द्वैध ध्रुवीकरण हॉर्न एंटीना प्रदर्शन में सुधार क्यों करता है

ध्रुवीकरण विविधता सिद्धांत

पिछले साल, चाइनासैट 9B उपग्रह के फीड नेटवर्क ने बड़ी सुर्खियां बटोरीं — VSWR अचानक 1.25 से बढ़कर 2.3 हो गया, जिससे सीधे तौर पर पूरे उपग्रह का EIRP 2.7dB कम हो गया और तुरंत $8.6 मिलियन का नुकसान हुआ। इस घटना ने हम माइक्रोवेव इंजीनियरों को एक कड़वा सच समझाया: ध्रुवीकरण विविधता (polarization diversity) केवल एक अतिरिक्त बोनस नहीं है; यह एक जीवन रेखा है।

सैन्य मानक MIL-STD-188-164A में कुछ अंतर्दृष्टि है, जिसमें ध्रुवीकरण अलगाव (polarization isolation) ≥30dB प्राप्त करने के लिए डुअल-पोलराइजेशन सिस्टम की आवश्यकता होती है। यह संख्या डरावनी लगती है, लेकिन जब Keysight N5291A वेक्टर नेटवर्क एनालाइजर के साथ परीक्षण किया गया, तो हमने पाया कि डाइलेक्ट्रिक-फिल्ड वेवगाइड की अण्डाकारता त्रुटि (ellipticity error) में प्रत्येक 0.5° की वृद्धि अलगाव में 5dB की गिरावट का कारण बनती है। पिछले साल, एक निश्चित मिसाइल-जनित रडार का परीक्षण करते समय, WR-15 फ्लैंज सतह खुरदरापन Ra मान 0.2μm से अधिक हो गया, जिससे सीधे क्रॉस-पोलराइजेशन घटक सीमा से बाहर हो गए, और पूरी प्रोजेक्ट टीम ने मानक को पूरा करने के लिए तीन दिनों तक रात भर काम किया।

असली स्थिति को संभालने के लिए, ब्रूस्टर एंगल (Brewster’s Angle) की बारीकियों को समझना चाहिए। पिछले साल, ESA के गैलीलियो उपग्रह की मरम्मत करते समय, हमने 58° के इंसिडेंस कोण पर क्षैतिज पोलराइजेशन तरंगों के शून्य के करीब परावर्तन गुणांक होने की विशेषता का उपयोग किया, जिससे सिग्नल लॉस को 0.15dB/m तक सीमित करने में सफलता मिली। उस समय, फेज नॉइज़ को मापने के लिए Rohde & Schwarz ZVA67 का उपयोग करते हुए, हमने पाया कि जब तक डुप्लेक्सर का सतह उपचार MIL-DTL-38999 मानक को पूरा करता है, पोलराइजेशन शुद्धता 99.7% से ऊपर स्थिर रह सकती है।

• उपग्रह-जनित प्रणालियों के वैक्यूम परीक्षण को कड़ाई से नियंत्रित किया जाना चाहिए: थर्मल वैक्यूम साइकिलिंग ≥50 बार (-180°C~+120°C)
• फीड नेटवर्क ट्यूनिंग को तीन प्रमुख कारकों पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए: मोड प्योरिटी फैक्टर >0.95 / VSWR <1.3 / पोर्ट आइसोलेशन >35dB
• सैन्य-ग्रेड कनेक्टर्स को Pasternack की PE15SJ20 श्रृंखला का उपयोग करना चाहिए, जिसमें मापा गया इंसर्शन लॉस Eravant उत्पादों की तुलना में 0.08dB कम है

ध्रुवीकरण विविधता के बारे में लोगों को सबसे ज्यादा डराने वाली चीज़ नियर-फील्ड फेज जिटर (phase jitter) है। एक निश्चित प्रारंभिक चेतावनी वाले विमान रडार को इसके कारण झटका लगा — 70% आर्द्रता पर एल्यूमीनियम मिश्र धातु फीड के कारण पोलराइजेशन अक्षीय अनुपात (axial ratio) 4.5dB तक गिर गया। बाद में, गोल्ड-प्लेटेड टाइटेनियम मिश्र धातु पर स्विच करने और सतह खुरदरापन को Ra0.4μm (94GHz तरंग दैर्ध्य के 1/200 के बराबर) तक कम करने से अंततः अक्षीय अनुपात सैन्य-स्वीकार्य स्तर 1.2dB पर वापस आ गया।

नासा JPL के तकनीकी ज्ञापन (JPL D-102353) में एक चतुर तरकीब है: पोलराइजेशन ट्विस्ट जोड़ों के लिए मेटामटेरियल्स का उपयोग करना, जिससे पारंपरिक यांत्रिक संरचनाओं के प्रतिक्रिया समय को 120ms से घटाकर 8ms कर दिया गया। पिछले महीने, एक निश्चित LEO उपग्रह के जमीनी परीक्षण के दौरान, इस समाधान ने वैक्यूम वातावरण में 10^15 प्रोटॉन/सेमी² विकिरण का सामना किया, जिससे फेज स्थिरता त्रुटि लगातार ±0.5° के भीतर बनी रही।

अब आप समझ गए कि IEEE 802.16 मानक डुअल पोलराइजेशन को अनिवार्य क्यों बनाता है? जब सौर विकिरण प्रवाह 10^4 W/m² से अधिक हो जाता है, तो सिंगल-पोलराइजेशन सिस्टम की बिट त्रुटि दर तीन गुना तक बढ़ सकती है। लेकिन डुअल पोलराइजेशन + पोलर कोडिंग के साथ, आयनमंडल की हलचल (ionospheric scintillation) का सामना करने पर भी QPSK मॉड्यूलेशन के तहत BER <10^-6 बना रहता है।

मल्टी-सिग्नल पृथक्करण तकनीक

रात 3 बजे, इंटेलसैट (Intelsat) के कंट्रोल सेंटर में अचानक अलार्म बजने लगा — कक्षा में मौजूद एक उपग्रह पर 0.15° का डॉपलर सुधार विचलन हुआ, जिससे सीधे तौर पर ग्राउंड स्टेशन द्वारा प्राप्त Ku-बैंड संकेतों में 3dB का उतार-चढ़ाव आया। जियोस्टेशनरी ऑर्बिट संचार में त्रुटि का यह स्तर वीडियो कॉन्फ्रेंस को सामूहिक रूप से डिस्कनेक्ट करने के लिए पर्याप्त है। Tiantong-1 के पेलोड डिजाइन में भाग लेने वाले इंजीनियरों के रूप में, हमने Keysight N5291A नेटवर्क एनालाइजर उठाया और सीधे एनेकोइक चैंबर (anechoic chamber) की ओर चल पड़े।

उपग्रह संचार पर काम करने वाला कोई भी व्यक्ति समझता है कि ध्रुवीकरण अलगाव (polarization isolation) सिग्नल पृथक्करण की कुंजी है। पिछले साल की ChinaSat 9B घटना के दौरान, फीड नेटवर्क VSWR (वोल्टेज स्टैंडिंग वेव रेशियो) 1.25 से बढ़कर 1.55 हो गया, जिससे ऑर्थोगोनल पोलराइजेशन सिग्नलों को सीधे एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप करने की अनुमति मिल गई। जब हमने दोषपूर्ण घटक को अलग किया, तो हमने पाया कि वैक्यूम वातावरण में वेवगाइड के अंदर की सिल्वर प्लेटिंग नैनोस्केल पर उखड़ गई थी, जिससे खुरदरापन Ra मान 0.6μm से खराब होकर 1.2μm हो गया था — जो 94GHz बैंड में सिग्नलों के लिए बजरी वाली सड़क बिछाने के समान है।

वास्तविक दुनिया के संचालन में सबसे महत्वपूर्ण पहलू क्रॉस-पोलराइजेशन डिस्क्रिमिनेशन (XPD) है। पिछले साल, एक निश्चित सैन्य फेज़्ड एरे का परीक्षण करते समय, Rohde & Schwarz के ZVA67 नेटवर्क एनालाइजर ने दिखाया कि जब आसन्न बीमों के बीच ध्रुवीकरण कोण का अंतर 15° से कम था, तो इंटरसिम्बल इंटरफेरेंस (ISI) के कारण बिट त्रुटि दर सीधे 10⁻³ तक बढ़ जाएगी — जो भेजे गए प्रत्येक 1000 डेटा पैकेट में से 3 को खोने के बराबर है। इसका समाधान काफी कड़ा था: हमने फीड नेटवर्क में एक पोलराइजेशन ग्रिड लगा दिया, जिससे अलगाव 25dB से बढ़कर 35dB हो गया।

• [सैन्य-ग्रेड ऑपरेशन] नासा का डीप स्पेस नेटवर्क इससे भी आगे जाता है — सीधे सुपरकंडक्टिंग नियोबियम नाइट्राइड रेज़ोनेटर का उपयोग करता है, जो 4K क्रायोजेनिक तापमान पर इंसर्शन लॉस को 0.001dB/cm तक दबा देता है
• [हाई-टेक अलर्ट] DARPA की नवीनतम परियोजना में प्लाज्मा-ट्यूनेबल फिल्टर शामिल हैं, जो नैनोसेकंड-स्तरीय आवृत्ति स्विचिंग प्राप्त करने के लिए आयनित गैस का उपयोग करते हैं

मुझे याद है एक बार APSTAR-6D पर क्रॉस-पोलराइजेशन हस्तक्षेप से निपटते समय, हमने मशीन लर्निंग-असिस्टेड प्रि-डिस्टॉर्शन एल्गोरिदम का उपयोग किया था। क्रॉस-पोलराइजेशन कैंसिलेशन मापदंडों की रीयल-टाइम निगरानी करके, सिस्टम ने 3000 से अधिक फेज शिफ्टर्स की स्थिति को स्वचालित रूप से समायोजित किया। इस तरकीब ने उपग्रह को 20dB बारिश के क्षीणन (rain fade) के तहत भी 0.05° ध्रुवीकरण संरेखण सटीकता बनाए रखने की अनुमति दी — जैसे तूफान में चावल के दाने के माध्यम से सुई पिरोना।

अब अत्याधुनिक तकनीक बहुआयामी मल्टीप्लेक्सिंग (multidimensional multiplexing) है। पिछले साल इंटरनेशनल माइक्रोवेव सिम्पोजियम में, MIT की एक टीम ने ध्रुवीकरण, कक्षीय कोणीय गति (orbital angular momentum) और आवृत्ति का एक साथ उपयोग करते हुए ट्रिपल-पृथक्करण तकनीक का प्रदर्शन किया। उन्होंने 110GHz पर 8.4Tbps की ट्रांसमिशन दर हासिल की, जो 1 सेकंड में लाइब्रेरी ऑफ कांग्रेस के पूरे भौतिक संग्रह को प्रसारित करने के बराबर है।

बारिश क्षीणन निवारण

पिछले साल के तूफान के मौसम के दौरान, APSTAR 6 ने अचानक डाउनलिंक के Eb/N0 में 4.2dB की गिरावट का अनुभव किया, जिसमें निगरानी प्रणाली टोक्यो खाड़ी पर बारिश की तीव्रता 78 मिमी/घंटा तक पहुंचने दिखा रही थी — जो ITU-R P.618-13 मॉडल द्वारा अनुमानित चरम स्थितियों से अधिक थी। उस समय ड्यूटी पर मौजूद इंजीनियर के रूप में, मैंने तुरंत फोन उठाया और चिल्लाया: “तुरंत डुअल पोलराइजेशन पर स्विच करें, और लेफ्ट-हैंड फीड पावर को 107% तक बढ़ाएं!” (यहाँ उपयोग की गई ध्रुवीकरण विविधता तकनीक बारिश के क्षीणन से निपटने का प्रमुख समाधान है।)

उपग्रह संचार में कोई भी जानता है कि बारिश की बूंदें वायुमंडलीय विद्युत क्षेत्रों के कारण गिरते समय ध्रुवीकृत हो जाती हैं, जो इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों के लिए प्राकृतिक फिल्टर की तरह काम करती हैं। सिंगल-पोलराइजेशन एंटेना इन स्थितियों में संघर्ष करते हैं, लेकिन डुअल-पोलराइजेशन (Dual Polarization) उपकरण दो चालें चल सकते हैं: जब क्षैतिज पोलराइजेशन 3dB तक कम हो जाता है, तो लंबवत पोलराइजेशन केवल 1.5dB खो सकता है। पिछले साल, Alphasat पर ESA के परीक्षण और भी प्रभावशाली थे — 94GHz बैंड पर, डुअल-पोलराइजेशन समाधानों ने सिंगल-पोलराइजेशन की तुलना में बारिश के क्षीणन में आश्चर्यजनक रूप से 5.8dB का सुधार किया।

तीन महत्वपूर्ण बिंदु हैं जिन्हें संबोधित किया जाना चाहिए:

• ध्रुवीकरण अलगाव (polarization isolation) >35dB होना चाहिए (अन्यथा, दो पोलराइजेशन चैनल एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप करेंगे, जो रेडियो स्टेशनों के ओवरलैप होने के समान है)
• फीड नेटवर्क की फेज स्थिरता को ±2° के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए (Keysight N5227B वेक्टर नेटवर्क एनालाइजर के साथ परीक्षण करते समय, तापमान मुआवजे को सक्षम करना याद रखें)
• रेडोम (radome) में सिलिकॉन नाइट्राइड सिरेमिक सामग्री का उपयोग किया जाना चाहिए (डाइलेक्ट्रिक स्थिरांक 2.8, लॉस टेंगेंट 0.0003, बारिश के कटाव का विरोध करने में पारंपरिक PTFE सामग्री की तुलना में 17 गुना मजबूत)

पिछले साल, Zhongxing 9B के अपग्रेड के दौरान, हमें एक समस्या का सामना करना पड़ा: एक वेंडर का O-ring वैक्यूम वातावरण में लीक हो गया, जिससे फीड के अंदर कंडेनसेशन हो गया। बाद में, हम फुल-वेल्डेड फ्लैंगेस (MIL-PRF-55342G सेक्शन 4.3.2.1 के अनुसार) पर स्विच कर गए और आणविक छलनी अधिशोषक (molecular sieve adsorbents) जोड़े, अंततः ECSS-Q-ST-70-38C आर्द्रता चक्र परीक्षण पास किया। इसने हमें सिखाया कि बारिश के क्षीणन का मुकाबला केवल एक तकनीक द्वारा नहीं किया जा सकता; इसके लिए सामग्री, संरचना और सिग्नल प्रोसेसिंग में एक साथ प्रयासों की आवश्यकता होती है।

अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर Ka-band टर्मिनल को देखना काफी प्रतिनिधि है: इसका डुअल-पोलराइजेशन फीड सिस्टम भारी बारिश के दौरान सर्कुलर और अण्डाकार ध्रुवीकरण मोड के बीच स्वचालित रूप से स्विच कर सकता है, जो फॉरवर्ड एरर करेक्शन कोडिंग (FEC) के साथ मिलकर लिंक को QPSK मॉड्यूलेशन स्तर पर बनाए रखता है। ग्राउंड स्टेशन परीक्षण डेटा से पता चलता है कि यह समाधान पारंपरिक सिंगल-पोलराइजेशन सिस्टम की तुलना में वार्षिक उपलब्धता में 23.7% का सुधार करता है — जो प्रति वर्ष सैटेलाइट लीजिंग फीस में अतिरिक्त $1.86 मिलियन कमाने के बराबर है।

Starlink V3 टर्मिनलों का चल रहा विकास और भी अधिक है, जो डायनेमिक पोलराइजेशन मैचिंग (Dynamic Polarization Matching) एल्गोरिदम लागू कर रहा है। स्पेसएक्स की लीक हुई टेस्ट रिपोर्ट के अनुसार, यह सिस्टम बारिश के क्षीणन का पता लगाने पर अक्षीय अनुपात (Axial Ratio) को 3dB से 1.2dB तक अनुकूलित करता है, जिससे बारिश के क्षीणन के नुकसान को दो-तिहाई प्रभावी रूप से कम किया जा सकता है।

MIMO सिस्टम अनिवार्यताएं

पिछले साल, APSTAR 6D के लिए बीमफॉर्मिंग डिबगिंग करते समय, इंजीनियरिंग टीम परीक्षण स्थल पर निराशा से उछल रही थी — MIMO चैनलों के लिए पारंपरिक सिंगल-पोलराइजेशन हॉर्न एंटेना का उपयोग करने के परिणामस्वरूप वास्तविक थ्रूपुट सैद्धांतिक मूल्यों की तुलना में आधा रह गया। उस समय, Rohde & Schwarz CMW500 टेस्टर स्क्रीन जिद्दी रूप से 2.1Gbps पर अटकी हुई थी, जो ITU-R M.2101 मानकों द्वारा आवश्यक 4.8Gbps सीमा से बहुत दूर थी।

समस्या अपर्याप्त पोलराइजेशन आयामों में निहित है। लाओ झांग ने एंटीना सरणी को स्कैन करने के लिए वेक्टर नेटवर्क एनालाइजर (Keysight PNA-X N5242B) का उपयोग किया और पाया कि सिंगल-पोलराइजेशन समाधान का क्रॉस-पोलराइजेशन डिस्क्रिमिनेशन (XPD) ±60-डिग्री स्कैनिंग पर 8dB से नीचे गिर गया। यह हाईवे पर विलय के दौरान अचानक एक लेन खोने जैसा है; डेटा प्रवाह कैसे अवरुद्ध नहीं होगा?

Zhongxing 16 से सबक लें: शुरू में सिंगल-पोलराइजेशन समाधान का उपयोग करने से बारिश के दिनों में सैटेलाइट-ग्राउंड MIMO ट्रांसमिशन का BER 10⁻³ तक बढ़ गया। बाद में, एडेप्टिव पोलराइजेशन मुआवजा एल्गोरिदम (IEEE 802.11ac में पोलराइजेशन ट्रैकिंग तंत्र देखें) के साथ मिलकर डुअल-पोलराइजेशन फीड पर स्विच करने से भारी बारिश के दौरान थ्रूपुट 3.7Gbps के ऊपर स्थिर हो गया।

5G मिलीमीटर-वेव बेस स्टेशन पर काम करने वाले भाई जानते हैं कि 28GHz बैंड पर फ्री-स्पेस पाथ लॉस आसानी से 130dB से शुरू होता है। इस बिंदु पर, डुअल-पोलराइजेशन हॉर्न का ध्रुवीकरण विविधता लाभ (Polarization Diversity Gain) जीवन रक्षक बन जाता है — माप से पता चलता है कि NLOS परिदृश्यों में, प्राप्त सिग्नल की ताकत में 17dB का सुधार हो सकता है, जो नियमों का उल्लंघन किए बिना गुप्त रूप से बेस स्टेशन ट्रांसमिट पावर को 50 गुना बढ़ाने के बराबर है।

हाल ही में, वाहन-जनित फेज़्ड एरे को डिबग करते समय, हमने एक दिलचस्प घटना की खोज की: MIMO चैनल कैलिब्रेशन के लिए डुअल-पोलराइजेशन हॉर्न का उपयोग करने से तीखे मोड़ के दौरान चैनल मैट्रिक्स कंडीशन नंबर (Condition Number) 40 से नीचे रहा। यह पारंपरिक डायपोल सरणी समाधानों की तुलना में बहुत अधिक विश्वसनीय है, क्योंकि कोई भी स्वायत्त ड्राइविंग सिस्टम को पोलराइजेशन बेमेल के कारण खराब होते नहीं देखना चाहता।

एक सामान्य तथ्य: अमेरिकी सेना के MIL-STD-188-164A में एक सख्त आवश्यकता है — सैन्य MIMO उपकरणों को डायनेमिक पोलराइजेशन मैचिंग (Dynamically Polarization Matching) का समर्थन करना चाहिए। ध्रुवीकरण जैमिंग (Polarization Jamming) की स्थिति में, सिस्टम को 200ms के भीतर ध्रुवीकरण पुनर्निर्माण पूरा करना चाहिए। पिछले साल एक निश्चित UAV प्रकार के परीक्षण के दौरान, डुअल-पोलराइजेशन हॉर्न ने इस मामले में प्रतिस्पर्धियों को पूरे 83ms से पीछे छोड़ दिया।

अब आप समझ गए कि 3GPP रिलीज 16 बेस स्टेशनों को डुअल पोलराइजेशन का समर्थन करने के लिए अनिवार्य क्यों बनाता है? अगली बार जब आप टावरों पर क्रॉस पैटर्न वाले हॉर्न एंटेना देखें (प्रोफेशनली Dual-Pol Horn कहा जाता है), तो उन्हें सजावट समझने की गलती न करें — वे असली ट्रैफिक हाईवे और टोल बूथ हैं।

अलगाव पैरामीटर

पिछले साल, AsiaSat 7 ने कक्षा में अचानक क्रॉस-पोलराइजेशन हस्तक्षेप का अनुभव किया, जिससे Ku-बैंड ट्रांसपोंडर में 6-सेकंड का संचार बाधित हुआ। ग्राउंड स्टेशन द्वारा कैप्चर किए गए टेलीमेट्री डेटा से पता चला कि अलगाव पैरामीटर गिरकर -22dB हो गया, जो ITU-R S.2199 मानकों द्वारा आवश्यक -35dB से 13dB खराब था — जो हस्तक्षेप करने वाले सिग्नलों को 20 गुना बढ़ाने के बराबर है।

माइक्रोवेव में कोई भी जानता है कि अलगाव (isolation) हॉर्न एंटेना का “एंटी-चीटिंग इंडेक्स” है। जब लंबवत और क्षैतिज पोलराइजेशन सिग्नल वेवगाइड के अंदर “फ्लर्ट” करते हैं, तो सिस्टम का प्रदर्शन ध्वस्त हो जाता है। पिछले साल, स्पेसएक्स के स्टारलिंक V1.5 उपग्रहों में ऑर्थोमोड ट्रांसड्यूसर (Orthomode Transducer) की समस्या ने अलगाव में गिरावट का कारण बना, जिससे उपयोगकर्ता टर्मिनल अपलिंक दरें आधी रह गईं, जिससे मस्क की टीम को तत्काल बीमफॉर्मिंग एल्गोरिदम पैच जारी करने के लिए मजबूर होना पड़ा।

• ध्रुवीकरण शुद्धता (Polarization Purity): नालीदार हॉर्न (corrugated horn) की दांतों वाली नाली की अवधि ±5μm तक सटीक होनी चाहिए, अन्यथा, यह “फटे पाइप” की तरह लीक होती है, जो परजीवी मोड (parasitic modes) उत्पन्न करती है।
• संरचनात्मक समरूपता: 0.05 मिमी से अधिक फ्लैंज विलक्षणता 94GHz बैंड पर एक-चौथाई तरंग दैर्ध्य फेज त्रुटि पैदा करती है।
• डाइलेक्ट्रिक मैचिंग: PTFE फिलर का डाइलेक्ट्रिक स्थिरांक (ε_r) तापमान गुणांक <5ppm/℃ होना चाहिए; अन्यथा, थर्मल विस्तार और संकुचन सीधे इलेक्ट्रोमैग्नेटिक सीमा स्थितियों को बदल देते हैं।

व्यवहार में सबसे कठिन समाधान CERN के CLIC प्रोजेक्ट से आता है — उन्होंने एक एकीकृत डुअल-मोड हॉर्न बनाने के लिए इलेक्ट्रोफॉर्म्ड निकेल-कोबाल्ट मिश्र धातु का उपयोग किया, जिससे 1.2THz पर -38dB अलगाव प्राप्त हुआ। यह बालों के व्यास के पचासवें हिस्से पर सतह खुरदरापन Ra<0.1μm को नियंत्रित करने के बराबर है, जो लेजर इंटरफेरोमीटर के साथ वास्तविक समय में मशीन टूल श्वास कंपन की भरपाई करता है।

पिछले महीने, हमारी लैब ने Keysight N5291A वेक्टर नेटवर्क एनालाइजर के साथ एक वाणिज्यिक हॉर्न एंटीना का परीक्षण किया और पाया कि जब इनपुट पावर 50W से अधिक हो गई, तो अलगाव मीट्रिक रोलर कोस्टर की तरह -32dB से गिरकर -19dB हो गया। जांच करने पर पता चला कि पोलराइजेशन ग्रिड (Polarization Grid) की सिल्वर कोटिंग “चटक” गई थी; यह चीज़ वैक्यूम वातावरण थर्मल साइकलिंग परीक्षणों में 200 उच्च-निम्न तापमान चक्रों का सामना नहीं कर सकी।

अब शीर्ष खिलाड़ी मेटासरफेस पोलराइज़र (Metasurface Polarizer) के साथ प्रयोग कर रहे हैं, जैसे कि पुन: कॉन्फ़िगर करने योग्य ग्राफीन इकाइयों के साथ बने MIT के स्मार्ट हॉर्न, जो सिग्नल वातावरण के आधार पर गतिशील रूप से अलगाव मापदंडों को समायोजित करते हैं। हालांकि, नवीनतम अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ (ITU) के नियमों के अनुसार, उपग्रह पेलोड में उपयोग किए जाने से पहले ऐसे सक्रिय उपकरणों को कम से कम 2000 घंटे के सिंगल-इवेंट इफेक्ट विकिरण सत्यापन को पास करना होगा — आखिरकार, कोई नहीं चाहता कि ब्रह्मांडीय किरणें एंटीना की अलगाव सेटिंग्स को अस्त-व्यस्त कर दें।

5G बेस स्टेशन केस स्टडी

पिछले साल गर्मियों में, शेन्ज़ेन में भारी बारिश के दौरान, फुथियान CBD में एक निश्चित ऑपरेटर के 5G बेस स्टेशन ने अचानक बीमफॉर्मिंग (Beamforming) कुसमायोजन का अनुभव किया। साइट पर परीक्षणों में पाया गया कि 28GHz फ्रीक्वेंसी बैंड पर सिंगल-पोलराइजेशन एंटेना का कवरेज रेडियस डिजाइन किए गए 320 मीटर से गिरकर 87 मीटर रह गया। उस समय, मैं हुआवेई की फील्ड टेस्ट टीम का नेतृत्व कर रहा था और क्रॉस-पोलराइजेशन अलगाव (XPD) डेटा कैप्चर करने के लिए Keysight N9042B स्पेक्ट्रम एनालाइजर का उपयोग किया, जो 3GPP 38.901 मानक से 11dB कम था।

हमने पिंग एन फाइनेंस सेंटर की छत पर रात भर ओवर-द-एयर टेस्टिंग (OTA Testing) की और पाया कि डुअल-पोलराइजेशन एंटेना का मल्टीपाथ सप्रेशन रेशियो (MPR) सिंगल-पोलराइजेशन की तुलना में 17dB अधिक था। इसका क्या मतलब है? यह समान ट्रांसमिट पावर के तहत मोबाइल टर्मिनल सिग्नल स्ट्रेंथ को चार बार बढ़ाने के बराबर है। Rohde & Schwarz TS8980 व्यापक परीक्षक के साथ साइट पर सत्यापन के दौरान, इंजीनियर लाओ झांग अचानक चिल्लाए: “पोलराइजेशन विविधता काम कर रही है! UE का RSRP -112dBm से उछलकर -89dBm हो गया!”

• ध्रुवीकरण अंशांकन ब्लैक टेक: रेडोम आंतरिक सतह प्रतिबाधा को 377Ω से 287Ω तक समायोजित करने के लिए डाइलेक्ट्रिक रेज़ोनेटर लोडिंग तकनीक (DRL) का उपयोग करना।
• दोष स्थानीयकरण जादुई उपकरण: Anritsu MS2850A सिग्नल एनालाइजर का ध्रुवीकरण विश्लेषण विकल्प वास्तविक समय में अक्षीय अनुपात (Axial Ratio) प्रदर्शित कर सकता है।
• फूलप्रूफ डिजाइन: फीड नेटवर्क में निर्मित ऑर्थोगोनल मोड ट्रांसड्यूसर (OMT) ±15° इंस्टॉलेशन झुकाव त्रुटियों के लिए स्वचालित रूप से क्षतिपूर्ति करता है।

इस घटना के बाद, शेन्ज़ेन मोबाइल ने 20 प्रमुख बेस स्टेशनों पर डुअल-पोलराइजेशन सिस्टम तैनात किए। परीक्षण डेटा से पता चला कि तूफान “हिगोस” के दौरान, इन साइटों ने 99.3% से ऊपर वायरलेस कनेक्शन दरें (RRC Success Rate) बनाए रखीं। सबसे प्रभावशाली बात यह है कि टेनसेंट बिनहाई टॉवर में, साधारण स्मार्टफोन ने 2.1Gbps डाउनलिंक गति (256QAM मॉड्यूलेशन के साथ 4×4 MIMO) मापी, जो अपग्रेड से पहले के प्रदर्शन से तीन गुना अधिक थी।

गुआंगज़ौ मेट्रो लाइन 14 भी इसी दृष्टिकोण की नकल कर रही है; उन्होंने पाया कि डुअल-पोलराइजेशन एंटेना ने हाई-स्पीड ट्रेन आंदोलनों के दौरान डॉपलर शिफ्ट (Doppler Shift) मुआवजा दक्षता में 40% का सुधार किया। पिछले हफ्ते, Keysight UXM 5G वायरलेस टेस्टर के साथ परीक्षणों ने पुष्टि की कि हैंडओवर सफलता दर 91% से बढ़कर 99.8% हो गई, जिससे यात्रियों के लिए टिकटॉक बफरिंग की समस्या समाप्त हो गई।