સમાચાર - એન્ટેના થિયરી - મૂળભૂત પરિમાણો

આ પ્રકરણ વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશનના મૂળભૂત પરિમાણોનો પરિચય આપે છે, જેનો ઉદ્દેશ્ય કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમમાં એન્ટેનાની ભૂમિકાની વધુ સારી સમજ પૂરી પાડવાનો છે. વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના સ્વરૂપમાં કરવામાં આવે છે, જે તરંગોના પ્રસાર લાક્ષણિકતાઓને સમજવું આવશ્યક બનાવે છે.

આ પ્રકરણમાં, આપણે નીચેના પરિમાણોની ચર્ચા કરીશું:

•આવર્તન
•તરંગલંબાઇ
• ઇમ્પીડેન્સ મેચિંગ
•VSWR અને પ્રતિબિંબિત શક્તિ
• બેન્ડવિડ્થ
• ટકાવારી બેન્ડવિડ્થ
• કિરણોત્સર્ગની તીવ્રતા

હવે, ચાલો તેમના પર વિગતવાર નજર કરીએ.

આવર્તન:

પ્રમાણભૂત વ્યાખ્યા મુજબ, આવર્તન એ એકમ સમય દીઠ તરંગના પુનરાવર્તનોની સંખ્યા છે. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, આવર્તન એ ઘટના કેટલી વાર બને છે તેનું વર્ણન કરે છે. એક સામયિક તરંગ દર T સેકન્ડ (એક અવધિ) માં પુનરાવર્તિત થાય છે, અને તેની આવર્તન એ સમય અવધિ T ના પરસ્પર છે.

ગાણિતિક રીતે, તે નીચે મુજબ દેખાય છે:

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

•F એ સામયિક તરંગની આવૃત્તિ દર્શાવે છે, જ્યારે

•T એ એક પૂર્ણ ચક્ર પૂર્ણ કરવા માટે લાગતો સમય છે.

આવર્તન હર્ટ્ઝમાં માપવામાં આવે છે, જેને સંક્ષિપ્તમાં Hz તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

ઉપરોક્ત આકૃતિ એક સાઈન વેવ દર્શાવે છે, જે વોલ્ટેજ (mV માં) ને સમયના કાર્ય (ms માં) તરીકે દર્શાવે છે. આ વેવફોર્મ દર 2t મિલિસેકન્ડમાં પુનરાવર્તિત થાય છે; તેથી, તેનો સમયગાળો T = 2t ms, અને તેની આવર્તન f = 1/(2t) kHz છે.

તરંગલંબાઇ:

પ્રમાણભૂત વ્યાખ્યા મુજબ, બે સળંગ શિખરો અથવા બે સળંગ ખાડાઓ વચ્ચેના અંતરને તરંગલંબાઇ કહેવામાં આવે છે.

સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, તરંગલંબાઇ એ બે સંલગ્ન ધન શિખરો અથવા બે સંલગ્ન ઋણ શિખરો વચ્ચેનું અંતર છે. નીચે આપેલ આકૃતિ એક સામયિક તરંગસ્વરૂપ દર્શાવે છે, જેમાં તરંગલંબાઇ (λ) અને કંપનવિસ્તાર ચિહ્નિત થયેલ છે. આવર્તન જેટલું વધારે હશે, તરંગલંબાઇ ટૂંકી હશે, અને ઊલટું.

તરંગલંબાઇ માટેનું સૂત્ર છે:

$$\લેમ્બડા = \ફ્રેક{સી}{એફ}$$

•λ તરંગલંબાઇ દર્શાવે છે

•C એ પ્રકાશની ગતિ છે ($3 \ગુણા 10^8$ મીટર પ્રતિ સેકન્ડ)

•F એ આવર્તન છે

તરંગલંબાઇ λ લંબાઈના એકમોમાં વ્યક્ત થાય છે, જેમ કે મીટર, ફીટ અથવા ઇંચ. સામાન્ય રીતે વપરાતું એકમ મીટર છે.

અવબાધ મેચિંગ:

માનક વ્યાખ્યા મુજબ, જ્યારે ટ્રાન્સમીટરનો અવરોધ રીસીવરના અવરોધ જેટલો હોય છે ત્યારે અવબાધ મેચિંગ થાય છે.

એન્ટેના અને સર્કિટ વચ્ચે ઇમ્પીડેન્સ મેચિંગ જરૂરી છે. એન્ટેના અને રીસીવર અથવા ટ્રાન્સમીટર વચ્ચે મહત્તમ પાવર ટ્રાન્સફર પ્રાપ્ત કરવા માટે એન્ટેના, ટ્રાન્સમિશન લાઇન અને સર્કિટના ઇમ્પીડેન્સ મેચ કરવા જોઈએ.

મેચિંગની આવશ્યકતા
રેઝોનન્ટ ડિવાઇસ ચોક્કસ નેરોબેન્ડ ફ્રીક્વન્સીઝમાં શ્રેષ્ઠ આઉટપુટ પહોંચાડવામાં સક્ષમ છે. રેઝોનન્ટ ડિવાઇસ તરીકે, જ્યારે એન્ટેનાનો અવરોધ યોગ્ય રીતે મેળ ખાય છે ત્યારે તે વધુ સારું આઉટપુટ પ્રદર્શન પ્રાપ્ત કરી શકે છે.

•જ્યારે એન્ટેના અવબાધ ખાલી જગ્યાના અવબાધ સાથે મેળ ખાય છે, ત્યારે એન્ટેના દ્વારા વિકિરણિત શક્તિ અસરકારક રીતે પ્રસારિત થશે.

• રીસીવિંગ એન્ટેના માટે, તેનો આઉટપુટ અવબાધ રીસીવિંગ એમ્પ્લીફાયર સર્કિટના ઇનપુટ અવબાધ સાથે મેળ ખાતો હોવો જોઈએ.

• ટ્રાન્સમિટિંગ એન્ટેના માટે, તેનો ઇનપુટ અવબાધ ટ્રાન્સમિટિંગ એમ્પ્લીફાયરના આઉટપુટ અવબાધ તેમજ ટ્રાન્સમિશન લાઇનના લાક્ષણિક અવબાધ સાથે મેળ ખાતો હોવો જોઈએ.

અવબાધ ઓહ્મમાં માપવામાં આવે છે, જે Z પ્રતીક દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.

VSWR અને પ્રતિબિંબિત શક્તિ:

પ્રમાણભૂત વ્યાખ્યા મુજબ, સ્ટેન્ડિંગ વેવમાં મહત્તમ વોલ્ટેજ અને ન્યૂનતમ વોલ્ટેજના ગુણોત્તરને વોલ્ટેજ સ્ટેન્ડિંગ વેવ રેશિયો (VSWR) કહેવામાં આવે છે.

જ્યારે એન્ટેના, ટ્રાન્સમિશન લાઇન અને સર્કિટના અવરોધો મેળ ખાતા નથી, ત્યારે પાવર અસરકારક રીતે રેડિયેટ થઈ શકતો નથી; તેના બદલે, પાવરનો એક ભાગ પાછો પ્રતિબિંબિત થાય છે.

મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ છે -

• જે પરિમાણ ઇમ્પિડન્સ મિસમેચની ડિગ્રી દર્શાવે છે તેને વોલ્ટેજ સ્ટેન્ડિંગ વેવ રેશિયો (VSWR) કહેવામાં આવે છે.

•VSWR એટલે વોલ્ટેજ સ્ટેન્ડિંગ વેવ રેશિયો અને તેને સામાન્ય રીતે SWR તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.

•જેટલો વધારે ઇમ્પીડન્સ મિસમેચ હશે, તેટલું વધારે VSWR મૂલ્ય હશે

•અસરકારક કિરણોત્સર્ગ પ્રાપ્ત કરવા માટે, આદર્શ VSWR મૂલ્ય 1:1 છે.

•પ્રતિબિંબિત શક્તિનો ઉલ્લેખ આગળની શક્તિના તે ભાગને થાય છે જે વેડફાય છે.પ્રતિબિંબિત શક્તિ અને VSWR મૂળભૂત રીતે સમાન ભૌતિક ઘટનાને અલગ અલગ દ્રષ્ટિકોણથી વર્ણવે છે.

બેન્ડવિડ્થ:

માનક વ્યાખ્યા મુજબ, ચોક્કસ સંદેશાવ્યવહાર માટે ફાળવેલ ચોક્કસ તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં ફ્રીક્વન્સી બેન્ડને બેન્ડવિડ્થ કહેવામાં આવે છે.

જ્યારે કોઈ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિટ અથવા રિસીવ થાય છે, ત્યારે તે ચોક્કસ ફ્રીક્વન્સી રેન્જમાં કાર્ય કરે છે. ટ્રાન્સમિશન દરમિયાન અન્ય સિગ્નલોના હસ્તક્ષેપને રોકવા માટે આ ચોક્કસ ફ્રીક્વન્સી રેન્જ ચોક્કસ સિગ્નલને સોંપવામાં આવે છે.

•બેન્ડવિડ્થ એ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશનની ઉચ્ચ-આવર્તન અને ઓછી-આવર્તન મર્યાદા વચ્ચેની આવર્તન શ્રેણીનો ઉલ્લેખ કરે છે.

•એકવાર બેન્ડવિડ્થ ફાળવવામાં આવે, પછી તેનો ઉપયોગ અન્ય લોકો કરી શકશે નહીં.

• સમગ્ર સ્પેક્ટ્રમ બેન્ડવિડ્થ સેગમેન્ટમાં વિભાજિત થયેલ છે, દરેકને અલગ અલગ ટ્રાન્સમીટરને સોંપવામાં આવ્યું છે.

આપણે હમણાં જે બેન્ડવિડ્થની ચર્ચા કરી છે તેને સંપૂર્ણ બેન્ડવિડ્થ પણ કહી શકાય.

ટકાવારી બેન્ડવિડ્થ:

પ્રમાણભૂત વ્યાખ્યા મુજબ, સંપૂર્ણ બેન્ડવિડ્થ અને તેની કેન્દ્ર આવર્તનનો ગુણોત્તર ટકાવારી બેન્ડવિડ્થ કહેવાય છે.

બેન્ડની અંદરની આવર્તન કે જેના પર સિગ્નલ તાકાત તેની મહત્તમ શક્તિ સુધી પહોંચે છે તેને રેઝોનન્ટ આવર્તન કહેવામાં આવે છે, જેને બેન્ડની કેન્દ્ર આવર્તન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, જેને fC તરીકે સૂચવવામાં આવે છે.

• બેન્ડની ઉચ્ચ અને નીચી ફ્રીક્વન્સીઝ અનુક્રમે fH અને fL તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.

• સંપૂર્ણ બેન્ડવિડ્થ fH − fL દ્વારા આપવામાં આવે છે

•ફ્રિક્વન્સી બેન્ડની પહોળાઈનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે, તેની અપૂર્ણાંક બેન્ડવિડ્થ અથવા ટકાવારી બેન્ડવિડ્થની ગણતરી કરવી જરૂરી છે.

ટકાવારી બેન્ડવિડ્થની ગણતરી ઘટક અથવા સિસ્ટમ સંભાળી શકે તેવી આવર્તન ભિન્નતાની શ્રેણીને સમજવા માટે કરવામાં આવે છે.

•fH ઉચ્ચ આવર્તન દર્શાવે છે

•fL નીચી આવૃત્તિ દર્શાવે છે

•fc કેન્દ્ર આવર્તન દર્શાવે છે

ટકાવારી બેન્ડવિડ્થ જેટલી મોટી હશે, ચેનલ બેન્ડવિડ્થ તેટલી પહોળી હશે.

કિરણોત્સર્ગની તીવ્રતા:

રેડિયેશનની તીવ્રતાને પ્રતિ યુનિટ ઘન કોણ પર વિકિરણ થતી શક્તિ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે.

એન્ટેના ચોક્કસ દિશામાં વધુ તીવ્રતાથી રેડિયેશન કરે છે, જે તેની મહત્તમ રેડિયેશન તીવ્રતાને અનુરૂપ છે. રેડિયેશનની મહત્તમ શક્ય શ્રેણી રેડિયેશન તીવ્રતા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે.

ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ
રેડિયેશનની તીવ્રતા રેડિયેટેડ પાવર ઘનતાને રેડિયલ અંતરના વર્ગ દ્વારા ગુણાકાર કરીને મેળવવામાં આવે છે: