હેલિકલ એન્ટેના: કાર્યકારી સિદ્ધાંત, રેડિયેશન મોડ્સ, ધ્રુવીકરણ અને એપ્લિકેશનો

જમણા હાથ અને ડાબા હાથનું ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ

અક્ષીય-મોડ હેલિકલ એન્ટેનાનો એક મુખ્ય ફાયદો એ છે કે તેની ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ ઉત્પન્ન કરવાની કુદરતી ક્ષમતા છે.

વિન્ડિંગ દિશા અને રેડિયેશન દિશાના આધારે, હેલિક્સ નીચેનામાંથી કોઈ એક ઉત્પન્ન કરવા માટે ડિઝાઇન કરી શકાય છે:

• RHCP — જમણા હાથનું પરિપત્ર ધ્રુવીકરણ
• LHCP — ડાબા હાથનું ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ

જ્યારે ટ્રાન્સમિટિંગ અને રિસીવિંગ એન્ટેના વચ્ચે સંબંધિત દિશા સ્થિર ન રહી શકે ત્યારે ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ ખાસ કરીને ઉપયોગી છે.

ઉદાહરણ તરીકે, ઉપગ્રહો, અવકાશયાન, એરબોર્ન પ્લેટફોર્મ, ફરતી સિસ્ટમ્સ અને મોબાઇલ સંચાર ઉપકરણો સતત દિશા બદલી શકે છે. ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત એન્ટેના આ કોણીય ભિન્નતા પ્રત્યે સંચાર લિંકની સંવેદનશીલતા ઘટાડી શકે છે.

ધ્રુવીકરણ મેચિંગ હજુ પણ મહત્વપૂર્ણ છે. RHCP એન્ટેના આદર્શ રીતે RHCP એન્ટેના સાથે વાતચીત કરે છે, જ્યારે LHCP એન્ટેના સામાન્ય રીતે LHCP એન્ટેના સાથે જોડાયેલ હોવું જોઈએ. વિરુદ્ધ ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ નોંધપાત્ર ધ્રુવીકરણ નુકશાનમાં પરિણમી શકે છે.

એન્જિનિયરિંગ મૂલ્યાંકન માટે,અક્ષીય ગુણોત્તરસામાન્ય રીતે ગોળાકાર-ધ્રુવીકરણ ગુણવત્તાનું વર્ણન કરવા માટે વપરાય છે. એક આદર્શ ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ તરંગનો અક્ષીય ગુણોત્તર 0 dB હોય છે, જ્યારે વ્યવહારુ ગોળાકાર ધ્રુવીકરણ એન્ટેનાનું મૂલ્યાંકન ઘણીવાર ઇચ્છિત આવર્તન અને કોણીય શ્રેણીમાં ચોક્કસ અક્ષીય-ગુણોત્તર જરૂરિયાત સામે કરવામાં આવે છે.

હેલિકલ એન્ટેના કામગીરીને અસર કરતા પરિબળો

હેલિકલ એન્ટેનાનું વર્તન તેની ભૂમિતિ સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે.

મહત્વપૂર્ણ ડિઝાઇન પરિમાણોમાં શામેલ છે:

હેલિક્સ પરિઘ

એન્ટેના સામાન્ય સ્થિતિમાં કાર્ય કરે છે કે અક્ષીય સ્થિતિમાં, તે નક્કી કરવામાં પરિઘ અને તરંગલંબાઇ વચ્ચેનો સંબંધ મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે.

ટર્ન સ્પેસિંગ

અંતર નજીકના વળાંકો પર પ્રવાહો વચ્ચેના તબક્કા સંબંધને અસર કરે છે અને તેથી બીમની દિશા, અવબાધ અને ધ્રુવીકરણને પ્રભાવિત કરે છે.

પિચ એંગલ

પિચ એંગલ દર્શાવે છે કે હેલિક્સ તેની ધરી સાથે કેટલી ઝડપથી આગળ વધે છે. સ્થિર અક્ષીય-સ્થિતિ વર્તન જાળવવા માટે તે એક મહત્વપૂર્ણ પરિમાણ છે.

વળાંકોની સંખ્યા

વધુ વળાંક સામાન્ય રીતે વિદ્યુત છિદ્ર વધારે છે અને ઉચ્ચ દિશા પ્રદાન કરી શકે છે, પરંતુ તે એન્ટેનાની લંબાઈ અને યાંત્રિક જટિલતામાં પણ વધારો કરે છે.

ગ્રાઉન્ડ પ્લેન

રિફ્લેક્ટરનું કદ અને આકાર આગળના કિરણોત્સર્ગ પેટર્ન, અવબાધ અને પાછળના કિરણોત્સર્ગને પ્રભાવિત કરે છે.

ફીડ અને ઇમ્પીડેન્સ મેચિંગ

યોગ્ય હેલિક્સ પરિમાણો સાથે પણ, નબળી અવબાધ મેચિંગ પ્રતિબિંબિત શક્તિમાં વધારો કરી શકે છે અને વાસ્તવિક એન્ટેના પ્રદર્શન ઘટાડી શકે છે. તેથી, વ્યવહારુ ડિઝાઇનમાં રેડિયેશન લાક્ષણિકતાઓ સાથે રીટર્ન લોસ અથવા VSWRનું મૂલ્યાંકન કરવાની જરૂર છે.

રેડિયેશન પેટર્ન અને ગેઇન

અક્ષીય સ્થિતિમાં, હેલિકલ એન્ટેના લગભગ હેલિક્સ અક્ષ સાથે કેન્દ્રિત મુખ્ય બીમ ઉત્પન્ન કરે છે.

જેમ જેમ વિદ્યુત લંબાઈ અને વળાંકોની સંખ્યા વધે છે, તેમ તેમ મુખ્ય બીમ સામાન્ય રીતે સાંકડી થતી જાય છે અને એન્ટેના ડાયરેક્ટિવિટી વધે છે. સાઇડ લોબ્સ પણ દેખાઈ શકે છે, ખાસ કરીને લાંબા અથવા બિન-ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ સ્ટ્રક્ચર્સમાં.

તેથી, એન્ટેનાનું મૂલ્યાંકન ફક્ત ગેઇન દ્વારા ન કરવું જોઈએ. ઇજનેરો સામાન્ય રીતે ઘણી લાક્ષણિકતાઓને એકસાથે ધ્યાનમાં લે છે:

• ગેઇન
• પ્રાપ્ત થયેલ લાભ
• અર્ધ-પાવર બીમવિડ્થ
• અક્ષીય ગુણોત્તર
• VSWR અથવા રીટર્ન લોસ
• આગળ-થી-પાછળનો ગુણોત્તર
• સાઇડ-લોબ લેવલ
• ધ્રુવીકરણ શુદ્ધતા
• રેડિયેશન કાર્યક્ષમતા

પરિમાણોનું આ સંયોજન એક જ ગેઇન મૂલ્ય કરતાં એન્ટેના કામગીરીનું વધુ સંપૂર્ણ ચિત્ર પૂરું પાડે છે.

હેલિકલ એન્ટેનાના ફાયદા

હેલિકલ એન્ટેના ઘણા ઉપયોગી ઇજનેરી ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે:

• પ્રમાણમાં સરળ યાંત્રિક બાંધકામ
• અક્ષીય સ્થિતિમાં કુદરતી ગોળાકાર-ધ્રુવીકરણ ક્ષમતા
• ઉપયોગી ઓપરેટિંગ બેન્ડવિડ્થ
• સારું દિશાત્મક પ્રદર્શન
• વિવિધ આવર્તન શ્રેણીઓ માટે સ્કેલેબલ ભૂમિતિ
• લવચીક RHCP અથવા LHCP અમલીકરણ
• વ્યક્તિગત એન્ટેના અથવા એન્ટેના એરે માટે યોગ્ય

ડિઝાઇન મર્યાદાઓ

ધ્યાનમાં લેવા જેવા ઘણા પરિબળો પણ છે:

• અક્ષીય-મોડ ડિઝાઇનને નોંધપાત્ર ભૌતિક લંબાઈની જરૂર પડી શકે છે
• વધુ ગેઇન માટે સામાન્ય રીતે વધુ વળાંકની જરૂર પડે છે અને તેથી લાંબા એન્ટેનાની જરૂર પડે છે.
• કામગીરી ભૌમિતિક ચોકસાઈ પર ખૂબ આધાર રાખે છે
• ભૂમિ-વિમાન પરિમાણો કિરણોત્સર્ગ લાક્ષણિકતાઓને પ્રભાવિત કરે છે
• ફીડ મેચિંગ યોગ્ય રીતે ડિઝાઇન થયેલ હોવું જોઈએ
• ઊંચા ટર્ન ગણતરીઓ પર યાંત્રિક સપોર્ટ વધુ મહત્વપૂર્ણ બને છે
• વિરુદ્ધ ગોળાકાર-ધ્રુવીકરણ ઇન્દ્રિયો ઉચ્ચ ધ્રુવીકરણ મિસમેચ નુકશાન પેદા કરી શકે છે

લાક્ષણિક એપ્લિકેશનો

હેલિકલ એન્ટેના વિવિધ પ્રકારની RF સિસ્ટમોમાં મળી શકે છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• ઉપગ્રહ સંચાર
• અવકાશયાન ટેલિમેટ્રી અને ટ્રેકિંગ
• ગ્રાઉન્ડ-સ્ટેશન સંચાર
• રેડિયો ખગોળશાસ્ત્ર
• એરબોર્ન અને એરોસ્પેસ કમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ
• આરએફ ટેલિમેટ્રી
• દિશાત્મક VHF અને UHF લિંક્સ
• રિમોટ સેન્સિંગ
• એન્ટેના માપન અને સંશોધન
• ગોળાકાર-ધ્રુવીકરણ પ્રયોગો
• કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ પરીક્ષણ

આરએફ એન્જિનિયરિંગમાં હેલિકલ એન્ટેના શા માટે મહત્વપૂર્ણ છે

હેલિકલ એન્ટેના એ એન્ટેના ભૂમિતિ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વર્તણૂકને કેવી રીતે નિયંત્રિત કરે છે તેનું ઉત્તમ ઉદાહરણ છે.

પરિઘ, અંતર, પિચ એંગલ અને વળાંકોની સંખ્યા જેવા પરિમાણો બદલીને, એન્જિનિયરો કોમ્પેક્ટ બ્રોડસાઇડ રેડિયેટરથી દિશાત્મક ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત એન્ટેના તરફ આગળ વધી શકે છે.

ગોળાકાર ધ્રુવીકૃત હોર્ન એન્ટેના, એન્ટેના એરે, સેટેલાઇટ એન્ટેના, બ્રોડબેન્ડ માપન એન્ટેના અને માઇક્રોવેવ સંચાર પ્રણાલીઓ જેવી વધુ અદ્યતન એન્ટેના તકનીકોનો અભ્યાસ કરતી વખતે ભૌતિક ભૂમિતિ અને વિદ્યુત પ્રદર્શન વચ્ચેનો આ સંબંધ પણ મહત્વપૂર્ણ છે.

RF MISO RF પરીક્ષણ, સંદેશાવ્યવહાર, રડાર, એન્ટેના માપન અને સિસ્ટમ એકીકરણ એપ્લિકેશનો માટે એન્ટેના અને માઇક્રોવેવ ઘટકો વિકસાવે છે. હેલિકલ એન્ટેના જેવા મૂળભૂત એન્ટેના માળખાને સમજવાથી એન્જિનિયરોને ફ્રીક્વન્સી રેન્જ, ગેઇન, પોલરાઇઝેશન, એક્સિયલ રેશિયો, બીમવિડ્થ, VSWR અને રેડિયેશન પેટર્ન સહિતના મહત્વપૂર્ણ પરિમાણોનું વધુ સારી રીતે મૂલ્યાંકન કરવામાં મદદ મળે છે.