एक डबल रिज्ड हॉर्न एंटीना RF सिग्नल को निर्देशित करने के लिए डुअल रेक्टेंगुलर/रिज्ड वेवगाइड का उपयोग करता है, जो 10-15dBi गेन और ≤1.5 VSWR के साथ X/Ku-बैंड (8-40GHz) में संचालित होता है। एल्युमीनियम/कॉपर (कम नुकसान के लिए सिल्वर-प्लेटेड) से निर्मित, इसके फ्लेयर्ड रिज वेवफ्रंट का विस्तार करते हैं, जो उच्च-आवृत्ति संचार या रडार सिस्टम के लिए कुशल उत्सर्जन/रिसेप्शन को सक्षम करते हैं, और फीड स्रोतों के साथ ±0.1mm सटीकता के माध्यम से संरेखित होते हैं।
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बुनियादी परिभाषा और उद्देश्य
एक डबल रिज्ड हॉर्न एंटीना, जिसे अक्सर इंजीनियरिंग विवरणों में “डबल-रिज्ड वेवगाइड हॉर्न” कहा जाता है, एक प्रकार का दिशात्मक एंटीना है जिसे वाइड फ्रीक्वेंसी बैंड—आमतौर पर 5 GHz से 40 GHz तक, हालांकि कुछ मॉडल 60 GHz तक विस्तारित होते हैं—पर रेडियो फ्रीक्वेंसी (RF) सिग्नल प्रसारित करने या प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। मानक पिरामिडल हॉर्न एंटेना के विपरीत, जो एक एकल आयताकार वेवगाइड गले का उपयोग करते हैं, इस एंटीना में इसके वेवगाइड फीड की आंतरिक दीवारों के साथ दो समानांतर धातु की लकीरें (या “फ्लेयर्स”) होती हैं। ये लकीरें केवल सजावटी नहीं हैं: ये संकीर्ण वेवगाइड और चौड़े एपर्चर के बीच प्रतिबाधा बेमेल (impedance mismatch) को कम करके बिल्ट-इन “सिग्नल बूस्टर” की तरह काम करती हैं, जिससे अधिकांश बैंड में वोल्टेज स्टैंडिंग वेव रेशियो (VSWR) ≤1.2 तक कम हो जाता है—जो कुशल पावर ट्रांसफर के लिए महत्वपूर्ण है।
10 GHz पर संचालित एक पारंपरिक पिरामिडल हॉर्न में 12 dBi का गेन हो सकता है, लेकिन बैंडविड्थ केवल 1.5:1 (जैसे, 8-12 GHz) होती है। इसके विपरीत, एक डबल रिज्ड हॉर्न, मान लीजिए 100 मिमी × 80 मिमी एपर्चर वाला, 10 GHz पर 15 dBi गेन प्राप्त करता है और उसकी बैंडविड्थ 3:1 (7-21 GHz) होती है—जो बिना किसी दिशात्मकता खोए दोगुनी फ्रीक्वेंसी कवरेज है। ये रिज क्रॉस-पोलराइजेशन स्तर को -30 dB या उससे बेहतर तक कम कर देते हैं, जिसका अर्थ है कि वर्टिकल/हॉरिजॉन्टल पोलराइजेशन के बीच अवांछित सिग्नल “लीकेज” कम से कम होता है—यह सैटेलाइट लिंक जैसे सिस्टम के लिए महत्वपूर्ण है जहां पोलराइजेशन शुद्धता मायने रखती है।
इंजीनियर इन एंटेना को तीन मुख्य कारणों से चुनते हैं: बैंडविड्थ, सादगी, और बहुमुखी प्रतिभा। पहला, बैंडविड्थ: इनका रिज डिजाइन उन्हें सिंगल-रिज या स्मूथ-वॉल हॉर्न की तुलना में 2-3 गुना अधिक फ्रीक्वेंसी रेंज संभालने की अनुमति देता है, जिससे वे आधुनिक संचार प्रणालियों (5G mmWave, सैटेलाइट Ku-बैंड) के लिए आदर्श बन जाते हैं जिन्हें कई फ्रीक्वेंसी चैनलों पर संचालित करने की आवश्यकता होती है। दूसरा, सादगी: सैकड़ों तत्वों वाले फेज़्ड एरेज़ या सटीक संरेखण की आवश्यकता वाले पैराबोलिक डिश के विपरीत, एक डबल रिज्ड हॉर्न एक एकल, कठोर संरचना है—कोई गतिशील हिस्सा नहीं, स्थापित करने में आसान और कम लागत (बड़े पैमाने पर उत्पादित मॉडल 200–500 से शुरू होते हैं)। तीसरा, बहुमुखी प्रतिभा: वे ट्रांसमिशन और रिसेप्शन दोनों मोड में काम करते हैं। उदाहरण के लिए, रडार परीक्षण प्रयोगशालाओं में, एक 20 GHz डबल रिज्ड हॉर्न आने वाले संकेतों का अनुकरण करने के लिए 100 W की RF पावर भेजता है, जबकि इसकी वाइड बीमविथ (10 GHz पर 80°–100°) परीक्षण लक्ष्यों का समान रोशनी सुनिश्चित करती है। रेडियो खगोल विज्ञान में, बड़े मॉडल (1.5 मीटर तक एपर्चर) 10-12 dBi गेन के साथ 50-100 GHz पर मंद ब्रह्मांडीय रेडियो तरंगों को इकट्ठा करते हैं, जो आणविक बादलों या ब्लैक होल अभिवृद्धि डिस्क के अध्ययन में योगदान देते हैं।
संरचना और मुख्य भाग
6–18 GHz रेंज के लिए एक विशिष्ट इकाई की कुल लंबाई 250 मिमी हो सकती है, जिसका चौकोर एपर्चर 120 मिमी × 120 मिमी होता है, और वजन लगभग 1.8 किलोग्राम होता है, जो मजबूती, वजन और चालकता के संतुलन के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु (जैसे, 6061-T6) से निर्मित होता है।
वेवगाइड गला (Waveguide throat) प्रवेश बिंदु है, जो अक्सर क्रॉस-सेक्शन में केवल 10 मिमी × 5 मिमी का एक आयताकार चैनल होता है, जिसे मानक समाक्षीय केबल (जैसे 0.141″ सेमी-रिजिड केबल) या वेवगाइड फ्लैंज (जैसे 10-15 GHz के लिए WR-75) के आयामों से मेल खाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यहीं से दो लकीरें (ridges) शुरू होती हैं—नुकीली धातु की उभरी हुई आकृतियाँ जो वेवगाइड की पिछली दीवार से एपर्चर की ओर बढ़ती हैं। लकीरें सपाट नहीं होती हैं; उनका प्रोफाइल सटीक रूप से घुमावदार होता है, जो अक्सर 150 मिमी की लंबाई पर घातीय (exponential) या बहुपद टेपर समीकरण (जैसे, $y=e^{0.2x}$) का पालन करता है। यह वक्रता वेवगाइड की उच्च प्रतिबाधा (गले के पास 500 ओहम) से मुक्त स्थान की निम्न प्रतिबाधा (377 ओहम) तक एक सुचारु प्रतिबाधा संक्रमण प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है, जिससे प्रतिबिंब कम होते हैं और VSWR 1.5:1 से नीचे रहता है। उच्च शक्ति स्तरों (जैसे, 5 kW पीक पावर) पर विद्युत आर्किंग को रोकने के लिए रिज के सिरों को आमतौर पर 0.5 मिमी त्रिज्या के साथ गोल किया जाता है।
फ्लेयर्ड हॉर्न सेक्शन सबसे दृश्यमान भाग है, जो E-प्लेन (इलेक्ट्रिक फील्ड प्लेन) में 25° से 30° के कोण पर और H-प्लेन (मैग्नेटिक फील्ड प्लेन) में 20° से 25° के कोण पर फैलता है। यह नियंत्रित विस्तार रेडिएशन पैटर्न को आकार देता है, जिससे एक दिशात्मक बीम बनती है। आंतरिक सतहों को अक्सर सिल्वर या गोल्ड की 5-10 माइक्रोन परत के साथ इलेक्ट्रोप्लेट किया जाता है ताकि सतह की प्रतिरोधकता को कम किया जा सके, जिससे यह 2.8 μΩ·m (नंगे एल्यूमीनियम के लिए) से घटकर 1.6 μΩ·m हो जाती है, जो 20 GHz पर कंडक्टिव नुकसान को 40% से अधिक कम कर देता है। एपर्चर पर, नमी और धूल से बचाने के लिए कभी-कभी O-रिंग के साथ 3 मिमी मोटा पॉलीकार्बोनेट या फाइबरग्लास रेडोम सील किया जाता है, जो 0.3 dB से कम इंसर्शन लॉस जोड़ता है।
| भाग का नाम | विशिष्ट आयाम / विनिर्देश | प्राथमिक सामग्री | मुख्य विद्युत भूमिका |
|---|---|---|---|
| वेवगाइड गला | 10 मिमी × 5 मिमी (आयताकार) | एल्यूमीनियम (गोल्ड-प्लेटेड) | समाक्षीय केबल को रिज संरचना से मिलाता है |
| रिज (Ridges) | 150 मिमी लंबाई, 0.5 मिमी टिप त्रिज्या | पीतल या बेरिलियम कॉपर | प्रतिबाधा टेपर, बैंडविड्थ को नियंत्रित करता है |
| हॉर्न की दीवारें | 250 मिमी लंबाई, 25° फ्लेयर कोण | एल्यूमीनियम मिश्र धातु | रेडिएशन पैटर्न को आकार देता है, बीम को निर्देशित करता है |
| रेडोम (यदि मौजूद हो) | 3 मिमी मोटाई, >99% RF पारदर्शिता | पॉलीकार्बोनेट | पर्यावरण संरक्षण, न्यूनतम सिग्नल हानि |
| RF कनेक्टर | SMA, N, या 2.92 मिमी प्रकार | पीतल, PTFE इंसुलेटर | सुरक्षित केबल लगाव, सिग्नल अखंडता |
यह मजबूत यांत्रिक डिजाइन सुनिश्चित करता है कि एंटीना -40°C से +85°C तक के ऑपरेटिंग तापमान, बिना विरूपण के 150 किमी/घंटा तक की हवा के भार और बार-बार कनेक्शन चक्रों (कनेक्टर्स 500+ मेटिंग साइकिल के लिए रेटेड) को संभाल सके। जंग का प्रतिरोध करने के लिए पूरी संरचना को आमतौर पर कंडक्टिव क्रोमेट कन्वर्जन कोटिंग या ब्लैक एनोडाइजेशन के साथ तैयार किया जाता है, जिससे बाहरी तैनाती में 15 वर्षों से अधिक का परिचालन जीवन सुनिश्चित होता है।
यह सरलता से कैसे संचालित होता है
डबल रिज्ड हॉर्न एंटीना का संचालन एक विस्तृत फ्रीक्वेंसी रेंज में एक सीमित वेवगाइड सिग्नल को निर्देशित फ्री-स्पेस वेव में कुशलतापूर्वक बदलने की इसकी क्षमता पर निर्भर करता है। इसके मूल में, यह वेवगाइड की उच्च प्रतिबाधा को हवा की निम्न प्रतिबाधा के साथ क्रमिक रूप से मिलाकर काम करता है, जिससे प्रतिबिंब और ऊर्जा हानि कम से कम होती है। यह इसके आंतरिक रिज और फ्लेयर के रणनीतिक आकार के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो इलेक्ट्रोमैग्नेटिक वेव के E-फील्ड (इलेक्ट्रिक फील्ड) एकाग्रता और फेज़ फ्रंट का मार्गदर्शन करते हैं, जिससे बैंडविड्थ के दशकों में एक सुसंगत बीमविड्थ और गेन सुनिश्चित होता है। उदाहरण के लिए, 2-18 GHz संचालन के लिए डिज़ाइन किया गया एक मॉडल उस पूरे 16 GHz अंतराल में केवल ±1.5 dB का गेन वेरिएशन बनाए रखता है, जो सरल हॉर्न डिज़ाइनों के लिए असंभव है।
| मुख्य परिचालन पैरामीटर | विशिष्ट मान / रेंज | प्रदर्शन पर प्रभाव |
|---|---|---|
| परिचालन आवृत्ति | 1–40 GHz (सामान्य मॉडल) | एंटीना के तरंग दैर्ध्य और भौतिक आकार को परिभाषित करता है। |
| तात्कालिक बैंडविड्थ | 3:1 तक (जैसे, 6–18 GHz) | बिना किसी समायोजन के एक साथ कितना स्पेक्ट्रम उपयोग किया जा सकता है। |
| पावर हैंडलिंग (औसत/पीक) | 100 W / 5 kW | लो-पावर सेंसिंग बनाम हाई-पावर रडार में उपयोग निर्धारित करता है। |
| बैंड पर गेन वेरिएशन | ±1.5 dB | एंटीना की दिशात्मकता कितनी सुसंगत है इसका माप। |
| फेज़ सेंटर स्थिरता | बैंड पर < 2 मिमी बदलाव | सटीक माप और इमेजिंग अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण। |
| विशिष्ट VSWR | < 1.5:1 | कम प्रतिबिंब का अर्थ है अधिक प्रेषित शक्ति और कम हानि। |
जब एक RF सिग्नल, मान लीजिए कि रडार ट्रांसमीटर से 10 GHz, 50-वॉट का पल्स समाक्षीय कनेक्टर के माध्यम से वेवगाइड गले में प्रवेश करता है, तो उसे एक बहुत ही संकीर्ण, उच्च-प्रतिबाधा वातावरण (~500 ओहम) मिलता है। दो टेपर रिज तुरंत तरंग के E-फील्ड को उनके बीच केंद्रित कर देते हैं, जिससे उनकी घुमावदार सतहों के साथ करंट डेंसिटी बढ़ जाती है। यह एकाग्रता प्रभावी रूप से उस प्रतिबाधा को कम करती है जिसे तरंग आगे बढ़ने पर महसूस करती है। रिज टेपर को गणितीय रूप से (जैसे, 10वीं-क्रम बहुपद वक्र) डिज़ाइन किया गया है ताकि 200 मिमी की दूरी पर गले में 500 ओहम से एपर्चर पर 377 ओहम तक इस प्रतिबाधा को आसानी से कम किया जा सके, जिससे 95% (VSWR <1.5) की प्रतिबाधा मिलान दक्षता प्राप्त होती है। यही मूल युक्ति है: लकीरें तरंग को इस तरह से प्रसारित करने के लिए मजबूर करती हैं जो बहुत बड़े वेवगाइड की नकल करता है, जिससे कम-आवृत्ति वाले मोड का समर्थन होता है। यह भौतिक रूप से छोटे हॉर्न को कम कटऑफ फ्रीक्वेंसी पर संचालित करने की अनुमति देता है; एक 300 मिमी लंबे डबल रिज्ड हॉर्न में 1 GHz का लो-एंड कटऑफ हो सकता है, जबकि उसी आकार का स्मूथ-वॉल हॉर्न केवल 3 GHz तक ही संचालित होगा।
25° फ्लेयर कोण यह सुनिश्चित करने के लिए अनुकूलित है कि एपर्चर पर तरंग के केंद्र और उसके किनारों के बीच फेज़ का अंतर 90 डिग्री से कम हो, जो एक दिशात्मक बीम के लिए एक सुसंगत, समतल वेवफ्रंट बनाने के लिए आवश्यक है। इस नियंत्रित फ्लेयर के बिना, बीम अत्यधिक फैल जाएगी (हाई बीमविड्थ) और गेन गिर जाएगा। 10 GHz पर, इसका परिणाम 15 dBi का विशिष्ट गेन और E-प्लेन में 25 डिग्री तथा H-प्लेन में 30 डिग्री की -3 dB बीमविड्थ के रूप में मिलता है। रिज यहाँ भी भूमिका निभाते हैं, जो उच्च-क्रम मोड को दबाते हैं जो साइडलोब (अवांछित विकिरण दिशाएं) बना सकते हैं, जिससे साइडलोब स्तर अधिकांश कोणों के लिए -20 dB से नीचे रहता है।
मुख्य विशेषताएं और सीमाएं
6 GHz से 18 GHz तक संचालित एक मानक मॉडल आमतौर पर बैंड के उच्च सिरे पर 15 dBi का पीक गेन प्रदान करता है, जिसमें पूरी रेंज में ±2 dB का गेन वेरिएशन होता है। इसका वोल्टेज स्टैंडिंग वेव रेशियो (VSWR) 90% से अधिक बैंड के लिए 1.5:1 से नीचे रहता है, जो कुशल पावर ट्रांसफर सुनिश्चित करता है। हालांकि, यह प्रदर्शन लगभग 250 मिमी लंबाई और 120 मिमी × 120 मिमी एपर्चर के भौतिक पदचिह्न के भीतर प्राप्त किया जाता है, जिसका वजन लगभग 1.8 किलोग्राम होता है। एंटीना 25°C पर 200 W तक के औसत पावर स्तर और 3 kW के पीक पल्स को संभाल सकता है, हालांकि थर्मल विस्तार और बढ़े हुए कंडक्टर नुकसान के कारण 80°C पर यह ~30% तक कम हो जाता है।
मुख्य लाभ जो इसकी उपयोगिता को परिभाषित करते हैं उनमें शामिल हैं:
- असाधारण बैंडविड्थ अनुपात: यह 3:1 (जैसे, 6-18 GHz) या यहां तक कि 4:1 तात्कालिक बैंडविड्थ पर संचालित होता है, जिससे एक अकेला एंटीना कई नैरोबैंड इकाइयों की जगह ले सकता है, जिससे सिस्टम की लागत और जटिलता 40-60% कम हो जाती है।
- मध्यम गेन और दिशात्मकता: गेन फ्रीक्वेंसी के साथ रैखिक रूप से बढ़ता है, 6 GHz पर 8 dBi से 18 GHz पर 15 dBi तक, एक केंद्रित बीम प्रदान करता है जिसमें E-प्लेन बीमविड्थ पूरे बैंड में 60 डिग्री से 25 डिग्री तक संकुचित होती है। यह इसे मध्यम-दूरी के लिंक और कॉम्पैक्ट परीक्षण रेंज के लिए आदर्श बनाता।
- हाई पावर हैंडलिंग और मजबूती: 5 μm सिल्वर प्लेटिंग के साथ एल्यूमीनियम से निर्मित, यह कम नुकसान (18 GHz पर <0.5 dB) प्रदर्शित करता है और -40°C से +85°C तक के तापमान में काम कर सकता है, जिसका मीन टाइम बिटवीन फेलियर्स (MTBF) 50,000 घंटे से अधिक है।
एपर्चर की चौड़ाई सबसे कम आवृत्ति पर तरंग दैर्ध्य के लगभग 0.7 से 1 गुना होनी चाहिए ताकि अत्यधिक बीमविड्थ और गेन रोल-ऑफ से बचा जा सके। 1 GHz लो-एंड मॉडल के लिए, इसके लिए एक बड़े 300 मिमी × 300 मिमी एपर्चर की आवश्यकता होती है, जिसके परिणामस्वरूप एक भारी 600 मिमी लंबा एंटीना होता है जिसका वजन 5 किलोग्राम से अधिक होता है, जो कई आकार-सीमित अनुप्रयोगों के लिए अव्यावहारिक है।
इसके अलावा, ठोस एल्यूमीनियम ब्लॉक से जटिल रिज मशीनिंग विनिर्माण लागत को बढ़ाती है; एक सटीक एंटीना की लागत 800 से 2,500 तक हो सकती है, जो एक साधारण पिरामिडल हॉर्न से काफी अधिक है। विद्युत रूप से, रिज के बीच उच्च विद्युत क्षेत्र एकाग्रता के कारण स्मूथ-वॉल हॉर्न की तुलना में यह डिजाइन कम पीक पावर हैंडलिंग सीमा पेश करता है, जिससे 0.5 atm से नीचे के दबाव पर हवा के टूटने (air breakdown) का जोखिम बढ़ जाता है। बैंडविड्थ और फेज़ रैखिकता के बीच एक प्रदर्शन समझौता भी है। जबकि आयाम प्रतिक्रिया फ्लैट है, फेज़ सेंटर ऑपरेटिंग बैंडविड्थ पर 15 मिमी तक शिफ्ट हो सकता है, जिससे ~30° फेज़ त्रुटि आती है जो फेज़ सुसंगतता की आवश्यकता वाले सटीक इमेजिंग और रडार सिस्टम में प्रदर्शन को खराब करती है।
विशिष्ट उपयोग के मामले
डबल रिज्ड हॉर्न एंटेना वाइडबैंड RF सिस्टम के वर्कहॉर्स हैं, जिन्हें एकल, मजबूत इकाई के साथ कई नैरोबैंड एंटेना को बदलने की उनकी क्षमता के लिए बेशकीमती माना जाता है। इनका परिचालन स्वीट स्पॉट 1 GHz से 40 GHz तक निरंतर कवरेज की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में है, जिसमें <1.8:1 का विशिष्ट VSWR और 8 dBi से 20 dBi तक का गेन होता है। बैंडविड्थ और मध्यम दिशात्मकता का यह संयोजन उन्हें आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में अपरिहार्य बनाता है, नए 5G हैंडसेट की विकिरण शक्ति को मान्य करने से लेकर 30 GHz सैटेलाइट ट्रांसपोंडर को कैलिब्रेट करने तक।
इनके प्राथमिक अनुप्रयोग हैं:
- EMC/EMI प्री-कॉम्प्लायंस और फुल कॉम्प्लायंस टेस्टिंग: इलेक्ट्रॉनिक उत्सर्जन और 30 MHz से 18 GHz तक की इम्युनिटी (जैसे, FCC पार्ट 15, CISPR 32 के अनुसार) को स्कैन करने के लिए शील्डेड कक्षों में विकिरण स्रोत और प्राप्त करने वाले एंटीना दोनों के रूप में उपयोग किया जाता है। इनकी विस्तृत बैंडविड्थ एक ही स्वीप को कई नियामक बैंडों को कवर करने की अनुमति देती है, जिससे परीक्षण समय ~50% कम हो जाता है।
- रडार क्रॉस-सेक्शन (RCS) मापन और एनेकोइक चैंबर टेस्टिंग: एक कैलिब्रेटेड इलुमिनेटर के रूप में कार्य करते हुए, उनका स्थिर फेज़ सेंटर (बैंड पर < 5 मिमी बदलाव) और ज्ञात गेन, 8-12 GHz (X-बैंड) जैसी फ्रीक्वेंसी पर स्टील्थ कोटिंग्स से लेकर 1:20 स्केल के विमान मॉडलों तक, लक्ष्यों के परावर्तक गुणों को सटीक रूप से मापने के लिए महत्वपूर्ण हैं।
- स्पेक्ट्रम मॉनिटरिंग और सिग्नल इंटेलिजेंस (SIGINT): दिशा खोजने वाले सिस्टम के लिए एरेज़ में तैनात, उनकी विस्तृत तात्कालिक बैंडविड्थ वास्तविक समय में 500 MHz से 2 GHz स्पेक्ट्रम की निगरानी करने की अनुमति देती है, जो < 3° की कोणीय सटीकता के साथ उत्सर्जक स्थानों को इंगित करती है।
- सामग्री लक्षण वर्णन और परावैद्युत संपत्ति परीक्षण: एक कंपोजिट सामग्री के माध्यम से 10 kW पीक पावर पल्स संचारित करके और प्राप्त सिग्नल के एटेन्यूएशन और फेज़ शिफ्ट का विश्लेषण करके, इंजीनियर < 2% की त्रुटि के साथ सामग्री की परमिटिविटी और लॉस टेंगेंट की गणना कर सकते हैं।
| अनुप्रयोग | मुख्य फ्रीक्वेंसी रेंज | महत्वपूर्ण एंटीना पैरामीटर | विशिष्ट सिस्टम लाभ |
|---|---|---|---|
| EMC/EMI टेस्टिंग | 30 MHz – 18 GHz | VSWR < 2.0:1, गेन: 5-15 dBi | 50% तेज़ परीक्षण, कई मानकों के लिए एकल एंटीना |
| RCS मापन | 2-18 GHz (S-Ku बैंड) | फेज़ सेंटर स्थिरता (< 5 मिमी), गेन फ्लैटनेस ±1.5 dB | छोटे लक्ष्यों के लिए 3 गुना बेहतर माप सटीकता |
| SIGINT/DF सिस्टम | 0.5-18 GHz | वाइड तात्कालिक बैंडविड्थ (3:1), क्रॉस-पोल < -25 dB | 2 GHz स्पेक्ट्रम स्वाथ्स की वास्तविक समय की निगरानी |
| सामग्री परीक्षण | 1-40 GHz | हाई पावर हैंडलिंग (5 kW पीक), सटीक अंशांकन | < 2% त्रुटि के साथ सामग्री हानि टेंगेंट मापता है |
| 5G mmWave R&D | 24-44 GHz | कॉम्पैक्ट आकार (जैसे, 100 मिमी एपर्चर), बीमविथ > 50° | बेस स्टेशनों के लिए 400 MHz चौड़े चैनलों की विशेषता बताता है |
रक्षा क्षेत्र में, इन एंटेना को विमानों पर इलेक्ट्रॉनिक वारफेयर (EW) पॉड्स में एकीकृत किया जाता है, जहाँ उनकी -40°C से +85°C ऑपरेटिंग तापमान रेंज और 100 W औसत शक्ति को संभालने की क्षमता उन्हें 4-8 GHz (C-बैंड) जैसे पूरे बैंड में जामिंग संकेतों के लिए आदर्श बनाती है। वाणिज्यिक वायरलेस के लिए, R&D प्रयोगशालाएं 5G फेज़्ड एरे मॉड्यूल के बीमफॉर्मिंग पैटर्न को चित्रित करने के लिए 18-40 GHz मॉडल का उपयोग करती हैं, जिससे हॉर्न के ज्ञात गेन का लाभ उठाकर प्रभावी आइसोट्रोपिक रेडिएटेड पावर (EIRP) को ±0.8 dB सटीकता के साथ मापा जा सकता है। एंटीना का मजबूत कास्ट एल्यूमीनियम निर्माण, अक्सर IP67 रेटिंग के साथ, निगरानी टावरों पर स्थायी बाहरी तैनाती की अनुमति देता है, जिसका सेवा जीवन 15 वर्ष होता है, जो 150 किमी/घंटा की हवा के भार और 100% तक की आर्द्रता को सहन करता है।
कैसे चुनें
चुनाव में फ्रीक्वेंसी कवरेज, भौतिक आकार, गेन और लागत के बीच सीधा समझौता शामिल है। उदाहरण के लिए, 2-18 GHz रेंज की पेशकश करने वाले एंटीना की लंबाई आमतौर पर 250 मिमी और एपर्चर 120 मिमी x 120 मिमी होगा, जिसका वजन 1.8 किलोग्राम होगा, जबकि 18-40 GHz को कवर करने वाला मॉडल 120 मिमी लंबा और 50 मिमी एपर्चर के साथ काफी छोटा होगा, जिसका वजन केवल 0.6 किलोग्राम होगा। कीमतें एक मानक-गेन (8-15 dBi) मॉडल के लिए 800 से लेकर पूर्ण अंशांकन डेटा के साथ सटीक, उच्च-गेन (20 dBi) इकाई के लिए 4,000 तक हो सकती हैं। मुख्य बात यह है कि उस प्रदर्शन के लिए अधिक भुगतान करने से बचें जिसकी आपको आवश्यकता नहीं है।
आपकी चयन प्रक्रिया आपके अनुप्रयोग की प्राथमिक विद्युत और यांत्रिक बाधाओं द्वारा निर्धारित होनी चाहिए।
अनिवार्य फ्रीक्वेंसी रेंज से शुरू करें। केवल बाहरी सीमाओं को न देखें; उस बैंड के भीतर प्रदर्शन की जाँच करें। यदि आपका सिस्टम 6 GHz से 18 GHz तक संचालित होता है, तो सुनिश्चित करें कि एंटीना का VSWR 1.8:1 से नीचे है और इसका गेन वेरिएशन उस पूरे 12 GHz अंतराल में ±2 dB के भीतर है। 1-18 GHz की रेटेड रेंज वाले एंटीना का प्रदर्शन 2 GHz से नीचे खराब (VSWR > 2.5:1) हो सकता है, जिससे यह अनुपयुक्त हो जाता है यदि आपको 1.5 GHz पर स्वच्छ सिग्नल की आवश्यकता है।
10 GHz पर 15 dBi गेन, 9 dBi एंटीना की तुलना में 6 dB बेहतर सिग्नल-टू-नॉइज़ रेशियो प्रदान करता है, जो संचार रेंज को प्रभावी रूप से दोगुना कर देता है। हालाँकि, उच्च गेन का अर्थ है एक संकीर्ण बीमविड्थ (जैसे, 15° बनाम 40°), जिसके लिए अधिक सटीक लक्ष्य निर्धारण की आवश्यकता होती है।
पावर हैंडलिंग एक महत्वपूर्ण लेकिन अक्सर अनदेखा किया जाने वाला विनिर्देश है। यदि आप 50 W निरंतर सिग्नल प्रसारित कर रहे हैं, तो 100 W औसत के लिए रेटेड एंटीना 50% सुरक्षा मार्जिन प्रदान करता है, जो लंबे समय तक उपयोग से थर्मल क्षति को रोकता है। 5 kW पीक पावर वाले स्पंदित (pulsed) रडार सिस्टम के लिए, अपनी विशिष्ट परिचालन आवृत्ति पर एंटीना की पीक पावर रेटिंग सत्यापित करें, क्योंकि यह बैंड किनारों पर 20% तक कम हो सकती है।
18 GHz से नीचे की आवृत्तियों के लिए, एक मानक N-टाइप कनेक्टर मजबूत और लागत प्रभावी है। 40 GHz या उससे अधिक के संचालन के लिए, मोडल नुकसान (modal losses) से बचने के लिए आपको 2.92 मिमी (K-टाइप) कनेक्टर का उपयोग करना चाहिए जो 30 GHz पर 0.5 dB इंसर्शन लॉस जोड़ सकता है। साथ ही, यांत्रिक वातावरण पर विचार करें। यदि एंटीना बाहर लगाया जाएगा, तो सुनिश्चित करें कि इसमें IP67 रेटिंग या उससे बेहतर हो, कम से कम -40°C से +70°C की ऑपरेटिंग तापमान रेंज हो, और 10+ वर्ष का जीवनकाल सुनिश्चित करने के लिए पाउडर-कोटेड एल्यूमीनियम जैसी संक्षारण-प्रतिरोधी सामग्री से निर्मित हो।