई है विभिन्न इकाइयों की संख्या के साथ तुलना करके सभी इकाइयों के समान-चरण उत्तेजना के तहत 17GHz का उपयोग किया गया।
उपरोक्त परिणाम के अनुसार, यदि इकाइयों की संख्या बहुत कम है, तो दिशात्मकता कम हो जाएगी और प्रथम पंखुड़ियों की जोड़ी अपेक्षाकृत अधिक होगी। इकाइयों की संख्या (8 और 10) में मूल रूप से एकसमान दिशात्मकता होती है। पूर्व में बड़ी इकाई रिक्ति होती है और इकाइयों के बीच अलगाव अधिक लाभप्रद होता है।
In सामान्यतः, ऐरेइंग आकार निर्धारण के आधार पर, ऐन्टेना इकाई को अंधाधुंध बढ़ाने से हमेशा ऐन्टेना लाभ में सुधार नहीं हो सकता; इसके विपरीत, इससे ऐन्टेना इकाइयों के बीच अलगाव में कमी आ सकती है, जिससे ऐन्टेना लाभ भी कम हो जाता है। इकाई अंतराल और इकाइयों की संख्या बीम स्कैनिंग कोण सीमा, इकाई अलगाव और विशिष्ट आवश्यकताओं (जैसे वास्तविक लागत बजट) के अनुसार निर्धारित की जानी चाहिए।
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