ഷോർട്ട് ഡിപോൾ ആന്റിന: ഘടന, പ്രവർത്തന തത്വം, റേഡിയേഷൻ പാറ്റേൺ

ആന്റിന സിദ്ധാന്തത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന അടിസ്ഥാന മോഡലുകളിൽ ഒന്നാണ് ഒരു ചെറിയ ദ്വിധ്രുവ ആന്റിന. ഇത് ഒരു ലളിതമായ ലീനിയർ വയർ ആന്റിനയാണ്, അതിന്റെ ആകെ നീളം ഓപ്പറേറ്റിംഗ് സിഗ്നലിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ വളരെ ചെറുതാണ്. ഘടന വളരെ ലളിതമായി കാണപ്പെടുന്നുണ്ടെങ്കിലും, വൈദ്യുതധാര വിതരണം, റേഡിയേഷൻ സ്വഭാവം, ആന്റിന ഇം‌പെഡൻസ്, ആന്റിന വലുപ്പവും തരംഗദൈർഘ്യവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം എന്നിവ മനസ്സിലാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന റഫറൻസ് മോഡലാണ് ചെറിയ ദ്വിധ്രുവം.

ആന്റിന എഞ്ചിനീയറിംഗിൽ, ഒരു ദ്വിധ്രുവത്തിന്റെ ആകെ നീളം തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ പത്തിലൊന്നിൽ കുറവാണെങ്കിൽ അതിനെ സാധാരണയായി "ചെറിയ"തായി കണക്കാക്കുന്നു:

എൽ \frac{\lambda}{10}

ഇവിടെ, (L) എന്നത് ദ്വിധ്രുവ ചാലകത്തിന്റെ നീളത്തെയും (\lambda) എന്നത് പ്രവർത്തന ആവൃത്തിയിലെ തരംഗദൈർഘ്യത്തെയും പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു. ഈ നിർവചനം ഒരു നിശ്ചിത ആവൃത്തി ശ്രേണിയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതല്ല, മറിച്ച് വൈദ്യുത നീളത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. മറ്റൊരു വിധത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ, ഒരു ചെറിയ ദ്വിധ്രുവത്തിന്റെ ഭൗതിക നീളം തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ വളരെ ചെറുതായി തുടരുന്നിടത്തോളം, സൈദ്ധാന്തികമായി വ്യത്യസ്ത ആവൃത്തി ബാൻഡുകളിൽ ദൃശ്യമാകും.

ആന്റിന വൈദ്യുതപരമായി ചെറുതായതിനാൽ, കണ്ടക്ടറിലൂടെയുള്ള വൈദ്യുത വിതരണം ഒരു അർദ്ധ-തരംഗ ദ്വിധ്രുവത്തിന്റേതിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണ്. ഒരു പ്രായോഗിക ഷോർട്ട് ദ്വിധ്രുവത്തിൽ, സാധാരണയായി ഫീഡ് പോയിന്റിനടുത്ത് വൈദ്യുത പ്രവാഹം പരമാവധിയായിരിക്കും, കണ്ടക്ടറിന്റെ അറ്റങ്ങളിലേക്ക് കുറയുന്നു. കണ്ടക്ടറിന്റെ നീളം തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ വളരെ കുറവായതിനാൽ, ആന്റിന അതിന്റെ ഭൗതിക വലുപ്പം വികിരണത്തിനായി വളരെ കാര്യക്ഷമമായി ഉപയോഗിക്കുന്നില്ല. തൽഫലമായി, ഷോർട്ട് ദ്വിധ്രുവങ്ങൾക്ക് സാധാരണയായി കുറഞ്ഞ വികിരണ പ്രതിരോധവും താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ വികിരണ കാര്യക്ഷമതയും ഉണ്ടാകും, പ്രത്യേകിച്ച് കണ്ടക്ടർ നഷ്ടവും പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ നഷ്ടവും പരിഗണിക്കുമ്പോൾ.

അനുബന്ധ സൈദ്ധാന്തിക മാതൃകയാണ് ഇൻഫിനിറ്റസിമൽ ഡൈപോൾ. തരംഗദൈർഘ്യത്തേക്കാൾ വളരെ ചെറുതായ നീളമുള്ള ഒരു ആദർശവൽക്കരിച്ച ആന്റിനയാണ് ഇൻഫിനിറ്റസിമൽ ഡൈപോൾ. ഇത് പലപ്പോഴും ഇങ്ങനെ പ്രകടിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു:

[\ഡെൽറ്റ എൽ \ll \ലാംഡ]

ചില ലളിതവൽക്കരിച്ച ആന്റിന മോഡലുകളിൽ, അനന്തമായ ദ്വിധ്രുവത്തിന് ഏതാണ്ട് ഏകീകൃതമായ വൈദ്യുത വിതരണമുണ്ടെന്ന് അനുമാനിക്കാം. ഇത് സ്വയം ഒരു പ്രായോഗിക ആന്റിന ഘടനയല്ലെങ്കിലും, സൈദ്ധാന്തിക വിശകലനത്തിന് ഇത് ഉപയോഗപ്രദമാക്കുന്നു. കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ ആന്റിന വികിരണ പ്രശ്നങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു നിർമ്മാണ ബ്ലോക്കായി എഞ്ചിനീയർമാർ പലപ്പോഴും അനന്തമായ ദ്വിധ്രുവത്തെ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

യഥാർത്ഥ ആന്റിന ഘടനകളിൽ, കറന്റ് ഡിസ്ട്രിബ്യൂഷൻ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനോ ആന്റിന സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഭൗതിക വലുപ്പം കുറയ്ക്കുന്നതിനോ കപ്പാസിറ്റീവ് ലോഡിംഗ് പ്ലേറ്റുകളോ ടോപ്പ്-ലോഡിംഗ് ഘടകങ്ങളോ ഉപയോഗിക്കാം. വൈദ്യുതമായി ചെറുതായ ഒരു ആന്റിനയെ കൂടുതൽ ഉപയോഗയോഗ്യമാക്കാൻ ഈ ലോഡിംഗ് ഘടനകൾക്ക് സഹായിക്കാനാകും, എന്നാൽ ഒരു ചെറിയ ദ്വിധ്രുവം ഹാഫ്-വേവ് ദ്വിധ്രുവം പോലുള്ള ഒരു റെസൊണന്റ് ആന്റിനയെക്കാൾ കാര്യക്ഷമമല്ല എന്ന അടിസ്ഥാന വസ്തുതയെ അവ മാറ്റില്ല.

ഒരു ചെറിയ ദ്വിധ്രുവത്തിന്റെ വികിരണ പാറ്റേൺ ഒരു അർദ്ധ-തരംഗ ദ്വിധ്രുവത്തിന്റേതിന് സമാനമാണ്. ദ്വിധ്രുവം ലംബമായി സ്ഥാപിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ, അതിന്റെ വികിരണ പാറ്റേൺ തിരശ്ചീന തലത്തിൽ ഏകദേശം ഓമ്‌നിഡയറക്ഷണൽ ആയിരിക്കും. ഒരു ദ്വിമാന വീക്ഷണത്തിൽ, പാറ്റേണിനെ പലപ്പോഴും ഫിഗർ-എട്ട് ആകൃതിയിൽ വിവരിക്കുന്നു, പരമാവധി വികിരണം ആന്റിനയുടെ അച്ചുതണ്ടിന് ലംബമായും ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ വികിരണവും ആന്റിന അച്ചുതണ്ടിൽ ആയിരിക്കും.

തരംഗദൈർഘ്യം വളരെ വലുതും ഭൗതികമായി അനുരണനമുള്ള ആന്റിന നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയാത്തത്ര വലുതുമായ ലോ-ഫ്രീക്വൻസി, മീഡിയം-ഫ്രീക്വൻസി റിസീവിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളിലാണ് ഷോർട്ട് ഡൈപോൾ ആന്റിനകൾ സാധാരണയായി ചർച്ച ചെയ്യപ്പെടുന്നത്. ഈ സന്ദർഭങ്ങളിൽ, ഷോർട്ട് ഡൈപോൾ ഒരു ഒതുക്കമുള്ള റിസീവിംഗ് ഘടന നൽകുന്നു, എന്നിരുന്നാലും ഇം‌പെഡൻസ് പൊരുത്തപ്പെടുത്തലും കാര്യക്ഷമതയും ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം പരിഗണിക്കേണ്ടതുണ്ട്.

എഞ്ചിനീയറിംഗ് വീക്ഷണകോണിൽ, ചെറിയ ദ്വിധ്രുവം ഒരു ലളിതമായ ആന്റിന രൂപത്തേക്കാൾ കൂടുതലാണ്. ആന്റിനയുടെ നീളം എന്തുകൊണ്ട് പ്രധാനമാണ്, വൈദ്യുത വിതരണം വികിരണത്തെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നു, വൈദ്യുതപരമായി ചെറിയ ആന്റിനകൾക്ക് പലപ്പോഴും പൊരുത്തപ്പെടുന്ന നെറ്റ്‌വർക്കുകളോ ലോഡിംഗ് സാങ്കേതിക വിദ്യകളോ ആവശ്യമായി വരുന്നത് എന്തുകൊണ്ടെന്ന് വിശദീകരിക്കാൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു. RF, മൈക്രോവേവ് എഞ്ചിനീയർമാർക്ക്, ചെറിയ ദ്വിധ്രുവം മനസ്സിലാക്കുന്നത് പ്രായോഗിക ആന്റിനകൾ, വൈദ്യുതപരമായി ചെറിയ ആന്റിനകൾ, മെഷർമെന്റ് ആന്റിനകൾ, കൂടുതൽ നൂതന ആന്റിന സംവിധാനങ്ങൾ എന്നിവ പഠിക്കുന്നതിന് ഉപയോഗപ്രദമായ ഒരു അടിത്തറ നൽകുന്നു.