मुख्य

स्लॉट अँटेना: कार्यतत्त्व, बॅबिनेटचे तत्त्व, प्रारण आकृतिबंध आणि उपयोग

A स्लॉट अँटेनाहा एक प्रकारचा ॲपर्चर अँटेना आहे, जो धातूची प्लेट, पोकळी किंवा वेव्हगाईडची भिंत यांसारख्या सुवाहक पृष्ठभागावर एक किंवा अधिक छिद्रे तयार करून बनवला जातो. जेव्हा विद्युतचुंबकीय क्षेत्रे या छिद्राला उत्तेजित करतात, तेव्हा ते छिद्र एक विकिरण करणारा घटक बनते आणि मार्गदर्शित किंवा बंदिस्त संरचनेमधून मोकळ्या जागेत ऊर्जा प्रसारित करते.

स्लॉट अँटेनाची मूलभूत रचना साधी वाटत असली तरी, आधुनिक आरएफ आणि मायक्रोवेव्ह अभियांत्रिकीमध्ये स्लॉट-आधारित डिझाइन महत्त्वाची भूमिका बजावतात. नियंत्रण करूनस्लॉटची लांबी, रुंदी, स्थिती, अभिमुखता, उत्तेजन आणि सभोवतालची रचनाअभियंत्यांना वेगवेगळे प्रतिबाधा, ध्रुवीकरण, प्रारण आकृतिबंध आणि शलाका वैशिष्ट्ये मिळवता येतात.

स्लॉट अँटेना स्वतंत्र रेडिएटर म्हणून किंवा मोठ्या रचनेत मांडले जाऊ शकतात.स्लॉटेड वेव्हगाईड अॅरेत्यामुळे ते रडार, दळणवळण, मापन, संवेदन आणि इतर मायक्रोवेव्ह प्रणालींमध्ये उपयुक्त ठरतात. मूळ संदर्भ लेखात स्लॉट अँटेनाची ओळख एका वाहक पृष्ठभागावरील आयताकृती छिद्र म्हणून करून दिली आहे आणि बॅबिनेटच्या तत्त्वाचा वापर करून त्याच्या कार्यपद्धतीचे स्पष्टीकरण दिले आहे.

१. स्लॉट अँटेना म्हणजे काय?

सर्वात सोप्या स्लॉट अँटेनाची कल्पना एका सुवाहक पत्र्यामध्ये कापलेल्या एका अरुंद आयताकृती छिद्राच्या रूपात करता येते.

जेव्हा या उघड्या जागेवर आरएफ क्षेत्र स्थापित केले जाते, तेव्हा सभोवतालच्या धातूच्या पृष्ठभागावरून वाहणारे प्रवाह विचलित होतात आणि त्या फटीमधून विद्युतचुंबकीय ऊर्जा उत्सर्जित होते.

सैद्धांतिक विश्लेषणात, वाहक पत्र्याला अनेकदा असीम मोठे आणि पूर्णपणे वाहक मानले जाते. तथापि, वास्तविक अँटेनांमध्ये मर्यादित धातूचे पृष्ठभाग, वेव्हगाईडच्या भिंती, पोकळ्या किंवा इतर व्यावहारिक रचना वापरल्या जातात. त्यामुळे, स्लॉटचे आकारमान आणि सभोवतालचे वातावरण हे अँटेनाच्या प्रत्यक्ष वर्तनावर परिणाम करतात.

वायर अँटेनाच्या विपरीत, जिथे विद्युत प्रवाह एका वाहक घटकामधून वाहतो, स्लॉट अँटेना एकावाहक संरचनेतील छिद्रहा पूरक संबंध हे एक कारण आहे ज्यामुळे स्लॉट अँटेना बॅबिनेटच्या तत्त्वाशी जवळून संबंधित आहेत.

२. स्लॉट अँटेनाची ऑपरेटिंग फ्रिक्वेन्सी

मूळ संदर्भ परिचय करून देतो३०० मेगाहर्ट्झ ते ३० गिगाहर्ट्झस्लॉट अँटेनांसाठी ही एक सामान्य ऑपरेटिंग श्रेणी आहे. ही एक सामान्य ओळख म्हणून उपयुक्त आहे, परंतु याचा अर्थ सार्वत्रिक वारंवारता मर्यादा म्हणून लावू नये.

व्यावहारिक अँटेना अभियांत्रिकीमध्ये, वापरण्यायोग्य वारंवारता श्रेणी विशिष्ट रचनेवर अवलंबून असते. महत्त्वाच्या घटकांमध्ये खालील बाबींचा समावेश होतो:

  • स्लॉटची लांबी आणि रुंदी
  • पृष्ठभागाचे परिमाण वाहक
  • खाद्य पद्धत
  • वेव्हगाईड किंवा कॅव्हिटी भूमिती
  • ऑपरेटिंग मोड
  • अॅरेमधील घटकांमधील अंतर

स्लॉट अँटेना विशेषतः मायक्रोवेव्ह प्रणालींमध्ये सामान्यपणे वापरले जातात, कारण वेव्हगाईडच्या भिंतींमध्ये स्लॉट्स सोयीस्करपणे समाविष्ट केले जाऊ शकतात. उच्च फ्रिक्वेन्सीवर, लहान तरंगलांबीमुळे अनेक स्लॉट्सची मांडणी करून कॉम्पॅक्ट, उच्च-डायरेक्टिव्हिटी अॅरे तयार करणे देखील शक्य होते.

 

३. स्लॉट अँटेना कसा काम करतो?

जेव्हा एखाद्या वाहक संरचनेच्या आत किंवा जवळ विद्युत चुंबकीय क्षेत्रे उत्तेजित केली जातात, तेव्हा धातूच्या बाजूने पृष्ठप्रवाह वाहतात.

स्लॉट तयार केल्याने विद्युत प्रवाहाचा सामान्य मार्ग खंडित होतो. त्या उघड्या जागेवर तीव्र विद्युत क्षेत्रे निर्माण होऊ शकतात आणि तो स्लॉट विद्युतचुंबकीय ऊर्जेचा काही भाग मोकळ्या जागेत पाठवतो.

विकिरणाचे नेमके वर्तन स्लॉटला कसे उत्तेजित केले जाते यावर अवलंबून असते.

उदाहरणार्थ, एकास्लॉटेड वेव्हगाईड अँटेनावेव्हगाईडच्या विद्युत प्रवाहाच्या वितरणाच्या सापेक्ष स्लॉटची स्थिती आणि अभिमुखता यावरून तो विशिष्ट स्लॉट किती तीव्रतेने उत्तेजित होतो हे ठरते. त्यानंतर, इच्छित गेन आणि बीम पॅटर्नसह एक अॅरे तयार करण्यासाठी अनेक स्लॉट्स योग्य ठिकाणी आणि अंतरावर ठेवता येतात.

यामुळेच स्लॉट अँटेना डिझाइन म्हणजे केवळ "धातूमध्ये एक छिद्र पाडणे" नव्हे. स्लॉटची भूमिती, स्थान, अंतर, फेज आणि फीडची रचना या सर्वांचा एकत्रितपणे विचार करणे आवश्यक आहे.

स्लॉट_अँटेना (1)

आकृती १. वाहक पृष्ठभागातील छिद्रांमधून होणारे विद्युतचुंबकीय विकिरण दर्शवणारी व्यावहारिक स्लॉट रचना.

४. बॅबिनेटचे तत्त्व आणि स्लॉट अँटेना

स्लॉट अँटेना समजून घेण्यासाठी सर्वात उपयुक्त संकल्पनांपैकी एक आहेबॅबिनेटचे तत्त्वअधिक विशेषतः त्याचा विद्युतचुंबकीय विस्तार.

मूळ कल्पना दोन पूरक संरचनांची तुलना करणे ही आहे:

  • वाहक पृष्ठभागात कापलेली एक खाच
  • त्या स्लॉटसारखीच भूमिती असलेली एक वाहक पट्टी

जर एका संरचनेतील धातू आणि मोकळ्या भागांची अदलाबदल केली, तर त्या दोन्हींना पूरक मानले जाते.

अँटेना सिद्धांतानुसार, स्लॉट अँटेनाची प्रारण वैशिष्ट्ये त्याच्या पूरक डायपोल-सारख्या संरचनेच्या वैशिष्ट्यांशी संबंधित असू शकतात. प्रारण पॅटर्नचे आकार एकमेकांशी घनिष्ठपणे संबंधित असतात, तर विद्युत आणि चुंबकीय क्षेत्रांची भूमिका अदलाबदल झालेली असते. याचा अर्थ असाही होतो की, स्लॉटचे ध्रुवीकरण त्याच्या संबंधित पूरक डायपोलच्या ध्रुवीकरणाला लंब असते.

उदाहरणार्थ, एका अरुंद आडव्या फटीमध्ये, त्या फटीच्या लांब अक्षाला लंबवत ध्रुवीकृत विद्युत क्षेत्र निर्माण होण्याची प्रवृत्ती असते.

त्यामुळे, मूलभूत स्लॉट अँटेनाच्या प्रतिबाधा, ध्रुवीकरण आणि प्रारण वर्तन समजून घेण्यासाठी बॅबिनेटचे तत्त्व हे एक महत्त्वाचे साधन आहे.

बॅबिनेट_तत्त्व

आकृती २. बॅबिनेटचे तत्त्व स्पष्ट करण्यासाठी वापरलेल्या पूरक संरचनांचे चित्रण.

५. स्लॉट अँटेना आणि डायपोल अँटेना

अँटेना सिद्धांतामध्ये, एका अरुंद खाचेची आणि तिच्या पूरक द्विध्रुवाची तुलना करणे उपयुक्त ठरते.

आदर्श पूरक परिस्थितीत दोन्ही समान रेडिएशन पॅटर्न आकार दर्शवू शकतात, परंतु त्यांच्या विद्युत चुंबकीय क्षेत्राची दिशा वेगळी असते.

पारंपरिक डायपोलसाठी, विद्युत क्षेत्र सामान्यतः डायपोल घटकाशी संरेखित असते. कॉम्प्लिमेंटरी स्लॉटसाठी, विद्युत क्षेत्र स्लॉटच्या लांब अक्षाला लंब असते.

या पूरक संबंधाचा अर्थ असा नाही की प्रत्येक व्यावहारिक स्लॉट अँटेना तंतोतंत डायपोलसारखाच वागतो. वास्तविक संरचनांमध्ये मर्यादित ग्राउंड प्लेन्स, कॅव्हिटीज, वेव्हगाईड्स, अनेक स्लॉट्स, डायलेक्ट्रिक मटेरियल्स आणि जवळपासचे यांत्रिक घटक यांचा समावेश असू शकतो, जे सर्व इम्पेडन्स आणि रेडिएशन पॅटर्नमध्ये बदल घडवू शकतात.

६. प्रारण आकृतिबंध आणि ध्रुवीकरण

मूळ लेखात स्लॉट अँटेनाच्या रेडिएशन पॅटर्नला सर्वदिशात्मक म्हटले आहे आणि त्याची तुलना हाफ-वेव्ह डायपोलशी केली आहे.

मोठ्या वाहक प्रतलातील एका साध्या, विलग स्लॉटसाठी, डायपोलसारखा विस्तृत प्रारण आकृतिबंध हा एक उपयुक्त प्रास्ताविक अंदाज आहे. तथापि,"सर्वदिशात्मक" हा सर्व स्लॉट अँटेनांचा सार्वत्रिक गुणधर्म मानला जाऊ नये..

अंतिम नमुना यावर अवलंबून आहे:

  • स्लॉटचे परिमाण
  • स्लॉट अभिमुखता
  • वाहक पृष्ठभाग
  • खाद्य रचना
  • स्लॉटची संख्या
  • घटक अंतर आणि टप्पा
  • स्लॉटच्या मागे असलेले परावर्तक किंवा पोकळ्या

स्लॉटेड वेव्हगाईड अॅरेमध्ये, अनेक रेडिएटिंग स्लॉट्स एकत्र काम करून एक अरुंद, अत्यंत दिशात्मक बीम आणि लक्षणीयरीत्या जास्त गेन निर्माण करू शकतात.

व्यावहारिक रडार आणि कम्युनिकेशन अँटेनांवर चर्चा करताना हा फरक विशेषतः महत्त्वाचा ठरतो.

सर्वव्यापी विकिरण द्विध्रुव

आकृती ३. आदर्श परिस्थितीत मूलभूत स्लॉट अँटेनाच्या वर्तनाचे स्पष्टीकरण देण्यासाठी वापरलेला डायपोल-सारखा रेडिएशन पॅटर्न.

७. स्लॉटेड वेव्हगाईड अँटेना आणि अॅरे

स्लॉट अँटेना तंत्रज्ञानाच्या सर्वात महत्त्वाच्या व्यावहारिक अंमलबजावणींपैकी एक म्हणजेस्लॉटेड वेव्हगाईड अँटेना.

या रचनेत, मायक्रोवेव्ह ऊर्जा वाहून नेणाऱ्या वेव्हगाईडच्या भिंतीमध्ये विकिरण करणारे स्लॉट कापलेले असतात. प्रत्येक स्लॉट वेव्हगाईडमधून नियंत्रित प्रमाणात ऊर्जा घेतो आणि ती मोकळ्या जागेत उत्सर्जित करतो.

जेव्हा एक किंवा अधिक वेव्हगाईड चॅनेलवर अनेक स्लॉट मांडले जातात, तेव्हा ते एक तयार करतातवेव्हगाईड स्लॉट अॅरे अँटेना.

स्लॉटची स्थिती, अंतर, अभिमुखता आणि उत्तेजन यांचे काळजीपूर्वक नियंत्रण करून, डिझाइनर खालील गोष्टी साध्य करू शकतात:

  • उच्च नफा
  • अरुंद बीमविड्थ
  • नियंत्रित साइडलोब्स
  • इच्छित ध्रुवीकरण
  • कॉम्पॅक्ट प्लेनर ॲपर्चर

RF MISO सध्या ऑफर करतेवेव्हगाईड स्लॉट अँटेनाआणि मायक्रोवेव्ह अनुप्रयोगांसाठी स्लॉटेड वेव्हगाईड उत्पादने. उदाहरणार्थ, त्याच्या उत्पादन पोर्टफोलिओमध्ये लिनियर पोलरायझेशन आणि उच्च-गेन कॉन्फिगरेशनसह 8.6–9.6 GHz आणि 9–10 GHz स्लॉटेड वेव्हगाईड अँटेना समाविष्ट आहेत.

RF MISO आपल्या संशोधन आणि विकास कार्यात वेव्हगाईड स्लॉट अॅरे आर्किटेक्चरचा वापर करते, ज्यामध्ये एक्स-बँड अॅरे डिझाइनचा समावेश आहे.

८. स्लॉट अँटेनाचे फायदे

स्लॉट अँटेनामुळे अनेक व्यावहारिक फायदे मिळतात:

कमी-प्रोफाइल एकत्रीकरण
वाहक पॅनेल किंवा वेव्हगाईडच्या भिंतींमध्ये थेट स्लॉट तयार केले जाऊ शकतात.

चांगले यांत्रिक एकत्रीकरण
किरणोत्सर्गी संरचनेला नेहमीच बाहेर आलेल्या घटकाची आवश्यकता नसते.

अँटेना अॅरेसाठी उपयुक्त
एकाधिक स्लॉट्सना कार्यक्षमतेने एकत्र करून प्लेनर किंवा वेव्हगाईड-फेड अॅरे बनवता येतात.

लवचिक बीम डिझाइन
वेगवेगळ्या गेन आणि रेडिएशनच्या गरजांसाठी स्लॉटची मांडणी आणि उत्तेजन अनुकूलित केले जाऊ शकते.

वेव्हगाईड प्रणालींशी सुसंगतता
मायक्रोवेव्ह आणि मिलिमीटर-वेव्ह फ्रिक्वेन्सीवर, स्लॉट्स थेट कमी-नुकसानीच्या वेव्हगाईड फीडिंग स्ट्रक्चर्ससह एकत्रित केले जाऊ शकतात.

९. मर्यादा आणि अभिकल्प विचार

स्लॉट अँटेनामध्ये देखील अनेक अभियांत्रिकी आव्हाने असतात.

एकाच स्लॉटमुळे मर्यादित लाभ आणि तुलनेने विस्तृत प्रारण मिळू शकते. उच्च दिशात्मकता प्राप्त करण्यासाठी सामान्यतः अॅरे संरचनेची आवश्यकता असते.

कार्यक्षमता खालील बाबींवर देखील अवलंबून असू शकते:

  • स्लॉट मशीनिंग अचूकता
  • ग्राउंड-प्लेन परिमाणे
  • वेव्हगाईड सहनशीलता
  • स्लॉट-टू-स्लॉट अंतर
  • आहार टप्पा
  • पृष्ठभागाची गुणवत्ता
  • संरचनात्मक संरेखन

उच्च मायक्रोवेव्ह आणि मिलिमीटर-वेव्ह फ्रिक्वेन्सीवर, लहान यांत्रिक चुका तरंगलांबीचा एक महत्त्वपूर्ण भाग असू शकतात. त्यामुळे उत्पादन अचूकता अधिकाधिक महत्त्वाची ठरते.

मूळ लेखात उच्च क्रॉस-पोलरायझेशन आणि कमी रेडिएशन एफिशियन्सी हे सामान्य तोटे म्हणून नमूद केले आहेत. प्रत्यक्षात, ही वैशिष्ट्ये मोठ्या प्रमाणावर डिझाइनवर अवलंबून असतात आणि त्यांना प्रत्येक स्लॉट अँटेना किंवा स्लॉट अॅरेचे अपरिहार्य गुणधर्म मानले जाऊ नये.

१०. स्लॉट अँटेनाचे उपयोग

स्लॉट अँटेना आणि स्लॉटेड वेव्हगाईड अॅरे यांचा वापर आरएफ आणि मायक्रोवेव्ह प्रणालींमध्ये मोठ्या प्रमाणावर केला जातो, ज्यामध्ये खालील गोष्टींचा समावेश आहे:

  • रडार प्रणाली
  • मायक्रोवेव्ह संप्रेषण
  • अँटेना अॅरे
  • नेव्हिगेशन प्रणाली
  • आरएफ मापन
  • संवेदन प्रणाली
  • उपग्रह आणि अंतराळ प्लॅटफॉर्म
  • वेव्हगाईड-फेड अँटेना सिस्टीम

मूळ संदर्भामध्ये स्लॉट अँटेनाच्या सामान्य उपयोगांमध्ये रडार नेव्हिगेशन आणि वेव्हगाईड-फेड अॅरे यांचा विशेषतः उल्लेख आहे.

उच्च-निर्देशात्मक मायक्रोवेव्ह प्रणालींसाठी, स्लॉटेड वेव्हगाईड अॅरे हे एक व्यावहारिक संयोजन प्रदान करतात.समतल भूमिती, वेव्हगाईड फीडिंग, नियंत्रित रेडिएशन पॅटर्न आणि अॅरे स्केलेबिलिटी.

निष्कर्ष

स्लॉट अँटेना हा एका वाहक पृष्ठभागात तयार केलेल्या छिद्राद्वारे विद्युतचुंबकीय ऊर्जेचे मुक्त-अवकाश प्रारणात रूपांतर करतो.

जरी त्याची मूलभूत भूमिती साधी असली तरी, स्लॉटचे विद्युतचुंबकीय वर्तन हे त्याच्या परिमाणांवर, अभिमुखतेवर, उत्तेजनावर आणि सभोवतालच्या संरचनेवर मोठ्या प्रमाणावर अवलंबून असते.

बॅबिनेटचे तत्व स्लॉट अँटेना आणि कॉम्प्लिमेंटरी डायपोल संरचना यांच्यात एक उपयुक्त सैद्धांतिक संबंध जोडते, ज्यामुळे अभियंत्यांना त्यांचे ध्रुवीकरण आणि प्रारण वैशिष्ट्ये समजण्यास मदत होते.

व्यावहारिक मायक्रोवेव्ह अभियांत्रिकीमध्ये, वेव्हगाईड तंत्रज्ञानासोबत एकत्रित केल्यावर स्लॉट संकल्पना विशेषतः शक्तिशाली ठरते. अनेक स्लॉट्स एकात्मिक केले जाऊ शकतात.स्लॉटेड वेव्हगाईड अँटेना अॅरेत्यामुळे रडार, संचार, मापन आणि संवेदन प्रणालींसाठी उच्च गेन, नियंत्रित बीमविड्थ आणि संक्षिप्त प्लॅनर अँटेना आर्किटेक्चर शक्य होते.


पोस्ट करण्याची वेळ: २८ ऑगस्ट २०२६

उत्पादन डेटाशीट मिळवा