विकिरण आकृति (रेडिएशन पैटर्न)
का पैटर्न दिखाता है।]
[[एंटीना (रेडियो) | एंटीना] के क्षेत्र में] 'विकिरण पैटर्न' (या 'एंटीना पैटर्न' 'दूर-क्षेत्र पैटर्न' शब्द को डिजाइन करें। दिशात्मक (कोणीय) एंटीना या अन्य स्रोत से रेडियो तरंगों की ताकत की निर्भरता[1][2][3]
विशेष रूप से फाइबर ऑप्टिक्स, लेजर एस, और एकीकृत ऑप्टिक्स के क्षेत्रों में, शब्द विकिरण पैटर्न का उपयोग 'निकट और दूर क्षेत्र के लिए एक पर्यायवाची के रूप में भी किया जा सकता है।निकट-क्षेत्र पैटर्न 'या' फ्रेस्नेल पैटर्न '[4] यह [[निकट और दूर के क्षेत्र में [के पास और दूर के क्षेत्र]], या स्रोत के फ्रेस्नेल क्षेत्र में इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फील्ड की पोजिशनल निर्भरता को संदर्भित करता है।निकट-फील्ड पैटर्न को आमतौर पर स्रोत के सामने रखे गए एक विमान पर, या एक बेलनाकार या गोलाकार सतह के ऊपर परिभाषित किया जाता है[1][4]
एक एंटीना के दूर-क्षेत्र पैटर्न को प्रयोगात्मक रूप से एक एंटीना रेंज पर निर्धारित किया जा सकता है, या वैकल्पिक रूप से, निकट-क्षेत्र पैटर्न को एक 'का उपयोग करके पाया जा सकता है इलेक्ट्रोमैग्नेटिक निकट-क्षेत्र स्कैनर।फील्ड स्कैनर ', और कम्प्यूटेशन द्वारा इससे घटाया विकिरण पैटर्न[1] The far-field radiation pattern can also be calculated from the antenna shape by computer programs such as NEC।अन्य सॉफ्टवेयर, जैसे HFSS भी निकट क्षेत्र की गणना कर सकते हैं।
सुदूर क्षेत्र विकिरण पैटर्न को कई संबंधित चर में से एक के एक भूखंड के रूप में ग्राफिक रूप से दर्शाया जा सकता है, जिसमें शामिल हैं;फील्ड स्ट्रेंथ एक निरंतर (बड़े) त्रिज्या (एक आयाम पैटर्न ), प्रति यूनिट सॉलिड एंगल ( पावर पैटर्न ) और निर्देशन लाभ।बहुत बार, केवल सापेक्ष आयाम को प्लॉट किया जाता है, या तो एंटीना पर आयाम के लिए सामान्यीकृत किया जाता है बोरसेइट, या कुल विकिरणित शक्ति के लिए।प्लॉट की गई मात्रा को एक रैखिक पैमाने पर दिखाया जा सकता है, या [[[decibel | db]] में।प्लॉट को आमतौर पर एक तीन-आयामी ग्राफ (दाईं ओर के रूप में) के रूप में दर्शाया जाता है, या ऊर्ध्वाधर विमान और क्षैतिज विमान में अलग-अलग रेखांकन के रूप में।इसे अक्सर एक 'पोलर आरेख' 'के रूप में जाना जाता है।
पारस्परिकता
यह एंटेना की एक मौलिक संपत्ति है कि प्राप्त करने के लिए के लिए उपयोग किए जाने पर एंटीना के 'पैटर्न' '(दिशा के एक समारोह के रूप में संवेदनशीलता) प्राप्त करना है।एंटीना जब संचारण के लिए उपयोग किया जाता है।यह इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स के पारस्परिकता प्रमेय का परिणाम है और नीचे साबित होता है।इसलिए, विकिरण पैटर्न की चर्चा में एंटीना को या तो संचारित या प्राप्त करने के रूप में देखा जा सकता है, जो भी अधिक सुविधाजनक हो।यह केवल निष्क्रिय एंटीना तत्वों पर लागू होता है;सक्रिय एंटेना जिसमें एम्पलीफायरों या अन्य घटक शामिल होते हैं, अब पारस्परिक उपकरण नहीं होते हैं।
विशिष्ट पैटर्न
[[Image:Sidelobes en.svg|thumb|विशिष्ट ध्रुवीय विकिरण भूखंड। अधिकांश एंटेना "लोब" या विकिरण के मैक्सिमा का एक पैटर्न दिखाते हैं। निर्देशन एंटीना में, यहां दिखाया गया है, सबसे बड़ा लोब, प्रसार की वांछित दिशा में, "मुख्य लोब" कहा जाता है। अन्य लोबों को "सिडेलोब एस" कहा जाता है और आमतौर पर अवांछित दिशाओं में विकिरण का प्रतिनिधित्व करते हैं।]
चूंकि विद्युत चुम्बकीय विकिरण द्विध्रुवीय विकिरण है, यह एक एंटीना का निर्माण करना संभव नहीं है जो सभी दिशाओं में समान रूप से सुसंगत रूप से विकिरण करता है, हालांकि इस तरह के एक काल्पनिक आइसोट्रोपिक एंटीना का उपयोग गणना के लिए एक संदर्भ के रूप में किया जाता है [[[[[[[[आइसोट्रोपिक एंटीना की गणना करने के लिए एक संदर्भ के रूप में उपयोग किया जाता है [[[[[[आइसोट्रोपिक एंटीना एंटीना लाभ]]।
सबसे सरल एंटेना, [[मोनोपोल एंटीना। इन अक्षीय सममित एंटेना में एक समान समरूपता के साथ विकिरण पैटर्न होते हैं, जिसे omnidirectional पैटर्न कहा जाता है; वे एंटीना के लिए सभी दिशाओं में समान शक्ति को विकीर्ण करते हैं, शक्ति के साथ केवल अक्ष के कोण के साथ अलग -अलग होती है, एंटीना के अक्ष पर शून्य तक गिर जाती है। यह सामान्य सिद्धांत को दिखाता है कि यदि एंटीना का आकार सममित है, तो इसके विकिरण पैटर्न में समान समरूपता होगी।
अधिकांश एंटेना में, एंटीना के विभिन्न भागों से विकिरण हस्तक्षेप करता है कुछ कोणों पर; एंटीना के विकिरण पैटर्न को एक हस्तक्षेप पैटर्न माना जा सकता है। यह कुछ कोणों पर शून्य विकिरण में परिणाम करता है, जहां विभिन्न भागों से रेडियो तरंगें चरण से बाहर, और स्थानीय मैक्सिमा अन्य कोणों पर विकिरण के आते हैं, जहां रेडियो तरंगें [[चरण में] आती हैं] ]। इसलिए, अधिकांश एंटेना का विकिरण भूखंड विभिन्न कोणों पर " लोबेस नामक मैक्सिमा का एक पैटर्न दिखाता है, जिसे" ' null' 'ने कहा। शून्य। एंटीना की तुलना एक तरंग दैर्ध्य से की जाती है, उतनी ही अधिक लोब होंगे। [[Image:Typical Antenna Pattern.jpg|thumb|right|एक आयताकार विकिरण साजिश, एक ध्रुवीय भूखंड के लिए एक वैकल्पिक प्रस्तुति विधि।]
एक दिशात्मक एंटीना में जिसमें उद्देश्य एक विशेष दिशा में रेडियो तरंगों का उत्सर्जन करना है, एंटीना को वांछित दिशा में निर्देशित लोब में अपनी अधिकांश शक्ति को विकीर्ण करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसलिए विकिरण की साजिश में यह लोब दूसरों की तुलना में बड़ा प्रतीत होता है; इसे " मुख्य लोब 'कहा जाता है। मुख्य लोब के केंद्र से गुजरने वाले अधिकतम विकिरण की धुरी को " बीम एक्सिस या [[[एंटीना बोरसाइट | बोरसाइट एक्सिस]] 'बल कर दिया जाता है। बीम एंटेना, वहाँ एक से अधिक प्रमुख लोब मौजूद हो सकते हैं। मुख्य लोब के बगल में अन्य लोब, अन्य दिशाओं में अवांछित विकिरण का प्रतिनिधित्व करते हुए, मामूली लोब कहा जाता है। मुख्य लोब को कोण पर उन्मुख मामूली लोब को " कहा जाता है [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[['' '' '' '' '' '' '' '' '' '19s 8. साइड लोब S '। मुख्य लोब से विपरीत दिशा (180 °) में मामूली लोब को "' 'बैक लोब' कहा जाता है।
मामूली लोब आमतौर पर अवांछित दिशाओं में विकिरण का प्रतिनिधित्व करते हैं, इसलिए दिशात्मक एंटेना में एक डिजाइन लक्ष्य आमतौर पर मामूली लोब को कम करने के लिए होता है। साइड लोब आमतौर पर मामूली लोब में सबसे बड़े होते हैं। मामूली लोब का स्तर आमतौर पर प्रमुख लोब के प्रश्न में लोब में शक्ति घनत्व के अनुपात के रूप में व्यक्त किया जाता है। इस अनुपात को अक्सर साइड लोब अनुपात या साइड लोब स्तर कहा जाता है। −20 & nbsp; db या अधिक के साइड लोब स्तर आमतौर पर कई अनुप्रयोगों में वांछनीय नहीं होते हैं। −30 & nbsp की तुलना में एक साइड लोब स्तर की प्राप्ति; DB को आमतौर पर बहुत सावधानीपूर्वक डिजाइन और निर्माण की आवश्यकता होती है। अधिकांश रडार सिस्टम में, उदाहरण के लिए, कम साइड लोब अनुपात साइड लोब के माध्यम से झूठे लक्ष्य संकेतों को कम करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं।
पारस्परिकता का प्रमाण
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एक पूर्ण प्रमाण के लिए, पारस्परिकता (इलेक्ट्रोमैग्नेटिज़्म) लेख देखें। यहां, हम एक सजातीय माध्यम में एंटीना के आकार की तुलना में एक बड़ी दूरी से अलग किए गए दो एंटेना के सन्निकटन तक सीमित एक सामान्य सरल प्रमाण प्रस्तुत करते हैं। पहला एंटीना टेस्ट एंटीना है जिसके पैटर्न की जांच की जानी है; यह एंटीना किसी भी दिशा में इंगित करने के लिए स्वतंत्र है। दूसरा एंटीना एक संदर्भ एंटीना है, जो पहले एंटीना पर कठोरता से इंगित करता है।
प्रत्येक एंटीना वैकल्पिक रूप से एक ट्रांसमीटर से जुड़ा होता है, जिसमें एक विशेष स्रोत प्रतिबाधा होता है, और एक रिसीवर एक ही इनपुट प्रतिबाधा होता है (प्रतिबाधा दो एंटेना के बीच भिन्न हो सकता है)।
यह माना जाता है कि दो एंटेना पर्याप्त रूप से बहुत दूर हैं कि प्रेषित एंटीना के गुण प्राप्त एंटीना द्वारा उस पर रखे गए लोड से प्रभावित नहीं होते हैं। नतीजतन, ट्रांसमीटर से रिसीवर में स्थानांतरित की गई बिजली की मात्रा को दो स्वतंत्र कारकों के उत्पाद के रूप में व्यक्त किया जा सकता है; एक संचारित एंटीना के दिशात्मक गुणों के आधार पर, और दूसरा प्राप्त एंटीना के दिशात्मक गुणों के आधार पर।
एंटीना की परिभाषा के अनुसार, एंटीना के लिए, <गणित> जी </गणित>, एंटीना से एक दूरी पर विकिरण शक्ति घनत्व <गणित> r </math> (यानी इकाई क्षेत्र से गुजरने वाली शक्ति) है
? >।
यहाँ, कोण <गणित> \ theta </math> और <ath> \ phi </math> एंटीना से दिशा पर निर्भरता का संकेत देते हैं, और <ath> p_ {t} </math> शक्ति के लिए खड़ा है एक मिलान लोड में वितरित होगा। लाभ <गणित> जी </गणित> को तीन कारकों में तोड़ दिया जा सकता है; एंटीना गेन (शक्ति का दिशात्मक पुनर्वितरण), विकिरण दक्षता (एंटीना में ओमिक नुकसान के लिए लेखांकन), और अंत में एंटीना और ट्रांसमीटर के बीच बेमेल के कारण नुकसान। सख्ती से, बेमेल को शामिल करने के लिए, इसे 'एहसास हुआ लाभ' 'कहा जाना चाहिए[4] but this is not common usage.
प्राप्त एंटीना के लिए, रिसीवर को दी गई शक्ति है
- <गणित> p_ {r} = \ mathrm {a} (\ theta, \ phi) w \, </math>।
यहाँ <मैथ> डब्ल्यू </गणित> घटना विकिरण की शक्ति घनत्व है, और <मैथ> ए </गणित> एंटीना एपर्चर] या एंटीना का प्रभावी क्षेत्र है (एंटीना को एंटीना को कब्जा करने की आवश्यकता होगी मनाया गया कब्जा की गई शक्ति को बाधित करने के लिए)। दिशात्मक तर्क अब प्राप्त एंटीना के सापेक्ष हैं, और फिर से <मैथ> ए </गणित> को ओमिक और बेमेल नुकसान को शामिल करने के लिए लिया जाता है।
इन अभिव्यक्तियों को एक साथ रखना, ट्रांसमीटर से रिसीवर में स्थानांतरित शक्ति है
- <गणित> p_ {r} = a \ frac {g} {4 \ pi r^{2}} p_ {t} </math>,
जहां <मैथ> जी </गणित> और <मैथ> ए </गणित> क्रमशः प्रसव और एंटेना प्राप्त करने के प्रत्यक्ष रूप से निर्भर गुण हैं। संदर्भ से संचरण के लिए एंटीना (2), परीक्षण एंटीना (1) के लिए, वह है
। ,
और विपरीत दिशा में संचरण के लिए
। ।
यहाँ, लाभ <गणित> g_ {2} </math> और प्रभावी क्षेत्र एंटीना 2 तय किया गया है, क्योंकि इस एंटीना का अभिविन्यास पहले के संबंध में तय किया गया है।
अब एंटेना के दिए गए स्वभाव के लिए, पारस्परिकता प्रमेय की आवश्यकता है कि प्रत्येक दिशा में बिजली हस्तांतरण समान रूप से प्रभावी हो, अर्थात्।
?
जहां से
? G_ {2}} </math>।
लेकिन इस समीकरण के दाहिने हाथ की ओर तय किया गया है (क्योंकि एंटीना 2 का उन्मुखीकरण तय है), और इसलिए
।rm {निरंतर} </math>,
यानी प्रभावी एपर्चर की दिशात्मक निर्भरता और प्रभावी एपर्चर और (संचारित) लाभ समान हैं (QED)। इसके अलावा, आनुपातिकता की निरंतरता एंटीना की प्रकृति के बावजूद समान है, और इसलिए सभी एंटेना के लिए समान होना चाहिए। एक विशेष एंटीना का विश्लेषण (जैसे कि हर्ट्ज़ियन द्विध्रुव), यह दर्शाता है कि यह स्थिरांक <ath> \ frac {\ _ lambda^{2}} {4 \ pi} </math> है, जहाँ फ्री-स्पेस वेवलेंथ है। इसलिए, किसी भी एंटीना के लिए लाभ और प्रभावी एपर्चर से संबंधित हैं
?
यहां तक कि एक प्राप्त एंटीना के लिए, प्रभावी एपर्चर को निर्दिष्ट करने की तुलना में लाभ को बताना अधिक सामान्य है। रिसीवर को दी जाने वाली शक्ति इसलिए आमतौर पर अधिक लिखी जाती है
?
(देखें लिंक बजट])। प्रभावी एपर्चर हालांकि एंटीना के वास्तविक भौतिक आकार के साथ तुलना के लिए रुचि है।
व्यावहारिक परिणाम
- कंप्यूटर सिमुलेशन द्वारा एक प्राप्त एंटीना के पैटर्न का निर्धारण करते समय, घटना के हर संभव कोण के लिए गणना करना आवश्यक नहीं है।इसके बजाय, एंटीना का विकिरण पैटर्न एक एकल सिमुलेशन द्वारा निर्धारित किया जाता है, और प्राप्त पैटर्न पारस्परिकता द्वारा अनुमानित होता है।
- जब एक एंटीना द्वारा माप द्वारा एंटीना का पैटर्न निर्धारित करता है]], एंटीना या तो प्राप्त हो सकता है या संचारित हो सकता है, जो भी अधिक सुविधाजनक हो।
- एक व्यावहारिक एंटीना के लिए, साइड लोब स्तर न्यूनतम होना चाहिए, अधिकतम प्रत्यक्षता होना आवश्यक है[5]
See also
References
- ↑ 1.0 1.1 1.2 Constantine A. Balanis: "एंटीना थ्योरी, एनालिसिस एंड डिज़ाइन", जॉन विले एंड संस, इंक।, 2 एड।1982 ISBN 0-471-59268-4
- ↑ David K Cheng: "फील्ड एंड वेव इलेक्ट्रोमैग्नेटिक्स", एडिसन-वेस्ले पब्लिशिंग कंपनी इंक, संस्करण 2, 1998। ISBN 0-201-52820-7
- ↑ Edward C. Jordan & कीथ जी। बालमेन;"इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव्स एंड रेडिएटिंग सिस्टम" (2 एड। 1968) प्रेंटिस-हॉल। ISBN 81-203-0054-8
- ↑ 4.0 4.1 4.2 Institute of Electrical and Electronics Engineers, "इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स शर्तों का IEEE मानक शब्दकोश";6 वां संस्करण।न्यूयॉर्क, एन.वाई।, इंस्टीट्यूट ऑफ इलेक्ट्रिकल एंड इलेक्ट्रॉनिक्स इंजीनियर्स, C1997।IEEE STD 100-1996। ISBN 1-55937-833-6 [ईडी।मानक समन्वय समिति 10, शर्तों और परिभाषाओं;जेन रैडज़, (चेयर)
- ↑ Singh, Urvinder; Salgotra, Rohit (20 July 2016). "Synthesis of linear antenna array using flower pollination algorithm". Neural Computing and Applications. 29 (2): 435–445. doi:10.1007/s00521-016-2457-7. S2CID 22745168.
This article incorporates public domain material from Federal Standard 1037C. General Services Administration. (in support of MIL-STD-188).
External links
- Understanding and Using Antenna Radiation Patterns By Joseph H. Reisert
- Explanation of the term “Two-Way beamwidth”
