വാർത്ത - ആന്റിന സിദ്ധാന്തം – അടിസ്ഥാന പാരാമീറ്ററുകൾ

ആശയവിനിമയ സംവിധാനങ്ങളിൽ ആന്റിനകളുടെ പങ്കിനെക്കുറിച്ച് നന്നായി മനസ്സിലാക്കാൻ ലക്ഷ്യമിട്ട് വയർലെസ് ആശയവിനിമയത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന പാരാമീറ്ററുകൾ ഈ അധ്യായം പരിചയപ്പെടുത്തുന്നു. വയർലെസ് ആശയവിനിമയം വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ രൂപത്തിലാണ് നടത്തുന്നത്, അതിനാൽ തരംഗങ്ങളുടെ പ്രചാരണ സവിശേഷതകൾ മനസ്സിലാക്കേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണ്.

ഈ അധ്യായത്തിൽ, നമ്മൾ ഇനിപ്പറയുന്ന പാരാമീറ്ററുകൾ ചർച്ച ചെയ്യും:

•ആവൃത്തി
•തരംഗദൈർഘ്യം
•ഇം‌പെഡൻസ് മാച്ചിംഗ്
•VSWR & പ്രതിഫലിച്ച പവർ
• ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്
• ശതമാനം ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്
•റേഡിയേഷൻ തീവ്രത

ഇനി, അവയെ കുറിച്ച് വിശദമായി നോക്കാം.

ആവൃത്തി:

സ്റ്റാൻഡേർഡ് നിർവചനം അനുസരിച്ച്, ഒരു യൂണിറ്റ് സമയത്തിൽ ഒരു തരംഗത്തിന്റെ ആവർത്തനങ്ങളുടെ എണ്ണമാണ് ആവൃത്തി. ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, ഒരു സംഭവം എത്ര തവണ സംഭവിക്കുന്നു എന്ന് ആവൃത്തി വിവരിക്കുന്നു. ഒരു ആവർത്തന തരംഗം ഓരോ T സെക്കൻഡിലും (ഒരു പിരീഡ്) ആവർത്തിക്കുന്നു, അതിന്റെ ആവൃത്തി T എന്ന സമയ കാലയളവിന്റെ പരസ്പരവിരുദ്ധമാണ്.

ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി, ഇത് ഇതുപോലെ കാണപ്പെടുന്നു:

$$f = \frac{1}{T}$$

•F ഒരു ആവർത്തന തരംഗത്തിന്റെ ആവൃത്തിയെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, അതേസമയം

•T എന്നത് ഒരു പൂർണ്ണ ചക്രം പൂർത്തിയാക്കാൻ ആവശ്യമായ സമയമാണ്.

ആവൃത്തി അളക്കുന്നത് ഹെർട്‌സിലാണ്, ചുരുക്കി പറഞ്ഞാൽ Hz.

മുകളിലുള്ള ചിത്രം ഒരു സൈൻ തരംഗത്തെ ചിത്രീകരിക്കുന്നു, വോൾട്ടേജ് (mV യിൽ) സമയത്തിന്റെ (ms ൽ) പ്രവർത്തനമായി പ്ലോട്ട് ചെയ്യുന്നു. ഈ തരംഗരൂപം ഓരോ 2t മില്ലിസെക്കൻഡിലും ആവർത്തിക്കുന്നു; അതിനാൽ, അതിന്റെ കാലയളവ് T = 2tms, അതിന്റെ ആവൃത്തി f = 1/(2t) kHz.

തരംഗദൈർഘ്യം:

സ്റ്റാൻഡേർഡ് നിർവചനം അനുസരിച്ച്, തുടർച്ചയായ രണ്ട് കൊടുമുടികൾ അല്ലെങ്കിൽ തുടർച്ചയായ രണ്ട് താഴ്ചകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരത്തെ തരംഗദൈർഘ്യം എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, തരംഗദൈർഘ്യം എന്നത് രണ്ട് അടുത്തുള്ള പോസിറ്റീവ് കൊടുമുടികൾ അല്ലെങ്കിൽ രണ്ട് അടുത്തുള്ള നെഗറ്റീവ് കൊടുമുടികൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരമാണ്. താഴെയുള്ള ചിത്രം തരംഗദൈർഘ്യം (λ) ഉം ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡും അടയാളപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്ന ഒരു ആനുകാലിക തരംഗരൂപത്തെ കാണിക്കുന്നു. ആവൃത്തി കൂടുന്തോറും തരംഗദൈർഘ്യം കുറയും, തിരിച്ചും.

തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ സൂത്രവാക്യം:

$$\ലാംഡ = \frac{c}{f}$$

•λ തരംഗദൈർഘ്യത്തെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു

•C എന്നത് പ്രകാശത്തിന്റെ വേഗതയാണ് (സെക്കൻഡിൽ $3 \times 10^8$ മീറ്റർ)

•F ആണ് ഫ്രീക്വൻസി

തരംഗദൈർഘ്യം λ എന്നത് മീറ്ററുകൾ, അടി, ഇഞ്ച് തുടങ്ങിയ നീളത്തിന്റെ യൂണിറ്റുകളിലാണ് പ്രകടിപ്പിക്കുന്നത്. സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന യൂണിറ്റ് മീറ്ററാണ്.

ഇം‌പെഡൻസ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ:

സ്റ്റാൻഡേർഡ് നിർവചനം അനുസരിച്ച്, ട്രാൻസ്മിറ്ററിന്റെ ഇം‌പെഡൻസ് റിസീവറിന്റെ ഇം‌പെഡൻസിന് ഏകദേശം തുല്യമാകുമ്പോഴാണ് ഇം‌പെഡൻസ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ സംഭവിക്കുന്നത്.

ആന്റിനയ്ക്കും സർക്യൂട്ടിനും ഇടയിൽ ഇം‌പെഡൻസ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ ആവശ്യമാണ്. ആന്റിനയ്ക്കും റിസീവറിനും ട്രാൻസ്മിറ്ററിനും ഇടയിൽ പരമാവധി പവർ ട്രാൻസ്ഫർ നേടുന്നതിന് ആന്റിന, ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈൻ, സർക്യൂട്ട് എന്നിവയുടെ ഇം‌പെഡൻസുകൾ പൊരുത്തപ്പെടുത്തണം.

പൊരുത്തപ്പെടുത്തലിന്റെ ആവശ്യകത
ചില നാരോബാൻഡ് ഫ്രീക്വൻസികൾക്കുള്ളിൽ ഒപ്റ്റിമൽ ഔട്ട്‌പുട്ട് നൽകാൻ റെസൊണന്റ് ഉപകരണങ്ങൾക്ക് കഴിയും. ഒരു റെസൊണന്റ് ഉപകരണം എന്ന നിലയിൽ, ഒരു ആന്റിനയ്ക്ക് അതിന്റെ ഇം‌പെഡൻസ് ശരിയായി പൊരുത്തപ്പെടുമ്പോൾ മികച്ച ഔട്ട്‌പുട്ട് പ്രകടനം കൈവരിക്കാൻ കഴിയും.

•ആന്റിന ഇം‌പെഡൻസ് സ്വതന്ത്ര സ്ഥലത്തിന്റെ ഇം‌പെഡൻസുമായി പൊരുത്തപ്പെടുമ്പോൾ, ആന്റിന വികിരണം ചെയ്യുന്ന പവർ ഫലപ്രദമായി പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യപ്പെടും.

•ഒരു റിസീവിംഗ് ആന്റിനയ്ക്ക്, അതിന്റെ ഔട്ട്‌പുട്ട് ഇം‌പെഡൻസ് റിസീവിംഗ് ആംപ്ലിഫയർ സർക്യൂട്ടിന്റെ ഇൻപുട്ട് ഇം‌പെഡൻസുമായി പൊരുത്തപ്പെടണം.

•ഒരു ട്രാൻസ്മിറ്റിംഗ് ആന്റിനയ്ക്ക്, അതിന്റെ ഇൻപുട്ട് ഇം‌പെഡൻസ് ട്രാൻസ്മിറ്റിംഗ് ആംപ്ലിഫയറിന്റെ ഔട്ട്‌പുട്ട് ഇം‌പെഡൻസുമായും ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനിന്റെ സ്വഭാവ ഇം‌പെഡൻസുമായും പൊരുത്തപ്പെടണം.

ഇം‌പെഡൻസ് അളക്കുന്നത് ഓംസിലാണ്, ഇത് Z എന്ന ചിഹ്നത്താൽ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

VSWR & പ്രതിഫലിച്ച പവർ:

സ്റ്റാൻഡേർഡ് നിർവചനം അനുസരിച്ച്, ഒരു സ്റ്റാൻഡിംഗ് വേവിലെ പരമാവധി വോൾട്ടേജും ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ വോൾട്ടേജും തമ്മിലുള്ള അനുപാതത്തെ വോൾട്ടേജ് സ്റ്റാൻഡിംഗ് വേവ് അനുപാതം (VSWR) എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ആന്റിന, ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈൻ, സർക്യൂട്ട് എന്നിവയുടെ ഇം‌പെഡൻസുകൾ പൊരുത്തപ്പെടാത്തപ്പോൾ, വൈദ്യുതി ഫലപ്രദമായി വികിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല; പകരം, വൈദ്യുതിയുടെ ഒരു ഭാഗം തിരികെ പ്രതിഫലിക്കുന്നു.

പ്രധാന സവിശേഷതകൾ ഇവയാണ് —

•ഇം‌പെഡൻസ് പൊരുത്തക്കേടിന്റെ അളവ് സൂചിപ്പിക്കുന്ന പാരാമീറ്ററിനെ വോൾട്ടേജ് സ്റ്റാൻഡിംഗ് വേവ് റേഷ്യോ (VSWR) എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

•VSWR എന്നാൽ വോൾട്ടേജ് സ്റ്റാൻഡിംഗ് വേവ് റേഷ്യോ എന്നാണ് അർത്ഥമാക്കുന്നത്, ഇത് സാധാരണയായി SWR എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു.

•ഇം‌പെഡൻസ് പൊരുത്തക്കേട് കൂടുന്തോറും VSWR മൂല്യം കൂടും.

•ഫലപ്രദമായ വികിരണം നേടുന്നതിന്, അനുയോജ്യമായ VSWR മൂല്യം 1:1 ആണ്.

•പ്രതിഫലിച്ച പവർ എന്നത് പാഴാകുന്ന ഫോർവേഡ് പവറിന്റെ ഭാഗത്തെയാണ് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. പ്രതിഫലിച്ച പവറും VSWR ഉം വ്യത്യസ്ത വീക്ഷണകോണുകളിൽ നിന്ന് ഒരേ ഭൗതിക പ്രതിഭാസത്തെയാണ് പ്രധാനമായും വിവരിക്കുന്നത്.

ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്:

സ്റ്റാൻഡേർഡ് നിർവചനം അനുസരിച്ച്, ഒരു പ്രത്യേക ആശയവിനിമയത്തിനായി അനുവദിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു നിശ്ചിത തരംഗദൈർഘ്യ പരിധിക്കുള്ളിലെ ഫ്രീക്വൻസി ബാൻഡിനെ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ഒരു സിഗ്നൽ കൈമാറുകയോ സ്വീകരിക്കുകയോ ചെയ്യുമ്പോൾ, അത് ഒരു പ്രത്യേക ഫ്രീക്വൻസി ശ്രേണിയിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നു. പ്രക്ഷേപണ സമയത്ത് മറ്റ് സിഗ്നലുകളിൽ നിന്നുള്ള ഇടപെടൽ തടയുന്നതിന് ഈ പ്രത്യേക ഫ്രീക്വൻസി ശ്രേണി ഒരു പ്രത്യേക സിഗ്നലിന് നൽകിയിരിക്കുന്നു.

•ഒരു സിഗ്നൽ ട്രാൻസ്മിഷന്റെ ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി, കുറഞ്ഞ ഫ്രീക്വൻസി പരിധികൾക്കിടയിലുള്ള ഫ്രീക്വൻസി ശ്രേണിയെയാണ് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്.

• ഒരിക്കൽ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് അനുവദിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, മറ്റുള്ളവർക്ക് അത് ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയില്ല.

• മുഴുവൻ സ്പെക്ട്രവും ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് സെഗ്‌മെന്റുകളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു, ഓരോന്നും വ്യത്യസ്ത ട്രാൻസ്മിറ്ററുകൾക്ക് നിയോഗിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.

നമ്മൾ ഇപ്പോൾ ചർച്ച ചെയ്ത ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിനെ അബ്സൊല്യൂട്ട് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് എന്നും വിളിക്കാം.

ശതമാനം ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത്:

സ്റ്റാൻഡേർഡ് നിർവചനം അനുസരിച്ച്, കേവല ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിനും അതിന്റെ കേന്ദ്ര ആവൃത്തിക്കും ഇടയിലുള്ള അനുപാതത്തെ ശതമാന ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ഒരു ബാൻഡിനുള്ളിലെ സിഗ്നൽ ശക്തി പരമാവധിയിലെത്തുന്ന ആവൃത്തിയെ റെസൊണന്റ് ആവൃത്തി എന്ന് വിളിക്കുന്നു, ഇത് ബാൻഡിന്റെ മധ്യ ആവൃത്തി എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു, ഇതിനെ fC എന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

•ബാൻഡിന്റെ ഉയർന്നതും താഴ്ന്നതുമായ ഫ്രീക്വൻസികളെ യഥാക്രമം fH ഉം fL ഉം ആയി സൂചിപ്പിക്കുന്നു.

•ആബ്സൊല്യൂട്ട് ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് നൽകുന്നത് fH − fL ആണ്.

•ഒരു ഫ്രീക്വൻസി ബാൻഡിന്റെ വീതി വിലയിരുത്താൻ, അതിന്റെ ഫ്രാക്ഷണൽ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് അല്ലെങ്കിൽ ശതമാനം ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് കണക്കാക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

ഒരു ഘടകത്തിനോ സിസ്റ്റത്തിനോ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയുന്ന ഫ്രീക്വൻസി വ്യതിയാനങ്ങളുടെ ശ്രേണി മനസ്സിലാക്കുന്നതിനാണ് ശതമാനം ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് കണക്കാക്കുന്നത്.

•fH ഉയർന്ന ആവൃത്തിയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു

•fL താഴ്ന്ന ആവൃത്തിയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു

•fc മധ്യ ആവൃത്തിയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു

ശതമാനം ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് കൂടുന്തോറും ചാനൽ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തും വിശാലമാകും.

റേഡിയേഷൻ തീവ്രത:

ഒരു യൂണിറ്റ് ഖരകോണിൽ വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന പവറിന്റെ അളവാണ് വികിരണ തീവ്രത എന്ന് നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നത്.

ഒരു ആന്റിന ചില പ്രത്യേക ദിശകളിലേക്ക് കൂടുതൽ തീവ്രമായി വികിരണം ചെയ്യുന്നു, അത് അതിന്റെ പരമാവധി വികിരണ തീവ്രതയ്ക്ക് തുല്യമാണ്. പരമാവധി സാധ്യമായ വികിരണ ശ്രേണി വികിരണ തീവ്രതയുടെ സവിശേഷതയാണ്.

ഗണിതശാസ്ത്ര എക്സ്പ്രഷൻ
റേഡിയൽ ദൂരത്തിന്റെ വർഗ്ഗം കൊണ്ട് വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്ന പവർ സാന്ദ്രതയെ ഗുണിച്ചാണ് വികിരണ തീവ്രത ലഭിക്കുന്നത്: