ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் பரவலின் அடிப்படைக் கொள்கைகள்

ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் பரவலின் அடிப்படைக் கோட்பாடுகள்

ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் பரவல் ஆகியவை கம்பியில்லாத் தொடர்பு அமைப்புகளில் உள்ள இரண்டு முக்கியக் கருத்துருக்கள் ஆகும். ஆண்டெனாக்கள் ஒரு மின்சுற்றில் உள்ள மின் சமிக்ஞைகளை, திறந்த வெளியில் பரவும் மின்காந்த அலைகளாக மாற்றும் ஒரு "பாலம்" போலச் செயல்படுகின்றன, மற்றும் நேர்மாறாகவும் செயல்படுகின்றன. அதே சமயம், பரவல் என்பது, சமிக்ஞையின் வலிமை மற்றும் தரத்தைப் பாதிக்கும் சுற்றுச்சூழல் காரணிகள் உட்பட, இந்த மின்காந்த அலைகள் அனுப்புநரிலிருந்து பெறுநருக்கு எவ்வாறு பயணிக்கின்றன என்பதை ஆராய்கிறது. செல்லுலார் வலையமைப்புகள், ஒலிபரப்பு வானொலி, வைஃபை, செயற்கைக்கோள்கள், ரேடார் மற்றும் பொருட்களின் இணையம் (IoT) போன்ற தகவல்தொடர்புகளை வடிவமைப்பதற்கு, ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் பரவலின் அடிப்படைக் கொள்கைகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியமாகும்.

1. ஆன்டெனாக்கள் மற்றும் அவற்றின் செயல்பாடுகளைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

சுருக்கமாகச் சொன்னால், ஆன்டெனா என்பது ரேடியோ அலை ஆற்றலை அனுப்பும் அல்லது பெறும் ஒரு மின்காந்த சாதனம் ஆகும். அனுப்புநர் முனையில், ஒரு ஆன்டெனா உயர் அதிர்வெண் (RF) மின்னோட்டங்களையும் மின்னழுத்தங்களையும் மின்காந்த அலைகளாக மாற்றி, அவை காற்று அல்லது பிற ஊடகங்கள் வழியாகப் பரவுகின்றன. பெறுநர் முனையில், ஒரு ஆன்டெனா இதற்கு நேர்மாறாகச் செயல்படுகிறது: அது மின்காந்த அலைகளைப் பிடித்து, அவற்றை மின் சமிக்ஞைகளாக மாற்றுகிறது, பின்னர் அந்த சமிக்ஞைகள் பெறும் சாதனத்தால் செயலாக்கப்படுகின்றன.

ஆண்டெனாவின் முக்கிய செயல்பாடுகள் பின்வருமாறு:
1. கதிர்வீச்சு: திறந்த வெளியில் ரேடியோ அலை ஆற்றலை வெளியிடுதல்.
2. வரவேற்பு: சுற்றுச்சூழலிலிருந்து RF ஆற்றலைப் பெறுகிறது.
3. திசைத்திறன்: வரவேற்பின் வீச்சு அல்லது தரத்தை அதிகரிப்பதற்காக, ஆற்றலை ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் செலுத்துதல்.
4. மின்மறுப்புப் பொருத்தம்: டிரான்ஸ்மிட்டரிலிருந்து ஆன்டெனாவுக்கோ அல்லது ஆன்டெனாவிலிருந்து ரிசீவருக்கோ அதிகபட்ச சக்தியைப் பரிமாற்றம் செய்ய உதவுகிறது.

2. முக்கியமான ஆண்டெனா அளவுருக்கள்

ஆண்டெனாவின் செயல்திறன் அதன் பௌதீக வடிவத்தால் மட்டுமல்ல, பல முக்கிய தொழில்நுட்ப அளவுருக்களாலும் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

அ. அதிர்வெண் மற்றும் அலைநீளம்
ஆன்டெனாக்கள் குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்களில் உகந்த முறையில் செயல்படுகின்றன. அதிர்வெண் (f) மற்றும் அலைநீளம் (λ) ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான தொடர்பு பின்வருமாறு:

λ = c / f

இதில் c என்பது ஒளியின் வேகம் (சுமார் 3 × 10⁸ மீ/வி). பல பாரம்பரிய ஆண்டெனாக்கள், நல்ல செயல்திறனை அளிப்பதால், பின்ன அலைநீளங்களைக் கொண்டு, எடுத்துக்காட்டாக அரை-அலை (λ/2) அல்லது கால்-அலை (λ/4) ஆண்டெனாக்கள், தயாரிக்கப்படுகின்றன.

b. கதிர்வீச்சு வடிவம்
கதிர்வீச்சு வடிவம் என்பது ஒரு ஆன்டெனா வெளியிடும் கதிர்வீச்சு ஆற்றல் பல்வேறு திசைகளில் எவ்வாறு பரவுகிறது என்பதை விவரிக்கிறது. இதில் இரண்டு பொதுவான பிரிவுகள் உள்ளன:
– அனைத்துத் திசைகளிலும் பரவும்: கிடைமட்டத் தளத்தில் சீராகக் கதிர்வீசுகிறது (எடுத்துக்காட்டு: வைஃபை ரவுட்டரில் உள்ள மோனோபோல் ஆண்டெனா).
– திசைசார்ந்தது: கற்றையை ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் குவிக்கும் (எடுத்துக்காட்டுகள்: யாகி ஆண்டெனாக்கள், பரவளைய ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் பேனல் ஆண்டெனாக்கள்).

கதிர்வீச்சு வடிவத்தை இருபரிமாண அல்லது முப்பரிமாண வரைபட வடிவில் காட்சிப்படுத்தலாம், மேலும் இது ஆண்டெனாவின் நிலை மற்றும் திசையைத் தீர்மானிப்பதற்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கிறது.

c. ஆண்டெனா ஆதாயம்
கெயின் என்பது ஒரு ஒப்பீட்டு ஆண்டெனாவுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஒரு ஆண்டெனா ஆற்றலை எவ்வளவு திறம்படக் குவிக்கிறது என்பதன் அளவீடு ஆகும். கெயின் பொதுவாக dBi (ஒரு ஐசோட்ரோபிக் ஆண்டெனாவுடன் ஒப்பிடும்போது) அல்லது dBd (ஒரு அரை-அலை டைபோலுடன் ஒப்பிடும்போது) ஆகியவற்றில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. அதிக கெயின் என்பது பொதுவாக ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் நீண்ட தூரத்தைக் குறிக்கும், ஆனால் பெரும்பாலும் குறுகிய கற்றைக் கோணத்துடன் வருகிறது.

d. அலைவரிசை
அலைவரிசை அகலம் என்பது ஒரு ஆண்டெனா தொடர்ந்து சிறப்பாகச் செயல்படும் அதிர்வெண் வரம்பாகும் (எ.கா., குறைந்த VSWR அல்லது நல்ல ரிட்டர்ன் லாஸ்). LTE, 5G மற்றும் Wi-Fi போன்ற நவீனப் பயன்பாடுகளுக்கு அதிவேகத் தரவைக் கொண்டு செல்ல பரந்த அலைவரிசை அகலம் தேவைப்படுகிறது.

இ. துருவமுனைப்பு
முனைவாக்கம் என்பது ஒரு மின்காந்த அலையின் மின்புலத்தின் திசையமைப்பு ஆகும். பொதுவான முனைவாக்கங்கள் பின்வருமாறு:
– நேரியல் கிடைமட்ட/செங்குத்து
– சுற்றறிக்கை (வலது கை, இடது கை, இடது கை)

டிரான்ஸ்மிட்டருக்கும் ரிசீவருக்கும் இடையேயான துருவமுனைப்புப் பொருத்தம் முக்கியமானது, ஏனெனில் பொருத்தமின்மை கணிசமான மின் இழப்பை ஏற்படுத்தக்கூடும்.

f. மின்மறுப்பு மற்றும் VSWR
ஆண்டெனாக்கள் ஒரு சிறப்பியல்பு மின்மறுப்பைக் கொண்டுள்ளன (இது பெரும்பாலும் 50 Ω ஆக இலக்கு வைக்கப்படுகிறது). ஆண்டெனாவின் மின்மறுப்பு, செலுத்து வரியுடன் பொருந்தாதபோது, ​​சிறிதளவு ஆற்றல் டிரான்ஸ்மிட்டருக்குத் திரும்பிப் பிரதிபலிக்கப்படுகிறது. இது VSWR (மின்னழுத்த நிலை அலை விகிதம்) அல்லது ரிட்டர்ன் லாஸ் மூலம் அளவிடப்படுகிறது. VSWR குறைவாக இருந்தால், ஆற்றல் பரிமாற்றம் சிறப்பாக இருக்கும்.

3. பொதுவான ஆண்டெனா வகைகள்

அடிக்கடி காணப்படும் சில வகை ஆண்டெனாக்கள் பின்வருமாறு:
– இருமுனை: எளிமையானது, பெரும்பாலும் வானொலியில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
– மோனோபோல்/விப்: மொபைல் சாதனங்கள் மற்றும் பேஸ் ஸ்டேஷன்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
– யாகி-உடா: திசைசார்ந்தது, அமெச்சூர் தொலைக்காட்சி மற்றும் வானொலியில் பிரபலமானது.
– பரவளையத் தட்டு: செயற்கைக்கோள் மற்றும் தொலைதூர இணைப்புகளுக்கு அதிக ஆதாயம்.
– பேட்ச்/மைக்ரோஸ்ட்ரிப்: சிறியது மற்றும் ஒருங்கிணைக்க எளிதானது, ஜிபிஎஸ் சாதனங்கள் மற்றும் மொபைல் போன்களில் பொதுவாகக் காணப்படுகிறது.
– அரே/எம்ஐஎம்ஓ: பீம்ஃபார்மிங்கிற்கான பல கூறுகளின் ஒருங்கிணைப்பு, 5ஜி-யில் முக்கியமானது.

ஆண்டெனா வகையின் தேர்வு, அதிர்வெண் தேவைகள், ஆதாயம், அளவு, கடத்தும் திசை மற்றும் நிறுவும் சூழல் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது.

4. வானொலி அலை பரவலின் அடிப்படைகள்

பரவல் என்பது வானொலி அலைகள் ஒரு டிரான்ஸ்மிட்டரிலிருந்து ஒரு ரிசீவருக்குப் பயணிக்கும் செயல்முறையாகும். நடைமுறையில், அலைகள் எப்போதும் குறுக்கீடு இல்லாமல் நேர்கோட்டில் பயணிப்பதில்லை. நிலப்பரப்பு, கட்டிடங்கள், வானிலை மற்றும் வளிமண்டல அடுக்குகள் போன்ற பல காரணிகள் ஒரு சிக்னலை வலுப்படுத்தவோ அல்லது பலவீனப்படுத்தவோ கூடும்.

அ. நேரடிப் பார்வை (LOS) மற்றும் நேரடிப் பார்வை அல்லாதவை
– LOS (நேர்கோட்டுப் பார்வை): டிரான்ஸ்மிட்டரும் ரிசீவரும் பெரிய தடைகள் ஏதுமின்றி ஒன்றையொன்று பார்க்கும் நிலை. இந்த நிலை பொதுவாக சிறந்த சிக்னல் தரத்தை வழங்குகிறது.
– NLOS (நேர்கோட்டுப் பார்வை அல்லாத நிலை): கட்டிடங்கள், குன்றுகள் அல்லது மரங்கள் போன்ற தடைகள் உள்ளன. பிரதிபலிப்பு, விளிம்பு விளைவு அல்லது சிதறல் ஆகியவற்றின் மூலம் சமிக்ஞை பெறுநரை அடைய முடியும் என்றாலும், அது பொதுவாக வலுவிழப்பு மற்றும் உருக்குலைவைச் சந்திக்கிறது.

b. முக்கிய பரவல் பொறிமுறை
1. பிரதிபலிப்பு
கட்டிடங்கள் அல்லது தரை போன்ற பெரிய பரப்புகளில் அலைகள் மோதித் தெறிக்கும்போது இது நிகழ்கிறது. தெறிப்பானது, உடனடியாகப் பார்க்க முடியாத பகுதிகளுக்கு சமிக்ஞைகள் சென்றடைய உதவக்கூடும், ஆனால் அது குறுக்கீட்டையும் ஏற்படுத்தலாம்.

2. விளிம்பு விளைவு
அலைகள் குன்றுகள் அல்லது கட்டிடங்கள் போன்ற பொருட்களின் விளிம்புகளைச் சுற்றி வளைந்து செல்ல முடியும். விளிம்பு விளைவு நிழலான பகுதிகளில் தகவல் தொடர்பை அனுமதிக்கிறது, ஆனால் சமிக்ஞையின் ஆற்றல் பொதுவாகக் குறைக்கப்படுகிறது.

3. சிதறல்
அலைகள், இலைகள், கம்பங்கள் அல்லது சமமற்ற பரப்புகள் போன்ற சிறிய பொருள்கள் அல்லது சொரசொரப்பான மேற்பரப்புகளை எதிர்கொள்ளும்போது இது நிகழ்கிறது. சிதறல் பெரும்பாலும் உயர் அதிர்வெண்களிலும் நகர்ப்புறச் சூழல்களிலும் மேலோங்கி இருக்கும்.

4. உறிஞ்சுதல்
கான்கிரீட் சுவர்கள், நீர் மற்றும் மனித உடல் போன்ற சில பொருட்கள் அலை ஆற்றலை உறிஞ்சுகின்றன. உயர் அதிர்வெண்களில் (எ.கா., மில்லிமீட்டர் அலை), மழை மற்றும் வளிமண்டலத்தால் ஏற்படும் உறிஞ்சுதலானது மேலும் குறிப்பிடத்தக்கதாகிறது.

சி. பன்வழி மற்றும் மங்குதல்
நிஜ உலகச் சூழல்களில், சமிக்ஞைகள் பெரும்பாலும் பல பாதைகள் (மல்டிபாத்) வழியாக ஒரு ரிசீவரை வந்தடைகின்றன. இந்தப் பாதைகள் வெவ்வேறு பயண நேரங்களையும் கட்டங்களையும் கொண்டிருப்பதால், அவை ஒன்றுக்கொன்று வலுவூட்டவோ அல்லது பலவீனப்படுத்தவோ கூடும். சமிக்ஞை மட்டத்தில் ஏற்படும் இந்த விரைவான மாறுபாடுகளின் நிகழ்வு, மங்கல் (fading) என்று அழைக்கப்படுகிறது. இதைச் சரிசெய்ய, நவீன அமைப்புகள் பின்வரும் நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன:
– பன்முகத்தன்மை (ஆண்டெனா பன்முகத்தன்மை)
– மிமோ
– OFDM
– சமப்படுத்தல்

5. பரவல் இழப்பு மாதிரி (பாதை இழப்பு)

தூரம் அதிகரிக்கும்போது, ​​பெறப்படும் சமிக்ஞையின் ஆற்றல் குறைகிறது. திறந்த வெளியில், இழப்புகளைத் தடையற்ற வெளிப் பாதை இழப்பு (FSPL) மாதிரியைப் பயன்படுத்தித் தோராயமாகக் கணக்கிடலாம்; இது, இழப்புகள் தூரம் மற்றும் அதிர்வெண்ணுடன் அதிகரிக்கின்றன என்பதைக் காட்டுகிறது. இருப்பினும், நகர்ப்புற அல்லது உட்புறச் சூழல்களில், எதிரொலிப்புகள் மற்றும் தடைகள் காரணமாக இந்த மாதிரி மிகவும் சிக்கலானதாகிறது.

நடைமுறையில், வலையமைப்பு வடிவமைப்பாளர்கள் கள அளவீடுகள் மற்றும் அனுபவ மாதிரிகளின் (எ.கா., ஒகுமுரா-ஹடா, COST-231, அல்லது உள்ளக மாதிரிகள்) கலவையைப் பயன்படுத்தி பரப்பளவினை மதிப்பிடுகின்றனர்.

6. இனப்பெருக்கத்தைப் பாதிக்கும் சுற்றுச்சூழல் காரணிகள்

இனப்பெருக்கத்தைப் பாதிக்கும் சில முக்கிய காரணிகள் பின்வருமாறு:
– நில அமைப்பு: குன்றுகள், பள்ளத்தாக்குகள் மற்றும் நிலச் சரிவுகள் ஆகியவை பார்வைக்கோணம் (LOS) மற்றும் ஒளிச்சிதறலைப் பாதிக்கின்றன.
– கட்டிட அடர்த்தி: நகர்ப்புறச் சூழல்கள் பலவழிப் பாதையையும் நிழலாக்கத்தையும் அதிகரிக்கின்றன.
– தாவரங்கள்: மரங்கள், குறிப்பாக ஈரமாக இருக்கும்போது, ​​சமிக்ஞைகளை உறிஞ்சிச் சிதறடிக்கின்றன.
– வானிலை: கனமழை உயர் அதிர்வெண் சமிக்ஞைகளை, குறிப்பாக செயற்கைக்கோள் மற்றும் mmWave இணைப்புகளை, பலவீனப்படுத்தக்கூடும்.
– ஆண்டெனா உயரம்: உயரம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க, குறிப்பாக செல்லுலார் மற்றும் ரேடியோ வலையமைப்புகளுக்கு, நேரடிப் பார்வை (LOS) வரம்பு சிறப்பாக இருக்கும்.

7. ஆன்டெனா மற்றும் பரவலுக்கு இடையிலான தொடர்பு

ஆண்டெனாக்களும் பரவலும் பிரிக்க முடியாதவை. அதிக ஆதாயம் கொண்ட ஆண்டெனா ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் வரம்பை அதிகரிக்க முடியும், ஆனால் சூழல் பல எதிரொலிகளை உருவாக்கினால், அதிக திசைசார்ந்த ஆண்டெனா, இல்லையெனில் பயனுள்ளதாக இருந்திருக்கக்கூடிய சிக்னலை எதிரொலித்த பாதையில் இழக்கக்கூடும். இதற்கு நேர்மாறாக, ஒரு அனைத்துத் திசை ஆண்டெனா பன்வழிப் பாதை பகுதிகளில் அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை கொண்டது, ஆனால் பொதுவாகக் குறைந்த வரம்பையே கொண்டிருக்கும். எனவே, கம்பியில்லாத் தொடர்பு வடிவமைப்பு எப்போதும் ஆண்டெனாவின் பண்புகள் (வடிவம், முனைவாக்கம், ஆதாயம்) மற்றும் பரவல் நிலைமைகள் (நேர்கோட்டுப் பார்வை/நேரற்ற பார்வை, பன்வழிப் பாதை, தடைகள்) ஆகிய இரண்டையும் கருத்தில் கொள்கிறது.

முடிவுரை

ஆண்டெனாக்கள் மற்றும் பரவலின் அடிப்படைக் கோட்பாடுகளே அனைத்து கம்பியில்லாத் தகவல் தொடர்புத் தொழில்நுட்பத்திற்கும் அடித்தளமாக உள்ளன. கதிர்வீச்சு வடிவம், பெருக்கம், அலைவரிசை அகலம் மற்றும் முனைவாக்கம் போன்ற அளவுருக்கள் மூலம், ரேடியோ அலை ஆற்றல் எவ்வாறு உமிழப்படுகிறது அல்லது பெறப்படுகிறது என்பதை ஆண்டெனாக்கள் தீர்மானிக்கின்றன. அதே சமயம், பிரதிபலிப்பு, விளிம்பு விளைவு, சிதறல் மற்றும் உள்ளீர்ப்பு போன்ற சவாலான சூழல்களில் அலையின் பயணத்தை பரவுதல் விவரிக்கிறது. இவை இரண்டையும் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், எளிய வீட்டு வலையமைப்புகள் முதல் தேசிய அளவிலான தொலைத்தொடர்பு உள்கட்டமைப்புகள் வரை, மிகவும் நம்பகமான, திறமையான மற்றும் தனிப்பயனாக்கப்பட்ட தகவல் தொடர்பு அமைப்புகளை நம்மால் வடிவமைக்க முடியும்.

நீங்கள் விரும்பினால், இந்தக் கட்டுரையை நான் மேலும் தொழில்நுட்பம் சார்ந்ததாக (சூத்திரங்கள் மற்றும் கணக்கீட்டு எடுத்துக்காட்டுகளுடன்) அல்லது மேலும் நடைமுறை சார்ந்ததாக (வைஃபை, செல்லுலார் பேஸ் ஸ்டேஷன்கள் அல்லது செயற்கைக்கோள் தகவல்தொடர்புகளுக்கான பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகளுடன்) மாற்றியமைத்துத் தர முடியும்.