ઇલેક્ટ્રોનિક એન્જિનિયરો જાણે છે કે એન્ટેના મેક્સવેલના સમીકરણો દ્વારા વર્ણવેલ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક (EM) ઊર્જાના તરંગોના સ્વરૂપમાં સંકેતો મોકલે છે અને પ્રાપ્ત કરે છે. ઘણા વિષયોની જેમ, આ સમીકરણો, અને પ્રચાર, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમના ગુણધર્મો, પ્રમાણમાં ગુણાત્મક શબ્દોથી જટિલ સમીકરણો સુધી, વિવિધ સ્તરે અભ્યાસ કરી શકાય છે.
ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જાના પ્રસાર માટે ઘણા પાસાઓ છે, જેમાંથી એક ધ્રુવીકરણ છે, જે એપ્લિકેશન્સ અને તેમની એન્ટેના ડિઝાઇનમાં વિવિધ પ્રકારની અસર અથવા ચિંતાઓ ધરાવી શકે છે. ધ્રુવીકરણના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો તમામ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનને લાગુ પડે છે, જેમાં RF/વાયરલેસ, ઓપ્ટિકલ એનર્જીનો સમાવેશ થાય છે અને તેનો ઉપયોગ ઘણીવાર ઓપ્ટિકલ એપ્લિકેશનમાં થાય છે.
એન્ટેના ધ્રુવીકરણ શું છે?
ધ્રુવીકરણને સમજતા પહેલા, આપણે સૌ પ્રથમ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના મૂળભૂત સિદ્ધાંતોને સમજવા જોઈએ. આ તરંગો વિદ્યુત ક્ષેત્રો (E ક્ષેત્રો) અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો (H ક્ષેત્રો) થી બનેલા છે અને એક દિશામાં આગળ વધે છે. E અને H ક્ષેત્રો એકબીજાને અને સમતલ તરંગોના પ્રસારની દિશામાં લંબરૂપ છે.
ધ્રુવીકરણ એ સિગ્નલ ટ્રાન્સમીટરના પરિપ્રેક્ષ્યમાં ઇ-ફીલ્ડ પ્લેનનો સંદર્ભ આપે છે: આડા ધ્રુવીકરણ માટે, ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ આડી પ્લેનમાં બાજુ તરફ જશે, જ્યારે વર્ટિકલ ધ્રુવીકરણ માટે, ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વર્ટિકલ પ્લેનમાં ઉપર અને નીચે ઓસીલેટ થશે.( આકૃતિ 1).
આકૃતિ 1: વિદ્યુતચુંબકીય ઉર્જા તરંગો પરસ્પર કાટખૂણે E અને H ક્ષેત્રના ઘટકો ધરાવે છે
રેખીય ધ્રુવીકરણ અને પરિપત્ર ધ્રુવીકરણ
ધ્રુવીકરણ મોડમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
મૂળભૂત રેખીય ધ્રુવીકરણમાં, બે સંભવિત ધ્રુવીકરણ એકબીજાને ઓર્થોગોનલ (લંબ) છે (આકૃતિ 2). સૈદ્ધાંતિક રીતે, આડા ધ્રુવિત પ્રાપ્ત એન્ટેના ઊભી ધ્રુવીકૃત એન્ટેનામાંથી સિગ્નલ "જોશે" નહીં અને તેનાથી ઊલટું, ભલે બંને એક જ આવર્તન પર કાર્ય કરે. તેઓ જેટલી સારી રીતે સંરેખિત થાય છે, તેટલા વધુ સિગ્નલ કેપ્ચર થાય છે, અને જ્યારે ધ્રુવીકરણ મેળ ખાય છે ત્યારે ઉર્જા ટ્રાન્સફર મહત્તમ થાય છે.
આકૃતિ 2: રેખીય ધ્રુવીકરણ એકબીજાને જમણા ખૂણા પર બે ધ્રુવીકરણ વિકલ્પો પૂરા પાડે છે
એન્ટેનાનું ત્રાંસુ ધ્રુવીકરણ એ એક પ્રકારનું રેખીય ધ્રુવીકરણ છે. મૂળભૂત આડી અને ઊભી ધ્રુવીકરણની જેમ, આ ધ્રુવીકરણ માત્ર પાર્થિવ વાતાવરણમાં જ અર્થપૂર્ણ છે. ત્રાંસી ધ્રુવીકરણ આડી સંદર્ભ સમતલના ±45 ડિગ્રીના ખૂણા પર છે. જ્યારે આ ખરેખર રેખીય ધ્રુવીકરણનું બીજું સ્વરૂપ છે, ત્યારે "રેખીય" શબ્દ સામાન્ય રીતે ફક્ત આડા અથવા ઊભી રીતે ધ્રુવીકૃત એન્ટેનાનો સંદર્ભ આપે છે.
કેટલીક ખોટ હોવા છતાં, વિકર્ણ એન્ટેના દ્વારા મોકલવામાં આવેલા (અથવા પ્રાપ્ત) સિગ્નલો માત્ર આડા અથવા ઊભી રીતે ધ્રુવીકૃત એન્ટેના સાથે શક્ય છે. જ્યારે એક અથવા બંને એન્ટેનાનું ધ્રુવીકરણ અજ્ઞાત હોય અથવા ઉપયોગ દરમિયાન બદલાય ત્યારે ત્રાંસી ધ્રુવીકૃત એન્ટેના ઉપયોગી છે.
પરિપત્ર ધ્રુવીકરણ (CP) રેખીય ધ્રુવીકરણ કરતાં વધુ જટિલ છે. આ મોડમાં, E ફીલ્ડ વેક્ટર દ્વારા દર્શાવવામાં આવતું ધ્રુવીકરણ સિગ્નલના પ્રસારની જેમ ફરે છે. જ્યારે જમણી તરફ ફેરવવામાં આવે છે (ટ્રાન્સમીટરમાંથી બહાર જોવું), ગોળાકાર ધ્રુવીકરણને જમણેરી ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ (RHCP) કહેવાય છે; જ્યારે ડાબી તરફ ફેરવવામાં આવે છે, ત્યારે ડાબા હાથની ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ (LHCP) (આકૃતિ 3)
આકૃતિ 3: પરિપત્ર ધ્રુવીકરણમાં, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગનું E ક્ષેત્ર વેક્ટર ફરે છે; આ પરિભ્રમણ જમણા હાથે અથવા ડાબા હાથે હોઈ શકે છે
CP સિગ્નલમાં બે ઓર્થોગોનલ તરંગો હોય છે જે તબક્કાની બહાર હોય છે. CP સિગ્નલ જનરેટ કરવા માટે ત્રણ શરતો જરૂરી છે. E ફીલ્ડમાં બે ઓર્થોગોનલ ઘટકો હોવા જોઈએ; બે ઘટકો તબક્કાની બહાર 90 ડિગ્રી અને કંપનવિસ્તારમાં સમાન હોવા જોઈએ. CP જનરેટ કરવાની એક સરળ રીત છે હેલિકલ એન્ટેનાનો ઉપયોગ કરવો.
લંબગોળ ધ્રુવીકરણ (EP) એ સીપીનો એક પ્રકાર છે. લંબગોળ ધ્રુવીકૃત તરંગો એ સીપી તરંગોની જેમ બે રેખીય ધ્રુવીકરણ તરંગો દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ લાભ છે. જ્યારે અસમાન કંપનવિસ્તાર સાથે બે પરસ્પર લંબરૂપ રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત તરંગોને જોડવામાં આવે છે, ત્યારે લંબગોળ ધ્રુવીકરણ તરંગ ઉત્પન્ન થાય છે.
એન્ટેના વચ્ચેના ધ્રુવીકરણની અસંગતતાને ધ્રુવીકરણ નુકશાન પરિબળ (PLF) દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે. આ પરિમાણ ડેસિબલ્સ (ડીબી) માં દર્શાવવામાં આવે છે અને તે ટ્રાન્સમિટિંગ અને પ્રાપ્ત એન્ટેના વચ્ચેના ધ્રુવીકરણ કોણમાં તફાવતનું કાર્ય છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે, PLF સંપૂર્ણ રીતે ગોઠવાયેલ એન્ટેના માટે 0 dB (કોઈ નુકશાન નહીં) થી લઈને સંપૂર્ણ રીતે ઓર્થોગોનલ એન્ટેના માટે અનંત dB (અનંત નુકશાન) સુધીની શ્રેણી હોઈ શકે છે.
વાસ્તવમાં, જોકે, ધ્રુવીકરણનું સંરેખણ (અથવા ખોટી ગોઠવણી) સંપૂર્ણ નથી કારણ કે એન્ટેનાની યાંત્રિક સ્થિતિ, વપરાશકર્તાની વર્તણૂક, ચેનલ વિકૃતિ, મલ્ટિપાથ પ્રતિબિંબ અને અન્ય ઘટનાઓ પ્રસારિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રની કેટલીક કોણીય વિકૃતિનું કારણ બની શકે છે. શરૂઆતમાં, ઓર્થોગોનલ ધ્રુવીકરણમાંથી 10 - 30 dB અથવા વધુ સિગ્નલ ક્રોસ-પોલરાઇઝેશન "લિકેજ" હશે, જે કેટલાક કિસ્સાઓમાં ઇચ્છિત સિગ્નલની પુનઃપ્રાપ્તિમાં દખલ કરવા માટે પૂરતું હોઈ શકે છે.
તેનાથી વિપરીત, આદર્શ ધ્રુવીકરણ સાથે બે સંરેખિત એન્ટેના માટે વાસ્તવિક PLF સંજોગોના આધારે 10 dB, 20 dB અથવા તેનાથી વધુ હોઈ શકે છે અને સિગ્નલ પુનઃપ્રાપ્તિને અવરોધે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, અનિચ્છનીય ક્રોસ-પોલરાઇઝેશન અને PLF ઇચ્છિત સિગ્નલ સાથે દખલ કરીને અથવા ઇચ્છિત સિગ્નલની મજબૂતાઈ ઘટાડીને બંને રીતે કામ કરી શકે છે.
ધ્રુવીકરણની કાળજી શા માટે?
ધ્રુવીકરણ બે રીતે કાર્ય કરે છે: બે એન્ટેના જેટલા વધુ સંરેખિત હોય છે અને સમાન ધ્રુવીકરણ ધરાવે છે, પ્રાપ્ત સિગ્નલની મજબૂતાઈ વધુ સારી હોય છે. તેનાથી વિપરિત, નબળી ધ્રુવીકરણ સંરેખણ રીસીવરો માટે, ક્યાં તો હેતુપૂર્વક અથવા અસંતુષ્ટ, રસના સંકેતને પૂરતા પ્રમાણમાં મેળવવાનું વધુ મુશ્કેલ બનાવે છે. ઘણા કિસ્સાઓમાં, "ચેનલ" પ્રસારિત ધ્રુવીકરણને વિકૃત કરે છે, અથવા એક અથવા બંને એન્ટેના નિશ્ચિત સ્થિર દિશામાં નથી.
કયા ધ્રુવીકરણનો ઉપયોગ કરવો તે સામાન્ય રીતે ઇન્સ્ટોલેશન અથવા વાતાવરણીય પરિસ્થિતિઓ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આડું ધ્રુવીકરણ એન્ટેના વધુ સારું પ્રદર્શન કરશે અને જ્યારે છતની નજીક સ્થાપિત થાય ત્યારે તેનું ધ્રુવીકરણ જાળવી રાખશે; તેનાથી વિપરીત, ઊભી ધ્રુવીકૃત એન્ટેના વધુ સારી કામગીરી કરશે અને જ્યારે બાજુની દિવાલની નજીક સ્થાપિત થશે ત્યારે તેનું ધ્રુવીકરણ પ્રદર્શન જાળવી રાખશે.
વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતા દ્વિધ્રુવીય એન્ટેના (સાદા અથવા ફોલ્ડ) તેના "સામાન્ય" માઉન્ટિંગ ઓરિએન્ટેશન (આકૃતિ 4) માં આડા ધ્રુવીકરણ કરવામાં આવે છે અને જ્યારે જરૂરી હોય ત્યારે ઊભી ધ્રુવીકરણ ધારણ કરવા અથવા પસંદગીના ધ્રુવીકરણ મોડ (આકૃતિ 5) ને સમર્થન આપવા માટે તેને ઘણીવાર 90 ડિગ્રી ફેરવવામાં આવે છે.
આકૃતિ 4: દ્વિધ્રુવ એન્ટેના સામાન્ય રીતે આડી ધ્રુવીકરણ પ્રદાન કરવા માટે તેના માસ્ટ પર આડા રીતે માઉન્ટ થયેલ છે
આકૃતિ 5: વર્ટિકલ ધ્રુવીકરણની જરૂર હોય તેવા કાર્યક્રમો માટે, દ્વિધ્રુવીય એન્ટેના એ પ્રમાણે માઉન્ટ કરી શકાય છે જ્યાં એન્ટેના પકડે છે
વર્ટિકલ ધ્રુવીકરણનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે હેન્ડહેલ્ડ મોબાઇલ રેડિયો માટે થાય છે, જેમ કે પ્રથમ પ્રતિસાદ આપનારાઓ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે, કારણ કે ઘણી ઊભી ધ્રુવિત રેડિયો એન્ટેના ડિઝાઇન પણ સર્વદિશાત્મક રેડિયેશન પેટર્ન પ્રદાન કરે છે. તેથી, રેડિયો અને એન્ટેનાની દિશા બદલાય તો પણ આવા એન્ટેનાને ફરીથી દિશામાન કરવાની જરૂર નથી.
3 - 30 MHz ઉચ્ચ આવર્તન (HF) ફ્રિકવન્સી એન્ટેના સામાન્ય રીતે કૌંસની વચ્ચે આડા રીતે એકસાથે જોડાયેલા સાદા લાંબા વાયર તરીકે બનાવવામાં આવે છે. તેની લંબાઈ તરંગલંબાઈ (10 - 100 મીટર) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આ પ્રકારના એન્ટેના કુદરતી રીતે આડા ધ્રુવીકરણ છે.
એ નોંધવું યોગ્ય છે કે આ બેન્ડને "ઉચ્ચ આવર્તન" તરીકે ઓળખવાનું દાયકાઓ પહેલા શરૂ થયું હતું, જ્યારે 30 MHz ખરેખર ઉચ્ચ આવર્તન હતું. જો કે આ વર્ણન હવે જૂનું હોવાનું જણાય છે, તે ઇન્ટરનેશનલ ટેલિકોમ્યુનિકેશન યુનિયન દ્વારા અધિકૃત હોદ્દો છે અને હજુ પણ તેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે.
પ્રિફર્ડ ધ્રુવીકરણ બે રીતે નક્કી કરી શકાય છે: કાં તો 300 kHz - 3 MHz મધ્યમ તરંગ (MW) બેન્ડનો ઉપયોગ કરીને બ્રોડકાસ્ટ સાધનો દ્વારા મજબૂત ટૂંકી-રેન્જ સિગ્નલિંગ માટે ગ્રાઉન્ડ તરંગોનો ઉપયોગ કરવો અથવા આયનોસ્ફિયર લિંક દ્વારા લાંબા અંતર માટે આકાશી તરંગોનો ઉપયોગ કરવો. સામાન્ય રીતે કહીએ તો, વર્ટિકલી પોલરાઈઝ્ડ એન્ટેનામાં ગ્રાઉન્ડ વેવનો વધુ સારો પ્રચાર હોય છે, જ્યારે આડા ધ્રુવીકરણવાળા એન્ટેનામાં સ્કાય વેવની કામગીરી બહેતર હોય છે.
ગોળાકાર ધ્રુવીકરણનો ઉપગ્રહો માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે કારણ કે ગ્રાઉન્ડ સ્ટેશનો અને અન્ય ઉપગ્રહોની તુલનામાં ઉપગ્રહનું ઓરિએન્ટેશન સતત બદલાતું રહે છે. ટ્રાન્સમિટ અને રીસીવ એન્ટેના વચ્ચેની કાર્યક્ષમતા જ્યારે બંને ગોળાકાર રીતે ધ્રુવીકૃત હોય ત્યારે સૌથી વધુ હોય છે, પરંતુ રેખીય રીતે ધ્રુવીકૃત એન્ટેનાનો ઉપયોગ CP એન્ટેના સાથે કરી શકાય છે, જો કે ધ્રુવીકરણ નુકશાન પરિબળ છે.
ધ્રુવીકરણ 5G સિસ્ટમ માટે પણ મહત્વપૂર્ણ છે. કેટલાક 5G મલ્ટિપલ-ઇનપુટ/મલ્ટીપલ-આઉટપુટ (MIMO) એન્ટેના એરે ઉપલબ્ધ સ્પેક્ટ્રમનો વધુ અસરકારક રીતે ઉપયોગ કરવા માટે ધ્રુવીકરણનો ઉપયોગ કરીને વધારો થ્રુપુટ પ્રાપ્ત કરે છે. આ વિવિધ સિગ્નલ ધ્રુવીકરણ અને એન્ટેનાના અવકાશી મલ્ટિપ્લેક્સિંગ (અવકાશની વિવિધતા) ના સંયોજનનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત થાય છે.
સિસ્ટમ બે ડેટા સ્ટ્રીમ્સ ટ્રાન્સમિટ કરી શકે છે કારણ કે ડેટા સ્ટ્રીમ્સ સ્વતંત્ર ઓર્થોગોનલી પોલરાઇઝ્ડ એન્ટેના દ્વારા જોડાયેલા છે અને સ્વતંત્ર રીતે પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે. જો પાથ અને ચેનલ વિકૃતિ, પ્રતિબિંબ, મલ્ટીપાથ અને અન્ય અપૂર્ણતાને કારણે કેટલાક ક્રોસ-ધ્રુવીકરણ અસ્તિત્વમાં હોય તો પણ, પ્રાપ્તકર્તા દરેક મૂળ સિગ્નલને પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે અત્યાધુનિક અલ્ગોરિધમનો ઉપયોગ કરે છે, જેના પરિણામે નીચા બીટ એરર રેટ (BER) અને અંતે સુધારેલ સ્પેક્ટ્રમ ઉપયોગિતા થાય છે.
નિષ્કર્ષમાં
ધ્રુવીકરણ એ એક મહત્વપૂર્ણ એન્ટેના મિલકત છે જે ઘણીવાર અવગણવામાં આવે છે. રેખીય (આડી અને ઊભી સહિત) ધ્રુવીકરણ, ત્રાંસી ધ્રુવીકરણ, પરિપત્ર ધ્રુવીકરણ અને લંબગોળ ધ્રુવીકરણનો ઉપયોગ વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે થાય છે. એન્ડ-ટુ-એન્ડ RF પ્રદર્શનની શ્રેણી એન્ટેના પ્રાપ્ત કરી શકે છે તે તેના સંબંધિત અભિગમ અને ગોઠવણી પર આધારિત છે. સ્ટાન્ડર્ડ એન્ટેનામાં વિવિધ ધ્રુવીકરણ હોય છે અને તે સ્પેક્ટ્રમના વિવિધ ભાગો માટે યોગ્ય છે, જે લક્ષ્ય એપ્લિકેશન માટે પસંદગીનું ધ્રુવીકરણ પ્રદાન કરે છે.
ભલામણ કરેલ ઉત્પાદનો:
| RM-DPHA2030-15 | ||
| પરિમાણો | લાક્ષણિક | એકમો |
| આવર્તન શ્રેણી | 20-30 | GHz |
| ગેઇન | 15 પ્રકાર. | dBi |
| VSWR | 1.3 પ્રકાર. | |
| ધ્રુવીકરણ | ડ્યુઅલ રેખીય | |
| ક્રોસ પોલ. આઇસોલેશન | 60 પ્રકાર. | dB |
| બંદર અલગતા | 70 પ્રકાર. | dB |
| કનેક્ટર | SMA-Female | |
| સામગ્રી | Al | |
| ફિનિશિંગ | પેઇન્ટ | |
| કદ(L*W*H) | 83.9*39.6*69.4(±5) | mm |
| વજન | 0.074 | kg |
| RM-BDHA118-10 | ||
| વસ્તુ | સ્પષ્ટીકરણ | એકમ |
| આવર્તન શ્રેણી | 1-18 | GHz |
| ગેઇન | 10 પ્રકાર. | dBi |
| VSWR | 1.5 પ્રકાર. | |
| ધ્રુવીકરણ | રેખીય | |
| ક્રોસ પો. આઇસોલેશન | 30 પ્રકાર. | dB |
| કનેક્ટર | SMA-સ્ત્રી | |
| ફિનિશિંગ | Pનથી | |
| સામગ્રી | Al | |
| કદ(L*W*H) | 182.4*185.1*116.6(±5) | mm |
| વજન | 0.603 | kg |
| RM-CDPHA218-15 | ||
| પરિમાણો | લાક્ષણિક | એકમો |
| આવર્તન શ્રેણી | 2-18 | GHz |
| ગેઇન | 15 પ્રકાર. | dBi |
| VSWR | 1.5 પ્રકાર. |
|
| ધ્રુવીકરણ | ડ્યુઅલ રેખીય |
|
| ક્રોસ પોલ. આઇસોલેશન | 40 | dB |
| બંદર અલગતા | 40 | dB |
| કનેક્ટર | SMA-F |
|
| સપાટી સારવાર | Pનથી |
|
| કદ(L*W*H) | 276*147*147(±5) | mm |
| વજન | 0.945 | kg |
| સામગ્રી | Al |
|
| ઓપરેટિંગ તાપમાન | -40-+85 | °C |
| RM-BDPHA9395-22 | ||
| પરિમાણો | લાક્ષણિક | એકમો |
| આવર્તન શ્રેણી | 93-95 | GHz |
| ગેઇન | 22 પ્રકાર. | dBi |
| VSWR | 1.3 પ્રકાર. |
|
| ધ્રુવીકરણ | ડ્યુઅલ રેખીય |
|
| ક્રોસ પોલ. આઇસોલેશન | 60 પ્રકાર. | dB |
| બંદર અલગતા | 67 પ્રકાર. | dB |
| કનેક્ટર | WR10 |
|
| સામગ્રી | Cu |
|
| ફિનિશિંગ | સુવર્ણ |
|
| કદ(L*W*H) | 69.3*19.1*21.2 (±5) | mm |
| વજન | 0.015 | kg |
પોસ્ટ સમય: એપ્રિલ-11-2024
