వార్తలు - యాంటెన్నా సిద్ధాంతం – ప్రాథమిక పారామితులు

ఈ అధ్యాయం వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క ప్రాథమిక పారామితులను పరిచయం చేస్తుంది, కమ్యూనికేషన్ వ్యవస్థలలో యాంటెనాల పాత్రపై మెరుగైన అవగాహన కల్పించడమే దీని లక్ష్యం. వైర్‌లెస్ కమ్యూనికేషన్ విద్యుదయస్కాంత తరంగాల రూపంలో జరుగుతుంది, కాబట్టి తరంగాల ప్రసార లక్షణాలను అర్థం చేసుకోవడం చాలా అవసరం.

ఈ అధ్యాయంలో, మనం ఈ క్రింది పారామితులను చర్చిస్తాము:

• పౌనఃపున్యం
• తరంగదైర్ఘ్యం
• ఇంపెడెన్స్ మ్యాచింగ్
•VSWR & ప్రతిబింబిత శక్తి
•బ్యాండ్‌విడ్త్
•శాతం బ్యాండ్‌విడ్త్
•వికిరణ తీవ్రత

ఇప్పుడు, వాటిని వివరంగా పరిశీలిద్దాం.

పౌనఃపున్యం：

ప్రామాణిక నిర్వచనం ప్రకారం, పౌనఃపున్యం అనేది ఒక యూనిట్ కాలంలో ఒక తరంగం పునరావృతమయ్యే సంఖ్య. సరళంగా చెప్పాలంటే, ఒక సంఘటన ఎంత తరచుగా జరుగుతుందో పౌనఃపున్యం వివరిస్తుంది. ఒక ఆవర్తన తరంగం ప్రతి T సెకన్లకు (ఒక ఆవర్తనం) పునరావృతమవుతుంది, మరియు దాని పౌనఃపున్యం ఆవర్తన కాలం T యొక్క విలోమం అవుతుంది.

గణితపరంగా, ఇది ఈ క్రింది విధంగా కనిపిస్తుంది:

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

•F అనేది ఆవర్తన తరంగం యొక్క పౌనఃపున్యాన్ని సూచిస్తుంది, అయితే

•T అనేది ఒక పూర్తి చక్రాన్ని పూర్తి చేయడానికి పట్టే సమయం.

పౌనఃపున్యాన్ని హెర్ట్జ్‌లలో కొలుస్తారు, దీనిని Hz అని సంక్షిప్తీకరిస్తారు.

పై పటం ఒక సైన్ తరంగాన్ని వివరిస్తుంది, ఇది సమయం (ms లో) యొక్క ప్రమేయంగా వోల్టేజ్ (mV లో) ను ప్లాట్ చేస్తుంది. ఈ తరంగరూపం ప్రతి 2t మిల్లీసెకన్లకు పునరావృతమవుతుంది; అందువల్ల, దాని ఆవర్తనం T = 2t ms, మరియు దాని పౌనఃపున్యం f = 1/(2t) kHz.

తరంగదైర్ఘ్యం：

ప్రామాణిక నిర్వచనం ప్రకారం, వరుసగా ఉండే రెండు శిఖరాల మధ్య లేదా వరుసగా ఉండే రెండు లోయల మధ్య దూరాన్ని తరంగదైర్ఘ్యం అంటారు.

సులభంగా చెప్పాలంటే, తరంగదైర్ఘ్యం అనేది రెండు ప్రక్కప్రక్క ధనాత్మక శిఖరాల మధ్య లేదా రెండు ప్రక్కప్రక్క రుణాత్మక శిఖరాల మధ్య ఉండే దూరం. కింది పటంలో ఒక ఆవర్తన తరంగరూపం చూపబడింది, దానిలో తరంగదైర్ఘ్యం (λ) మరియు వ్యాప్తి గుర్తించబడ్డాయి. పౌనఃపున్యం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, తరంగదైర్ఘ్యం అంత తక్కువగా ఉంటుంది, మరియు దీనికి విరుద్ధంగా కూడా ఉంటుంది.

తరంగదైర్ఘ్యం యొక్క సూత్రం:

$$\lambda = \frac{c}{f}$$

•λ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని సూచిస్తుంది

•C అనేది కాంతి వేగం ($3 \times 10^8$ మీటర్లు ప్రతి సెకనుకు)

•F అనేది పౌనఃపున్యం

తరంగదైర్ఘ్యం λను మీటర్లు, అడుగులు లేదా అంగుళాలు వంటి పొడవు ప్రమాణాలలో వ్యక్తపరుస్తారు. సాధారణంగా ఉపయోగించే ప్రమాణం మీటర్.

ఇంపీడెన్స్ మ్యాచింగ్:

ప్రామాణిక నిర్వచనం ప్రకారం, ట్రాన్స్‌మిటర్ యొక్క ఇంపెడెన్స్ రిసీవర్ యొక్క ఇంపెడెన్స్‌కు సుమారుగా సమానంగా ఉన్నప్పుడు ఇంపెడెన్స్ మ్యాచింగ్ జరుగుతుంది.

యాంటెన్నా మరియు సర్క్యూట్ మధ్య ఇంపీడెన్స్ మ్యాచింగ్ అవసరం. యాంటెన్నా మరియు రిసీవర్ లేదా ట్రాన్స్‌మిటర్ మధ్య గరిష్ట పవర్ బదిలీని సాధించడానికి, యాంటెన్నా, ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ మరియు సర్క్యూట్ యొక్క ఇంపీడెన్స్‌లు సరిపోలాలి.

సరిపోల్చవలసిన అవసరం
రెసొనెంట్ పరికరాలు నిర్దిష్ట నారోబ్యాండ్ ఫ్రీక్వెన్సీలలో ఉత్తమమైన అవుట్‌పుట్‌ను అందించగలవు. ఒక యాంటెన్నా యొక్క ఇంపీడెన్స్ సరిగ్గా మ్యాచ్ అయినప్పుడు, అది మెరుగైన అవుట్‌పుట్ పనితీరును సాధించగలదు.

•యాంటెన్నా ఇంపిడెన్స్ ఖాళీ ప్రదేశం యొక్క ఇంపిడెన్స్‌తో సరిపోలినప్పుడు, యాంటెన్నా ద్వారా ప్రసరించే శక్తి సమర్థవంతంగా ప్రసారం చేయబడుతుంది

• స్వీకరించే యాంటెన్నా విషయంలో, దాని అవుట్‌పుట్ ఇంపిడెన్స్, స్వీకరించే యాంప్లిఫైయర్ సర్క్యూట్ యొక్క ఇన్‌పుట్ ఇంపిడెన్స్‌కు సరిపోలాలి.

• ప్రసార యాంటెన్నా విషయంలో, దాని ఇన్‌పుట్ ఇంపిడెన్స్ ప్రసార యాంప్లిఫైయర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ ఇంపిడెన్స్‌తో పాటు ప్రసార లైన్ యొక్క క్యారెక్టరిస్టిక్ ఇంపిడెన్స్‌కు కూడా సరిపోలాలి.

ఇంపిడెన్స్‌ను ఓమ్‌లలో కొలుస్తారు, దీనిని Z అనే గుర్తుతో సూచిస్తారు.

VSWR & ప్రతిబింబిత శక్తి：

ప్రామాణిక నిర్వచనం ప్రకారం, ఒక స్థిర తరంగంలో గరిష్ట వోల్టేజ్ మరియు కనిష్ట వోల్టేజ్ ల నిష్పత్తిని వోల్టేజ్ స్థిర తరంగ నిష్పత్తి (VSWR) అంటారు.

యాంటెన్నా, ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ మరియు సర్క్యూట్ యొక్క ఇంపీడెన్స్‌లు సరిపోలనప్పుడు, శక్తిని సమర్థవంతంగా ప్రసరింపజేయలేము; దానికి బదులుగా, శక్తిలో కొంత భాగం వెనక్కి పరావర్తనం చెందుతుంది.

ప్రధాన లక్షణాలు —

• ఇంపీడెన్స్ అసమతుల్యత స్థాయిని సూచించే పరామితిని వోల్టేజ్ స్టాండింగ్ వేవ్ రేషియో (VSWR) అంటారు.

•VSWR అంటే వోల్టేజ్ స్టాండింగ్ వేవ్ రేషియో మరియు దీనిని సాధారణంగా SWR అని కూడా అంటారు

• ఇంపీడెన్స్ వ్యత్యాసం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, VSWR విలువ అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది

• సమర్థవంతమైన రేడియేషన్‌ను సాధించడానికి, ఆదర్శ VSWR విలువ 1:1

• పరావర్తన శక్తి అనేది ముందుకు వెళ్లే శక్తిలో వృధా అయ్యే భాగాన్ని సూచిస్తుంది. పరావర్తన శక్తి మరియు VSWR అనేవి ప్రాథమికంగా ఒకే భౌతిక దృగ్విషయాన్ని వేర్వేరు దృక్కోణాల నుండి వివరిస్తాయి.

బ్యాండ్‌విడ్త్:

ప్రామాణిక నిర్వచనం ప్రకారం, ఒక నిర్దిష్ట కమ్యూనికేషన్ కోసం కేటాయించబడిన, నిర్దిష్ట తరంగదైర్ఘ్య పరిధిలోని ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్‌ను బ్యాండ్‌విడ్త్ అంటారు.

ఒక సిగ్నల్ ప్రసారం చేయబడినప్పుడు లేదా స్వీకరించబడినప్పుడు, అది ఒక నిర్దిష్ట ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిలో పనిచేస్తుంది. ప్రసారం సమయంలో ఇతర సిగ్నల్స్ నుండి అంతరాయాన్ని నివారించడానికి, ఈ నిర్దిష్ట ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిని ఒక నిర్దిష్ట సిగ్నల్‌కు కేటాయిస్తారు.

•బ్యాండ్‌విడ్త్ అనేది సిగ్నల్ ప్రసారం యొక్క అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు తక్కువ-ఫ్రీక్వెన్సీ పరిమితుల మధ్య ఉన్న ఫ్రీక్వెన్సీ పరిధిని సూచిస్తుంది

• ఒకసారి బ్యాండ్‌విడ్త్ కేటాయించబడిన తర్వాత, దానిని ఇతరులు ఉపయోగించలేరు

• మొత్తం స్పెక్ట్రమ్ బ్యాండ్‌విడ్త్ విభాగాలుగా విభజించబడింది, ప్రతి విభాగం వేర్వేరు ట్రాన్స్‌మిటర్‌లకు కేటాయించబడుతుంది.

మనం ఇప్పుడే చర్చించిన బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను సంపూర్ణ బ్యాండ్‌విడ్త్ అని కూడా పిలవవచ్చు.

శాతం బ్యాండ్‌విడ్త్：

ప్రామాణిక నిర్వచనం ప్రకారం, సంపూర్ణ బ్యాండ్‌విడ్త్‌కు మరియు దాని కేంద్ర పౌనఃపున్యానికి గల నిష్పత్తిని శాతపు బ్యాండ్‌విడ్త్ అంటారు.

ఒక బ్యాండ్‌లో సిగ్నల్ బలం గరిష్ట స్థాయికి చేరే పౌనఃపున్యాన్ని అనునాద పౌనఃపున్యం అంటారు, దీనిని బ్యాండ్ యొక్క కేంద్ర పౌనఃపున్యం అని కూడా పిలుస్తారు మరియు fC తో సూచిస్తారు.

•బ్యాండ్‌లోని అధిక మరియు తక్కువ పౌనఃపున్యాలను వరుసగా fH మరియు fL గా సూచిస్తారు.

• సంపూర్ణ బ్యాండ్‌విడ్త్ fH − fL ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది

• ఫ్రీక్వెన్సీ బ్యాండ్ యొక్క వెడల్పును అంచనా వేయడానికి, దాని ఫ్రాక్షనల్ బ్యాండ్‌విడ్త్ లేదా పర్సెంటేజ్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను లెక్కించడం అవసరం.

ఒక కాంపోనెంట్ లేదా సిస్టమ్ నిర్వహించగల ఫ్రీక్వెన్సీ వైవిధ్యాల పరిధిని అర్థం చేసుకోవడానికి పర్సెంటేజ్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను లెక్కిస్తారు.

•fH అధిక పౌనఃపున్యాన్ని సూచిస్తుంది

•fL తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీని సూచిస్తుంది

•fc కేంద్ర పౌనఃపున్యాన్ని సూచిస్తుంది

శాతం బ్యాండ్‌విడ్త్ ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, ఛానల్ బ్యాండ్‌విడ్త్ అంత విస్తృతంగా ఉంటుంది.

వికిరణ తీవ్రత：

వికిరణ తీవ్రతను, ప్రతి యూనిట్ ఘన కోణానికి వెలువడే శక్తిగా నిర్వచిస్తారు.

ఒక యాంటెన్నా కొన్ని నిర్దిష్ట దిశలలో మరింత తీవ్రంగా వికిరణం చేస్తుంది, ఇది దాని గరిష్ట వికిరణ తీవ్రతకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. సాధ్యమయ్యే గరిష్ట వికిరణ పరిధిని వికిరణ తీవ్రత ద్వారా వర్గీకరిస్తారు.

గణిత వ్యక్తీకరణ
వికిరణ శక్తి సాంద్రతను వ్యాసార్థ దూరపు వర్గంతో గుణించడం ద్వారా వికిరణ తీవ్రతను పొందుతారు: