दृष्टि रेखा प्रसार

एक एंटीना के लिए दृष्टि प्रसार की रेखा

दृष्टि रेखा प्रसार विद्युत चुम्बकीय विकिरण या ध्वनिक तरंग प्रसार की एक विशेषता है जिसका अर्थ है कि तरंगें स्रोत से अभिग्राही तक प्रत्यक्ष पथ में यात्रा करती हैं। विद्युत चुम्बकीय संचरण (दूरसंचार) में एक सीधी रेखा में यात्रा करने वाला प्रकाश उत्सर्जन सम्मिलित है। किरणें या तरंगें विवर्तन, अपवर्तित, परावर्तित या वायुमंडल और सामग्री के साथ अवरोधों द्वारा अवशोषित हो सकती हैं और आम तौर पर क्षितिज या अवरोधों के पीछे यात्रा नहीं कर सकती हैं।

दृष्टि-रेखा प्रसार के विपरीत, विवर्तन के कारण कम आवृत्ति (लगभग 3 मेगाहर्ट्ज से नीचे) पर, रेडियो तरंगें भू-तरंगों के रूप में यात्रा कर सकती हैं, जो पृथ्वी की रूपरेखा का अनुसरण करती हैं। यह एएम प्रसारण केन्द्रों को क्षितिज से परे प्रसारित करने में सक्षम बनाता है। इसके अतिरिक्त, लगभग 1 और 30 मेगाहर्ट्ज के बीच लघु तरंग बैंड में आवृत्तियों को आयनमंडल आकाशीतरंग द्वारा पृथ्वी पर वापस अपवर्तित किया जा सकता है, जिसे आकाशीतरंग या लुप्ति (स्किप) संचरण कहा जाता है, इस प्रकार इस सीमा में रेडियो प्रसारण को एक संभावित वैश्विक पहुंच प्रदान करता है।

हालांकि, 30 मेगाहर्ट्ज (वीएचएफ और उच्चतर) से ऊपर और वातावरण के निचले स्तरों में, इनमें से कोई भी प्रभाव महत्वपूर्ण नहीं है। इस प्रकार, प्रेषी ऐन्टेना (ट्रांसमीटर) और अभिग्राही ऐन्टेना (गृहीता) के बीच कोई भी रूकावट संकेत को अवरुद्ध कर देगी, ठीक उसी तरह जैसे प्रकाश आंख को महसूस हो सकता है। इसलिए, चूंकि एक प्रेषी ऐन्टेना (आंख के विश्लेषण की सीमाओं की उपेक्षा करते हुए) को नेत्रहीन रूप से देखने की क्षमता मोटे तौर पर उससे रेडियो संकेत प्राप्त करने की क्षमता से मेल खाती है, इन आवृत्तियों पर प्रसार विशेषता को दृष्टि रेखा कहा जाता है। प्रसार के सबसे दूर के संभावित बिंदु को रेडियो क्षितिज कहा जाता है।

व्यवहार में, इन रेडियो तरंगों की प्रसार विशेषताएँ सटीक आवृत्ति और प्रेषित संकेत की शक्ति (प्रेषक और एंटीना विशेषताओं दोनों का एक फलन) के आधार पर काफी भिन्न होती हैं। प्रसारण एफएम रेडियो, लगभग 100 मेगाहर्ट्ज की तुलनात्मक रूप से कम आवृत्तियों पर, इमारतों और जंगलों की उपस्थिति से कम प्रभावित होते हैं।

दृष्टि रेखा प्रचार के लिए हानि

फ्रेस्नेल जोन के भीतर की वस्तुएँ दृष्टि प्रसार की रेखा को विचलित कर सकती हैं, भले ही वे एंटेना के बीच ज्यामितीय रेखा को अवरुद्ध न करें।

कम शक्ति वाले सूक्ष्मतरंग प्रेषको को पेड़ की शाखाओं, या भारी बारिश या बर्फ से भी नाकाम किया जा सकता है। सीधी रेखा में नहीं होने वाली वस्तुओं की उपस्थिति विवर्तन प्रभाव पैदा कर सकती है जो रेडियो प्रसारण को बाधित करती है। सर्वोत्तम प्रसार के लिए, पहले फ्रेस्नेल ज़ोन के रूप में जानी जाने वाली प्रबलता अवरोधों से मुक्त होनी चाहिए।

आसपास की जमीन या खारे पानी की सतह से परावर्तित विकिरण या तो प्रत्यक्ष संकेत को रद्द कर सकता है या बढ़ा सकता है। इस प्रभाव को एक या दोनों एंटेना को जमीन से ऊपर उठाकर कम किया जा सकता है, प्राप्त हानि में कमी को ऊंचाई लाभ के रूप में जाना जाता है।

प्रसार में हानि के बारे में अधिक जानकारी के लिए गैर-दृष्टि रेखा प्रचार भी देखें।

मानचित्रो से दृष्टि रेखा पथों की गणना के लिए पृथ्वी की वक्रता को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है, जब तक कि प्रत्यक्ष दृश्य सुधार नहीं किया जा सकता है। सूक्ष्मतरंग के लिए प्रारुप 4⁄3 पृथ्वी त्रिज्या का उपयोग पथ के साथ निकासी की गणना करने के लिए करते थे।

मोबाइल टेलीफोन

हालांकि मोबाइल फोन (सेल फोन) द्वारा उपयोग की जाने वाली आवृत्तियों दृष्टि रेखा सीमा में हैं, फिर भी वे शहरों में फलन हैं। यह निम्नलिखित प्रभावों के संयोजन से संभव हुआ है,

• छत के परिदृश्य पर 1⁄r ⁴ प्रचार
• नीचे "सड़क घाटी" में विवर्तन
• सड़क के साथ बहुपथ प्रतिबिंब
• खिड़कियों के माध्यम से विवर्तन, और दीवारों के माध्यम से इमारत में क्षीण मार्ग
• भवन के भीतर आंतरिक दीवारों, फर्शों और छतों के माध्यम से प्रतिबिंब, विवर्तन और क्षीण मार्ग

इन सभी प्रभावों का संयोजन बहुपथ प्रभाव और व्यापक रेले क्षीणन के साथ मोबाइल फोन प्रसार वातावरण को अत्यधिक जटिल बना देता है। मोबाइल फोन सेवाओं के लिए, निम्नलिखित का उपयोग करके इन समस्याओं का समाधान किया जाता है,

• बेस स्टेशनों की छत या पहाड़ी की चोटी पर स्थिति
• कई बेस स्टेशन (जिन्हें सामान्यतः सेल साइट्स कहा जाता है)। एक फोन सामान्यतः किसी भी समय कम से कम तीन और सामान्यतः छह तक देख सकता है।
• बेस स्टेशनों पर "क्षेत्रीकृत" एंटेना। सर्वदिशात्मक विस्तृत सूचना वाले एक एंटीना के बजाय, स्टेशन कम से कम 3 (ग्रामीण क्षेत्रों में कुछ ग्राहकों के साथ) या 32 अलग-अलग एंटेना का उपयोग कर सकता है, जिनमें से प्रत्येक गोलाकार क्षेत्र के एक हिस्से को ढ़कता है। यह बेस स्टेशन को एक दिशात्मक एंटीना का उपयोग करने की अनुमति देता है जो उपयोगकर्ता को इंगित करता है, तथा जो संकेत बाधानुपात में सुधार करता है। यदि उपयोगकर्ता एक एंटीना क्षेत्र से दूसरे क्षेत्र में (शायद पैदल या गाड़ी चलाकर) जाता है, तो बेस स्टेशन स्वचालित रूप से उचित एंटीना का चयन करता है।
• बेस स्टेशनों के बीच तेजी से हैंडऑफ़ (रोमिंग)
• फोन द्वारा उपयोग किया जाने वाला रेडियो संपर्क डिजिटल विज्ञप्ति में व्यापक त्रुटि सुधार और संसूचक के साथ एक डिजिटल संपर्क है
• विभाजित केबल एंटेना द्वारा समर्थित होने पर सुरंगों में मोबाइल फोन का पर्याप्त संचालन
• जटिल वाहनों या इमारतों के अंदर स्थानीय पुनरावर्तक

एक फैराडे पिंजरा एक सुचालक से बना होता है जो पूरी तरह से सभी तरफ, ऊपर और नीचे एक क्षेत्र को घेरता है। विद्युत चुम्बकीय विकिरण अवरुद्ध हो जाता है जहां तरंग दैर्ध्य किसी भी अंतराल से अधिक लंबा होता है। उदाहरण के लिए, मोबाइल टेलीफोन संकेत खिड़की रहित धातु के बाड़ों में अवरुद्ध हो जाते हैं जो फैराडे पिंजरे के करीब होते हैं, जैसे लिफ्ट केबिन, और ट्रेनों, कारों और जहाजों के हिस्से में। एक ही समस्या व्यापक इस्पात सुदृढीकरण वाली इमारतों में संकेतों को प्रभावित कर सकती है।

दृष्टि रेखा में न होने वाले दो स्टेशन एक मध्यवर्ती रेडियो पुनरावर्तक स्टेशन के माध्यम से संचार करने में सक्षम हो सकते हैं।

रेडियो क्षितिज

See also: रेडार क्षितिज

रेडियो क्षितिज उन बिंदुओं का स्थान है, जिस पर एंटीना से सीधी किरणें पृथ्वी की सतह पर स्पर्शरेखीय होती हैं। यदि पृथ्वी बिना वायुमंडल के एक संपूर्ण क्षेत्र होती, तो रेडियो क्षितिज एक वृत्त होता।

प्रभावी संचार सीमा को बढ़ाने के लिए संचारण और अभिग्राही ऐन्टेना के रेडियो क्षितिज को एक साथ जोड़ा जा सकता है।

रेडियो तरंग प्रसार वायुमंडलीय स्थितियों, आयनमंडलीय अवशोषण और अवरोधों की उपस्थिति से प्रभावित होता है, उदाहरण के लिए पहाड़ो या पेड़ो से।

वातावरण के प्रभाव को शामिल करने वाले सरल सूत्र इस प्रकार की सीमा देते हैं,

$\mathrm {horizon} _{\mathrm {mi} }\approx 1.23\cdot {\sqrt {\mathrm {height} _{\mathrm {feet} }}}$

$\mathrm {horizon} _{\mathrm {km} }\approx 3.57\cdot {\sqrt {\mathrm {height} _{\mathrm {metres} }}}$

सरल सूत्र अधिकतम प्रसार दूरी का सर्वोत्तम-केस सन्निकटन देते हैं, लेकिन किसी भी स्थान पर सेवा की गुणवत्ता का अनुमान लगाने के लिए पर्याप्त नहीं हैं।

भू उभार

दूरसंचार में, पृथ्वी का उभार रेडियो प्रसार पर पृथ्वी की वक्रता के प्रभाव को संदर्भित करता है। यह पृथ्वी रूपरेखा के एक गोलाकार खंड का परिणाम है जो लंबी दूरी के संचार को अवरुद्ध करता है। चूंकि दृष्टि की निर्वात रेखा पृथ्वी के ऊपर अलग-अलग ऊंचाई से गुजरती है, तथा प्रसार करने वाली रेडियो तरंग पथ पर थोड़ी अलग प्रसार स्थितियों का सामना करती है।

क्षितिज के लिए निर्वात दूरी

Main article: क्षितिज दूरी

R पृथ्वी की त्रिज्या है, h प्रेषक की ऊँचाई (अतिरंजित) है, d दृष्टि दूरी की रेखा है

भू-भाग की अनियमितता के बिना एक परिपूर्ण गोले को मानते हुए, एक उच्च ऊंचाई वाले प्रेषक (यानी, दृष्टि की रेखा) से क्षितिज की दूरी की आसानी से गणना की जा सकती है।

मान लीजिए कि R पृथ्वी की त्रिज्या है और h एक दूरसंचार स्टेशन की ऊँचाई है। इस स्टेशन की दृष्टि दूरी d की रेखा पाइथागोरस प्रमेय द्वारा दी गई है,

$d^{2}=(R+h)^{2}-R^{2}=2\cdot R\cdot h+h^{2}$

चूँकि स्टेशन की ऊँचाई पृथ्वी की त्रिज्या से बहुत कम है,

$d\approx {\sqrt {2\cdot R\cdot h}}$

यदि ऊंचाई मीटर में और दूरी किलोमीटर में दी गई हो,

$d\approx 3.57\cdot {\sqrt {h}}$

यदि ऊंचाई फुट में दी गई है, और मानक मील में दूरी,

$d\approx 1.23\cdot {\sqrt {h}}$

वायुमंडलीय अपवर्तन

Main article: वायुमंडलीय अपवर्तन

ऊंचाई (ऊर्ध्वाधर दबाव भिन्नता) के साथ वायुमंडल के घटते दबाव का सामान्य प्रभाव रेडियो तरंगों को पृथ्वी की सतह की ओर झुकाव (अपवर्तित) करना है। इसका परिणाम एक प्रभावी पृथ्वी त्रिज्या में होता है, तथा लगभग 4⁄3 के कारक से बढ़ जाता है। मौसम के आधार पर यह k-स्थिरांक को अपने औसत मूल्य से बदल सकता है।

क्षितिज से अपवर्तित दूरी

पिछला निर्वात दूरी विश्लेषण आरएफ संकेतों के प्रसार पथ पर वातावरण के प्रभाव पर विचार नहीं करता है। वास्तव में, आरएफ संकेत सीधी रेखाओं में प्रसारित नहीं होते हैं, वायुमंडलीय परतों के अपवर्तक प्रभावों के कारण, प्रसार पथ कुछ घुमावदार होते हैं। इस प्रकार, स्टेशन की अधिकतम सेवा सीमा दृष्टि निर्वात दूरी की रेखा के बराबर नहीं है। आम तौर पर, उपरोक्त समीकरण में एक कारक k का उपयोग किया जाता है, जिसे

$d\approx {\sqrt {2\cdot k\cdot R\cdot h}}$

k > 1 के रूप में संशोधित किया जाता है, जिसका अर्थ ज्यामितीय रूप से कम उभार और एक लंबी सेवा सीमा है। दूसरी ओर, k < 1 का अर्थ छोटी सेवा श्रेणी है।

सामान्य मौसम की स्थिति में, k को सामान्यतः 4⁄3 के रूप में चुना जाता है। इसका मतलब है कि अधिकतम सेवा सीमा 15% बढ़ जाती है।

$d\approx 4.12\cdot {\sqrt {h}}$

के लिए h मीटर में और d किलोमीटर में, या

$d\approx 1.41\cdot {\sqrt {h}}$

फुट में एच के लिए और डी मील में।

लेकिन तूफानी मौसम में, संचरण में कमी लाने के लिए k कम हो सकता है। (अत्यधिक स्थितियो में k 1 से कम हो सकता है।) यह पृथ्वी के दायरे में एक काल्पनिक कमी और पृथ्वी के उभार में वृद्धि के बराबर है।

उदाहरण के लिए, सामान्य मौसम की स्थिति में, समुद्र तल पर अभिग्राही के संबंध में 1500 मीटर की ऊंचाई पर एक स्टेशन की सेवा सीमा,

$d\approx 4.12\cdot {\sqrt {1500}}=160{\mbox{ km}}$

के रूप में पाई जा सकती है।

यह भी देखें

• विषम प्रसार
• मुक्त स्थान में क्षेत्र की ताकत
• क्षुरधार का प्रभाव
• बहुपक्षीय
• गैर-दृष्टि रेखा प्रचार
• क्षितिजपार रेडार
• त्रिज्यीय (रेडियो)
• राइसिन क्षीणन, दृष्टि रेखा प्रसार का प्रसंभाव्य प्रतिरूप
• तिरछी सीमा

संदर्भ

•  This article incorporates public domain material from Federal Standard 1037C. General Services Administration. (in support of MIL-STD-188).

बाहरी संबंध

• http://web.telia.com/~u85920178/data/pathlos.htm#bulges
• Article on the importance of Line Of Sight for UHF reception
• Attenuation Levels Through Roofs
• Approximating 2-Ray Model by using Binomial series by Matthew Bazajian