એપરચર એન્ટેના એ એન્ટેનાનો એક મહત્વપૂર્ણ વર્ગ છે જેનો વ્યાપકપણે માઇક્રોવેવ, મિલિમીટર-વેવ, રડાર, કોમ્યુનિકેશન અને એન્ટેના માપન પ્રણાલીઓમાં ઉપયોગ થાય છે. વાયર એન્ટેનાથી વિપરીત, જે મુખ્યત્વે વાહક તત્વો સાથે વહેતા પ્રવાહો દ્વારા પ્રસારિત થાય છે, એપરચર એન્ટેના ઓપનિંગ અથવા એપરચર દ્વારા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જા ફેલાવે છે.
એક સામાન્ય ઉદાહરણ ઓપન-એન્ડેડ વેવગાઇડ છે. જ્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો વેવગાઇડમાંથી પસાર થાય છે અને ખુલ્લા છેડા સુધી પહોંચે છે, ત્યારે માર્ગદર્શિત ઊર્જાનો એક ભાગ મુક્ત અવકાશમાં વિકિરણ થાય છે. છિદ્ર ભૂમિતિ, ક્ષેત્ર વિતરણ અને આસપાસના માળખાને નિયંત્રિત કરીને, ઇજનેરો અવબાધ મેચિંગ, ડાયરેક્ટિવિટી, ગેઇન અને રેડિયેશન લાક્ષણિકતાઓને વધુ સુધારી શકે છે.
સામાન્ય છિદ્ર-પ્રકારના એન્ટેનામાં શામેલ છેઓપન-એન્ડેડ વેવગાઇડ એન્ટેના,હોર્ન એન્ટેના, અને સ્લોટ એન્ટેના. મૂળ સંદર્ભ લેખ આ ત્રણ માળખાને બાકોરું એન્ટેના હેઠળ પણ જૂથબદ્ધ કરે છે.
1. એપરચર એન્ટેના શું છે?
એન્ટેના એન્જિનિયરિંગમાં, છિદ્રને એક છિદ્ર ગણી શકાય જેના દ્વારા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્રો માર્ગદર્શિત માળખામાંથી મુક્ત જગ્યામાં જોડાય છે.
વેવગાઇડ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જાને મર્યાદિત કરવા અને માર્ગદર્શન આપવા માટે રચાયેલ છે. જો વેવગાઇડને વાહક દિવાલ દ્વારા સમાપ્ત કરવામાં આવે છે, તો ઊર્જા મર્યાદિત રહે છે અથવા સમાપ્તિની સ્થિતિ અનુસાર પ્રતિબિંબિત થાય છે. જોકે, જ્યારે વેવગાઇડ ખોલવામાં આવે છે, ત્યારે છિદ્ર પરનું ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર મુક્ત અવકાશમાં વિકિરણ કરી શકે છે.
તેથી, છિદ્ર માર્ગદર્શિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક મોડ અને રેડિયેટેડ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગ વચ્ચે સંક્રમણ ક્ષેત્ર તરીકે કાર્ય કરે છે.
વાસ્તવિક કિરણોત્સર્ગ લાક્ષણિકતાઓ ઘણા પરિબળો પર આધાર રાખે છે, જેમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:
- બાકોરું પરિમાણો અને આકાર
- કાર્યકારી તરંગલંબાઇ
- વેવગાઇડ મોડ
- વિદ્યુત અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર વિતરણ
- ફ્લેંજ અથવા આસપાસનું વાહક માળખું
- છિદ્ર પર અવબાધ મેચિંગ
ઓપન-એન્ડેડ લંબચોરસ વેવગાઇડ્સ પરના સંશોધન દર્શાવે છે કે છિદ્ર ક્ષેત્રો અને આસપાસના ફ્લેંજ કિનારીઓમાંથી વિવર્તન બંને પરિણામી રેડિયેટેડ ક્ષેત્રમાં ફાળો આપી શકે છે.
આકૃતિ 1. છિદ્ર કિરણોત્સર્ગને દર્શાવવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા લંબચોરસ વેવગાઇડ માળખાનું ઉદાહરણ.
2. ઓપન-એન્ડેડ વેવગાઇડ કેવી રીતે રેડિયેટ થાય છે?
જ્યારે પ્રચાર કરતી વેવગાઇડ મોડ ખુલ્લા છિદ્ર સુધી પહોંચે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સીમાની સ્થિતિ અચાનક બદલાઈ જાય છે. ક્ષેત્રો હવે વાહક દિવાલો દ્વારા સંપૂર્ણપણે બંધાયેલા નથી, જેના કારણે ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જાનો એક ભાગ મુક્ત અવકાશમાં ફેલાય છે.
તે જ સમયે, વેવગાઇડથી ફ્રી સ્પેસમાં સંક્રમણ સામાન્ય રીતે સંપૂર્ણ રીતે મેળ ખાતું નથી. તેથી કેટલીક ઉર્જા વેવગાઇડમાં પાછી પ્રતિબિંબિત થઈ શકે છે.
આ સંબંધ વચ્ચેકિરણોત્સર્ગ અને પ્રતિબિંબએપરચર એન્ટેના ડિઝાઇનનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ છે.
એક સરળ ઓપન-એન્ડેડ વેવગાઇડ એન્ટેના તરીકે કાર્ય કરી શકે છે, પરંતુ તેની રેડિયેશન કાર્યક્ષમતા, અવબાધ મેચ, ગેઇન અને બીમ લાક્ષણિકતાઓ દરેક એપ્લિકેશન માટે શ્રેષ્ઠ ન પણ હોય. ઇજનેરો વધુ સારી કામગીરી મેળવવા માટે છિદ્ર ભૂમિતિમાં ફેરફાર કરી શકે છે. સૌથી પરિચિત ઉદાહરણોમાંનું એક છેહોર્ન એન્ટેના, જેમાં વેવગાઇડ ધીમે ધીમે છિદ્ર તરફ વિસ્તરે છે.
3. એપરચર એન્ટેનાની ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સી
બધા છિદ્ર એન્ટેના માટે કોઈ એક સાર્વત્રિક ઓપરેટિંગ ફ્રીક્વન્સી રેન્જ નથી.
વેવગાઇડ-આધારિત એપરચર એન્ટેનાની ઉપયોગી ફ્રીક્વન્સી રેન્જ મુખ્યત્વે દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છેવેવગાઇડ પરિમાણો, વેવગાઇડ પ્રકાર, સપોર્ટેડ પ્રચાર મોડ્સ અને કટઓફ ફ્રીક્વન્સીઝ.
તેથી, વિવિધ માઇક્રોવેવ અને મિલિમીટર-વેવ ફ્રીક્વન્સી બેન્ડ માટે વિવિધ પ્રમાણિત વેવગાઇડ કદનો ઉપયોગ થાય છે.
ઉચ્ચ-આવર્તન RF સિસ્ટમોમાં આ ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે. જેમ જેમ આવર્તન વધે છે અને તરંગલંબાઇ ટૂંકી થાય છે, તેમ વેવગાઇડ અને એપરચર પરિમાણો પણ નાના થાય છે, જેનાથી એપરચર એન્ટેનાનો ઉપયોગ માઇક્રોવેવ, મિલિમીટર-વેવ અને સબ-THz સિસ્ટમોમાં અસરકારક રીતે થઈ શકે છે.
4. બાકોરું એન્ટેનાનું રેડિયેશન પેટર્ન
છિદ્ર એન્ટેનાની રેડિયેશન પેટર્ન છિદ્ર કદ, ક્ષેત્ર વિતરણ, કાર્યકારી સ્થિતિ, તરંગલંબાઇ અને આસપાસની રચના પર ખૂબ આધાર રાખે છે.
ઓપન-એન્ડેડ વેવગાઇડ સામાન્ય રીતે પ્રમાણમાં પહોળો બીમ ઉત્પન્ન કરે છે, પરંતુ તેને આપમેળે સર્વદિશાત્મક એન્ટેના તરીકે વર્ણવવું જોઈએ નહીં. તેના ઇ-પ્લેન અને એચ-પ્લેન રેડિયેશન લાક્ષણિકતાઓ છિદ્ર પર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર વિતરણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.
આસપાસનો ફ્લેંજ પણ પરિણામી કિરણોત્સર્ગ પેટર્નને પ્રભાવિત કરી શકે છે કારણ કે તેની ધારથી વિખરાયેલા ક્ષેત્રો કુલ કિરણોત્સર્ગ ક્ષેત્રમાં ફાળો આપે છે. આધુનિક વિશ્લેષણાત્મક અભ્યાસો દૂર-ક્ષેત્ર વર્તણૂકની ગણતરી કરતી વખતે છિદ્ર કિરણોત્સર્ગ અને ફ્લેંજ-એજ વિવર્તન બંને માટે સ્પષ્ટપણે જવાબદાર છે.
અસરકારક છિદ્ર કદ વધારવાથી સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ દિશાત્મકતા અને સાંકડો મુખ્ય બીમ મળી શકે છે, જે એક કારણ છે કે જ્યારે વધુ ગેઇનની જરૂર હોય ત્યારે હોર્ન એન્ટેના અને મોટા છિદ્ર માળખાનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે થાય છે.
નોન-ડાયરેક્ટિવ રેડિયેશન પેટર્ન
5. એપરચર એન્ટેનાના મુખ્ય પ્રકારો
ઓપન-એન્ડેડ વેવગાઇડ એન્ટેના
ઓપન-એન્ડેડ વેવગાઇડ એ સૌથી સરળ એપરચર રેડિએટર્સમાંથી એક છે. તેની કોમ્પેક્ટ રચના અને વેવગાઇડ સિસ્ટમ્સ સાથે સીધી સુસંગતતા તેને માઇક્રોવેવ અને મિલિમીટર-વેવ પ્રયોગશાળાઓ, એન્ટેના માપન, પ્રોબ્સ, ફીડ્સ અને અન્ય RF સિસ્ટમ્સમાં ઉપયોગી બનાવે છે.
હોર્ન એન્ટેના
હોર્ન એન્ટેનાને વેવગાઇડ તરીકે ગણી શકાય જેનો ક્રોસ સેક્શન ધીમે ધીમે રેડિયેટિંગ એપરચર તરફ વિસ્તરે છે. આ ક્રમિક સંક્રમણ માર્ગદર્શિત તરંગોથી મુક્ત-અવકાશ રેડિયેશનમાં રૂપાંતરને સુધારે છે અને વધુ સારી અવબાધ મેચિંગ, ઉચ્ચ લાભ અને વધુ નિયંત્રિત રેડિયેશન પેટર્ન પ્રદાન કરી શકે છે.
હોર્ન એન્ટેનાનો વ્યાપકપણે એન્ટેના માપન, EMC પરીક્ષણ, રડાર, સંદેશાવ્યવહાર પ્રણાલીઓ, ફીડ સિસ્ટમ્સ અને મિલિમીટર-વેવ એપ્લિકેશન્સમાં ઉપયોગ થાય છે.
સ્લોટ એન્ટેના
સ્લોટ એન્ટેના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઉર્જા ફેલાવવા માટે વાહક સપાટીમાં છિદ્ર અથવા સ્લોટ કટનો ઉપયોગ કરે છે. સ્લોટ ભૂમિતિ, ઉત્તેજના અને આસપાસના માળખાના આધારે, સ્લોટ એન્ટેનાને વ્યક્તિગત રીતે અમલમાં મૂકી શકાય છે અથવા એરેમાં જોડી શકાય છે.
તેઓ માઇક્રોવેવ સિસ્ટમ્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે જ્યાં લો-પ્રોફાઇલ સ્ટ્રક્ચર્સ, ઇન્ટિગ્રેશન અથવા એરે ગોઠવણી જરૂરી હોય છે.
6. RF અને માઇક્રોવેવ એન્જિનિયરિંગમાં એપરચર એન્ટેના
કારણ કે એપરચર એન્ટેના કુદરતી રીતે વેવગાઇડ ટ્રાન્સમિશન સ્ટ્રક્ચર્સ સાથે સંકલિત થાય છે, તે ખાસ કરીને માઇક્રોવેવ અને મિલિમીટર-વેવ ફ્રીક્વન્સીઝ પર મહત્વપૂર્ણ છે.
લાક્ષણિક એપ્લિકેશનોમાં શામેલ છે:
- એન્ટેના ગેઇન અને રેડિયેશન પેટર્ન માપન
- EMC અને EMI પરીક્ષણ
- રડાર સિસ્ટમ્સ
- માઇક્રોવેવ અને મિલિમીટર-તરંગ સંચાર
- એન્ટેના ફીડ સિસ્ટમ્સ
- RF પ્રયોગશાળા માપન
- દિશાત્મક ટ્રાન્સમિશન અને રિસેપ્શન
- પરીક્ષણ અને માપાંકન પ્રણાલીઓ
એન્ટેના એન્જિનિયરો માટે, યોગ્ય બાકોરું એન્ટેના પસંદ કરવા માટે ફક્ત ફ્રીક્વન્સી ધ્યાનમાં લેવા કરતાં વધુ જરૂરી છે. ગેઇન, બીમવિડ્થ, ધ્રુવીકરણ, VSWR, વેવગાઇડ કદ, ફ્લેંજ પ્રકાર, પાવર હેન્ડલિંગ અને યાંત્રિક પરિમાણો જેવા પરિમાણો સિસ્ટમ કામગીરીને પ્રભાવિત કરી શકે છે.
નિષ્કર્ષ
એપરચર એન્ટેના માર્ગદર્શિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઊર્જાને મુક્ત-અવકાશ કિરણોત્સર્ગમાં રૂપાંતરિત કરવાની કાર્યક્ષમ રીત પૂરી પાડે છે, જે તેમને માઇક્રોવેવ અને મિલિમીટર-વેવ એન્જિનિયરિંગમાં મૂળભૂત એન્ટેના શ્રેણી બનાવે છે.
સરળ ઓપન-એન્ડેડ વેવગાઇડ્સથી લઈને ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ હોર્ન અને સ્લોટ સ્ટ્રક્ચર્સ સુધી, એપરચર એન્ટેના ગેઇન, બીમવિડ્થ, ધ્રુવીકરણ, ફ્રીક્વન્સી રેન્જ અને સિસ્ટમ ઇન્ટિગ્રેશન આવશ્યકતાઓના વિવિધ સંયોજનો માટે ડિઝાઇન કરી શકાય છે.
RF પરીક્ષણ, સંદેશાવ્યવહાર, રડાર અને માપન પ્રણાલીઓ માટે એન્ટેના પસંદ કરતી વખતે અથવા ડિઝાઇન કરતી વખતે, છિદ્રનું કદ, ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ક્ષેત્ર વિતરણ, વેવગાઇડ મોડ્સ અને આસપાસના માળખાં રેડિયેશન કામગીરીને કેવી રીતે અસર કરે છે તે સમજવું આવશ્યક છે.
પોસ્ટ સમય: ઓગસ્ટ-૧૪-૨૦૨૬
