एंटीना ऐरे: डिजाइन, कार्य, प्रकार और इसके अनुप्रयोग

एक एंटीना एक विशेष उपकरण है जो बेहतर आउटपुट ट्रांसमिशन के लिए एक विशेष दिशा में कुछ मात्रा में ऊर्जा विकीर्ण कर सकता है। अधिक कुशल आउटपुट के लिए इसमें कुछ और एंटीना तत्व जोड़े जाते हैं जिन्हें एंटीना सरणियों के रूप में जाना जाता है। एक एकल ऐन्टेना में अच्छी दिशा होती है लेकिन नुकसान के साथ रिसीवर को सिग्नल ट्रांसमिशन में कुछ हद तक विफल रहता है इसलिए ऐन्टेना सरणी का उपयोग किया जाता है। इतने सारे अनुप्रयोगों में, हमें चाहिए एंटेना अत्यंत उच्च निर्देशात्मक विशेषताओं के साथ जिसे ऐन्टेना के विद्युत आकार को बढ़ाकर बढ़ाया जा सकता है। अलग-अलग तत्वों के आकार को बढ़ाए बिना एंटीना के आयाम को बढ़ाने के लिए एंटीना सरणी तत्वों का निर्माण करना है। यह लेख एक सिंहावलोकन पर चर्चा करता है एंटीना सरणी - प्रकार और उनके अनुप्रयोगों के साथ काम करना।

एक एंटीना ऐरे क्या है?

एक एंटीना सरणी परिभाषा है; एंटेना का एक समूह जो विकिरण पैटर्न उत्पन्न करने के लिए एकल एंटीना बनाने के लिए व्यवस्थित होता है लेकिन व्यक्तिगत एंटेना द्वारा उत्पन्न नहीं होता है। तो रेडियो संकेतों को प्रसारित करने या प्राप्त करने के लिए एंटेना का एक सेट एक साथ काम करेगा। इस एंटीना की डिजाइनिंग और रखरखाव लागत प्रभावी है क्योंकि प्रत्येक एंटीना छोटा होता है। एंटीना सरणी आरेख नीचे दिखाया गया है।

ऐन्टेना व्यूह के लिए, कॉन्फिगर करते समय उचित स्पेसिंग और फेज दिया जाना चाहिए। एक बार जब एंटेना एक सिग्नल को बहुत लंबी दूरी तक प्रेषित कर देते हैं तो इसके लिए आवश्यक होता है कि उनके पास उच्च निर्देशात्मक लाभ हो क्योंकि सिग्नल एक छोर से दूसरे छोर तक संचारित करते समय विकृत और विकृत हो जाता है। हालांकि, एक एकल एंटीना अच्छी दिशा के साथ संचारित होता है, यह ट्रांसमीटर से रिसीवर तक बिना नुकसान के एक संकेत संचारित करने में विफल रहता है। तो यह एंटीना ऐरे का उपयोग करने का मुख्य कारण है।

ऐरे एंटीना डिजाइन

उच्च निर्देश लाभ प्रदान करने के लिए एकल प्रणाली बनाने के लिए कई एंटेना की व्यवस्था करके एक एंटीना सरणी डिज़ाइन की गई है। सरणी के भीतर एंटेना ठीक से और उचित चरण में होना चाहिए ताकि एक ही दिशा में व्यवस्था के भीतर प्रत्येक एंटीना का स्वतंत्र योगदान जुड़ जाए जबकि बाकी सभी दिशाओं में यह रद्द हो जाए। इस तरह की व्यवस्था से सिस्टम की डायरेक्टिविटी में सुधार होता है। एक बार एक प्रणाली के भीतर सभी एंटेना एक सीधी रेखा में व्यवस्थित हो जाते हैं, इसे एक रैखिक एंटीना सरणी के रूप में जाना जाता है।

एंटीना ऐरे वर्किंग

एक एंटीना सरणी विभिन्न एंटीना तत्वों का एक सेट है। सामान्य तौर पर, एक बहु-तत्व सरणी एक आधा तरंग द्विध्रुवीय एंटीना का उपयोग करती है। इस ऐन्टेना में एक सर्वदिशात्मक विकिरण पैटर्न होता है इसलिए तरंगें एक विस्तृत कोण से ऊपर उत्सर्जित होती हैं। विशेष रूप से एक ही दिशा में उत्सर्जन करने की इन एंटेना की क्षमता को बढ़ाने के लिए, इन एंटेना को केवल उचित दूरी के साथ सरणी रूप में व्यवस्थित किया जाता है। उचित चरण द्वारा वर्तमान प्रदान करके ये सरणियाँ एक साथ उत्तेजित होती हैं।

आम तौर पर एंटीना की एक सरणी में, विभिन्न एंटीना तत्वों के भीतर धाराएं चरण में होती हैं यदि यह एक ही समय में समान दिशा में बहने पर उच्चतम मूल्य प्राप्त करती है। इस प्रकार, एक बार ऐन्टेना तत्वों को सरणी के प्रत्येक तत्व से उचित चरण के साथ खिलाया जाता है, तो गोलाकार तरंगें हस्तक्षेप के कारण आरोपित हो जाती हैं और एक रेडियो तरंग उत्पन्न करती हैं। यहां सिस्टम में, हस्तक्षेप या तो रचनात्मक (या) विनाशकारी हो सकता है और पूरी तरह से तत्वों द्वारा विकिरित तरंगों पर निर्भर करता है।

नतीजतन, अगर ऐन्टेना तत्वों से उत्सर्जित तरंगें चरण में हैं, तो उन्हें उपयोगी रूप से जोड़ा जाता है, ताकि यह विकिरणित शक्ति को बढ़ा सके। वहीं, अगर अलग-अलग तत्वों से निकलने वाली तरंगें कला में नहीं हैं, तो वे एक-दूसरे को रद्द करने के लिए विनाशकारी रूप से जोड़ दी जाती हैं। तो यह विकिरणित शक्ति में कमी का कारण बन सकता है।

इस तरह, सरणी तत्वों से उत्सर्जित विकिरण चरण में हैं और एक दिशात्मक किरण प्रदान करने के लिए जुड़ते हैं जिसमें अधिकतम शक्ति होती है ताकि यह बहुत लंबी दूरी तय कर सके। इस प्रकार, ऐन्टेना सरणी द्वारा प्रदान किए गए विकिरण पैटर्न में एक मुख्य लोब होता है जो एक ही दिशा में एक मजबूत बीम निर्दिष्ट करता है। जब सरणी में तत्वों की संख्या में वृद्धि होती है, तो मुख्य लोब संकरा हो जाता है और छोटे साइड लोब ऐन्टेना द्वारा प्रदान किए गए लाभ में वृद्धि को निर्दिष्ट करते हैं।

ऐरे एंटीना प्रकार

ऐरे एंटेना को चार प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है ब्रॉडसाइड, एंड-फायर, कोलीनियर और पैरासिटिक एंटेना ऐरे जहां प्रत्येक प्रकार की चर्चा नीचे की गई है।

ब्रॉडसाइड एंटीना ऐरे

ब्रॉडसाइड एंटीना सरणी व्यवस्था नीचे दिखाई गई है जहां विभिन्न समान तत्वों को ऐन्टेना एक्स लाइन के साथ समानांतर रूप से व्यवस्थित किया गया है। इस प्रकार की व्यवस्था में, तत्वों को एक दूसरे से समतुल्य दूरी पर क्षैतिज रूप से व्यवस्थित किया जाता है और प्रत्येक तत्व को समान चरण और परिमाण की धारा द्वारा खिलाया जाता है।

जब भी इस व्यवस्था में तत्वों को सक्रिय किया जाता है तो ब्रॉडसाइड से अधिकतम विकिरण उत्सर्जित होता है जिसका अर्थ है सरणी अक्ष की सामान्य दिशा जबकि कुछ मात्रा में विकिरण अन्य दिशाओं से उत्सर्जित होगा। तो यह एक द्विदिश विकिरण पैटर्न प्रदान करता है क्योंकि यह व्यापक रूप से दोनों दिशाओं में विकिरण करता है। इसलिए, इस व्यवस्था में, विकिरण सिद्धांत की दिशा सरणी अक्ष और तत्व स्थिति के तल के लिए सामान्य है। ब्रॉडसाइड एंटीना सरणी का विकिरण पैटर्न नीचे दिखाया गया है।

ब्रॉडसाइड एंटीना सरणी का विकिरण पैटर्न लंबवत है क्योंकि तत्व का संरेखण क्षैतिज है।

यदि हम विकिरण पैटर्न को द्विदिश से यूनिडायरेक्शनल में बदलना चाहते हैं तो एक समान सरणी को इस एंटीना सरणी के पीछे λ/4 दूरी पर व्यवस्थित करने की आवश्यकता होती है और 90 डिग्री फेज़ लीड वाले वर्तमान के माध्यम से प्रतिकृति सरणी को उत्तेजित करती है। आमतौर पर, इस व्यवस्था के भीतर तत्वों की संख्या लागत और बीम की चौड़ाई की आवश्यकता के साथ उपलब्ध स्थान पर निर्भर करती है जबकि सरणी की लंबाई 2 λ से 10 λ के बीच ली जाती है। आम तौर पर, इन एंटीना सरणियों का उपयोग विदेशी प्रसारण प्रणालियों में किया जाता है।

एंड-फायर एंटीना ऐरे

एक अंत-अग्नि ऐन्टेना सरणी व्यवस्था ब्रॉडसाइड व्यवस्था में तत्वों के समान है, हालांकि इन दो विन्यासों के बीच मुख्य अंतर उत्तेजना का तरीका है। इस व्यवस्था में, तत्वों को आम तौर पर 180 डिग्री के चरण से बाहर खिलाया जाता है, जबकि व्यापक व्यवस्था में प्रत्येक तत्व को समान चरण के वर्तमान से खिलाया जाता है। इस व्यवस्था में, सरणी अक्ष के साथ अधिकतम विकिरण प्राप्त होता है।

इस प्रकार, एक यूनिडायरेक्शनल विकिरण पैटर्न प्राप्त करने के लिए, यह पूर्ण समान तत्वों की व्यवस्था समकक्ष आयाम वर्तमान के साथ सक्रिय होती है, हालांकि, चरण रेखा के साथ लगातार बदलता रहता है। तो, यह कहा जा सकता है कि ऐन्टेना सरणी के अक्ष के माध्यम से होने वाली उच्चतम विकिरण द्वारा एक अंत-अग्नि सरणी एक यूनिडायरेक्शनल विकिरण पैटर्न उत्पन्न करती है।

उपरोक्त विकिरण पैटर्न आरेख में, इस व्यवस्था के भीतर तत्वों के बीच मुख्य दूरी को सामान्यतः λ/4 (या) 3λ/4 के रूप में समझा जाता है। इसलिए ये सरणियाँ पॉइंट-टू-पॉइंट संचार में सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं और उच्च, मध्यम और निम्न-आवृत्ति श्रेणियों के लिए उपयुक्त हैं।

कोलीनियर ऐरे

एक समरेखीय सरणी में, ऐन्टेना तत्वों को केवल एक पंक्ति में एक छोर से दूसरे छोर तक व्यवस्थित किया जाता है जिसका अर्थ है एक के बाद एक। तो यह व्यवस्था या तो क्षैतिज या लंबवत अभिविन्यास हो सकती है। एक क्षैतिज व्यवस्था के साथ समरेख सरणी नीचे दिखाया गया है।

सभी ऐन्टेना तत्वों के लिए, सभी तत्वों को समान चरण और परिमाण की धाराओं द्वारा उत्तेजना प्रदान की जाती है। ब्रॉडसाइड सरणी के समान, यह एंटीना सरणी अक्ष को सामान्य दिशा में विकिरण भी प्रदान करता है। इस प्रकार, समरेख सरणी का विकिरण पैटर्न ब्रॉडसाइड एंटीना सरणी से कुछ हद तक संबंधित है।

जब भी तत्वों को 0.3 से 0.5λ की दूरी पर रखा जाता है, तो यह व्यवस्था उच्चतम लाभ प्रदान करती है, लेकिन यह ऐन्टेना सरणी के भीतर निर्माण के साथ-साथ खिला मुद्दों का कारण बन सकती है। तो, तत्वों को एक दूसरे के करीब व्यवस्थित किया जाता है।

संरेख सरणी विकिरण पैटर्न ऊपर दिखाया गया है। यहां यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सरणी की लंबाई में वृद्धि के साथ-साथ डायरेक्टिविटी भी बढ़ती है। आम तौर पर, दो तत्वों कोलीनियर ऐरे का उपयोग आम तौर पर किया जाता है क्योंकि यह मल्टी-बैंड ऑपरेशन का समर्थन करता है लेकिन कभी-कभी, कुछ एप्लिकेशन ब्रॉडसाइड, एंड-फायर और कोलीनियर एरेज़ के संयोजन का उपयोग करते हैं क्योंकि यह डायरेक्टिविटी और गेन को बहुत उच्च श्रेणी तक बढ़ाता है।

परजीवी सरणी

परजीवी ऐन्टेना तत्वों जैसे बहु-तत्व सरणियों को परजीवी रूप से व्यवस्थित किया जाता है जो प्रत्येक सरणी तत्व को खिलाए बिना अधिकतम दिशात्मक लाभ प्रदान करता है। इस तरह की व्यवस्था प्रत्येक एंटीना सरणी तत्व को प्रत्यक्ष उत्तेजना प्रदान न करके फ़ीड लाइन समस्या से निपटने में मदद करती है। परजीवी एंटीना व्यवस्था नीचे दिखाई गई है।

जिन तत्वों को सीधे नहीं खिलाया जाता है उन्हें परजीवी तत्व के रूप में जाना जाता है और वे बस पास में मौजूद चालित तत्व द्वारा उत्सर्जित विकिरण से अपनी शक्ति प्राप्त करते हैं। नतीजतन, परजीवी तत्व विद्युत चुम्बकीय युग्मन द्वारा सक्रिय होते हैं क्योंकि ड्राइविंग तत्व पास में होता है।

एंटीना सरणी के परजीवी तत्व सीधे उत्तेजित नहीं होते हैं लेकिन वे ड्राइविंग तत्व की ओर दिए गए उत्तेजना पर भरोसा करते हैं। तो, संचालित तत्व के कारण परजीवी तत्व के भीतर प्रेरित धारा इन दो तत्वों और उनके ट्यूनिंग के बीच की दूरी से निर्धारित होती है।

इस प्रकार, ड्राइविंग के साथ-साथ परजीवी तत्वों के बीच 'λ/4' अलगाव दूरी और 90 डिग्री चरण अंतर के साथ एक यूनिडायरेक्शनल विकिरण पैटर्न का उत्पादन होता है। इस प्रकार, इस सरणी का विकिरण पैटर्न केवल ड्राइविंग तत्व के बाद व्यवस्थित एक परावर्तक द्वारा बनाया जाता है, जिसमें आगे की लहर की ओर पीछे-परावर्तित तरंगें शामिल होती हैं। इस प्रकार के एंटीना सरणियों के लिए रेंज फ्रीक्वेंसी 100 - 1000 मेगाहर्ट्ज तक होती है।

एंटीना ऐरे गेन क्या है?

ऐन्टेना ऐरे गेन को निर्दिष्ट दिशा में प्राप्त विकिरण की तीव्रता के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जा सकता है यदि एक समान शक्ति एकल आइसोट्रोपिक रेडिएटर के साथ विकीर्ण होती है।

एंटीना सरणी का उद्देश्य क्या है?

ऐन्टेना सरणी का उद्देश्य एकल ऐन्टेना के रूप में काम करके रेडियो तरंगों को प्रसारित/प्राप्त करना है।

अच्छा एंटीना लाभ क्या है?

अच्छा एंटीना लाभ 3 डीबी, 6 डीबी, आदि है।

एंटीना में एक सरणी क्या है?

एंटीना में सरणी एंटेना का एक समूह है जो एक एंटीना बनाने के लिए जुड़ा हुआ है।

एंटीना सरणी का सरणी कारक क्या है?

एक ऐन्टेना सरणी कारक ऐरे के भीतर ऐन्टेना की स्थिति और उपयोग किए गए भार का एक कार्य है। तो यह कारक विशेष ऐन्टेना तत्व के प्रत्यक्षता गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकता है। इसलिए एंटेना एक साथ जुड़े होने पर यह घटना मुख्य रूप से देखी जाती है।

फायदे और नुकसान

एंटीना सरणी लाभ निम्नलिखित को शामिल कीजिए।

• सिग्नल की ताकत बहुत तेजी से बढ़ती है।
• उच्च निर्देशन प्राप्त किया जा सकता है।
• माइनर लोब का आकार काफी कम हो जाता है।
• उच्च S/N अनुपात प्राप्त करना संभव है।
• बड़ा लाभ मिल सकता है।
• बिजली की बर्बादी की मात्रा कम हो जाती है।
• बेहतर परिणाम की प्राप्ति संभव है।
• एंटीना सरणी डिजाइन केवल एंटीना के बेहतर प्रदर्शन का समर्थन करता है।

एंटीना ऐरे के नुकसान में निम्नलिखित शामिल हैं।

• एंटीना सरणियाँ महंगी हैं।
• प्रतिरोधी घाटे में वृद्धि होगी।
• इसके लिए उच्च रखरखाव की आवश्यकता होती है।
• माउंट करना मुश्किल है.
• यह एक विशाल बाहरी स्थान घेरता है।

अनुप्रयोग

एंटीना सरणी अनुप्रयोगों में निम्नलिखित शामिल हैं।

• एक एंटीना सरणी समग्र लाभ बढ़ाने, एसआईएनआर (सिग्नल टू इंटरफेरेंस प्लस शोर अनुपात) बढ़ाने, हस्तक्षेप को रद्द करने, विविधता रिसेप्शन प्रदान करने, सरणी को एक विशेष दिशा में ले जाने, आने वाले सिग्नल दिशा के आगमन को मापने आदि में बहुत सहायक है।
• एंटीना सरणी का उपयोग वायरलेस, सैन्य में किया जाता है राडार , तथा उपग्रह संचार .
• इनका उपयोग खगोलीय प्रेक्षण में किया जाता है।
• ये ज्यादातर लंबी दूरी के संचार और मोबाइल संचार में भी लागू होते हैं।
• लंबी दूरी के प्रसारण और स्वागत के लिए उच्च सिग्नल शक्ति की आवश्यकता होने पर इनका उपयोग किया जाता है।

इस प्रकार, यह है एंटीना का अवलोकन सरणियाँ - अनुप्रयोगों के साथ काम करना। विभिन्न दिशाओं में संकेतों को पकड़ने और प्रसारित करने के लिए एक एंटीना सरणी बस कई एंटेना का उपयोग करती है। तो एंटीना ऐरे का उपयोग मुख्य रूप से हमारे सिग्नल की गुणवत्ता और सीमा बढ़ाने के लिए किया जाता है। यहाँ आपके लिए एक प्रश्न है, एंटीना का कार्य क्या है?