बातमी - हेलिकल अँटेना: ब्रॉडबँड सर्क्युलर पोलरायझेशनसाठी आदर्श निवड

एसर्पिल अँटेनाहे वायर अँटेनाचे एक प्रातिनिधिक उदाहरण आहे, जे त्याच्या सर्पिलाकार रचनेमुळे ओळखले जाते. हा एक ब्रॉडबँड अँटेना असून तो VHF आणि UHF बँडसाठी योग्य आहे.

हेलिकल अँटेना अंदाजे 30 MHz ते 3 GHz च्या फ्रिक्वेन्सी रेंजवर काम करतो, जो प्रामुख्याने VHF आणि UHF बँड्सना कव्हर करतो.

सर्पिल अँटेनाची रचना आणि कार्यप्रणाली

स्पायरल अँटेना हा एका वाहकाला सर्पिलाकार आकारात गुंडाळून आणि त्याला फीडलाइनद्वारे ग्राउंड प्लेनशी जोडून तयार केला जातो. त्याच्या साध्या रचनेमुळे, तो नैसर्गिकरित्या वर्तुळाकार ध्रुवीकृत लहरी निर्माण करतो आणि सॅटेलाइट रिले सिस्टीमसारख्या बाह्य अवकाशातील संप्रेषणामध्ये त्याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.

वरील आकृतीमध्ये उपग्रह संप्रेषणासाठी वापरली जाणारी स्पायरल अँटेना प्रणाली दाखवली आहे. अशा अँटेनांना सामान्यतः घराबाहेर बसवण्यासाठी पुरेशा जागेची आवश्यकता असते.

स्पायरल अँटेनामध्ये हेलिक्सच्या (सर्पिलाकार) आकारात जाड तांब्याच्या तारेचे किंवा नळीचे वेटोळे असते, जे एका सपाट धातूच्या ग्राउंड प्लेनसोबत काम करते. हेलिक्सचे एक टोक कोॲक्सिअल केबलच्या मध्यवर्ती कंडक्टरला जोडलेले असते, तर बाहेरील कंडक्टर ग्राउंड प्लेनला जोडलेला असतो.

वरील चित्रात स्पायरल अँटेनाची रचना आणि त्याच्या घटकांचे तपशीलवार दृश्य दर्शवले आहे.

स्पायरल अँटेनाची रेडिएशन वैशिष्ट्ये प्रामुख्याने हेलिक्सचा व्यास, वळणांमधील अंतर (पिच) आणि पिच अँगल यांवर अवलंबून असतात.

पिच कोन म्हणजे हेलिक्सच्या स्पर्शिके आणि हेलिक्स अक्षाला लंब असलेल्या प्रतलाच्या मधला कोन असून, तो खालीलप्रमाणे दिला जातो:

कुठे:

•D हा हेलिक्सचा व्यास आहे

•S म्हणजे पिच (लगतच्या वळणांमधील केंद्र-ते-केंद्र अंतर)

•α हा पिच कोन आहे

ऑपरेशन मोड

स्पायरल अँटेना दोन मुख्य मोडमध्ये काम करतात:

•सामान्य मोड (याला लंबवत विकिरण मोड असेही म्हणतात)

•अक्षीय मोड (याला एंड-फायर मोड किंवा बीम रेडिएशन मोड असेही म्हणतात)

प्रत्येक मोडचे सविस्तर वर्णन खाली दिले आहे.

सामान्य प्रारण पद्धतीमध्ये, उत्सर्जित क्षेत्र हेलिक्सच्या अक्षाला लंब असते आणि उत्सर्जित तरंग वर्तुळाकार ध्रुवीकृत असतो. ही पद्धत तेव्हा प्राप्त होते जेव्हा तरंगलांबीच्या तुलनेत हेलिक्सचे आकारमान लहान असते. या प्रकरणात, हेलिकल अँटेनाच्या प्रारण वैशिष्ट्यांना शॉर्ट डायपोल अँटेना आणि लूप अँटेना यांचे संयोजन मानले जाऊ शकते.

वरील आकृती सामान्य मोडमध्ये कार्यरत असलेल्या स्पायरल अँटेनाचा रेडिएशन पॅटर्न दर्शवते.

ही कार्यपद्धती हेलिक्सचा व्यास D आणि वळणांमधील अंतर S यांवर अवलंबून असते. या कार्यपद्धतीच्या तोट्यांमध्ये कमी विकिरण कार्यक्षमता आणि अरुंद बँडविड्थ यांचा समावेश होतो; त्यामुळे, व्यावहारिक उपयोगांमध्ये तिचा क्वचितच वापर केला जातो.

अक्षीय मोड

अक्षीय प्रारण पद्धतीमध्ये, उत्सर्जित क्षेत्र हेलिक्स अक्षाच्या दिशेने एंड-फायर वैशिष्ट्ये दर्शवते आणि उत्सर्जित तरंग वर्तुळाकार किंवा जवळजवळ वर्तुळाकार ध्रुवीकृत असतो. ही पद्धत तेव्हा प्राप्त होते जेव्हा हेलिक्सचा परिघ एका तरंगलांबीच्या (λ) पटीत वाढवला जातो आणि वळणांमधील अंतर अंदाजे λ/4 असते. या परिस्थितीत, प्रारण आकृतिबंध अक्षाच्या दिशेने दिशात्मक वैशिष्ट्यांसह विस्तृत असतो आणि अक्षापासून विस्थापित कोनांवर साइड लोब्स दिसतात.

वरील आकृती अक्षीय मोडमध्ये कार्यरत असलेल्या सर्पिल अँटेनाचा प्रारण नमुना दर्शवते.

जेव्हा अँटेना उजव्या हाताच्या वर्तुळाकार ध्रुवीकृत (RHCP) लहरींसाठी डिझाइन केलेला असतो, तेव्हा तो डाव्या हाताच्या वर्तुळाकार ध्रुवीकृत (LHCP) लहरी ग्रहण करू शकत नाही आणि याउलटही तसेच असते. ही कार्यप्रणाली अंमलात आणायला सोपी असून व्यावहारिक उपयोगांमध्ये अधिक सामान्यपणे वापरली जाते.

स्पायरल अँटेनाचे मुख्य फायदे खालीलप्रमाणे आहेत:

• साधी रचना आणि डिझाइन करण्यास सोपे

• उच्च दिशात्मकता

• विस्तृत बँडविड्थ

•वर्तुळाकार ध्रुवीकरण करण्यास सक्षम

•एचएफ आणि व्हीएचएफ बँडसाठी उपयुक्त

स्पायरल अँटेनाचे मुख्य उपयोग खालीलप्रमाणे आहेत:

• एकल हेलिकल अँटेना किंवा त्यांच्या समूहांचा उपयोग व्हीएचएफ (VHF) सिग्नलचे प्रसारण आणि ग्रहण करण्यासाठी केला जातो.

• उपग्रह आणि खोल अवकाशातील यानांच्या दळणवळण प्रणालीमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते

बॅलिस्टिक क्षेपणास्त्रे, उपग्रह आणि भू-स्थानके यांच्यातील टेलिमेट्री दुव्यांमध्ये वापरले जाते.

• चंद्र आणि पृथ्वी यांच्यात संपर्क प्रस्थापित करण्यासाठी वापरले जात असे

•रेडिओ खगोलशास्त्रीय अनुप्रयोगांमध्येही महत्त्वाची भूमिका बजावते