विकिरण ही एक संज्ञा आहे जी अँटेनाद्वारे प्रसारित किंवा प्राप्त होणाऱ्या विद्युतचुंबकीय लहरींच्या तीव्रतेचे वर्णन करते. कोणत्याही अँटेनाच्या आकृतीमध्ये, अँटेनाची विकिरण वैशिष्ट्ये दर्शविणाऱ्या आकृतीला त्याचा विकिरण नमुना (radiation pattern) म्हणतात. विकिरण नमुन्याचे निरीक्षण करून, अँटेनाची कार्यक्षमता आणि दिशात्मकता सहजपणे समजू शकते. अँटेनाद्वारे उत्सर्जित होणारी शक्ती नियर-फिल्ड (near-field) आणि फार-फिल्ड (far-field) या दोन्ही क्षेत्रांवर परिणाम करते.
आलेखाच्या स्वरूपात, प्रारण हे अँटेनाच्या कोनीय स्थिती आणि त्रिज्यीय अंतराचे कार्य म्हणून व्यक्त केले जाऊ शकते. हे गणितीय कार्य अँटेनाच्या प्रारण वैशिष्ट्यांचे वर्णन करते, जे सामान्यतः गोलाकार निर्देशांकांमध्ये विद्युत क्षेत्र E(θ,ϕ) आणि चुंबकीय क्षेत्र H(θ,ϕ) द्वारे दर्शविले जाते.
विकिरण नमुना
अँटेनाद्वारे उत्सर्जित होणाऱ्या ऊर्जेचे वैशिष्ट्य तिच्या रेडिएशन पॅटर्नद्वारे ओळखले जाते. रेडिएशन पॅटर्न म्हणजे दिशेनुसार, उत्सर्जित ऊर्जा अवकाशात कशी वितरित होते याचे एक आलेखीय सादरीकरण होय. चला आता आपण ऊर्जा उत्सर्जनाच्या ठराविक पॅटर्नवर एक नजर टाकूया.
वरील आकृती डायपोल अँटेनाचा रेडिएशन पॅटर्न दर्शवते. उत्सर्जित ऊर्जा विशिष्ट दिशांमध्ये रेखाटलेल्या पॅटर्नद्वारे दर्शविली जाते, ज्यात बाण रेडिएशनची दिशा दर्शवतात. रेडिएशन पॅटर्नचे वर्गीकरण फील्ड पॅटर्न किंवा पॉवर पॅटर्न असे केले जाऊ शकते.
•क्षेत्राचा आकृतिबंध हा विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांवर अवलंबून असतो आणि तो सामान्यतः लॉगरिदमिक प्रमाणावर दर्शविला जातो.
•पॉवर पॅटर्न हे विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांच्या परिमाणांच्या वर्गाचे कार्य आहे आणि ते सामान्यतः लॉगरिदमिक स्केलवर, म्हणजेच dB मध्ये, दर्शविले जाते.
3D रेडिएशन पॅटर्न
3D रेडिएशन पॅटर्न हा गोलाकार निर्देशांकांमध्ये (r,θ,ϕ) काढलेला एक त्रिमितीय आलेख आहे, ज्याचे आरंभबिंदू निर्देशांक प्रणालीच्या केंद्रावर असते. तो खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे दिसतो —
आकृतीमध्ये सर्वदिशात्मक अँटेनाचा 3D रेडिएशन पॅटर्न दाखवला आहे, ज्यामध्ये तीन कोऑर्डिनेट अक्ष (x, y, z) स्पष्टपणे दर्शविले आहेत.
२डी रेडिएशन पॅटर्न
3D पॅटर्नला क्षैतिज आणि उभ्या प्रतलांमध्ये विभागून 2D रेडिएशन पॅटर्न मिळवता येतो. यातून मिळणाऱ्या दोन पॅटर्नना अनुक्रमे क्षैतिज प्रतल पॅटर्न आणि उभ्या प्रतल पॅटर्न असे म्हटले जाते.
वर नमूद केल्याप्रमाणे, आकृतीमध्ये सर्वदिशात्मक अँटेनाचा H-प्लेन आणि V-प्लेनमधील रेडिएशन पॅटर्न दाखवला आहे. H-प्लेन क्षैतिज पॅटर्न दर्शवतो, तर V-प्लेन अनुलंब पॅटर्न दर्शवतो.
लोब निर्मिती
विकिरण नमुन्यांच्या सादरीकरणात, अनेकदा विविध आकार आढळतात, जे प्रमुख आणि गौण विकिरण क्षेत्रे दर्शवतात. ही क्षेत्रे अँटेनाच्या विकिरण कार्यक्षमतेचे मूल्यांकन करण्यास मदत करतात. अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी, खालील आकृतीचा संदर्भ घ्या, जी डायपोल अँटेनाचा विकिरण नमुना दर्शवते.
रेडिएशन पॅटर्नमध्ये सामान्यतः एक मुख्य लोब, बाजूचे लोब आणि एक मागचा लोब असतो.
• उत्सर्जित क्षेत्राच्या मुख्य भागाला, जो मोठा परिसर व्यापतो, त्याला मुख्य लोब किंवा मुख्य बीम म्हणतात. येथेच सर्वाधिक उत्सर्जित ऊर्जा केंद्रित झालेली असते आणि त्याची दिशा अँटेनाची दिशात्मकता दर्शवते.
•विकिरण आकृतिबंधाचे बाजूला पसरलेले इतर भाग साइड लोब्स किंवा मायनर लोब्स म्हणून ओळखले जातात. हे असे प्रदेश आहेत जिथे शक्ती वाया जाते.
•याव्यतिरिक्त, मुख्य लोबच्या अगदी विरुद्ध दिशेला एक लोब असतो, ज्याला बॅक लोब म्हणतात आणि तो देखील एक प्रकारचा साइड लोबच आहे. येथेही मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा वाया जाते.
उदाहरण
रडार प्रणालीमध्ये वापरलेला अँटेना जर साइड लोब्स निर्माण करत असेल, तर लक्ष्याचा मागोवा घेणे अत्यंत कठीण होते. याचे कारण असे की, हे साइड लोब्स खोटी लक्ष्ये निर्माण करतात. खऱ्या लक्ष्यांना खोट्या लक्ष्यांपासून वेगळे ओळखणे खूप त्रासदायक असते. म्हणून, कार्यक्षमता सुधारण्यासाठी आणि ऊर्जा वाचवण्यासाठी, हे साइड लोब्स दाबले किंवा नाहीसे केले पाहिजेत.
उपचारात्मक उपाय
अशा प्रकारे वाया गेलेल्या उत्सर्जित ऊर्जेचा उपयोग करणे आवश्यक आहे. जर हे गौण लोब नाहीसे करून ती ऊर्जा एकाच दिशेत—म्हणजेच, मुख्य लोबकडे—वळवली, तर अँटेनाची दिशात्मकता वाढते, ज्यामुळे त्याची कार्यक्षमता सुधारते.
विकिरण नमुन्यांचे प्रकार
विकिरण नमुन्यांच्या सामान्य प्रकारांमध्ये खालील गोष्टींचा समावेश होतो:
• सर्वदिशात्मक नमुना (याला दिशाहीन नमुना असेही म्हणतात): हा नमुना सामान्यतः 3D दृश्यात डोनटच्या आकारासारखा दिसतो, तर 2D दृश्यात तो आठच्या आकड्याचा नमुना तयार करतो.
• पेन्सिल-बीम पॅटर्न: बीम एक टोकदार, दिशादर्शक पेन्सिलसारखा आकार दर्शवतो.
• फॅन-बीम पॅटर्न: बीम पंख्याच्या आकाराचा पॅटर्न धारण करतो.
•आकारित-बीम पॅटर्न: कोणत्याही नियमित पॅटर्नशिवाय असलेल्या असमान बीमला आकारित-बीम पॅटर्न म्हणतात.
या सर्व प्रकारच्या प्रारणांसाठी समदिश प्रारण हा संदर्भबिंदू आहे. समदिश प्रारण भौतिकदृष्ट्या साकारता येत नसले तरी, तो एक महत्त्वाचा संदर्भ ठरतो.
अँटेनांबद्दल अधिक जाणून घेण्यासाठी, कृपया येथे भेट द्या:
पोस्ट करण्याची वेळ: १० एप्रिल २०२६
