बातम्या - अँटेना सिद्धांत

या अध्यायात वायरलेस कम्युनिकेशनच्या मूलभूत मापदंडांचा परिचय करून दिला आहे, ज्याचा उद्देश कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये अँटेनाच्या भूमिकेबद्दल अधिक चांगली समज देणे आहे. वायरलेस कम्युनिकेशन हे विद्युत चुंबकीय लहरींच्या स्वरूपात केले जाते, त्यामुळे लहरींच्या प्रसारणाची वैशिष्ट्ये समजून घेणे आवश्यक ठरते.

या अध्यायात आपण खालील मापदंडांवर चर्चा करणार आहोत:

• वारंवारता
•तरंगलांबी
•इम्पेडन्स मॅचिंग
•व्हीएसडब्ल्यूआर आणि परावर्तित शक्ती
• बँडविड्थ
• टक्केवारी बँडविड्थ
•विकिरण तीव्रता

आता आपण त्यांचा सविस्तर आढावा घेऊया.

वारंवारता:

प्रमाणित व्याख्येनुसार, वारंवारता म्हणजे प्रति एकक वेळेत तरंगाच्या पुनरावृत्तीची संख्या होय. सोप्या भाषेत सांगायचे झाल्यास, वारंवारता एखादी घटना किती वेळा घडते हे दर्शवते. एक नियतकालिक तरंग प्रत्येक T सेकंदांनी (एक आवर्तकाल) पुनरावृत्त होतो आणि त्याची वारंवारता ही आवर्तकाल T चा व्यस्त असते.

गणितीयदृष्ट्या, ते खालीलप्रमाणे दिसते:

$$f = \frac{1}{T}$$

•F हे आवर्ती तरंगाची वारंवारता दर्शवते, तर

•T म्हणजे एक पूर्ण चक्र पूर्ण करण्यासाठी लागणारा वेळ.

वारंवारता हर्ट्झमध्ये मोजली जाते, ज्याला संक्षेपात Hz म्हणतात.

वरील आकृतीमध्ये व्होल्टेज (mV मध्ये) आणि वेळ (ms मध्ये) यांचे गुणोत्तर दर्शवणारी साइन वेव्ह दाखवली आहे. ही वेव्हफॉर्म प्रत्येक 2t मिलिसेकंदांनी पुनरावृत्त होते; म्हणून, तिचा आवर्तकाल T = 2t ms, आणि तिची वारंवारता f = 1/(2t) kHz आहे.

तरंगलांबी:

मानक व्याख्येनुसार, दोन सलग शिखरे किंवा दोन सलग दऱ्यांमधील अंतराला तरंगलांबी म्हणतात.

सोप्या भाषेत सांगायचे झाल्यास, तरंगलांबी म्हणजे दोन लगतच्या धन शिखरांमधील किंवा दोन लगतच्या ऋण शिखरांमधील अंतर होय. खालील आकृतीमध्ये एक आवर्ती तरंगरूप दाखवले आहे, ज्यावर तरंगलांबी (λ) आणि आयाम चिन्हांकित केलेले आहेत. वारंवारता जितकी जास्त, तरंगलांबी तितकी कमी, आणि याउलट.

तरंगलांबीचे सूत्र खालीलप्रमाणे आहे:

$$\lambda = \frac{c}{f}$$

•λ तरंगलांबी दर्शवते

•C हा प्रकाशाचा वेग आहे ($3 \times 10^8$ मीटर प्रति सेकंद)

•F ही वारंवारता आहे

तरंगलांबी λ ही मीटर, फूट किंवा इंच यांसारख्या लांबीच्या एककांमध्ये व्यक्त केली जाते. सामान्यतः वापरले जाणारे एकक मीटर आहे.

इम्पेडन्स मॅचिंग:

मानक व्याख्येनुसार, जेव्हा ट्रान्समीटरचा इम्पेडन्स रिसीव्हरच्या इम्पेडन्सच्या अंदाजे समान असतो, तेव्हा इम्पेडन्स मॅचिंग होते.

अँटेना आणि सर्किटमध्ये इम्पेडन्स जुळवणी आवश्यक आहे. अँटेना आणि रिसीव्हर किंवा ट्रान्समीटर यांच्यामध्ये जास्तीत जास्त शक्तीचे हस्तांतरण साध्य करण्यासाठी अँटेना, ट्रान्समिशन लाइन आणि सर्किट यांचे इम्पेडन्स जुळले पाहिजेत.

जुळणीची आवश्यकता
अनुनादी उपकरणे विशिष्ट अरुंद-बँड फ्रिक्वेन्सीमध्ये सर्वोत्तम आउटपुट देण्यास सक्षम असतात. एक अनुनादी उपकरण म्हणून, जेव्हा अँटेनाचा इम्पेडन्स योग्यरित्या जुळवलेला असतो, तेव्हा तो अधिक चांगली आउटपुट कामगिरी साध्य करू शकतो.

• जेव्हा अँटेनाचा प्रतिबाधा मोकळ्या जागेच्या प्रतिबाधेशी जुळतो, तेव्हा अँटेनाद्वारे उत्सर्जित होणारी शक्ती प्रभावीपणे प्रसारित होईल.

•रिसीव्हिंग अँटेनासाठी, त्याचा आउटपुट इम्पेडन्स हा रिसीव्हिंग अँम्प्लिफायर सर्किटच्या इनपुट इम्पेडन्सशी जुळला पाहिजे.

• एका ट्रान्समिटिंग अँटेनासाठी, त्याचा इनपुट इम्पेडन्स हा ट्रान्समिटिंग अँप्लिफायरच्या आउटपुट इम्पेडन्सशी तसेच ट्रान्समिशन लाइनच्या कॅरॅक्टरिस्टिक इम्पेडन्सशी जुळला पाहिजे.

प्रतिबाधा ओहममध्ये मोजली जाते आणि ती Z या चिन्हाने दर्शविली जाते.

VSWR आणि परावर्तित शक्ती:

मानक व्याख्येनुसार, स्थायी तरंगातील कमाल व्होल्टेज आणि किमान व्होल्टेज यांच्या गुणोत्तराला व्होल्टेज स्थायी तरंग गुणोत्तर (VSWR) म्हणतात.

जेव्हा अँटेना, ट्रान्समिशन लाइन आणि सर्किट यांचे प्रतिबाधा जुळत नाहीत, तेव्हा शक्तीचे प्रभावीपणे उत्सर्जन होऊ शकत नाही; त्याऐवजी, शक्तीचा काही भाग परत परावर्तित होतो.

मुख्य वैशिष्ट्ये खालीलप्रमाणे आहेत —

• इम्पेडन्स विसंगतीची पातळी दर्शवणाऱ्या पॅरामीटरला व्होल्टेज स्टँडिंग वेव्ह रेशो (VSWR) म्हणतात

•VSWR म्हणजे व्होल्टेज स्टँडिंग वेव्ह रेशो असून याला सामान्यतः SWR असेही म्हटले जाते.

•इम्पेडन्स मिसमॅच जेवढा जास्त, तेवढे VSWR मूल्य जास्त.

• प्रभावी रेडिएशन मिळवण्यासाठी, आदर्श VSWR मूल्य 1:1 असते.

• परावर्तित शक्ती म्हणजे पुढे जाणाऱ्या शक्तीचा वाया जाणारा भाग. परावर्तित शक्ती आणि VSWR हे मूलतः एकाच भौतिक घटनेचे वेगवेगळ्या दृष्टिकोनातून वर्णन करतात.

बँडविड्थ:

मानक व्याख्येनुसार, विशिष्ट संप्रेषणासाठी वाटप केलेल्या निर्दिष्ट तरंगलांबीच्या मर्यादेतील वारंवारता बँडला बँडविड्थ म्हणतात.

जेव्हा एखादे सिग्नल प्रसारित किंवा प्राप्त केले जाते, तेव्हा ते एका विशिष्ट फ्रिक्वेन्सी रेंजमध्ये कार्य करते. प्रसारणादरम्यान इतर सिग्नल्समुळे होणारा व्यत्यय टाळण्यासाठी, ही विशिष्ट फ्रिक्वेन्सी रेंज एका विशिष्ट सिग्नलला नेमून दिलेली असते.

• बँडविड्थ म्हणजे सिग्नल प्रसारणाच्या उच्च-वारंवारता आणि निम्न-वारंवारता मर्यादांमधील वारंवारतेची श्रेणी होय.

• एकदा बँडविड्थचे वाटप झाल्यावर, ती इतरांना वापरता येत नाही.

•संपूर्ण स्पेक्ट्रम बँडविड्थ विभागांमध्ये विभागलेला असतो, आणि प्रत्येक विभाग वेगवेगळ्या ट्रान्समीटरना नेमून दिलेला असतो.

आपण नुकतीच चर्चा केलेल्या बँडविड्थला निरपेक्ष बँडविड्थ असेही संबोधले जाऊ शकते.

टक्केवारी बँडविड्थ:

मानक व्याख्येनुसार, निरपेक्ष बँडविड्थ आणि तिची केंद्र वारंवारता यांच्या गुणोत्तराला टक्केवारी बँडविड्थ म्हणतात.

एका बँडमधील ज्या वारंवारतेवर सिग्नलची शक्ती सर्वाधिक असते, त्या वारंवारतेला अनुनाद वारंवारता म्हणतात, जी त्या बँडची केंद्र वारंवारता म्हणूनही ओळखली जाते आणि fC ने दर्शविली जाते.

• बँडच्या उच्च आणि निम्न वारंवारता अनुक्रमे fH आणि fL ने दर्शविल्या जातात.

• निरपेक्ष बँडविड्थ fH − fL ने दिली जाते.

• फ्रिक्वेन्सी बँडच्या रुंदीचे मूल्यांकन करण्यासाठी, त्याची फ्रॅक्शनल बँडविड्थ किंवा पर्सेंटेज बँडविड्थ मोजणे आवश्यक आहे.

एखादा घटक किंवा प्रणाली वारंवारतेतील बदलांची कोणती श्रेणी हाताळू शकते हे समजून घेण्यासाठी टक्केवारी बँडविड्थची गणना केली जाते.

•fH उच्च वारंवारता दर्शवते

•fL कमी वारंवारता दर्शवते

•fc केंद्र वारंवारता दर्शवते

बँडविड्थची टक्केवारी जेवढी जास्त, तेवढी चॅनल बँडविड्थ अधिक रुंद असते.

विकिरण तीव्रता:

विकिरण तीव्रता म्हणजे प्रति एकक घन कोनातून उत्सर्जित होणारी शक्ती होय.

अँटेना विशिष्ट दिशांमध्ये अधिक तीव्रतेने विकिरण करतो, ज्या त्याच्या कमाल विकिरण तीव्रतेशी संबंधित असतात. विकिरणाची कमाल संभाव्य श्रेणी ही विकिरण तीव्रतेद्वारे दर्शविली जाते.

गणितीय अभिव्यक्ती
उत्सर्जित शक्ती घनतेला त्रिज्यीय अंतराच्या वर्गाने गुणल्यास विकिरण तीव्रता मिळते: