वायरलेस संचार के व्यापक दायरे में, एंटीना, एक अपरिहार्य महत्वपूर्ण घटक के रूप में, सूचना की दुनिया को जोड़ने वाले पुल के रूप में कार्य करता है। इसका प्रदर्शन सीधे संचार की गुणवत्ता को निर्धारित करता है। एंटीना लाभ, ध्रुवीकरण, और बैंडविड्थ के तीन प्राथमिक संकेतक एंटीना की कार्यक्षमता को रेखांकित करते हुए, एक पुल के कोने के अनुरूप हैं। इन तीन संकेतकों की एक गहन समझ वायरलेस संचार प्रणालियों को अनुकूलित करने और सिग्नल ट्रांसमिशन और रिसेप्शन की गुणवत्ता को बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण है। नीचे, हम क्रमिक रूप से इनमें से प्रत्येक प्रमुख संकेतकों में से प्रत्येक में तल्लीन करते हैं।
I. एंटीना गेन: सिग्नल एकाग्रता के लिए 'फोकसिंग मैकेनिज्म '
(1) परिभाषा और लाभ की धारणा
एंटीना गेन एक प्रमुख मीट्रिक है जो मात्रात्मक रूप से उस सीमा को चिह्नित करने के लिए नियोजित है, जिसमें एक एंटीना इनपुट शक्ति को केंद्रित और विकिरण करता है। एक संचार दृष्टिकोण से, यह एक विशिष्ट दिशा के भीतर संकेतों को उत्पन्न करने में एंटीना की प्रभावकारिता को दर्शाता है। एक आदर्श परिदृश्य में, एक समान बिजली वितरण के साथ एक आइसोट्रोपिक रेडिएटर अंतरिक्ष में ऊर्जा को सर्वव्यापी रूप से विकीर्ण करता है। इस तरह के रेडिएटर के लिए, लाभ को 1 के रूप में परिभाषित किया गया है, जब Decibels में व्यक्त किए जाने पर 0DB के बराबर है। हालांकि, व्यावहारिक एंटेना, सावधानीपूर्वक इंजीनियर संरचनाओं के माध्यम से, इस समान विकिरण पैटर्न से विचलन करते हैं, विशिष्ट दिशाओं में विकिरण के लिए रणनीतिक रूप से केंद्रित ऊर्जा, जिससे एक आदर्श बिंदु-स्रोत एंटीना के लिए बेहतर लाभ प्राप्त होता है।
गणितीय रूप से, एंटीना लाभ वास्तविक एंटीना द्वारा उत्पन्न क्षेत्र की तीव्रता के वर्ग का अनुपात है जो एक ही स्थानिक बिंदु पर एक आदर्श विकिरण तत्व द्वारा उत्पादित किया गया है, समान इनपुट शक्ति, यानी, शक्ति अनुपात को दिया गया है। उदाहरण के लिए, एक स्थानिक बिंदु पर एक विशेष तीव्रता का संकेत उत्पन्न करने के लिए, एक आदर्श विकिरण स्रोत को 126W की इनपुट शक्ति की आवश्यकता हो सकती है। 18DBD के लाभ के साथ एक एंटीना का उपयोग करते समय, गणना से पता चलता है कि एक ही परिणाम प्राप्त करने के लिए इनपुट पावर का एक मात्र 2W होता है। यह विशद रूप से संकेतों पर एंटीना लाभ के 'प्रवर्धन-जैसे ' प्रभाव को दर्शाता है। महत्वपूर्ण रूप से, यह 'प्रवर्धन ' सक्रिय सर्किट में सिग्नल पावर में वास्तविक वृद्धि को शामिल नहीं करता है, बल्कि ऊर्जा का एक अधिक कुशल दिशात्मक आवंटन है।
(२) गणना के तरीके लाभ
वास्तविक एंटीना लाभ की गणना एक सीधी अंकगणितीय प्रक्रिया नहीं है; यह प्रत्यक्षता गुणांक और एंटीना दक्षता का उत्पाद है। प्रत्यक्षता गुणांक एक आदर्श बिंदु-स्रोत एंटीना की औसत विकिरण तीव्रता के लिए अपनी अधिकतम विकिरण दिशा में एंटीना की विकिरण तीव्रता के अनुपात को निर्धारित करता है, एक विशिष्ट दिशा में ऊर्जा को केंद्रित करने के लिए एंटीना की क्षमता को सहजता से प्रदर्शित करता है। एंटीना दक्षता विकिरणित शक्ति में इनपुट शक्ति के रूपांतरण के दौरान अपरिहार्य ऊर्जा हानि के लिए खाते हैं, जैसे कि एंटीना सामग्री के प्रतिरोधक गुणों से उत्पन्न थर्मल नुकसान।
विविध एंटीना प्रकार अलग -अलग लाभ गणना पद्धति को नियोजित करते हैं। सामान्य परवलयिक एंटीना के लिए, फॉर्मूला G (DBI) = 10LG {4.5 × (d/λ0)}} का उपयोग करके लाभ का अनुमान लगाया जा सकता है, जहां d परवलयिक परावर्तक के व्यास को दर्शाता है, λ0 केंद्रीय ऑपरेटिंग तरंग दैर्ध्य है, और 4.5 व्यापक व्यावहारिक अवलोकन से व्युत्पन्न डेटा है। एक ऊर्ध्वाधर सर्वव्यापी omnidirectional एंटीना के लाभ का अनुमान g (dbi) = 10lg {2L/λ0} के माध्यम से किया जा सकता है, जिसमें L एंटीना लंबाई का प्रतिनिधित्व करता है। इसके अतिरिक्त, लाभ की गणना दो प्रमुख विमानों (ई-प्लेन और एच-प्लेन) में हाफ-पावर (3 डीबी) बीमविड्थ्स के आधार पर की जा सकती है, जो कि फॉर्मूला जी (डीबीआई) = 10 एलजी {32000/(2θ3db, ई × 2θ3db, एच)} का उपयोग कर रहा है, जहां 2θ3db, e और 2 मात्रा, h, h, h, h, h) अनुभवजन्य डेटा भी।
(३) लाभ के व्यावहारिक अनुप्रयोग
लंबी दूरी के संचार परिदृश्यों में, उच्च-लाभ एंटेना, सटीक उपकरणों के समान, एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। सैटेलाइट कम्युनिकेशन लें: उपग्रहों और ग्राउंड स्टेशनों के बीच पर्याप्त दूरी ट्रांसमिशन के दौरान महत्वपूर्ण सिग्नल क्षीणन का परिणाम है। यहां, उच्च-लाभ वाले एंटेना तीव्रता से सिग्नल ऊर्जा पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं, जिससे यह विशाल स्थानिक दूरी को पार करने और लक्ष्य रिसीवर तक सटीक रूप से पहुंचने में सक्षम हो सकता है। माइक्रोवेव रिले संचार में, उच्च-लाभ एंटेना यह सुनिश्चित करते हैं कि संकेत लंबे ट्रांसमिशन पथ के साथ पर्याप्त ताकत बनाए रखते हैं, स्थिर और विश्वसनीय संचार लिंक की सुविधा प्रदान करते हैं।
इसके विपरीत, इनडोर वायरलेस कवरेज जैसे छोटी दूरी के संचार वातावरण में, स्थिति भिन्न होती है। जटिल इनडोर सेटिंग विभिन्न स्थानों में उपयोगकर्ताओं को पूरा करने के लिए कई दिशाओं में समान सिग्नल वितरण की मांग करती है। इसलिए, कम-लाभ, सर्वव्यापी एंटेना मुख्य रूप से उपयोग किए जाते हैं। ये एंटेना सिग्नल स्प्रेडर्स की तरह कार्य करते हैं; यद्यपि किसी भी एकल दिशा में सिग्नल की ताकत अपेक्षाकृत मामूली है, वे एक परिभाषित सीमा के भीतर संकेतों को सर्वव्यापी रूप से विकीर्ण कर सकते हैं, इनडोर उपयोगकर्ताओं के लिए अपेक्षाकृत समान सिग्नल कवरेज प्रदान करते हैं।
Ii। एंटीना ध्रुवीकरण: विद्युत चुम्बकीय तरंगों का 'स्थानिक अभिविन्यास '
(१) ध्रुवीकरण की परिभाषा और सार
ध्रुवीकरण एक भौतिक मात्रा है जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों के विद्युत क्षेत्र वेक्टर के स्थानिक अभिविन्यास का सटीक वर्णन करता है, जो एंटीना द्वारा विकिरणित तरंगों के विद्युत क्षेत्र दिशा के अस्थायी भिन्नता कानून का गहराई से प्रकट करता है। एक सूक्ष्म दृष्टिकोण से, ध्रुवीकरण अंतरिक्ष में विद्युत क्षेत्र वेक्टर की घूर्णी मोड और ओरिएंटेशनल विशेषताओं को दर्शाता है, एक ऐसी संपत्ति जो एंटीना के सिग्नल ट्रांसमिशन और रिसेप्शन क्षमताओं पर गहरा प्रभाव डालती है।
(२) ध्रुवीकरण प्रकारों का विश्लेषण
एंटीना ध्रुवीकरण में तीन मौलिक श्रेणियां शामिल हैं: रैखिक ध्रुवीकरण, परिपत्र ध्रुवीकरण और अण्डाकार ध्रुवीकरण। रैखिक ध्रुवीकरण को आगे क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण में विभाजित किया गया है। एक लंबवत ध्रुवीकृत तरंग में इसकी विद्युत क्षेत्र की दिशा जमीन पर लंबवत होती है, जबकि एक क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत लहर में जमीन के समानांतर एक विद्युत क्षेत्र दिशा होती है। इसके अतिरिक्त, जमीन पर 45 ° पर ध्रुवीकरण, जैसे +45 ° या -45 °, रैखिक ध्रुवीकरण श्रेणी के नीचे आते हैं। परिपत्र ध्रुवीकरण को बाएं हाथ के गोलाकार ध्रुवीकरण और दाएं हाथ के गोलाकार ध्रुवीकरण में वर्गीकृत किया जाता है, जो विद्युत क्षेत्र वेक्टर की घूर्णी दिशा के आधार पर होता है, जिसका स्थानिक प्रक्षेपवक्र परिपत्र होता है। अण्डाकार ध्रुवीकरण एक अधिक सामान्य रूप है, रैखिक और परिपत्र ध्रुवीकरण की विशेषताओं को मिलाकर, विद्युत क्षेत्र वेक्टर अंतरिक्ष में एक अण्डाकार पथ का पता लगाने के साथ। दोनों परिपत्र और रैखिक ध्रुवीकरण को विशिष्ट परिस्थितियों में अण्डाकार ध्रुवीकरण के विशेष मामलों के रूप में माना जा सकता है।
(3) विभिन्न क्षेत्रों में ध्रुवीकरण के आवेदन उदाहरण
रेडियो और टेलीविजन प्रसारण में, स्थिर वाइड-एरिया सिग्नल कवरेज सुनिश्चित करने के लिए ऊर्ध्वाधर ध्रुवीकरण को अक्सर अपनाया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि लंबवत ध्रुवीकृत तरंगें प्रसार के दौरान जमीन के प्रतिबिंब और मल्टीपाथ प्रभावों के लिए अपेक्षाकृत कम अतिसंवेदनशील होती हैं, जो स्थिर सिग्नल ट्रांसमिशन को सक्षम करती है।
मोबाइल संचार बेस स्टेशन एंटेना मुख्य रूप से क्षैतिज ध्रुवीकरण या ° 45 ° क्रॉस-ध्रुवीकरण का उपयोग करते हैं। क्षैतिज ध्रुवीकरण सह-चैनल हस्तक्षेप को कम करने में लाभ प्रदान करता है, जबकि and 45 ° क्रॉस-ध्रुवीकरण जटिल और गतिशील मोबाइल संचार वातावरण के लिए बेहतर एडाप्ट करता है, विविध दिशाओं से संकेतों को प्राप्त करने और संचार प्रणाली की विश्वसनीयता और क्षमता में सुधार करने की क्षमता को बढ़ाता है।
उपग्रह संचार में, गोलाकार रूप से ध्रुवीकृत एंटेना को पसंद किया जाता है। अंतरिक्ष में उपग्रहों के निरंतर दृष्टिकोण विविधताओं और सिग्नल प्रसार के दौरान विभिन्न जटिल कारकों से हस्तक्षेप के कारण, परिपत्र रूप से ध्रुवीकृत एंटेना प्रभावी रूप से ध्रुवीकरण बेमेल के कारण सिग्नल हानि को कम कर सकता है, जो उपग्रहों और जमीनी स्टेशनों के बीच बेपनाह संचार सुनिश्चित करता है।
RFID सिस्टम में, परिपत्र रूप से ध्रुवीकृत एंटेना भी महत्वपूर्ण हैं। वे विभिन्न अभिविन्यासों में टैग की प्रभावी पहचान को सक्षम करते हैं, सिस्टम की मान्यता दक्षता और सटीकता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाते हैं, और लॉजिस्टिक्स प्रबंधन और एक्सेस कंट्रोल सिस्टम जैसे कई एप्लिकेशन परिदृश्यों के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करते हैं।
Iii। एंटीना बैंडविड्थ: प्रभावी ऑपरेशन के लिए 'आवृत्ति रेंज '
(१) बैंडविड्थ की परिभाषा
एंटीना बैंडविड्थ आवृत्ति रेंज को संदर्भित करता है जिसके भीतर एंटीना प्रभावी रूप से काम कर सकता है। इस सीमा के भीतर, एंटीना पूर्वनिर्धारित प्रदर्शन मानदंडों को पूरा करता है, जिसमें लाभ, स्थायी तरंग अनुपात और ध्रुवीकरण विशेषताओं सहित। यह एक आवृत्ति बैंड के रूप में कार्य करता है जहां अलग -अलग आवृत्तियों के संकेतों को प्रेषित और प्राप्त किया जा सकता है, एंटीना के साथ इन प्रक्रियाओं के लिए एक अनुकूल वातावरण सुनिश्चित करता है।
(२) बैंडविड्थ प्रकारों का भेद
एंटीना बैंडविड्थ की सामान्य परिभाषाओं में पूर्ण बैंडविड्थ और सापेक्ष बैंडविड्थ शामिल हैं। निरपेक्ष बैंडविड्थ एंटीना की ऑपरेटिंग फ्रीक्वेंसी रेंज की ऊपरी और निचली सीमाओं के बीच का अंतर है, जिसमें हर्ट्ज (एचजेड), किलोहर्ट्ज़ (केएचजेड), या मेगाहर्ट्ज़ (मेगाहर्ट्ज) जैसी इकाइयाँ हैं। उदाहरण के लिए, 1GHz से 2GHz से संचालित एक एंटीना में 1GHz का एक पूर्ण बैंडविड्थ है। सापेक्ष बैंडविड्थ केंद्र आवृत्ति के लिए निरपेक्ष बैंडविड्थ का अनुपात है, आमतौर पर एक प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है। केंद्र की आवृत्ति की गणना अंकगणित माध्य, fcenter = (fmax + fmin)/2, या ज्यामितीय माध्य का उपयोग करके की जा सकती है, जो एक लॉगरिदमिक पैमाने पर अधिक प्रचलित है, fcenter = sqrt (fmax⋅fmin)। सापेक्ष बैंडविड्थ को BWREL = 2*(fmax - fmin)/(fmax + fmin) × 100%के रूप में भी गणना की जा सकती है। आम तौर पर, नैरोबैंड एंटेना में 5%से कम का एक सापेक्ष बैंडविड्थ होता है, वाइडबैंड एंटेना 5%से 25%तक होता है, और अल्ट्रा-वाइडबैंड एंटेना 25%से अधिक होता है।
(3) विभिन्न परिदृश्यों में बैंडविड्थ की आवेदन आवश्यकताएं
नैरोबैंड एंटेना, उनकी मजबूत आवृत्ति चयनात्मकता के कारण, संचार प्रणालियों में कार्यरत होते हैं जिन्हें उच्च आवृत्ति सटीकता की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, रेडियो और टेलीविजन ट्रांसमिशन में, जहां ऑपरेटिंग आवृत्तियों को अपेक्षाकृत निश्चित किया जाता है, नैरोबैंड एंटेना विशिष्ट आवृत्तियों पर स्थिर सिग्नल ट्रांसमिशन प्रदान करते हैं, अन्य आवृत्ति संकेतों से हस्तक्षेप से बचते हैं। विशिष्ट वायरलेस संचार प्रणाली, जैसे कि आवृत्ति स्थिरता और हस्तक्षेप प्रतिरक्षा के लिए कड़े आवश्यकताओं के साथ कुछ औद्योगिक नियंत्रण डोमेन में, संकीर्ण एंटेना से भी लाभ होता है।
वाइडबैंड एंटेना जटिल संचार परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हैं, जिनमें कई आवृत्ति बैंड के कवरेज की आवश्यकता होती है। मोबाइल संचार बेस स्टेशनों में, विकसित संचार प्रौद्योगिकी विविध उपयोगकर्ता और सेवा मांगों को पूरा करने के लिए मल्टी-बैंड सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए समर्थन की आवश्यकता है। वाइडबैंड एंटेना बेस स्टेशनों और विभिन्न टर्मिनल उपकरणों के बीच कुशल संचार सुनिश्चित करते हुए, एक व्यापक आवृत्ति रेंज में संतोषजनक प्रदर्शन बनाए रखते हैं। इसी तरह, वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क (डब्ल्यूएलएएन) विभिन्न मानकों और आवृत्ति बैंड के वायरलेस उपकरणों को समायोजित करने के लिए वाइडबैंड एंटेना पर भरोसा करते हैं, जो उपयोगकर्ताओं को सुविधाजनक और उच्च गति नेटवर्क कनेक्टिविटी प्रदान करते हैं।
अल्ट्रा-वाइडबैंड एंटेना रडार डिटेक्शन में एक अनूठी भूमिका निभाते हैं। उनकी अत्यंत विस्तृत बैंडविड्थ उच्च-रिज़ॉल्यूशन लक्ष्य का पता लगाने की क्षमता प्रदान करती है, जिससे लक्ष्य स्थिति, आकार और गति की स्थिति की सटीक पहचान सक्षम होती है। कम दूरी के उच्च गति संचार में, जैसे कि इनडोर हाई-स्पीड डेटा ट्रांसमिशन, अल्ट्रा-वाइडबैंड एंटेना अपने बड़े बैंडविड्थ का लाभ उठाते हैं, जो प्रति सेकंड कई गीगाबिट्स की डेटा दरों को प्राप्त करने के लिए, उच्च गति, बड़ी क्षमता वाले डेटा ट्रांसमिशन की मांग को पूरा करते हैं।
Iv। तीन संकेतकों का अंतर्संबंध और व्यापक विचार
एंटीना लाभ, ध्रुवीकरण और बैंडविड्थ के तीन प्रमुख संकेतक अलग -थलग नहीं हैं; वे परस्पर संबंधित और पारस्परिक रूप से प्रभावशाली हैं। एंटीना डिजाइन को अक्सर इन संकेतकों के बीच सावधानीपूर्वक व्यापार-बंद और अनुकूलन की आवश्यकता होती है।
एंटीना लाभ में वृद्धि में आमतौर पर विकिरण बीमविड्थ को संकीर्ण करना शामिल होता है। जबकि यह एक विशिष्ट दिशा में संकेत शक्ति को बढ़ाता है, यह समवर्ती रूप से बैंडविड्थ को कम करता है। इसका कारण यह है कि बीमविड्थ को संकीर्ण करना विभिन्न आवृत्तियों के संकेतों के लिए एंटीना की प्रतिक्रिया को बदल देता है, प्रभावी ऑपरेटिंग आवृत्ति रेंज को सिकोड़ता है।
ध्रुवीकरण की विशेषताएं एंटीना बैंडविड्थ और लाभ प्रदर्शन को भी प्रभावित करती हैं। विभिन्न ध्रुवीकरण मोड के साथ एंटेना सिग्नल विकिरण और रिसेप्शन के दौरान विद्युत क्षेत्र वेक्टर के अलग -अलग स्थानिक वितरण और भिन्नता पैटर्न को प्रदर्शित करते हैं, जिससे अलग -अलग आवृत्तियों के संकेतों के साथ उनकी युग्मन क्षमताओं में अंतर होता है। उदाहरण के लिए, एक गोलाकार ध्रुवीकृत एंटीना कुछ आवृत्ति सीमाओं के भीतर उत्कृष्ट लाभ प्रदर्शन का प्रदर्शन कर सकता है, लेकिन ध्रुवीकरण बेमेल जैसे कारकों के कारण दूसरों में गिरावट का अनुभव हो सकता है, जिससे बैंडविड्थ प्रदर्शन को प्रभावित किया जा सकता है।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, इन तीन संकेतकों का एक व्यापक विचार विशिष्ट संचार आवश्यकताओं और परिदृश्यों के आधार पर आवश्यक है जब एक उपयुक्त एंटीना का चयन या डिजाइन किया जाता है। उदाहरण के लिए, सिग्नल कवरेज रेंज, दिशात्मकता, और सख्त आवृत्ति बैंड की कमी पर उच्च मांगों के साथ एक पहाड़ी संचार परियोजना में, पहाड़ी इलाके के लिए उपयुक्त एक ध्रुवीकरण मोड के साथ एक उच्च-लाभ, संकीर्णबंद एंटीना की आवश्यकता हो सकती है ताकि सिग्नल को जटिल इलाके को सुनिश्चित किया जा सके और लक्ष्य क्षेत्र को सटीक रूप से कवर किया जा सके। एक बड़े शॉपिंग मॉल के इनडोर संचार वातावरण में, जिसे कई वायरलेस उपकरणों का समर्थन करने की आवश्यकता है और सिग्नल बैंडविड्थ और कवरेज एकरूपता के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं, एक वाइडबैंड, कम-लाभ एंटीना के साथ एक ध्रुवीकरण मोड के साथ जटिल इनडोर प्रतिबिंबों के लिए अनुकूल है, अधिक उपयुक्त है, ग्राहकों और कर्मचारियों के लिए स्थिर और उच्च-स्पीड वायरलेस नेटवर्क सेवाएं प्रदान करना।
सारांश में, एंटीना लाभ, ध्रुवीकरण और बैंडविड्थ के तीन प्रमुख संकेतकों की गहन समझ, उनके अंतर्संबंधों के साथ, कुशल और विश्वसनीय वायरलेस संचार प्राप्त करने के लिए नींव बनाता है। केवल व्यावहारिक अनुप्रयोगों में विशिष्ट आवश्यकताओं के आधार पर इन संकेतकों के तर्कसंगत अनुकूलन और कॉन्फ़िगरेशन के माध्यम से एंटेना इष्टतम प्रदर्शन प्रदान कर सकते हैं, वायरलेस संचार की उन्नति के लिए एक ठोस आधार प्रदान करते हैं।
