लूप अँटेना म्हणजे काय?
एक किंवा अधिक वाहक घटकांना एका बंद मार्गात मांडून आणि त्या रचनेला आरएफ सिग्नल देऊन लूप अँटेना तयार केला जातो. हा लूप वर्तुळाकार, चौरस, आयताकृती, त्रिकोणी, लंबवर्तुळाकार असू शकतो किंवा विशिष्ट यांत्रिक आणि विद्युत गरजा पूर्ण करण्यासाठी इतर कोणत्याही आकारात तयार केला जाऊ शकतो.
थोडक्यात उत्तर:लूप अँटेना आरएफ ऊर्जा प्रसारित करण्यासाठी किंवा प्राप्त करण्यासाठी बंद प्रवाहकीय मार्गाचा वापर करतो. विद्युतदृष्ट्या लहान लूप अंदाजे चुंबकीय द्विध्रुवांप्रमाणे कार्य करतात, तर मोठ्या अनुनादी लूपमध्ये विद्युत प्रवाहाचे असमान वितरण आणि उच्च प्रारण प्रतिरोध असतो.
पारंपारिकच्या विपरीतडायपोल अँटेनामुख्यतः विद्युत-प्रवाह घटकाशी संबंधित असलेल्या विद्युतदृष्ट्या लहान लूपचे वर्तन अंदाजे चुंबकीय द्विध्रुवासारखे असते. त्याचे कार्य विद्युतचुंबकीय लहरीच्या चुंबकीय-क्षेत्र घटकाशी जवळून संबंधित आहे, ज्यामुळे लूप अँटेना ग्रहण, दिशा-शोधन, नियर-फिल्ड सेन्सिंग, RFID आणि विद्युतचुंबकीय मापन प्रणालींमध्ये विशेषतः उपयुक्त ठरतात.
लूप अँटेना एकाच फ्रिक्वेन्सी रेंजपुरते मर्यादित नसतात. त्यांची ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सी ही तरंगलांबीच्या तुलनेत लूपचा परिघ, वेढ्यांची संख्या, कंडक्टरचे आकारमान, लोडिंगचे घटक, फीडची रचना आणि सभोवतालच्या इन्स्टॉलेशनच्या वातावरणावर अवलंबून असते. त्यामुळे, लूप डिझाइन्स कमी-फ्रिक्वेन्सी रिसीव्हिंग सिस्टीम्सपासून ते UHF आणि मायक्रोवेव्ह ॲप्लिकेशन्सपर्यंत आढळतात.
मूलभूत रचना आणि कार्यप्रणाली
जेव्हा RF प्रवाह एका वाहक लूपमधून वाहतो, तेव्हा तो लूपच्या प्रतलाला साधारणपणे लंब असलेले चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करतो. रिसिव्हिंग ऑपरेशनमध्ये, लूपमधून जाणारे बदलणारे चुंबकीय क्षेत्र त्याच्या टर्मिनल्सवर व्होल्टेज प्रेरित करते.
मिळालेल्या सिग्नलची ताकद अनेक घटकांवर अवलंबून असते:
- लूप क्षेत्र
- वळणांची संख्या
- ऑपरेटिंग वारंवारता
- येणाऱ्या क्षेत्राच्या सापेक्ष अभिमुखता
- वाहक प्रतिरोध
- ट्यूनिंग आणि मॅचिंग नेटवर्क
- संरक्षण आणि जवळपासच्या धातूच्या संरचना
विद्युतदृष्ट्या लहान लूपसाठी, विद्युत प्रवाहाचे परिमाण आणि कला वाहकाच्या भोवती अंदाजे एकसमान मानले जाऊ शकते. परिघ वाढल्यास हा अंदाज कमी अचूक होतो. अनुनादी मोठ्या लूपमध्ये, विद्युत प्रवाहाचे वितरण संरचनेभोवती लक्षणीयरीत्या बदलते आणि त्यामुळे लहान चुंबकीय लूपपेक्षा वेगळी प्रारण वैशिष्ट्ये निर्माण होतात.
लहान लूप अँटेना
लहान लूप अँटेनाचा परिघ कार्यरत तरंगलांबीपेक्षा खूपच लहान असतो. एक सामान्यपणे वापरले जाणारे अभियांत्रिकी अंदाजे सूत्र खालीलप्रमाणे आहे:
C ≤ 0.1λ
येथे C हा लूपचा परिघ आहे आणि λ ही तरंगलांबी आहे.
त्याच्या लहान विद्युत आकारामुळे, लहान लूपचा रेडिएशन रेझिस्टन्स सामान्यतः कमी असतो. त्यामुळे, कंडक्टर लॉस हा त्याच्या एकूण इनपुट रेझिस्टन्सचा एक महत्त्वपूर्ण भाग असू शकतो, ज्यामुळे अँटेनाचा वापर ट्रान्समिशनसाठी केला जातो तेव्हा रेडिएशन एफिशियन्सी कमी होते.
लहान लूप्स देखील अत्यंत प्रेरक असतात आणि त्यांना अनेकदा ट्यूनिंग कपॅसिटर किंवा मॅचिंग नेटवर्कची आवश्यकता असते. अनुनादावर ट्यून केल्यावर, ते उपयुक्त रिसीव्हिंग सेन्सिटिव्हिटी देऊ शकतात, परंतु त्यांच्या उच्च क्वालिटी फॅक्टरमुळे ऑपरेटिंग बँडविड्थ तुलनेने अरुंद असू शकते.
या वैशिष्ट्यांमुळे लहान लूप्स निकृष्ट अँटेना ठरत नाहीत. उलट, ज्या अनुप्रयोगांमध्ये उच्च रेडिएशन कार्यक्षमतेपेक्षा संक्षिप्त आकार, चुंबकीय-क्षेत्र प्रतिसाद, दिशात्मक शून्यता किंवा अरुंद बँड निवडक्षमता अधिक महत्त्वाची असते, अशा अनुप्रयोगांसाठी ते विशेषतः योग्य ठरतात.
मोठे लूप अँटेना
मोठ्या लूपला, ज्याला कधीकधी अनुनादी लूप असेही म्हटले जाते, त्याचा परिघ विद्युतदृष्ट्या लहान राहत नाही. एका सामान्य रचनेत एका तरंगलांबीच्या जवळपासचा परिघ वापरला जातो:
C ≈ λ
या बाबतीत, विद्युत प्रवाह लूपभोवती एकसमान नसतो. वाहकाच्या लांबीनुसार त्याचे आयाम आणि कला बदलतात, ज्यामुळे अधिक गुंतागुंतीचे क्षेत्र वितरण निर्माण होते.
विद्युतदृष्ट्या लहान लूपच्या तुलनेत, अनुनादी लूप सामान्यतः उच्च प्रारण प्रतिरोध आणि सुधारित प्रेषण कार्यक्षमता प्रदान करतात. त्यांचा वापर व्यावहारिक प्रेषण किंवा ग्रहण अँटेना म्हणून केला जाऊ शकतो, जरी त्यांची प्रतिबाधा, ध्रुवीकरण आणि प्रारण आकृतिबंध हे परिघ, आकार, फीडची स्थिती आणि स्थापनेच्या वातावरणावर मोठ्या प्रमाणावर अवलंबून असतात.
वर्तुळाकार आणि चौरसाकार फुल-वेव्ह लूप्स या सामान्य रचना आहेत. चौरसाकार लूप तयार करणे आणि बसवणे सोपे असू शकते, तर वर्तुळाकार लूप एक गुळगुळीत आणि सममित भूमिती प्रदान करतो. जेव्हा दोघांचा विद्युत परिघ समान असतो, तेव्हा त्यांची सामान्य कार्यक्षमता तुलनात्मक असू शकते, जरी अचूक इम्पेडन्स आणि पॅटर्नची वैशिष्ट्ये भिन्न असतील.
लहान लूप विरुद्ध मोठा लूप अँटेना
सर्वात महत्त्वाचा फरक भौतिक आकारापेक्षा विद्युत आकारमानात आहे. खालील तक्त्यात ठराविक अभियांत्रिकी फरकांचा सारांश दिला आहे.
| डिझाइन घटक | लहान लूप अँटेना | मोठा लूप अँटेना |
|---|---|---|
| विद्युत परिघ | साधारणपणे सुमारे 0.1λ पेक्षा जास्त नाही | अनुनादासाठी अनेकदा एका तरंगलांबीजवळ डिझाइन केलेले असते |
| वर्तमान वितरण | परिमाण आणि कला मध्ये अंदाजे एकसमान | वाहकाच्या भोवती बदलते |
| विकिरण प्रतिकार | कमी असल्यामुळे, वाहक हानी कार्यक्षमतेवर तीव्र परिणाम करू शकते. | उंच आणि साधारणपणे प्रसारणासाठी अधिक योग्य |
| ट्यूनिंग आणि जुळवणी | सहसा प्रेरक आणि अनेकदा कपॅसिटरने जुळवलेले | परिघ, आकार आणि फीड स्थितीवर अवलंबून असते |
| विकिरण नमुना | खोल अक्षीय शून्यांसह चुंबकीय-द्विध्रुव नमुना | अधिक गुंतागुंतीचे आणि भूमितीवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून |
| ठराविक अनुप्रयोग | ग्रहण करणे, दिशा शोधणे, नियर-फिल्ड सेन्सिंग आणि RFID | संप्रेषण प्रणाली प्राप्त करणे आणि प्रसारित करणे |
आकृती १. वर्तुळाकार आणि चौरस लूप अँटेना संरचनेची उदाहरणे.
लूप अँटेना रेडिएशन पॅटर्न
विद्युतदृष्ट्या लहान लूपचा प्रारण आकृतिबंध हा एका आदर्श चुंबकीय द्विध्रुवासारखा असतो. लूपच्या प्रतलाला लंब असलेल्या अक्षावर प्रारण सर्वात कमी असते आणि लूपच्या प्रतलाच्या आत असलेल्या दिशांमध्ये ते सर्वात जास्त असते.
त्रिमितीय स्वरूपात, आदर्श रचना लूपच्या अक्षाभोवती असलेल्या टोरससारखी दिसते. जेव्हा एक लहान लूप उभा बसवला जातो, तेव्हा त्याच्या क्षैतिज-पातळीवरील प्रतिसादाचा आकार सामान्यतः आठच्या आकड्यासारखा असतो, ज्यात लूपच्या पातळीला लंब असलेले दोन खोल शून्यबिंदू असतात.
हे शून्य बिंदू दिशा शोधण्यासाठी आणि व्यत्यय कमी करण्यासाठी उपयुक्त आहेत. प्राप्त होणारा सिग्नल किमान पातळीवर पोहोचेपर्यंत अँटेना फिरवून, ऑपरेटर सिग्नल स्रोताच्या दिशेने किंवा विरुद्ध दिशेची रेषा निश्चित करू शकतो.
सर्वाधिक प्रतिसादाची दिशा, शून्य खोली आणि ध्रुवीकरण हे लूपची दिशा, फीडची व्यवस्था, स्थापनेची उंची, वाहकाची भूमिती आणि जवळपासच्या संरचनांवर अवलंबून असतात. त्यामुळे ध्रुवीकरणाचे वर्णन केवळ फीड पॉईंटच्या स्थानानुसार केले जाऊ नये.
क्षैतिज, उभ्या आणि वर्तुळाकार ध्रुवीकरणाबद्दल अधिक पार्श्वभूमीसाठी, आमचे मार्गदर्शक पहा.अँटेना ध्रुवीकरण.
आकृती २. वेगवेगळ्या उन्नयन कोनांवरील लूप अँटेनाच्या प्रातिनिधिक विकिरण आकृतिबंध.
फीडिंग, ट्यूनिंग आणि इम्पेडन्स मॅचिंग
लूप अँटेनाचा इनपुट इम्पेडन्स त्याच्या इलेक्ट्रिकल आकारावर मोठ्या प्रमाणावर अवलंबून असतो.
एका लहान लूपमध्ये सामान्यतः प्रेरक प्रतिबाधा आणि कमी प्रारण प्रतिरोध असतो. आवश्यक वारंवारतेवर अनुनाद परिपथ तयार करण्यासाठी एक चल किंवा स्थिर कपॅसिटर जोडला जाऊ शकतो. अँटेनाला रिसीव्हर किंवा ५०-ओहम आरएफ प्रणालीशी जोडण्यासाठी ट्रान्सफॉर्मर कपलिंग, गॅमा मॅचिंग, कपॅसिटिव्ह कपलिंग किंवा सक्रिय अँप्लिफायर परिपथांचा देखील वापर केला जाऊ शकतो.
प्रसारण अनुप्रयोगांसाठी, वाहक हानी, कपॅसिटर हानी आणि विद्युत प्रवाह हाताळण्याची क्षमता यांचा काळजीपूर्वक विचार करणे आवश्यक आहे. इनपुट पॉवर मध्यम वाटत असली तरीही, ट्यून्ड लूपमध्ये उच्च परिभ्रमण प्रवाह निर्माण होऊ शकतो.
मोठ्या अनुनादी लूपमध्ये उच्च प्रारण प्रतिरोध असतो, परंतु तरीही योग्य फीड प्लेसमेंट आणि इम्पेडन्स ट्रान्सफॉर्मेशनची आवश्यकता असते. फीड केबलला प्रारण प्रणालीचा भाग बनण्यापासून रोखण्यासाठी बॅलन्स्ड फीडिंग किंवा बॅलूनची आवश्यकता असू शकते.
लूपचा आकार आणि फेऱ्यांची संख्या
लूप अँटेना पूर्णपणे वर्तुळाकार असणे आवश्यक नाही. वर्तुळाकार, चौरस आणि आयताकृती लूप सर्वात सामान्य आहेत कारण त्यांची गणना करणे आणि उत्पादन करणे तुलनेने सोपे असते.
अनेक वेढे जोडल्याने प्रेरित प्राप्त व्होल्टेज आणि इंडक्टन्स वाढतो. तथापि, त्यामुळे कंडक्टर लॉस, वितरित कपॅसिटन्स आणि सेल्फ-रेझोनन्स इफेक्ट्स देखील वाढतात. जास्त वेढ्यांमुळे आपोआपच उत्तम ब्रॉडबँड परफॉर्मन्स मिळत नाही.
फेराइट रॉड्स किंवा चुंबकीय कोर हे अनेकदा कॉम्पॅक्ट एमएफ (MF) आणि एएम (AM) रिसीव्हिंग अँटेनामध्ये वापरले जातात. चुंबकीय पदार्थ विंडिंगमधून चुंबकीय फ्लक्स केंद्रित करतो, ज्यामुळे एक लहान रचना उपयुक्त रिसीव्हिंग संवेदनशीलता प्रदान करू शकते.
उच्च फ्रिक्वेन्सीवर, RFID, वायरलेस सेन्सिंग, कम्युनिकेशन टर्मिनल्स आणि RF मापन उपकरणांसाठी प्रिंटेड लूप्स, मायक्रोस्ट्रिप लूप्स आणि इंटिग्रेटेड लूप स्ट्रक्चर्स थेट सर्किट बोर्डवर तयार केले जाऊ शकतात.
लूप अँटेनाचे फायदे
लूप अँटेनामुळे अनेक व्यावहारिक फायदे मिळतात:
- संक्षिप्त यांत्रिक रचना
- अनेक संभाव्य आकार आणि स्थापना स्वरूपे
- उपयुक्त चुंबकीय-क्षेत्र संवेदनशीलता
- लहान-लूप डिझाइनमध्ये खोल दिशात्मक शून्यता
- दिशा शोधण्यासाठी आणि अडथळा दूर करण्यासाठी उपयुक्त
- ट्यूनिंग आणि ॲक्टिव्ह सर्किट्ससोबत सुलभ एकीकरण
- एलएफ, एचएफ, व्हीएचएफ, यूएचएफ आणि मायक्रोवेव्ह डिझाइनसाठी विस्तारक्षम
डिझाइन मर्यादा
महत्त्वाच्या मर्यादांमध्ये खालील बाबींचा समावेश आहे:
- विद्युतदृष्ट्या लहान डिझाइनमध्ये कमी रेडिएशन प्रतिरोध
- जेव्हा वाहकाची हानी लक्षणीय असते तेव्हा पारेषण कार्यक्षमता कमी होते
- उच्च-Q ट्यून केलेल्या लूपमध्ये अरुंद बँडविड्थ
- जवळच्या धातूच्या वस्तूंप्रति संवेदनशीलता
- संभाव्यतः उच्च परिसंचारी प्रवाह आणि व्होल्टेज
- काळजीपूर्वक इम्पेडन्स जुळवणीची गरज
- फीड केबल्स आणि इन्स्टॉलेशन स्ट्रक्चर्समुळे होणारे पॅटर्नमधील विरूपण
ठराविक अनुप्रयोग
लूप अँटेनांचा वापर प्रामुख्याने यामध्ये केला जातो:
- एएम, एमएफ, एचएफ आणि शॉर्टवेव्ह रिसीव्हर्स
- रेडिओ दिशा-शोधक उपकरणे
- आरएफआयडी आणि नियर-फिल्ड कम्युनिकेशन सिस्टीम
- EMI आणि EMC चुंबकीय-क्षेत्र मापन
- स्पेक्ट्रम निरीक्षण आणि क्षेत्रीय सामर्थ्य चाचणी
- प्रेरक संप्रेषण आणि वायरलेस पॉवर सिस्टम
- पोर्टेबल आणि वाहनावर बसवलेले रिसिव्हिंग प्लॅटफॉर्म
- मुद्रित आरएफ आणि मायक्रोवेव्ह सर्किट्स
- अँटेना संशोधन, कॅलिब्रेशन आणि मापन
EMI आणि क्षेत्र-सामर्थ्य मापनासाठी, जेव्हा RF वातावरणातील चुंबकीय-क्षेत्र घटकाचे मूल्यांकन करणे आवश्यक असते, तेव्हा कॅलिब्रेटेड लूप अँटेना विशेषतः उपयुक्त ठरतात. संचार आणि देखरेख प्रणालींमध्ये, त्यांचे दिशात्मक शून्यता हस्तक्षेप कमी करण्यास किंवा अज्ञात सिग्नलची दिशा ओळखण्यास मदत करू शकतात.
अभियांत्रिकी महत्त्व
लूप अँटेना हे दर्शवतात की विद्युत आकार, विद्युत प्रवाहाचे वितरण, चुंबकीय-क्षेत्र युग्मन आणि प्रतिबाधा जुळवणी हे अँटेनाच्या कार्यक्षमतेवर कसे प्रभाव टाकतात.
भौतिकदृष्ट्या समान असलेला लूप, त्याच्या परिघावर आणि ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सीवर अवलंबून, एक कॉम्पॅक्ट मॅग्नेटिक रिसिव्हिंग अँटेना, एक नॅरोबँड रेझोनंट सेन्सर, एक फुल-वेव्ह ट्रान्समिटिंग अँटेना किंवा एक नियर-फिल्ड कपलिंग एलिमेंट म्हणून कार्य करू शकतो.
आरएफ एमआयएसओ (RF MISO) आरएफ चाचणी, संचार, रडारसाठी अँटेना आणि मायक्रोवेव्ह घटक सोल्यूशन्स प्रदान करते.अँटेना मापनआणि सिस्टम इंटिग्रेशन. लूप अँटेनासारख्या मूलभूत संरचना समजून घेतल्याने, अभियंत्यांना अँटेना प्रणाली निवडताना किंवा विकसित करताना फ्रिक्वेन्सी रेंज, गेन, पोलरायझेशन, इम्पेडन्स, बँडविड्थ, रेडिएशन एफिशियन्सी आणि डायरेक्शनल रिस्पॉन्स यांचे मूल्यांकन करण्यास मदत होते.
वारंवार विचारले जाणारे प्रश्न
लूप अँटेनाचा उपयोग कशासाठी केला जातो?
जेव्हा लूप आवश्यक वारंवारता आणि शक्ती पातळीसाठी डिझाइन केलेला असतो, तेव्हा लूप अँटेनाचा वापर रेडिओ रिसेप्शन, दिशा शोधणे, RFID आणि नियर-फिल्ड कम्युनिकेशन, EMI आणि EMC मोजमाप, वायरलेस सेन्सिंग आणि ट्रान्समिटिंग किंवा रिसिव्हिंग सिस्टीमसाठी केला जातो.
स्मॉल लूप आणि लार्ज लूप अँटेनामध्ये काय फरक आहे?
लहान लूपचा परिघ तरंगलांबीपेक्षा खूपच लहान असतो, त्यामुळे त्यातील विद्युत प्रवाह अंदाजे एकसमान असतो आणि त्याचा प्रारण प्रतिरोध कमी असतो. मोठ्या किंवा अनुनादी लूपचा परिघ एका तरंगलांबीच्या जवळ असतो, त्यात विद्युत प्रवाहाचे वितरण असमान असते आणि सामान्यतः त्याचा प्रारण प्रतिरोध व पारेषण कार्यक्षमता जास्त असते.
लूप अँटेनाचा रेडिएशन पॅटर्न काय असतो?
एका आदर्श विद्युतदृष्ट्या लहान लूपमध्ये, लूपच्या प्रतलाला लंब असलेल्या अक्षावर किमान विकिरण आणि लूपच्या प्रतलाच्या आतील दिशांमध्ये कमाल विकिरण असते. जेव्हा ते उभ्या स्थितीत बसवले जाते, तेव्हा त्याचा क्षैतिज-प्रतलावरील आकृतिबंध सामान्यतः आठच्या आकाराचा असतो, ज्यात दोन खोल दिशात्मक शून्ये असतात.
लूप अँटेनाला ट्युनिंग कपॅसिटरची गरज असते का?
विद्युतदृष्ट्या लहान लूप सामान्यतः प्रेरक असतात आणि ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सीवर अनुनाद साधण्यासाठी त्यांना सामान्यतः ट्यूनिंग कपॅसिटर किंवा मॅचिंग नेटवर्कची आवश्यकता असते. एका मोठ्या अनुनादी लूपमध्ये, त्याच्या परिघ, आकार, फीडची स्थिती आणि लक्ष्यित इम्पेडन्स यांवर अवलंबून, वेगळ्या मॅचिंग व्यवस्थेचा वापर केला जाऊ शकतो.
अँटेनांबद्दल अधिक जाणून घेण्यासाठी, कृपया येथे भेट द्या:
पोस्ट करण्याची वेळ: जुलै-३१-२०२६
