एपर्चर एन्टेनाहरू माइक्रोवेभ, मिलिमिटर-वेभ, राडार, सञ्चार, र एन्टेना मापन प्रणालीहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने एन्टेनाहरूको एक महत्त्वपूर्ण वर्ग हो। तार एन्टेनाहरू भन्दा फरक, जुन मुख्यतया प्रवाहकीय तत्वहरूसँगै बग्ने धाराहरू मार्फत विकिरण गर्दछ, एपर्चर एन्टेनाहरूले ओपनिङ वा एपर्चर मार्फत विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा विकिरण गर्दछ।
एउटा सामान्य उदाहरण खुला-अन्तित वेभगाइड हो। जब विद्युत चुम्बकीय तरंगहरू वेभगाइड मार्फत यात्रा गर्छन् र खुला छेउमा पुग्छन्, निर्देशित ऊर्जाको केही भाग खाली ठाउँमा विकिरण हुन्छ। एपर्चर ज्यामिति, क्षेत्र वितरण, र वरपरको संरचना नियन्त्रण गरेर, इन्जिनियरहरूले प्रतिबाधा मिलान, निर्देशन, लाभ, र विकिरण विशेषताहरूलाई अझ सुधार गर्न सक्छन्।
सामान्य एपर्चर-प्रकारको एन्टेनाहरू समावेश छन्ओपन-एन्डेड वेभगाइड एन्टेना,हर्न एन्टेना, र स्लट एन्टेनाहरू। मूल सन्दर्भ लेखले यी तीन संरचनाहरूलाई एपर्चर एन्टेना अन्तर्गत पनि समूहबद्ध गर्दछ।
१. एपर्चर एन्टेना भनेको के हो?
एन्टेना इन्जिनियरिङमा, एपर्चरलाई एउटा ओपनिङ मान्न सकिन्छ जसको माध्यमबाट इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक फिल्डहरू निर्देशित संरचनाबाट खाली ठाउँमा जोडिन्छन्।
वेभगाइड विद्युत चुम्बकीय ऊर्जालाई सीमित गर्न र मार्गदर्शन गर्न डिजाइन गरिएको हो। यदि वेभगाइडलाई प्रवाहकीय पर्खालद्वारा समाप्त गरियो भने, ऊर्जा सीमित रहन्छ वा समाप्ति अवस्था अनुसार प्रतिबिम्बित हुन्छ। यद्यपि, वेभगाइड खोल्दा, एपर्चरमा रहेको विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र खाली ठाउँमा विकिरण गर्न सक्छ।
त्यसकारण एपर्चरले निर्देशित इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक मोड र विकिरणित इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक तरंग बीचको संक्रमण क्षेत्रको रूपमा काम गर्दछ।
वास्तविक विकिरण विशेषताहरू धेरै कारकहरूमा निर्भर गर्दछ, जसमा समावेश छन्:
- एपर्चरको आयाम र आकार
- सञ्चालन तरंगदैर्ध्य
- वेभगाइड मोड
- विद्युतीय र चुम्बकीय क्षेत्र वितरण
- फ्ल्यान्ज वा वरपरको सञ्चालन संरचना
- एपर्चरमा प्रतिबाधा मिलान
खुला-अन्त आयताकार वेभगाइडहरूमा गरिएको अनुसन्धानले देखाउँछ कि एपर्चर फिल्डहरू र वरपरका फ्ल्यान्ज किनारहरूबाट विवर्तन दुवैले परिणामस्वरूप विकिरणित फिल्डमा योगदान पुर्याउन सक्छन्।
चित्र १. एपर्चर विकिरण चित्रण गर्न प्रयोग गरिएको आयताकार वेभगाइड संरचनाको उदाहरण।
२. ओपन-एन्डेड वेभगाइड कसरी विकिरण हुन्छ?
जब प्रसारण गर्ने तरंगगाइड मोड खुला एपर्चरमा पुग्छ, विद्युत चुम्बकीय सीमा अवस्था अचानक परिवर्तन हुन्छ। क्षेत्रहरू अब पूर्ण रूपमा प्रवाहकीय पर्खालहरूद्वारा सीमित हुँदैनन्, जसले गर्दा विद्युत चुम्बकीय ऊर्जाको केही भाग खाली ठाउँमा विकिरण हुन सक्छ।
एकै समयमा, वेभगाइडबाट खाली ठाउँमा संक्रमण सामान्यतया पूर्ण रूपमा मेल खाँदैन। त्यसैले केही ऊर्जा वेभगाइडमा फिर्ता परावर्तित हुन सक्छ।
यो सम्बन्ध बीचकोविकिरण र परावर्तनएपर्चर एन्टेना डिजाइनको एक महत्त्वपूर्ण भाग हो।
एउटा साधारण ओपन-एन्डेड वेभगाइडले एन्टेनाको रूपमा काम गर्न सक्छ, तर यसको विकिरण दक्षता, प्रतिबाधा मिलान, लाभ, र बीम विशेषताहरू प्रत्येक अनुप्रयोगको लागि इष्टतम नहुन सक्छ। इन्जिनियरहरूले राम्रो प्रदर्शन प्राप्त गर्न एपर्चर ज्यामिति परिमार्जन गर्न सक्छन्। सबैभन्दा परिचित उदाहरणहरू मध्ये एक होहर्न एन्टेना, जसमा वेभगाइड बिस्तारै एपर्चर तिर फैलिन्छ।
३. एपर्चर एन्टेनाको सञ्चालन आवृत्ति
सबै एपर्चर एन्टेनाहरूको लागि कुनै एकल विश्वव्यापी सञ्चालन आवृत्ति दायरा छैन।
वेभगाइड-आधारित एपर्चर एन्टेनाको प्रयोगयोग्य फ्रिक्वेन्सी दायरा मुख्यतया निम्न द्वारा निर्धारण गरिन्छ:वेभगाइड आयामहरू, वेभगाइड प्रकार, समर्थित प्रसार मोडहरू, र कटअफ फ्रिक्वेन्सीहरू.
त्यसैले फरक-फरक माइक्रोवेभ र मिलिमिटर-वेभ फ्रिक्वेन्सी ब्यान्डहरूको लागि फरक-फरक मानकीकृत वेभगाइड आकारहरू प्रयोग गरिन्छ।
यो उच्च-फ्रिक्वेन्सी आरएफ प्रणालीहरूमा विशेष गरी महत्त्वपूर्ण छ। फ्रिक्वेन्सी बढ्दै जाँदा र तरंगदैर्ध्य छोटो हुँदै जाँदा, वेभगाइड र एपर्चर आयामहरू पनि साना हुँदै जान्छन्, जसले गर्दा एपर्चर एन्टेनाहरू माइक्रोवेभ, मिलिमिटर-वेभ, र सब-टीएचजेड प्रणालीहरूमा प्रभावकारी रूपमा प्रयोग गर्न सकिन्छ।
४. एपर्चर एन्टेनाको विकिरण ढाँचा
एपर्चर एन्टेनाको विकिरण ढाँचा एपर्चर आकार, क्षेत्र वितरण, सञ्चालन मोड, तरंगदैर्ध्य, र वरपरको संरचनामा पूर्ण रूपमा निर्भर गर्दछ।
खुला-अन्त वेभगाइडले सामान्यतया अपेक्षाकृत फराकिलो बीम उत्पादन गर्छ, तर यसलाई स्वचालित रूपमा सर्वदिशात्मक एन्टेनाको रूपमा वर्णन गर्नु हुँदैन। यसको ई-प्लेन र एच-प्लेन विकिरण विशेषताहरू एपर्चरमा विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र वितरणद्वारा निर्धारण गरिन्छ।
वरपरको फ्ल्यान्जले परिणामस्वरूप विकिरण ढाँचालाई पनि प्रभाव पार्न सक्छ किनभने यसको किनाराहरूबाट अलग गरिएका क्षेत्रहरूले कुल विकिरणित क्षेत्रमा योगदान पुर्याउँछन्। आधुनिक विश्लेषणात्मक अध्ययनहरूले टाढा-क्षेत्र व्यवहार गणना गर्दा एपर्चर विकिरण र फ्ल्यान्ज-एज विवर्तन दुवैको लागि स्पष्ट रूपमा खाता बनाउँछन्।
प्रभावकारी एपर्चर साइज बढाउनाले सामान्यतया उच्च निर्देशन र साँघुरो मुख्य बीम प्रदान गर्न सक्छ, जुन एउटा कारण हो कि हर्न एन्टेना र ठूला एपर्चर संरचनाहरू सामान्यतया उच्च लाभ आवश्यक पर्दा प्रयोग गरिन्छ।
गैर-निर्देशक विकिरण ढाँचा
५. एपर्चर एन्टेनाका मुख्य प्रकारहरू
ओपन-एन्डेड वेभगाइड एन्टेना
ओपन-एन्डेड वेभगाइड सबैभन्दा सरल एपर्चर रेडिएटरहरू मध्ये एक हो। यसको कम्प्याक्ट संरचना र वेभगाइड प्रणालीहरूसँग प्रत्यक्ष अनुकूलताले यसलाई माइक्रोवेभ र मिलिमिटर-वेभ प्रयोगशालाहरू, एन्टेना मापन, प्रोब, फिडहरू, र अन्य आरएफ प्रणालीहरूमा उपयोगी बनाउँछ।
हर्न एन्टेना
हर्न एन्टेनालाई वेभगाइडको रूपमा मान्न सकिन्छ जसको क्रस सेक्सन बिस्तारै रेडिएटिंग एपर्चर तर्फ फैलिन्छ। यो क्रमिक संक्रमणले निर्देशित तरंगहरूबाट फ्री-स्पेस विकिरणमा रूपान्तरणलाई सुधार गर्छ र राम्रो प्रतिबाधा मिलान, उच्च लाभ, र थप नियन्त्रित विकिरण ढाँचाहरू प्रदान गर्न सक्छ।
हर्न एन्टेनाहरू एन्टेना मापन, EMC परीक्षण, राडार, सञ्चार प्रणाली, फिड प्रणाली, र मिलिमिटर-वेभ अनुप्रयोगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ।
स्लट एन्टेना
स्लट एन्टेनाले विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा विकिरण गर्न प्रवाहकीय सतहमा काटिएको ओपनिङ वा स्लट प्रयोग गर्दछ। स्लट ज्यामिति, उत्तेजना, र वरपरको संरचनामा निर्भर गर्दै, स्लट एन्टेनाहरू व्यक्तिगत रूपमा लागू गर्न सकिन्छ वा एरेहरूमा मिलाउन सकिन्छ।
तिनीहरू माइक्रोवेभ प्रणालीहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ जहाँ कम-प्रोफाइल संरचनाहरू, एकीकरण, वा एरे कन्फिगरेसनहरू आवश्यक पर्दछ।
६. आरएफ र माइक्रोवेभ इन्जिनियरिङमा एपर्चर एन्टेना
एपर्चर एन्टेनाहरू वेभगाइड ट्रान्समिशन संरचनाहरूसँग प्राकृतिक रूपमा एकीकृत हुने भएकाले, तिनीहरू माइक्रोवेभ र मिलिमिटर-वेभ फ्रिक्वेन्सीहरूमा विशेष रूपमा महत्त्वपूर्ण हुन्छन्।
सामान्य अनुप्रयोगहरूमा समावेश छन्:
- एन्टेना लाभ र विकिरण ढाँचा मापन
- EMC र EMI परीक्षण
- राडार प्रणालीहरू
- माइक्रोवेभ र मिलिमिटर-तरंग सञ्चार
- एन्टेना फिड प्रणालीहरू
- आरएफ प्रयोगशाला मापन
- दिशात्मक प्रसारण र स्वागत
- परीक्षण र क्यालिब्रेसन प्रणालीहरू
एन्टेना इन्जिनियरहरूका लागि, उपयुक्त एपर्चर एन्टेना छनोट गर्न फ्रिक्वेन्सीलाई विचार गर्नु मात्र आवश्यक छैन। गेन, बीमविड्थ, ध्रुवीकरण, VSWR, वेभगाइड साइज, फ्ल्यान्ज प्रकार, पावर ह्यान्डलिङ, र मेकानिकल आयामहरू जस्ता प्यारामिटरहरूले प्रणालीको कार्यसम्पादनलाई प्रभाव पार्न सक्छन्।
निष्कर्ष
एपर्चर एन्टेनाहरूले निर्देशित विद्युत चुम्बकीय ऊर्जालाई मुक्त-स्थान विकिरणमा रूपान्तरण गर्ने प्रभावकारी तरिका प्रदान गर्दछ, जसले गर्दा तिनीहरूलाई माइक्रोवेभ र मिलिमिटर-वेभ इन्जिनियरिङमा आधारभूत एन्टेना श्रेणी बनाइन्छ।
साधारण ओपन-एन्डेड वेभगाइडहरूदेखि अप्टिमाइज्ड हर्न र स्लट संरचनाहरूसम्म, एपर्चर एन्टेनाहरू लाभ, बीमविड्थ, ध्रुवीकरण, फ्रिक्वेन्सी दायरा, र प्रणाली एकीकरण आवश्यकताहरूको विभिन्न संयोजनहरूको लागि डिजाइन गर्न सकिन्छ।
आरएफ परीक्षण, सञ्चार, राडार, र मापन प्रणालीहरूको लागि एन्टेना चयन गर्दा वा डिजाइन गर्दा एपर्चर साइज, इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक फिल्ड वितरण, वेभगाइड मोडहरू, र वरपरका संरचनाहरूले विकिरण कार्यसम्पादनलाई कसरी असर गर्छ भनेर बुझ्नु आवश्यक छ।
पोस्ट समय: अगस्ट-१४-२०२६
