செய்திகள் - ஆன்டெனா கோட்பாடு – அடிப்படை அளவுருக்கள்

இந்த அத்தியாயம், தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளில் ஆன்டெனாக்களின் பங்கைப் பற்றிய சிறந்த புரிதலை வழங்கும் நோக்கில், கம்பியில்லாத் தகவல்தொடர்பின் அடிப்படை அளவுருக்களை அறிமுகப்படுத்துகிறது. கம்பியில்லாத் தகவல்தொடர்பு மின்காந்த அலைகளின் வடிவில் நடைபெறுவதால், அலைகளின் பரவல் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியமாகிறது.

இந்த அத்தியாயத்தில், நாம் பின்வரும் அளவுருக்களைப் பற்றி விவாதிப்போம்:

• அதிர்வெண்
• அலைநீளம்
•மின்தடை பொருத்தம்
•VSWR மற்றும் பிரதிபலித்த சக்தி
• அலைவரிசை
•சதவீத அலைவரிசை
• கதிர்வீச்சு செறிவு

இப்போது, அவற்றை விரிவாகப் பார்ப்போம்.

அதிர்வெண்:

நிலையான வரையறையின்படி, அதிர்வெண் என்பது ஓரலகு நேரத்தில் ஒரு அலை மீண்டும் மீண்டும் நிகழும் எண்ணிக்கையாகும். எளிமையாகச் சொன்னால், ஒரு நிகழ்வு எவ்வளவு அடிக்கடி நிகழ்கிறது என்பதை அதிர்வெண் விவரிக்கிறது. ஒரு காலமுறை அலை ஒவ்வொரு T வினாடிகளுக்கும் (ஒரு அலைக்காலம்) மீண்டும் மீண்டும் நிகழ்கிறது, மேலும் அதன் அதிர்வெண் என்பது T என்ற அலைக்காலத்தின் தலைகீழாகும்.

கணிதரீதியாக, இது பின்வருமாறு தோன்றுகிறது:

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

•F என்பது ஒரு காலமுறை அலையின் அதிர்வெண்ணைக் குறிக்கிறது, அதே சமயம்

•T என்பது ஒரு முழு சுழற்சியை நிறைவு செய்யத் தேவைப்படும் நேரம்.

அதிர்வெண் ஹெர்ட்ஸ் (Hz) என்ற அலகில் அளக்கப்படுகிறது.

மேலே உள்ள படம், மின்னழுத்தத்தை (mV-ல்) நேரத்தின் (ms-ல்) சார்பாக வரைபடமாகக் காட்டும் ஒரு சைன் அலையை விளக்குகிறது. இந்த அலைவடிவம் ஒவ்வொரு 2t மில்லி விநாடிகளுக்கும் மீண்டும் மீண்டும் வருகிறது; எனவே, அதன் அலைக்காலம் T = 2t ms, மற்றும் அதன் அதிர்வெண் f = 1/(2t) kHz.

அலைநீளம்:

நிலையான வரையறையின்படி, அடுத்தடுத்த இரண்டு முகடுகளுக்கு அல்லது அடுத்தடுத்த இரண்டு பள்ளங்களுக்கு இடையேயான தூரம் அலைநீளம் எனப்படும்.

எளிமையாகச் சொன்னால், அலைநீளம் என்பது அருகருகே உள்ள இரண்டு நேர்மறை உச்சிகளுக்கோ அல்லது அருகருகே உள்ள இரண்டு எதிர்மறை உச்சிகளுக்கோ இடையேயான தூரம் ஆகும். கீழேயுள்ள படம், அலைநீளம் (λ) மற்றும் வீச்சு குறிக்கப்பட்ட ஒரு காலமுறை அலைவடிவத்தைக் காட்டுகிறது. அதிர்வெண் அதிகமாக இருந்தால், அலைநீளம் குறைவாக இருக்கும், மற்றும் நேர்மாறாகவும் அமையும்.

அலைநீளத்திற்கான சூத்திரம்:

$$\lambda = \frac{c}{f}$$

•λ அலைநீளத்தைக் குறிக்கிறது

•C என்பது ஒளியின் வேகம் ($3 \times 10^8$ மீட்டர்/வினாடி)

•F என்பது அதிர்வெண்

அலைநீளம் λ என்பது மீட்டர், அடி அல்லது அங்குலம் போன்ற நீள அலகுகளில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் அலகு மீட்டர் ஆகும்.

மின்மறுப்புப் பொருத்தம்:

நிலையான வரையறையின்படி, டிரான்ஸ்மிட்டரின் மின்மறுப்பு ரிசீவரின் மின்மறுப்புக்கு ஏறக்குறைய சமமாக இருக்கும்போது மின்மறுப்புப் பொருத்தம் ஏற்படுகிறது.

ஆண்டெனாவிற்கும் மின்சுற்றுக்கும் இடையில் மின்மறுப்புப் பொருத்தம் தேவைப்படுகிறது. ஆண்டெனாவிற்கும் ரிசீவர் அல்லது டிரான்ஸ்மிட்டருக்கும் இடையில் அதிகபட்ச ஆற்றல் பரிமாற்றத்தை அடைவதற்காக, ஆண்டெனா, டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் மற்றும் மின்சுற்று ஆகியவற்றின் மின்மறுப்புகள் பொருத்தப்பட வேண்டும்.

பொருத்துதலின் அவசியம்
ஒத்ததிர்வு சாதனங்கள் குறிப்பிட்ட குறுகிய அலைவரிசைகளுக்குள் உகந்த வெளியீட்டை வழங்கும் திறன் கொண்டவை. ஒரு ஒத்ததிர்வு சாதனமாக, ஒரு ஆன்டெனா அதன் மின்மறுப்பு சரியாகப் பொருத்தப்படும்போது சிறந்த வெளியீட்டு செயல்திறனை அடைய முடியும்.

•ஆண்டெனாவின் மின்மறுப்பு, வெற்றிடத்தின் மின்மறுப்புடன் பொருந்தும்போது, ஆண்டெனாவால் கதிர்வீசப்படும் ஆற்றல் திறம்படக் கடத்தப்படும்.

•பெறும் ஆண்டெனாவைப் பொறுத்தவரை, அதன் வெளியீட்டு மின்மறுப்பு, பெறும் பெருக்கிச் சுற்றின் உள்ளீட்டு மின்மறுப்புடன் பொருந்த வேண்டும்.

• ஒரு ஒலிபரப்பு ஆண்டெனாவைப் பொறுத்தவரை, அதன் உள்ளீட்டு மின்மறுப்பானது, ஒலிபரப்பு பெருக்கியின் வெளியீட்டு மின்மறுப்பு மற்றும் ஒலிபரப்புக் கோட்டின் சிறப்பியல்பு மின்மறுப்பு ஆகியவற்றுடன் பொருந்த வேண்டும்.

மின்மறுப்பு ஓம் என்ற அலகில் அளக்கப்படுகிறது, இது Z என்ற குறியீட்டால் குறிக்கப்படுகிறது.

VSWR மற்றும் பிரதிபலித்த சக்தி:

நிலையான வரையறையின்படி, ஒரு நிலை அலையில் உள்ள அதிகபட்ச மின்னழுத்தத்திற்கும் குறைந்தபட்ச மின்னழுத்தத்திற்கும் உள்ள விகிதம், மின்னழுத்த நிலை அலை விகிதம் (VSWR) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

ஆன்டெனா, செலுத்து கம்பி மற்றும் மின்சுற்று ஆகியவற்றின் மின்மறுப்புகள் பொருந்தாதபோது, ஆற்றலைத் திறம்படக் கதிர்வீச முடியாது; மாறாக, ஆற்றலின் ஒரு பகுதி மீண்டும் பிரதிபலிக்கப்படுகிறது.

முக்கிய பண்புகள் பின்வருமாறு —

•மின்தடைப் பொருத்தமின்மையின் அளவைக் குறிக்கும் அளவுரு, மின்னழுத்த நிலை அலை விகிதம் (VSWR) என அழைக்கப்படுகிறது.

•VSWR என்பது மின்னழுத்த நிலை அலை விகிதம் (Voltage Standing Wave Ratio) என்பதன் சுருக்கமாகும், இது பொதுவாக SWR என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது.

•மின்தடை வேறுபாடு அதிகமாக இருந்தால், VSWR மதிப்பும் அதிகமாக இருக்கும்.

•திறம்பட கதிர்வீச்சை அடைய, உகந்த VSWR மதிப்பு 1:1 ஆகும்.

•பிரதிபலிப்பு ஆற்றல் என்பது முன்னோக்கிய ஆற்றலில் வீணடிக்கப்படும் பகுதியைக் குறிக்கிறது. பிரதிபலிப்பு ஆற்றல் மற்றும் VSWR ஆகியவை அடிப்படையில் ஒரே இயற்பியல் நிகழ்வை வெவ்வேறு கண்ணோட்டங்களில் விவரிக்கின்றன.

அலைவரிசை அகலம்:

நிலையான வரையறையின்படி, ஒரு குறிப்பிட்ட தகவல்தொடர்புக்காக ஒதுக்கப்பட்ட, வரையறுக்கப்பட்ட அலைநீள வரம்பிற்குள் உள்ள அதிர்வெண் பட்டை, அலைவரிசை அகலம் (bandwidth) என்று அழைக்கப்படுகிறது.

ஒரு சமிக்ஞை அனுப்பப்படும்போதோ அல்லது பெறப்படும்போதோ, அது ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் வரம்பிற்குள் செயல்படுகிறது. சமிக்ஞை அனுப்பப்படும்போது மற்ற சமிக்ஞைகளின் குறுக்கீட்டைத் தடுப்பதற்காக, இந்தத் தனித்துவமான அதிர்வெண் வரம்பு ஒரு குறிப்பிட்ட சமிக்ஞைக்கு ஒதுக்கப்படுகிறது.

• அலைவரிசை அகலம் என்பது ஒரு சமிக்ஞை பரிமாற்றத்தின் உயர் அதிர்வெண் மற்றும் குறைந்த அதிர்வெண் வரம்புகளுக்கு இடையேயான அதிர்வெண் வீச்சைக் குறிக்கிறது.

• ஒருமுறை அலைவரிசை ஒதுக்கப்பட்டால், அதை மற்றவர்கள் பயன்படுத்த முடியாது.

•முழு அலைவரிசையும் அலைவரிசை அகலப் பிரிவுகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது, அவற்றில் ஒவ்வொன்றும் வெவ்வேறு டிரான்ஸ்மிட்டர்களுக்கு ஒதுக்கப்பட்டுள்ளது.

நாம் இப்போது விவாதித்த அலைவரிசையை முழுமையான அலைவரிசை என்றும் குறிப்பிடலாம்.

சதவீத அலைவரிசை:

நிலையான வரையறையின்படி, முழுமையான அலைவரிசை அகலத்திற்கும் அதன் மைய அதிர்வெண்ணுக்கும் உள்ள விகிதம் சதவீத அலைவரிசை அகலம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

ஒரு பட்டையில் சமிக்ஞை வலிமை அதன் உச்சத்தை அடையும் அதிர்வெண், ஒத்ததிர்வு அதிர்வெண் என்று அழைக்கப்படுகிறது. இது அப்பட்டையின் மைய அதிர்வெண் என்றும் அறியப்படுகிறது மற்றும் fC எனக் குறிக்கப்படுகிறது.

•இசைப்பட்டையின் உயர் மற்றும் குறைந்த அதிர்வெண்கள் முறையே fH மற்றும் fL எனக் குறிக்கப்படுகின்றன.

• முழுமையான அலைவரிசை அகலம் fH − fL ஆல் வழங்கப்படுகிறது.

•ஒரு அதிர்வெண் பட்டையின் அகலத்தை மதிப்பிடுவதற்கு, அதன் பின்ன அலைவரிசை அகலம் அல்லது சதவீத அலைவரிசை அகலத்தைக் கணக்கிடுவது அவசியம்.

ஒரு கூறு அல்லது அமைப்பு கையாளக்கூடிய அதிர்வெண் மாறுபாடுகளின் வரம்பைப் புரிந்துகொள்வதற்காக, சதவீத அலைவரிசை கணக்கிடப்படுகிறது.

•fH என்பது உயர் அதிர்வெண்ணைக் குறிக்கிறது

•fL என்பது குறைந்த அதிர்வெண்ணைக் குறிக்கிறது

•fc என்பது மைய அதிர்வெண்ணைக் குறிக்கிறது.

சதவீத அலைவரிசை அகலம் அதிகமாக இருந்தால், சேனல் அலைவரிசை அகலமும் அதிகமாக இருக்கும்.

கதிர்வீச்சு செறிவு:

கதிர்வீச்சுச் செறிவு என்பது ஓரலகு திண்மக் கோணத்திற்கு வெளிப்படும் ஆற்றல் என வரையறுக்கப்படுகிறது.

ஒரு ஆன்டெனா சில குறிப்பிட்ட திசைகளில் அதிகத் தீவிரத்துடன் கதிர்வீசுகிறது, இது அதன் அதிகபட்ச கதிர்வீச்சுச் செறிவுக்கு ஒத்திருக்கிறது. கதிர்வீச்சின் சாத்தியமான அதிகபட்ச வரம்பானது, கதிர்வீச்சுச் செறிவால் வரையறுக்கப்படுகிறது.

கணித வெளிப்பாடு
கதிர்வீச்சு ஆற்றல் அடர்த்தியை ஆரத் தொலைவின் வர்க்கத்தால் பெருக்குவதன் மூலம் கதிர்வீச்சுச் செறிவு பெறப்படுகிறது: