શોર્ટ ડાયપોલ એન્ટેના: માળખું, કાર્યકારી સિદ્ધાંત અને રેડિયેશન પેટર્ન

ટૂંકા દ્વિધ્રુવીય એન્ટેના એ એન્ટેના સિદ્ધાંતમાં ઉપયોગમાં લેવાતા મૂળભૂત મોડેલોમાંનું એક છે. તે એક સરળ રેખીય વાયર એન્ટેના છે જેની કુલ લંબાઈ ઓપરેટિંગ સિગ્નલની તરંગલંબાઇ કરતા ઘણી ઓછી છે. જોકે માળખું ખૂબ જ સરળ દેખાય છે, ટૂંકા દ્વિધ્રુવીય વર્તમાન વિતરણ, કિરણોત્સર્ગ વર્તન, એન્ટેના અવરોધ અને એન્ટેના કદ અને તરંગલંબાઇ વચ્ચેના સંબંધને સમજવા માટે એક મહત્વપૂર્ણ સંદર્ભ મોડેલ છે.

એન્ટેના એન્જિનિયરિંગમાં, જ્યારે તેની કુલ લંબાઈ તરંગલંબાઇના દસમા ભાગ કરતાં ઓછી હોય ત્યારે દ્વિધ્રુવને સામાન્ય રીતે "ટૂંકા" ગણવામાં આવે છે:

એલ <\frac{\lambda}{10}

અહીં, (L) દ્વિધ્રુવીય વાહકની લંબાઈ દર્શાવે છે, અને (\lambda) કાર્યકારી આવર્તન પર તરંગલંબાઇ દર્શાવે છે. આ વ્યાખ્યા નિશ્ચિત આવર્તન શ્રેણીને બદલે વિદ્યુત લંબાઈ પર આધારિત છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, ટૂંકા દ્વિધ્રુવીય સૈદ્ધાંતિક રીતે વિવિધ આવર્તન બેન્ડમાં દેખાઈ શકે છે જ્યાં સુધી તેની ભૌતિક લંબાઈ તરંગલંબાઇ કરતા ઘણી ઓછી રહે છે.

એન્ટેના વિદ્યુત રીતે ટૂંકો હોવાથી, વાહક સાથે પ્રવાહનું વિતરણ અર્ધ-તરંગ દ્વિધ્રુવ કરતા અલગ હોય છે. વ્યવહારુ ટૂંકા દ્વિધ્રુવમાં, પ્રવાહ સામાન્ય રીતે ફીડ પોઇન્ટની નજીક મહત્તમ હોય છે અને વાહકના છેડા તરફ ઘટે છે. વાહકની લંબાઈ તરંગલંબાઇ કરતા ઘણી ઓછી હોવાથી, એન્ટેના રેડિયેશન માટે તેના ભૌતિક કદનો ખૂબ કાર્યક્ષમ રીતે ઉપયોગ કરતું નથી. પરિણામે, ટૂંકા દ્વિધ્રુવોમાં સામાન્ય રીતે ઓછો રેડિયેશન પ્રતિકાર અને પ્રમાણમાં ઓછો રેડિયેશન કાર્યક્ષમતા હોય છે, ખાસ કરીને જ્યારે વાહક નુકશાન અને મેચિંગ નુકશાનને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.

એક સંબંધિત સૈદ્ધાંતિક મોડેલ અનંત દ્વિધ્રુવ છે. અનંત દ્વિધ્રુવ એ એક આદર્શ એન્ટેના છે જેની લંબાઈ તરંગલંબાઇ કરતા ઘણી ઓછી હોય છે. તે ઘણીવાર આ રીતે વ્યક્ત થાય છે:

[\ડેલ્ટા l \ll \લેમ્બડા]

કેટલાક સરળ એન્ટેના મોડેલોમાં, ઇન્ફિનિટિસિમલ ડાયપોલમાં લગભગ સમાન પ્રવાહ વિતરણ હોવાનું માનવામાં આવે છે. આ તેને સૈદ્ધાંતિક વિશ્લેષણ માટે ઉપયોગી બનાવે છે, ભલે તે પોતે વ્યવહારુ એન્ટેના માળખું નથી. એન્જિનિયરો ઘણીવાર વધુ જટિલ એન્ટેના રેડિયેશન સમસ્યાઓને સમજવા માટે ઇન્ફિનિટિસિમલ ડાયપોલનો ઉપયોગ બિલ્ડીંગ બ્લોક તરીકે કરે છે.

વાસ્તવિક એન્ટેના સ્ટ્રક્ચર્સમાં, કેપેસિટીવ લોડિંગ પ્લેટ્સ અથવા ટોપ-લોડિંગ એલિમેન્ટ્સનો ઉપયોગ કરંટ ડિસ્ટ્રિબ્યુશનને સુધારવા અથવા એન્ટેના સિસ્ટમના ભૌતિક કદને ઘટાડવા માટે થઈ શકે છે. આ લોડિંગ સ્ટ્રક્ચર્સ ઇલેક્ટ્રિકલી ટૂંકા એન્ટેનાને વધુ ઉપયોગી બનાવવામાં મદદ કરી શકે છે, પરંતુ તેઓ મૂળભૂત હકીકતને બદલતા નથી કે ટૂંકા દ્વિધ્રુવ અર્ધ-તરંગ દ્વિધ્રુવ જેવા રેઝોનન્ટ એન્ટેના કરતાં ઓછા કાર્યક્ષમ છે.

ટૂંકા દ્વિધ્રુવનો કિરણોત્સર્ગ પેટર્ન અર્ધ-તરંગ દ્વિધ્રુવ જેવો જ આકાર ધરાવે છે. જો દ્વિધ્રુવને ઊભી રીતે મૂકવામાં આવે, તો તેનું કિરણોત્સર્ગ પેટર્ન આડી સમતલમાં લગભગ સર્વદિશાત્મક હોય છે. દ્વિ-પરિમાણીય દૃશ્યમાં, પેટર્નને ઘણીવાર આકૃતિ-આઠ આકાર તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે, જેમાં મહત્તમ કિરણોત્સર્ગ એન્ટેનાની ધરી પર લંબ હોય છે અને લઘુત્તમ કિરણોત્સર્ગ એન્ટેના ધરી સાથે હોય છે.

ટૂંકા દ્વિધ્રુવીય એન્ટેના સામાન્ય રીતે ઓછી-આવર્તન અને મધ્યમ-આવર્તન પ્રાપ્તિ પ્રણાલીઓમાં ચર્ચાય છે, જ્યાં તરંગલંબાઇ ખૂબ લાંબી હોય છે અને ભૌતિક રીતે રેઝોનન્ટ એન્ટેના બનાવવા માટે ખૂબ મોટી હોઈ શકે છે. આ કિસ્સાઓમાં, ટૂંકા દ્વિધ્રુવીય એક કોમ્પેક્ટ પ્રાપ્તિ માળખું પૂરું પાડે છે, જોકે અવબાધ મેચિંગ અને કાર્યક્ષમતાને કાળજીપૂર્વક ધ્યાનમાં લેવી આવશ્યક છે.

એન્જિનિયરિંગના દ્રષ્ટિકોણથી, ટૂંકા દ્વિધ્રુવ એ એક સરળ એન્ટેના સ્વરૂપ કરતાં વધુ છે. તે સમજાવવામાં મદદ કરે છે કે એન્ટેનાની લંબાઈ શા માટે મહત્વપૂર્ણ છે, વર્તમાન વિતરણ રેડિયેશનને કેવી રીતે અસર કરે છે અને શા માટે ઇલેક્ટ્રિકલી નાના એન્ટેનાને ઘણીવાર મેચિંગ નેટવર્ક અથવા લોડિંગ તકનીકોની જરૂર પડે છે. RF અને માઇક્રોવેવ એન્જિનિયરો માટે, ટૂંકા દ્વિધ્રુવને સમજવું વ્યવહારુ એન્ટેના, ઇલેક્ટ્રિકલી નાના એન્ટેના, માપન એન્ટેના અને વધુ અદ્યતન એન્ટેના સિસ્ટમ્સનો અભ્યાસ કરવા માટે ઉપયોગી પાયો પૂરો પાડે છે.