परवलयिक एंटीना: Difference between revisions

Latest revision as of 13:48, 31 August 2023

परवलयिक एंटीना एक एंटीना है जो एक परवलयिक परावर्तक का उपयोग करता है, परवलय के क्रॉस-अनुभागीय आकार के साथ कुछ भागों में बंटी एक घुमावदार सतह, रेडियो तरंगों को अपने केंद्र बिंदु में रिसीवर को निर्देशित करने के लिए सबसे सामान्य रूप एक डिश के आकार का होता है और इसे लोकप्रिय रूप (आमतौर) से डिश एंटीना या परवलयिक डिश कहा जाता है। परवलयिक एंटीना का मुख्य लाभ यह है कि इसमें उच्च प्रत्यक्षता होती है। यह एक संकीर्ण(पतली) बीम में रेडियो तरंगों को निर्देशित करने के लिए एक सर्चलाइट या फ्लैशलाइट के समान कार्य करता है, या केवल एक विशेष दिशा से रेडियो तरंगें प्राप्त करता है। परवलयिक एंटीना में कुछ उच्चतम लाभ होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे किसी भी प्रकार के एंटीना से संकीर्ण(पतली) बीमविड्थ का उत्पादन कर सकते हैं^[1]^[2] संकीर्ण(पतली) बीमविड्थ्स को प्राप्त करने के लिए, परवलयिक परावर्तक में उपयोग की जाने वाली रेडियो तरंगों की तरंगदैर्ध्य से बहुत बड़ा होना चाहिए^[2] इसलिए परवलयिक एंटेना का उपयोग रेडियो स्पेक्ट्रम के उच्च आवृत्ति वाले हिस्से में, यूएचएफ और माइक्रोवेव (SHF) आवृत्तियों पर किया जाता है, जिस पर तरंगदैर्ध्य इतनी छोटी होती हैं कि आसानी से सही आकार के परावर्तकों का उपयोग किया जा सकता है।

परवलयिक एंटीना का उपयोग प्वाइंट-टू-पॉइंट (दूरसंचार) के लिए उच्च-लाभ-एंटीना के रूप में किया जाता है। पास के शहरों के बीच टेलीफोन और टेलीविजन संकेतों को ले जाएं, वायरलेस वान/लैन डेटा संचार के लिए लिंक, सैटेलाइट कम्युनिकेशंस और अंतरिक्ष यान संचार एंटीना। उनका उपयोग रेडियो टेलीस्कोप में भी किया जाता है।

परवलयिक एंटीना का अन्य महत्वपूर्ण उपयोग रडार एंटेना के लिए है, जिसमें जहाजों की तरह वस्तुओं का पता लगाने के लिए रेडियो तरंगों की एक संकीर्ण बीम को प्रसारित करने की आवश्यकता है, हवाई जहाज , और निर्देशित मिसाइल , और अक्सर मौसम का पता लगाने के लिए^[2] होम सैटेलाइट टेलीविजन रिसीवर, परवलयिक एंटेना आधुनिक देशों के परिदृश्य की एक सामान्य विशेषता बन गए हैं^[2]

1887 में रेडियो तरंगों की खोज के दौरान जर्मन भौतिक विज्ञानी हेनरिक हर्ट्ज़ द्वारा परवलयिक एंटीना का आविष्कार किया गया था। उन्होंने अपने ऐतिहासिक प्रयोगों के दौरान प्रेषित करने और प्राप्त करने के लिए अपने ध्यान में स्पार्क-एक्सक्लूस्ड द्विध्रुवीय एंटेना के साथ बेलनाकार परवलयिक रिफ्लेक्टर का इस्तेमाल किया।

परवलयिक एंटेना परवलयिक के ज्यामितीय गुण पर आधारित होते हैं कि पथ FP1Q1, FP2Q2, FP3Q3 सभी समान लंबाई के होते हैं। तो डिश के फोकस F पर एक फीड एंटीना द्वारा उत्सर्जित एक गोलाकार वेवफ्रंट एक आउटगोइंग प्लेन वेव L में परावर्तित होगा जो डिश के अक्ष VF के समानांतर यात्रा कर रहा है।

बनावट (डिज़ाइन)

सामग्री के एक परवलयिक परावर्तक के सामने  फोकल पॉइंट पर रेडियो तरंगों का एक बिंदु स्रोत [विद्युत चालन] सामग्री को प्रतिबिंबित किया जाएगा विद्युत चालन टकराया हुआ प्रकाश विमान की लहर परावर्तक की धुरी के साथ बीम। इसके विपरीत, अक्ष के समानांतर एक आने वाली विमान तरंग फोकल बिंदु पर एक बिंदु पर केंद्रित होगी।

एक विशिष्ट परवलयिक एंटीना में एक धातु परवलयिक परावर्तक होता है , जिसके फोकस पर परावर्तक के सामने एक छोटा फ़ीड एंटीना निलंबित होता है, परावर्तक की ओर वापस इंगित किया जाता है। परावर्तक एक धातु की सतह है जो एक परवलयिक चक्कर में बनती है और आमतौर पर एक गोलाकार रिम में काट दी जाती है जो एंटीना का व्यास बनाती है। एक ट्रांसमिटिंग एंटेना में, एक ट्रांसमीटर से रेडियो फ्रीक्वेंसी करंट को ट्रांसमिशन लाइन केबल के जरिए फीड एंटेना में सप्लाई किया जाता है, जो इसे रेडियो तरंगों में परिवर्तित करता है। रेडियो तरंगें फ़ीड एंटीना द्वारा डिश की ओर वापस उत्सर्जित होती हैं और डिश को समानांतर बीम में प्रतिबिंबित करती हैं। एक प्राप्त करने वाले एंटीना में आने वाली रेडियो तरंगें डिश से उछलती हैं और फ़ीड एंटीना पर एक बिंदु पर केंद्रित होती हैं, जो उन्हें विद्युत धाराओं में परिवर्तित करती हैं जो एक ट्रांसमिशन लाइन के माध्यम से रेडियो रिसीवर तक जाती हैं।

परवलयिक परावर्तक

वायर ग्रिड-टाइप परवलयिक एंटीना MMDS के लिए उपयोग किया जाता है। यह बूम पर छोटे एल्यूमीनियम परावर्तक के तहत एक ऊर्ध्वाधर द्विध्रुवीय द्वारा खिलाया जाता है। यह लंबवत ध्रुवीकृत माइक्रोवेव विकीर्ण करता है।

रिफ्लेक्टर शीट मेटल, मेटल स्क्रीन, या वायर ग्रिल कंस्ट्रक्शन का हो सकता है और यह अलग-अलग बीम आकार बनाने के लिए एक गोलाकार डिश या विभिन्न अन्य आकृतियों का हो सकता है। एक धातु स्क्रीन रेडियो तरंगों के साथ-साथ एक ठोस धातु की सतह को दर्शाती है जब तक कि छेद तरंग दैर्ध्य के एक-दसवें से छोटे होते हैं, इसलिए स्क्रीन रिफ्लेक्टर का उपयोग अक्सर डिश पर वजन और हवा के भार को कम करने के लिए किया जाता है। अधिकतम लाभ को प्राप्त करने के लिए, यह आवश्यक है कि डिश का आकार एक तरंग दैर्ध्य के एक छोटे से अंश के भीतर सटीक हो, ताकि एंटीना के विभिन्न हिस्सों से तरंगों को सुनिश्चित किया जा सके। बड़े व्यंजनों को अक्सर आवश्यक कठोरता प्रदान करने के लिए उनके पीछे एक सहायक ट्रस संरचना की आवश्यकता होती है।

एक दिशा में उन्मुख समानांतर तारों या बार की एक ग्रिल से बना एक परावर्तक एक ध्रुवीकरण फिल्टर के साथ -साथ एक परावर्तक के रूप में कार्य करता है। यह केवल रैखिक रूप से ध्रुवीकृत रेडियो तरंगों को दर्शाता है, विद्युत क्षेत्र ग्रिल तत्वों के समानांतर। इस प्रकार का उपयोग अक्सर रडार एंटेना में किया जाता है। एक रैखिक रूप से ध्रुवीकृत फ़ीड हॉर्न के साथ संयुक्त, यह रिसीवर में शोर को फ़िल्टर करने में मदद करता है और झूठे रिटर्न को कम करता है।

चूंकि एक चमकदार धातु परवलयिक परावर्तक भी सूर्य की किरणों पर ध्यान केंद्रित कर सकता है, और अधिकांश व्यंजन फ़ीड संरचना पर पर्याप्त सौर ऊर्जा को ध्यान केंद्रित कर सकते हैं, तो इसे गंभीर रूप से ओवरहीट करने के लिए अगर वे सूर्य पर इंगित किए गए थे, तो ठोस रिफ्लेक्टर को हमेशा फ्लैट पेंट का एक कोट दिया जाता है।

फ़ीड एंटीना

रिफ्लेक्टर के फोकस पर फ़ीड एंटीना आमतौर पर एक कम-लाभ प्रकार है जैसे कि आधा-लहर द्विध्रुव या अधिक बार एक छोटा सींग एंटीना एक कहा जाता है आवाजलगाना। अधिक जटिल डिजाइनों में, जैसे कि कैसग्रेन और ग्रेगोरियन, एक द्वितीयक परावर्तक का उपयोग प्राथमिक केंद्र बिंदु से दूर स्थित फ़ीड एंटीना से परवलयिक परावर्तक में ऊर्जा को निर्देशित करने के लिए किया जाता है। फ़ीड एंटीना संबद्ध रेडियो-फ़्रीक्वेंसी (RF) संचारण या प्राप्त करने उपकरण से जुड़ा हुआ है, समाक्षीय केबल ट्रांसमिशन लाइन या [ट्रांसमिशन लाइन] वेवगाइड।

कई परवलयिक एंटेना में उपयोग किए जाने वाले माइक्रोवेव आवृत्तियों पर, वेवगाइड को फ़ीड एंटीना और ट्रांसमीटर या रिसीवर के बीच माइक्रोवेव का संचालन करने की आवश्यकता होती है। वेवगाइड रन की उच्च लागत के कारण, कई परवलयिक एंटेना में [आरएफ फ्रंट एंड] रिसीवर के इलेक्ट्रॉनिक्स फ़ीड एंटीना पर स्थित है, और प्राप्त सिग्नल को एक निचले मध्यवर्ती आवृत्ति में परिवर्तित किया जाता है, तो इसे सस्ते [कोक्सिअल केबल] के माध्यम से रिसीवर को आयोजित किया जा सकता है। इसे कम-शोर ब्लॉक डाउनकनेवर्टर कहा जाता है। इसी तरह, व्यंजन संचारित करने में, माइक्रोवेव ट्रांसमीटर फ़ीड बिंदु पर स्थित हो सकता है।

परवलयिक एंटेना का एक फायदा यह है कि एंटीना की अधिकांश संरचना (फ़ीड एंटीना को छोड़कर यह सब) अनुनाद। गैर -नॉनसोनेंट है, इसलिए यह आवृत्ति की एक विस्तृत श्रृंखला पर कार्य कर सकता है, एक विस्तृत बैंडविड्थ है। ऑपरेशन की आवृत्ति को बदलने के लिए सभी आवश्यक है, फ़ीड एंटीना को एक के साथ बदलना है जो नई आवृत्ति पर काम करता है। कुछ परवलयिक एंटेना फोकल बिंदु पर कई फ़ीड एंटेना को एक साथ बंद करके कई आवृत्तियों पर संचारित या प्राप्त करते हैं।

Dish parabolic antennas

ऑस्ट्रेलिया में एक संचार टावर पर माइक्रोवेव रिले व्यंजन ढके हुए हैं

एक सैटेलाइट टेलीविजन डिश, ऑफसेट फेड डिश का एक उदाहरण।

Cassegrain satellite communication antenna in Sweden.

Offset Gregorian antenna used in the Allen Telescope Array, a radio telescope at the University of California Berkeley, US.

Shaped-beam parabolic antennas

Vertical "orange peel" antenna for military height finder radar, Germany.

Early cylindrical parabolic antenna, 1931, Nauen, Germany.

Air traffic control radar antenna, near Hannover, Germany.

ASR-9 Airport surveillance radar antenna.

"Orange peel" antenna for air search radar, Finland.

प्रकार

परवलयिक एंटीना फ़ीड्स के मुख्य प्रकार।

परवलयिक एंटेना उनकी आकृतियों से प्रतिष्ठित होते हैं:

परवलयिक या डिश- परावर्तक को एक गोलाकार रिम में काट दिया जाता है। यह सबसे आम प्रकार है। यह डिश के अक्ष के साथ एक संकीर्ण पेंसिल के आकार के बीम को विकीर्ण करता है।
- छादित डिश- कभी-कभी डिश के रिम से एक बेलनाकार धातु की ढाल जुड़ी होती है। '^[3] छादित मुख्य बीम अक्ष के बाहर कोणों से विकिरण से एंटीना को ढालता है, सिडेलोब को कम करता है। इसका उपयोग कभी -कभी स्थलीय माइक्रोवेव लिंक में हस्तक्षेप को रोकने के लिए किया जाता है, जहां एक ही आवृत्ति का उपयोग करने वाले कई एंटेना एक साथ पास स्थित होते हैं। छादित को माइक्रोवेव शोषक सामग्री के साथ अंदर लेपित किया जाता है। छादित डिश द्वारा वापस लोब विकिरण को कम कर सकते हैं^[3]
बेलनाकार- यह परावर्तक केवल एक दिशा में घुमावदार होता है और दूसरे में सपाट होता है। रेडियो तरंगें एक बिंदु पर नहीं बल्कि एक लाइन के साथ ध्यान केंद्रित करती हैं। फ़ीड कभी-कभी फोकल लाइन के साथ स्थित एक द्विध्रुवीय एंटीना है। बेलनाकार परवलयिक एंटेना एक पंखे के आकार के बीम को विकीर्ण करते हैं, घुमावदार आयाम में संकीर्ण, और अनकही आयाम में चौड़े हैं। परावर्तक के घुमावदार छोरों को कभी -कभी फ्लैट प्लेटों द्वारा छाया हुआ होता है, ताकि विकिरण को छोरों से रोका जा सके, और इसे पिलबॉक्स एंटीना कहा जाता है।
आकार-बीम एंटेना-आधुनिक रिफ्लेक्टर एंटेना को किसी विशेष आकार के बीम या बीम का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, बजाय इसके कि केवल संकीर्ण "पेंसिल" या "पंखा" बीम्स ऊपर सरल डिश और बेलनाकार एंटेना^[4] दो तकनीकों का उपयोग किया जाता है, अक्सर संयोजन में, बीम के आकार को नियंत्रित करने के लिए:
- आकार के परावर्तक -बीम के आकार को बदलने के लिए परवलयिक परावर्तक को एक गैर-गोलाकार आकार दिया जा सकता है, और/या क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दिशाओं में विभिन्न वक्रताएं दी जा सकती हैं। यह अक्सर रडार एंटेना में प्रयोग किया जाता है। एक सामान्य सिद्धांत के रूप में, किसी दिए गए अनुप्रस्थ दिशा में एंटीना जितना चौड़ा होगा, उस दिशा में विकिरण पैटर्न उतना ही संकीर्ण होगा।
- "Orange peel" एंटीना- खोज राडार में प्रयुक्त, यह "C" अक्षर के आकार का एक लंबा संकीर्ण एंटीना है। यह एक संकीर्ण ऊर्ध्वाधर पंखे के आकार की किरण को विकीर्ण करता है।
- फ़ीड की सरणियाँ(Arrays)- एक मनमाना आकार का बीम बनाने के लिए, एक फीड हॉर्न के बजाय, फोकल पॉइंट के चारों ओर क्लस्टर किए गए फीड हॉर्न की एक सरणी का उपयोग किया जा सकता है। संचार उपग्रहों पर अक्सर ऐरे-फेड (Array feed) एंटेना का उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से प्रत्यक्ष प्रसारण उपग्रह, एक विशेष महाद्वीप या कवरेज क्षेत्र को कवर करने के लिए एक डाउनलिंक विकिरण पैटर्न बनाने के लिए, वे अक्सर कैससेग्रेन जैसे द्वितीयक परावर्तक एंटेना के साथ उपयोग किए जाते हैं।

परवलयिक एंटेना को भी फ़ीड के प्रकार से वर्गीकृत किया जाता है, अर्थात, एंटीना को रेडियो तरंगों की आपूर्ति कैसे की जाती है;-

अक्षीय, प्राइम फोकस, या फ्रंट फीड- यह फ़ीड का सबसे आम प्रकार है, जिसमें फ़ोकस पर डिश के सामने स्थित फ़ीड एंटीना, बीम अक्ष पर, डिश की ओर वापस इंगित किया जाता है। इस प्रकार का एक नुकसान यह है कि फ़ीड और इसके समर्थन कुछ बीम को अवरुद्ध करते हैं, जो एपर्चर दक्षता को केवल 55-60% तक सीमित करता है।
ऑफ-अक्ष या ऑफ़सेट फ़ीड- परावर्तक एक परवलयिक का एक विषम खंड है, इसलिए फ़ोकस, और फ़ीड एंटीना, डिश के एक तरफ स्थित होते हैं। इस डिज़ाइन का उद्देश्य फ़ीड संरचना को बीम पथ से बाहर ले जाना है, इसलिए यह बीम को अवरुद्ध नहीं करता है। यह घरेलू उपग्रह टेलीविजन डिश में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो इतने छोटे होते हैं कि फ़ीड संरचना अन्यथा संकेत के एक महत्वपूर्ण प्रतिशत को अवरुद्ध कर देती है। ऑफसेट फ़ीड का उपयोग कई परावर्तक डिज़ाइनों में भी किया जा सकता है जैसे कि कैसग्रेन और ग्रेगोरियन, नीचे दिए गए
कैसग्रेन- कैससेग्रेन एंटीना में, फ़ीड डिश पर या उसके पीछे स्थित होता है, और डिश के फोकस पर एक उत्तल हाइपरबोलाइडल सेकेंडरी रिफ्लेक्टर को रोशन करते हुए आगे बढ़ता है। फ़ीड से रेडियो तरंगें द्वितीयक परावर्तक से डिश में वापस परावर्तित होती हैं, जो उन्हें फिर से आगे की ओर दर्शाती है, जिससे आउटगोइंग बीम बनता है। इस कॉन्फ़िगरेशन का एक फायदा यह है कि फ़ीड, इसके वेवगाइड और

फ्रंट एंड
"फ्रंट एंड" इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ डिश के सामने निलंबित नहीं होना पड़ता है,इसलिए इसका उपयोग जटिल या भारी फ़ीड के साथ एंटेना के लिए किया जाता है। जैसे कि बड़े सैटेलाइट कम्युनिकेशन एंटेना और रेडियो टेलीस्कोप एस। एपर्चर दक्षता 65-70 के आदेश पर है^[3]
ग्रेगोरियन - कैसग्रेन डिज़ाइन के समान है, सिवाय इसके कि द्वितीयक परावर्तक अवतल है, (ellipsoid) दीर्घवृत्त आकार में है।70% से अधिक एपर्चर दक्षता प्राप्त की जा सकती है^[3]

फ़ीड पैटर्न

लाभ

फ़ीड एंटीना के विकिरण पैटर्न को डिश के आकार के अनुरूप बनाया जाना चाहिए, क्योंकि इसका एपर्चर दक्षता पर एक मजबूत प्रभाव पड़ता है , जो एंटीना लाभ को निर्धारित करता है ( नीचे लाभ अनुभाग देखें)। डिश के किनारे के बाहर गिरने वाले फ़ीड से विकिरण को स्पिलओवर कहा जाता है और इसे बर्बाद कर दिया जाता है, लाभ को कम करने और बैकलोबेस को बढ़ाता है, संभवतः विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप | (एंटेना प्राप्त करने में) जमीन के शोर के लिए संवेदनशीलता बढ़ रही है। हालांकि, अधिकतम लाभ केवल तभी प्राप्त होता है जब पकवान समान रूप से "रोशन" होता है, जो अपने किनारों पर एक निरंतर क्षेत्र की ताकत के साथ होता है। तो एक फ़ीड एंटीना का आदर्श विकिरण पैटर्न पकवान के ठोस कोण में एक निरंतर क्षेत्र की ताकत होगी, किनारों पर अचानक शून्य पर गिरकर, व्यावहारिक फ़ीड एंटेना में विकिरण पैटर्न होते हैं जो किनारों पर धीरे -धीरे गिरते हैं, इसलिए फ़ीड एंटीना स्वीकार्य रूप से कम स्पिलओवर और पर्याप्त रोशनी के बीच एक समझौता है। अधिकांश फ्रंट फ़ीड हॉर्न्स के लिए, इष्टतम रोशनी तब प्राप्त की जाती है जब फ़ीड हॉर्न द्वारा विकिरणित शक्ति 10 db होती है डिश के किनारे और केंद्र में इसके अधिकतम मूल्य की तुलना में कम है^[5]

ध्रुवीकरण

एक परवलयिक एंटीना के मुहाने पर विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों का पैटर्न केवल फ़ीड एंटीना द्वारा विकिरणित क्षेत्रों की एक स्केल्ड अप छवि है, इसलिए ध्रुवीकरण फ़ीड एंटीना द्वारा निर्धारित किया जाता है।अधिकतम लाभ प्राप्त करने के लिए, प्रसारण और एंटीना प्राप्त करने में फ़ीड एंटीना में एक ही ध्रुवीकरण होना चाहिए। ^[6] उदाहरण के लिए, एक ऊर्ध्वाधर द्विध्रुवीय फ़ीड एंटीना अपने विद्युत क्षेत्र ऊर्ध्वाधर के साथ रेडियो तरंगों की एक बीम को विकीर्ण करेगा, जिसे वर्टिकल पोलराइजेशन कहा जाता है। प्राप्त फ़ीड एंटीना में उन्हें प्राप्त करने के लिए ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण भी होना चाहिए; यदि फ़ीड क्षैतिज है (क्षैतिज ध्रुवीकरण]) एंटीना को लाभ का गंभीर नुकसान होगा।

डेटा दर को बढ़ाने के लिए, कुछ परवलयिक एंटेना दो अलग -अलग रेडियो चैनलों को एक ही आवृत्ति पर ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण के साथ अलग -अलग फ़ीड एंटेना का उपयोग करते हुए प्रसारित करते हैं; इसे दोहरी ध्रुवीकरण एंटीना कहा जाता है। उदाहरण के लिए, सैटेलाइट टेलीविजन संकेतों को एक ही आवृत्ति पर दो अलग -अलग चैनलों पर उपग्रह से प्रेषित किया जाता है राइट और लेफ्ट सर्कुलर पोलराइजेशन। एक घर सैटेलाइट डिश में, ये फीड हॉर्न में दो छोटे मोनोपोल एंटेना द्वारा प्राप्त किए जाते हैं, समकोण पर उन्मुख होते हैं। प्रत्येक एंटीना एक अलग रिसीवर से जुड़ा होता है।

यदि एक ध्रुवीकरण चैनल से संकेत विपरीत ध्रुवीकृत एंटीना द्वारा प्राप्त होता है, तो यह क्रॉसस्टॉक का कारण होगा जो सिग्नल-टू-शोर अनुपात को नीचा दिखाता है। इन ऑर्थोगोनल चैनलों को अलग रखने के लिए एक एंटीना की क्षमता को क्रॉस पोलराइजेशन भेदभाव (XPD) नामक एक पैरामीटर द्वारा मापा जाता है। एक संचारित एंटीना में, XPD अन्य ध्रुवीकरण में विकिरणित एक ध्रुवीकरण के एक एंटीना से शक्ति का अंश है। उदाहरण के लिए, मामूली खामियों के कारण एक लंबवत ध्रुवीकृत फ़ीड एंटीना के साथ एक व्यंजन क्षैतिज ध्रुवीकरण में अपनी शक्ति की एक छोटी मात्रा को विकीर्ण करेगा; यह अंश XPD है। एक प्राप्त एंटीना में, XPD सही ध्रुवीकरण के एक ही एंटीना में प्राप्त शक्ति के विपरीत ध्रुवीकरण की सिग्नल शक्ति का अनुपात है, जब एंटीना को समान शक्ति के दो ऑर्थोगोनली ध्रुवीकृत रेडियो तरंगों द्वारा रोशन किया जाता है। एंटीना सिस्टम है। अपर्याप्त XPD, क्रॉस ध्रुवीकरण हस्तक्षेप रद्द (xpic) डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग एल्गोरिदम का उपयोग अक्सर क्रॉसस्टॉक को कम करने के लिए किया जा सकता है।

दोहरी परावर्तक आकार

कैसग्रेन और ग्रेगोरियन एंटेना में, सिग्नल पथ में दो प्रतिबिंबित सतहों की उपस्थिति प्रदर्शन में सुधार के लिए अतिरिक्त संभावनाएं प्रदान करती है।जब उच्चतम प्रदर्शन की आवश्यकता होती है, तो "दोहरी परावर्तक शेपिंग" नामक एक तकनीक का उपयोग किया जा सकता है।इसमें डिश के बाहरी क्षेत्रों में अधिक सिग्नल पावर को निर्देशित करने के लिए सब-रिफ्लेक्टर के आकार को बदलना शामिल है, जिससे फ़ीड के ज्ञात पैटर्न को प्राथमिक की एक समान रोशनी में मैप करने के लिए, लाभ को अधिकतम करने के लिए।हालांकि, यह एक माध्यमिक में परिणाम है जो अब सटीक रूप से हाइपरबोलिक नहीं है (हालांकि यह अभी भी बहुत करीब है), इसलिए निरंतर चरण संपत्ति खो जाती है।हालांकि, इस चरण की त्रुटि को प्राथमिक दर्पण के आकार को थोड़ा ट्विक करके मुआवजा दिया जा सकता है।परिणाम एक उच्च लाभ, या लाभ/स्पिलओवर अनुपात है, सतहों की लागत पर जो कि गढ़ने और परीक्षण करने के लिए पेचीदा हैं^[7]^[8] अन्य डिश रोशनी पैटर्न को भी संश्लेषित किया जा सकता है, जैसे कि अल्ट्रा-लो स्पिलओवर साइडेलोब के लिए डिश एज पर उच्च टेंपर के साथ पैटर्न, और फ़ीड छायांकन को कम करने के लिए एक केंद्रीय "छेद" के साथ पैटर्न।

लाभ

एक ऐन्टेना के निर्देशात्मक गुणों को एक आयाम रहित पैरामीटर द्वारा मापा जाता है जिसे इसका लाभ कहा जाता है, जो कि ऐन्टेना द्वारा अपने बीम अक्ष के साथ एक स्रोत से प्राप्त शक्ति का एक काल्पनिक आइसोट्रोपिक एंटीना द्वारा प्राप्त शक्ति का अनुपात है। एक परवलयिक एंटीना का लाभ है: ^[9]

$G={\frac {4\pi A}{\lambda ^{2}}}e_{A}=\left({\frac {\pi d}{\lambda }}\right)^{2}e_{A}$

कहाँ पे:

$A$ एंटीना एपर्चर का क्षेत्र है, जो कि परवलयिक परावर्तक का मुंह है। एक गोलाकार डिश एंटीना के लिए, $A=\pi d^{2}/4$ , ऊपर दूसरा सूत्र दे रहा है।
$d$ परवलयिक परावर्तक का व्यास है, यदि यह गोलाकार है
$\lambda$ रेडियो तरंगों की तरंग दैर्ध्य है।
$e_{A}$ 0 और 1 के बीच एक आयाम रहित पैरामीटर है जिसे एपर्चर दक्षता कहा जाता है। आमतौर पर परवलयिक एंटेना की एपर्चर दक्षता 0.55 से 0.70 है

यह देखा जा सकता है कि, किसी भी एपर्चर एंटीना के साथ, तरंग दैर्ध्य की तुलना में एपर्चर जितना बड़ा होता है, उतना ही अधिक लाभ होता है। एपर्चर चौड़ाई के तरंग दैर्ध्य के अनुपात के वर्ग के साथ लाभ बढ़ता है, इसलिए बड़े परवलयिक एंटेना, जैसे कि अंतरिक्ष यान संचार और रेडियो दूरबीनों के लिए उपयोग किए जाने वाले, अत्यधिक उच्च लाभ प्राप्त कर सकते हैं। उपरोक्त सूत्र को 25-मीटर-व्यास वाले एंटेना पर लागू करना अक्सर 21 की तरंग दैर्ध्य पर रेडियो टेलीस्कोप सरणियों और उपग्रह ग्राउंड एंटेना में उपयोग किया जाता है सेमी (1.42 GHz, एक सामान्य रेडियो खगोल विज्ञान आवृत्ति), लगभग 140,000 गुना या लगभग 52 dBi ( आइसोट्रोपिक स्तर से ऊपर डेसीबल ) का अधिकतम लाभ देता है। दुनिया में सबसे बड़ा परवलयिक डिश एंटीना दक्षिण पश्चिम चीन में पांच सौ मीटर एपर्चर गोलाकार रेडियो टेलीस्कोप है जिसका लगभग 300 मीटर का प्रभावी एपर्चर है। 3 . पर इस व्यंजन का लाभ GHz लगभग 90 मिलियन या 80 डीबीआई।

एपर्चर दक्षता e_A एक कैचल वैरिएबल है जो विभिन्न नुकसानों के लिए जिम्मेदार है जो एंटीना के लाभ को अधिकतम से कम कर देता है जिसे दिए गए एपर्चर के साथ प्राप्त किया जा सकता है। परवलयिक एंटेना में एपर्चर दक्षता को कम करने वाले प्रमुख कारक हैं: ^[10]

फीड स्पिलओवर - फीड एंटेना से कुछ विकिरण डिश के किनारे के बाहर गिरता है और इसलिए मुख्य बीम में योगदान नहीं करता है।
फीड इल्यूमिनेशन टेंपर - किसी भी एपर्चर एंटेना के लिए अधिकतम लाभ तभी प्राप्त होता है जब विकिरणित बीम की तीव्रता पूरे एपर्चर क्षेत्र में स्थिर होती है। हालांकि फीड ऐन्टेना से विकिरण पैटर्न आमतौर पर डिश के बाहरी हिस्से की ओर बंद हो जाता है, इसलिए डिश के बाहरी हिस्से विकिरण की कम तीव्रता के साथ "रोशनी" होते हैं। यहां तक कि अगर फ़ीड डिश द्वारा घटाए गए कोण पर निरंतर रोशनी प्रदान करता है, तो डिश के बाहरी हिस्से आंतरिक भागों की तुलना में फ़ीड एंटीना से अधिक दूर होते हैं, इसलिए केंद्र से दूरी के साथ तीव्रता कम हो जाएगी। तो एक परवलयिक एंटीना द्वारा विकिरणित बीम की तीव्रता डिश के केंद्र में अधिकतम होती है और दक्षता को कम करते हुए अक्ष से दूरी के साथ गिर जाती है।
एपर्चर ब्लॉकेज - फ्रंट-फेड परवलयिक डिश में जहां फीड एंटीना बीम पथ में डिश के सामने स्थित होता है (और कैसग्रेन और ग्रेगोरियन डिजाइनों में भी), फ़ीड संरचना और इसके समर्थन बीम के कुछ हिस्से को अवरुद्ध करते हैं। छोटे व्यंजनों में, जैसे कि घरेलू उपग्रह डिश , जहां फ़ीड संरचना का आकार डिश के आकार के साथ तुलनीय है, यह एंटीना के लाभ को गंभीरता से कम कर सकता है। इस समस्या को रोकने के लिए इस प्रकार के एंटेना अक्सर ऑफसेट फीड का उपयोग करते हैं, जहां फीड एंटेना बीम क्षेत्र के बाहर एक तरफ स्थित होता है। इस प्रकार के एंटेना के लिए एपर्चर दक्षता 0.7 से 0.8 तक पहुंच सकती है।
आकार त्रुटियां - परावर्तक के आकार में यादृच्छिक सतह त्रुटियां दक्षता को कम करती हैं। नुकसान का अनुमान रुज़ के समीकरण द्वारा लगाया जाता है।

पारस्परिक हस्तक्षेप के सैद्धांतिक विचारों के लिए (2 और C के बीच आवृत्तियों पर 30 GHz - आम तौर पर फिक्स्ड सैटेलाइट सर्विस में) जहां विशिष्ट एंटीना प्रदर्शन को परिभाषित नहीं किया गया है, सिफारिश ITU-R S.465 पर आधारित एक संदर्भ एंटीना का उपयोग हस्तक्षेप की गणना के लिए किया जाता है, जिसमें ऑफ-एक्सिस प्रभावों के लिए संभावित साइडलोब शामिल होंगे।

विकिरण पैटर्न

परवलयिक एंटेना में, लगभग सभी विकिरणित शक्ति एंटीना की धुरी के साथ एक संकीर्ण मुख्य लोब में केंद्रित होती है। अवशिष्ट शक्ति अन्य दिशाओं में, आमतौर पर बहुत कम, साइडलोब में विकीर्ण होती है। क्योंकि परवलयिक एंटेना में परावर्तक एपर्चर तरंग दैर्ध्य की तुलना में बहुत बड़ा होता है, विवर्तन के कारण आमतौर पर कई संकीर्ण साइडलोब होते हैं, इसलिए साइडलोब पैटर्न जटिल होता है। मुख्य लोब के विपरीत दिशा में, आमतौर पर एक बैकलोब भी होता है, जो फ़ीड एंटीना से स्पिलओवर विकिरण के कारण होता है जो परावर्तक को याद करता है।

बीमविड्थ

उच्च-लाभ वाले एंटेना द्वारा विकिरणित बीम की कोणीय चौड़ाई को आधा-शक्ति बीम चौड़ाई (HPBW) द्वारा मापा जाता है, जो कि एंटीना विकिरण पैटर्न पर बिंदुओं के बीच कोणीय पृथक्करण है, जिस पर बिजली एक-आधी (-3) तक गिर जाती है। dB) इसका अधिकतम मूल्य। परवलयिक एंटेना के लिए, HPBW द्वारा दिया गया है: ^[11] ^[12]

\theta =k\lambda /d\,

जहां k एक कारक है जो परावर्तक के आकार और फ़ीड रोशनी पैटर्न के आधार पर थोड़ा भिन्न होता है। एक आदर्श समान रूप से प्रदीप्त परवलयिक परावर्तक और θ डिग्री में, k 57.3 (एक रेडियन में डिग्री की संख्या) होगा। एक "विशिष्ट" परवलयिक एंटीना के लिए k लगभग 70 होता है। ^[13]

सी बैंड (4 .) पर चलने वाले एक विशिष्ट 2 मीटर उपग्रह डिश के लिए GHz), यह सूत्र लगभग 2.6° की बीम-चौड़ाई देता है। अरेसीबो एंटीना के लिए 2.4 गीगाहर्ट्ज बीमविड्थ 0.028 डिग्री है। यह देखा जा सकता है कि परवलयिक एंटेना बहुत संकीर्ण बीम उत्पन्न कर सकते हैं, और उन्हें निशाना बनाना एक समस्या हो सकती है। कुछ परवलयिक व्यंजन एक दूरदर्शिता से सुसज्जित होते हैं ताकि उन्हें दूसरे एंटीना पर सटीक रूप से निशाना बनाया जा सके।

यह देखा जा सकता है कि लाभ और बीम की चौड़ाई के बीच एक विपरीत संबंध है। बीमविड्थ समीकरण को लाभ समीकरण के साथ जोड़कर, संबंध है: ^[14]

$G=\left({\frac {\pi k}{\theta }}\right)^{2}\ e_{A}$

विकिरण पैटर्न सूत्र

एक बड़े पराबोलॉइड से एक समान प्रबुद्ध एपर्चर के साथ विकिरण अनिवार्य रूप से प्लेट पर एक समान विमान लहर की घटना के साथ एक अनंत धातु प्लेट में एक ही व्यास डी के एक गोलाकार एपर्चर से बराबर है।^[15]

विकिरण-क्षेत्र पैटर्न की गणना आयताकार एपर्चर के समान तरीके से Huygens 'सिद्धांत को लागू करके की जा सकती है।विद्युत क्षेत्र पैटर्न को [Fraunhofer विवर्तन#एकल-स्लिट विवर्तन का मूल्यांकन करके Huygens के सिद्धांत का उपयोग करके पाया जा सकता है।यह [Fresnel Zone | Fresnel Zone समीकरण] के माध्यम से भी निर्धारित किया जा सकता है^[16]

$E=\int \int {\frac {A}{r_{1}}}e^{j(\omega t-\beta r_{1})}dS=\int \int e^{2\pi i(lx+my)/\lambda }dS$

कहाँ पे $\beta =\omega /c=2\pi /\lambda$ . ध्रुवीय निर्देशांक का उपयोग करना $x=\rho \cdot \cos \theta ,\quad y=\rho \cdot \sin \theta$ . समरूपता को ध्यान में रखते हुए,

$E=\int \limits _{0}^{2\pi }d\theta \int \limits _{0}^{\rho _{0}}e^{2\pi i\rho \cos \theta l/\lambda }\rho d\rho$

और प्रथम कोटि के बेसेल फलन का उपयोग करने से विद्युत क्षेत्र पैटर्न प्राप्त होता है $E(\theta )$

$E(\theta )={\frac {2\lambda }{\pi D}}{\frac {J_{1}[(\pi D/\lambda )\sin \theta ]}{\sin \theta }}$

कहाँ पे $D$ एंटीना के एपर्चर का व्यास मीटर में है, $\lambda$ मीटर में तरंग दैर्ध्य है, $\theta$ एंटेना के समरूपता अक्ष से रेडियन में कोण है जैसा कि चित्र में दिखाया गया है, और $J_{1}$ प्रथम कोटि का बेसेल फलन है । विकिरण पैटर्न के पहले नल का निर्धारण करने से बीम की चौड़ाई मिलती है $\theta _{0}$ . शब्द $J_{1}(x)=0$ जब भी $x=3.83$ . इस प्रकार,

$\theta _{0}=\arcsin {\frac {3.83\lambda }{\pi D}}=\arcsin {\frac {1.22\lambda }{D}}$

जब एपर्चर बड़ा होता है कोण $\theta _{0}$ बहुत छोटा है, तो $\arcsin(x)$ लगभग के बराबर है $x$ . यह सामान्य बीमविड्थ सूत्र देता है, ^[17]

जब एपर्चर बड़ा होता है तो कोण <गणित> \ theta_0 </math> बहुत छोटा होता है, इसलिए $\ arcsin(x)$ लगभग $x$ के बराबर होता है।यह सामान्य बीमविड्थ सूत्र देता है^[15]

$\theta _{0}\approx {\frac {1.22\lambda }{D}}\,{\text{(in radians)}}={\frac {70\lambda }{D}}\,{\text{(in degrees)}}$

इतिहास

1888 में हेनरिक हर्ट्ज द्वारा निर्मित पहला परवलयिक एंटीना.

1922 में हेरंडन, यूके में मार्कोनी द्वारा निर्मित वायर 20 मेगाहर्ट्ज शॉर्टवेव परवलयिक एंटीना

पहला बड़ा परवलयिक एंटीना; 9 meters (30 ft) 1937 में अपने पिछवाड़े में ग्रोट रेबर द्वारा निर्मित रेडियो टेलीस्कोप

रेडियो एंटेना के लिए परवलयिक परावर्तक का उपयोग करने का विचार ऑप्टिक्स (प्रकाशिकी) से लिया गया था, जहां एक परवलयिक दर्पण की शक्ति को एक बीम में प्रकाश केंद्रित करके उपयोग में लिया जाता है, क्लासिकल एंटिक्विटी के बाद से ही इसका उपयोग किया जा रहा है।कुछ विशिष्ट प्रकार के परवलयिक एंटीना के डिजाइन, जैसे कि कैसग्रेन और ग्रेगोरियन, समान रूप से नामित समान प्रकार के प्रतिबिंबित दूरबीन से आते हैं, जिनका आविष्कार 15 वीं शताब्दी के दौरान खगोलविदों द्वारा किया गया था। ^[18]^[2]

जर्मन भौतिक विज्ञानी हेनरिक हर्ट्ज ने 1888 में दुनिया के पहले परवलयिक परावर्तक एंटीना का निर्माण किया^[2] एंटीना एक बेलनाकार परवलयिक परावर्तक था जो लकड़ी के फ्रेम द्वारा समर्थित जस्ता शीट धातु से बना था, और इसके साथ एक फ़ीड एंटीना के रूप में 26cm द्विध्रुवीय एक स्पार्क गैप उत्साहित था | इसका एपर्चर 0.12 मीटर की फोकल लंबाई के साथ 1.2 मीटर चौड़ा 2 मीटर ऊंचा था, और इसका उपयोग लगभग 450 मेगाहर्ट्ज की एक परिचालन आवृत्ति पर किया गया था।दो ऐसे एंटेना के साथ, एक का उपयोग प्रसारण के लिए किया जाता था और दूसरे को प्राप्त करने के लिए, हर्ट्ज ने रेडियो वेव के अस्तित्व का प्रदर्शन किया, जिसकी भविष्यवाणी जेम्स क्लर्क मैक्सवेल ने लगभग 22 साल पहले की थी^[19] हालांकि, रेडियो का प्रारंभिक विकास कम आवृत्तियों तक सीमित था, जिस पर परवलयिक एंटेना अनुपयुक्त थे, और विश्व युद्ध 2 के बाद तक उनका व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया था, जब माइक्रोवेव आवृत्तियों का शोषण शुरू हुआ था।

इटालियन रेडियो पायनियर गुग्लिल्मो मार्कोनी ने 1930 के दशक के दौरान भूमध्यसागरीय में अपनी नाव से यूएचएफ ट्रांसमिशन की जांच में एक परवलयिक परावर्तक का उपयोग^[18] In 1931 a 1.7 GHz माइक्रोवेव रिले टेलीफोन लिंक अंग्रेजी चैनल में 10 ft का उपयोग करके(3 मीटर) व्यास के पहला बड़ा परवलयिक (9 मीटर) डिश एंटीना का प्रदर्शन किया ^[18], 1937 में अपने घर के पिछवाड़े में रेडियो खगोलशास्त्री ग्रोट रेबर^[2] उस ने जो आकाश सर्वेक्षण किया और सर्वेक्षण द्वारा अग्रणी बनाया था , वह उन घटनाओं में से एक था, जिन्होंने मैदान की नींव डाली रेडियो खगोल विज्ञान^[18]

विश्व युद्ध II के रडार के विकास ने परवलयिक एंटीना अनुसंधान को एक महान प्रेरणा प्रदान की, और आकार के बीम एंटेना के विकास को देखा, जिसमें परावर्तक की वक्र ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज दिशाओं में अलग है, एक विशेष आकार के साथ एक बीम का उत्पादन करने के लिए अनुरूप^[18] युद्ध के बाद बहुत बड़े परवलयिक डिश बनाए गए: रेडियो टेलीस्कोप। ग्रीन बैंक, वेस्ट वर्जीनिया में 100 मीटर ग्रीन बैंक रेडियो टेलीस्कोप, जिसका पहला संस्करण 1962 में पूरा हुआ था, वर्तमान में दुनिया का सबसे बड़ा पूरी तरह से पूरी तरह से स्टीयरेबल परवलयिक डिश है।

1960 के दशक के दौरान डिश एंटेना व्यापक रूप से स्थलीय में उपयोग किया गया माइक्रोवेव रिलेay संचार नेटवर्क, जिसने महाद्वीपों में टेलीफोन कॉल और टेलीविजन कार्यक्रम किए।^[18] उपग्रह संचार के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला पहला परवलयिक एंटीना 1962 में बनाया गया था। कैसग्रेन एंटीना को जापान में 1963 में ntt, kddi और मित्सुबिशी इलेक्ट्रिक द्वारा विकसित किया गया था।^[20] 1970 के दशक के कंप्यूटर डिज़ाइन टूल्स में एडवेंट जैसे NEC परबोलिक एंटेना के विकिरण पैटर्न की गणना करने में सक्षम हाल के वर्षों में परिष्कृत असममित, मल्टीरफ्लेक्टर और बहु -डिजाइन डिजाइन के विकास का नेतृत्व किया है।

References

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WiFi: Parabolic Dish with BiQuad feeder
Online Satellite Finder Based on Google Maps
Antenna types: Parabolic Antenna for WiFi
Online pointing utility using google maps, and each satellite channel list: http://www.dishpointer.com/
Animation of Propagation from a Parabolic Dish Antenna from YouTube
Parabolic reflector antenna tutorial Theory and practice
Applet of gain of parabolic antenna.
https://www.plutodirect.co.uk

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