অ্যান্টেনাপরিমাপ হলো অ্যান্টেনার কর্মক্ষমতা এবং বৈশিষ্ট্যসমূহকে পরিমাণগতভাবে মূল্যায়ন ও বিশ্লেষণ করার প্রক্রিয়া। বিশেষ পরীক্ষার সরঞ্জাম এবং পরিমাপ পদ্ধতি ব্যবহার করে, আমরা অ্যান্টেনার গেইন, রেডিয়েশন প্যাটার্ন, স্ট্যান্ডিং ওয়েভ রেশিও, ফ্রিকোয়েন্সি রেসপন্স এবং অন্যান্য প্যারামিটার পরিমাপ করি। এর মাধ্যমে অ্যান্টেনার ডিজাইন স্পেসিফিকেশন প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে কিনা তা যাচাই করা, অ্যান্টেনার কর্মক্ষমতা পরীক্ষা করা এবং উন্নতির জন্য পরামর্শ প্রদান করা হয়। অ্যান্টেনা পরিমাপ থেকে প্রাপ্ত ফলাফল এবং ডেটা অ্যান্টেনার কর্মক্ষমতা মূল্যায়ন, ডিজাইন অপ্টিমাইজ করা, সিস্টেমের কর্মক্ষমতা উন্নত করা এবং অ্যান্টেনা প্রস্তুতকারক ও অ্যাপ্লিকেশন ইঞ্জিনিয়ারদের নির্দেশনা ও মতামত প্রদানের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
অ্যান্টেনা পরিমাপে প্রয়োজনীয় সরঞ্জাম
অ্যান্টেনা পরীক্ষার জন্য সবচেয়ে মৌলিক ডিভাইসটি হলো ভিএনএ (VNA)। সবচেয়ে সরল ধরনের ভিএনএ হলো ১-পোর্ট ভিএনএ, যা একটি অ্যান্টেনার ইম্পিড্যান্স পরিমাপ করতে সক্ষম।
একটি অ্যান্টেনার রেডিয়েশন প্যাটার্ন, গেইন এবং এফিসিয়েন্সি পরিমাপ করা আরও কঠিন এবং এর জন্য অনেক বেশি সরঞ্জামের প্রয়োজন হয়। যে অ্যান্টেনাটি পরিমাপ করা হবে তাকে আমরা AUT বলব, যার পূর্ণরূপ হলো Antenna Under Test (পরীক্ষাধীন অ্যান্টেনা)। অ্যান্টেনা পরিমাপের জন্য প্রয়োজনীয় সরঞ্জামগুলো হলো:
একটি রেফারেন্স অ্যান্টেনা - এমন একটি অ্যান্টেনা যার বৈশিষ্ট্যগুলো (গেইন, প্যাটার্ন, ইত্যাদি) জানা আছে।
একটি আরএফ পাওয়ার ট্রান্সমিটার - পরীক্ষাধীন অ্যান্টেনা (AUT)-তে শক্তি সরবরাহ করার একটি উপায়।
একটি রিসিভার সিস্টেম - এটি নির্ধারণ করে যে রেফারেন্স অ্যান্টেনা কী পরিমাণ শক্তি গ্রহণ করবে।
একটি পজিশনিং সিস্টেম - এই সিস্টেমটি উৎস অ্যান্টেনার সাপেক্ষে পরীক্ষাধীন অ্যান্টেনাটিকে ঘোরানোর জন্য ব্যবহৃত হয়, যাতে কোণের সাপেক্ষে বিকিরণ প্যাটার্ন পরিমাপ করা যায়।
উপরোক্ত সরঞ্জামটির একটি ব্লক ডায়াগ্রাম চিত্র ১-এ দেখানো হয়েছে।
চিত্র ১. প্রয়োজনীয় অ্যান্টেনা পরিমাপ যন্ত্রপাতির নকশা।
এই উপাদানগুলো নিয়ে সংক্ষেপে আলোচনা করা হবে। রেফারেন্স অ্যান্টেনাটিকে অবশ্যই কাঙ্ক্ষিত পরীক্ষার ফ্রিকোয়েন্সিতে ভালোভাবে বিকিরণ করতে হবে। রেফারেন্স অ্যান্টেনাগুলো প্রায়শই ডুয়াল-পোলারাইজড হর্ন অ্যান্টেনা হয়, যাতে একই সাথে হরাইজন্টাল এবং ভার্টিকাল পোলারাইজেশন পরিমাপ করা যায়।
ট্রান্সমিটিং সিস্টেমটির একটি স্থিতিশীল ও জ্ঞাত পাওয়ার লেভেল আউটপুট করার সক্ষমতা থাকা উচিত। আউটপুট ফ্রিকোয়েন্সিটিও টিউনযোগ্য (নির্বাচনযোগ্য) এবং যুক্তিসঙ্গতভাবে স্থিতিশীল হওয়া উচিত (স্থিতিশীল বলতে বোঝায় যে ট্রান্সমিটার থেকে প্রাপ্ত ফ্রিকোয়েন্সিটি আপনার কাঙ্ক্ষিত ফ্রিকোয়েন্সির কাছাকাছি থাকে এবং তাপমাত্রার সাথে এর খুব বেশি পরিবর্তন হয় না)। ট্রান্সমিটারটিতে অন্য সব ফ্রিকোয়েন্সিতে খুব সামান্য শক্তি থাকা উচিত (কাঙ্ক্ষিত ফ্রিকোয়েন্সির বাইরে সবসময়ই কিছু শক্তি থাকবে, কিন্তু উদাহরণস্বরূপ, হারমোনিকগুলোতে খুব বেশি শক্তি থাকা উচিত নয়)।
রিসিভিং সিস্টেমকে শুধু টেস্ট অ্যান্টেনা থেকে কী পরিমাণ পাওয়ার গৃহীত হচ্ছে তা নির্ণয় করতে হয়। এটি একটি সাধারণ পাওয়ার মিটারের মাধ্যমে করা যেতে পারে, যা আরএফ (রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি) পাওয়ার পরিমাপের একটি যন্ত্র এবং এটিকে একটি ট্রান্সমিশন লাইনের (যেমন এন-টাইপ বা এসএমএ কানেক্টরযুক্ত কোঅ্যাক্সিয়াল ক্যাবল) মাধ্যমে সরাসরি অ্যান্টেনা টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত করা যায়। সাধারণত রিসিভারটি একটি ৫০ ওহম সিস্টেম হয়, তবে নির্দিষ্ট করে দেওয়া থাকলে এর ইম্পিডেন্স ভিন্নও হতে পারে।
উল্লেখ্য যে, ট্রান্সমিট/রিসিভ সিস্টেম প্রায়শই একটি VNA দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। একটি S21 পরিমাপ পোর্ট ১ থেকে একটি ফ্রিকোয়েন্সি প্রেরণ করে এবং পোর্ট ২-এ প্রাপ্ত পাওয়ার রেকর্ড করে। সুতরাং, এই কাজের জন্য একটি VNA বেশ উপযুক্ত; তবে এই কাজটি সম্পাদনের জন্য এটিই একমাত্র পদ্ধতি নয়।
পজিশনিং সিস্টেম টেস্ট অ্যান্টেনার অভিমুখ নিয়ন্ত্রণ করে। যেহেতু আমরা কোণের সাপেক্ষে (সাধারণত গোলীয় স্থানাঙ্কে) টেস্ট অ্যান্টেনার বিকিরণ প্যাটার্ন পরিমাপ করতে চাই, তাই আমাদের টেস্ট অ্যান্টেনাটিকে এমনভাবে ঘোরাতে হবে যাতে উৎস অ্যান্টেনাটি টেস্ট অ্যান্টেনাটিকে সম্ভাব্য সব কোণ থেকে আলোকিত করে। এই উদ্দেশ্যেই পজিশনিং সিস্টেম ব্যবহার করা হয়। চিত্র ১-এ, আমরা AUT-কে ঘোরানো অবস্থায় দেখাচ্ছি। লক্ষ্য করুন যে এই ঘূর্ণনটি সম্পন্ন করার অনেক উপায় আছে; কখনও রেফারেন্স অ্যান্টেনা ঘোরানো হয়, আবার কখনও রেফারেন্স এবং AUT উভয় অ্যান্টেনা ঘোরানো হয়।
এখন যেহেতু আমাদের কাছে প্রয়োজনীয় সব সরঞ্জাম আছে, আমরা পরিমাপগুলো কোথায় করা হবে তা নিয়ে আলোচনা করতে পারি।
আমাদের অ্যান্টেনা পরিমাপের জন্য ভালো জায়গা কোনটি? হয়তো আপনি এটি আপনার গ্যারেজে করতে চাইবেন, কিন্তু দেয়াল, ছাদ এবং মেঝে থেকে প্রতিফলনের কারণে আপনার পরিমাপ নির্ভুল হবে না। অ্যান্টেনা পরিমাপ করার জন্য আদর্শ স্থান হলো মহাকাশের কোনো এক জায়গা, যেখানে কোনো প্রতিফলন ঘটতে পারে না। তবে, যেহেতু বর্তমানে মহাকাশ ভ্রমণ অত্যন্ত ব্যয়বহুল, তাই আমরা পৃথিবীর পৃষ্ঠের পরিমাপের স্থানগুলোর উপরই মনোযোগ দেব। অ্যান্টেনা পরীক্ষার সেটআপকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য একটি অ্যানিকোয়িক চেম্বার ব্যবহার করা যেতে পারে, যেখানে আরএফ শোষণকারী ফোম প্রতিফলিত শক্তি শোষণ করে।
মুক্ত স্থান পরিসীমা (অ্যানেকোইক চেম্বার)
ফ্রি স্পেস রেঞ্জ হলো অ্যান্টেনা পরিমাপের এমন স্থান যা মহাকাশে করা পরিমাপের অনুকরণে ডিজাইন করা হয়েছে। অর্থাৎ, কাছাকাছি বস্তু এবং ভূমি থেকে প্রতিফলিত সমস্ত তরঙ্গ (যা অনাকাঙ্ক্ষিত) যথাসম্ভব দমন করা হয়। সবচেয়ে জনপ্রিয় ফ্রি স্পেস রেঞ্জগুলো হলো অ্যানিকোয়িক চেম্বার, এলিভেটেড রেঞ্জ এবং কমপ্যাক্ট রেঞ্জ।
অ্যানিকোয়িক চেম্বার
অ্যানিকোয়িক চেম্বার হলো ইনডোর অ্যান্টেনা রেঞ্জ। এর দেয়াল, ছাদ এবং মেঝে বিশেষ তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ শোষণকারী উপাদান দিয়ে আবৃত থাকে। ইনডোর রেঞ্জগুলো সুবিধাজনক, কারণ আউটডোর রেঞ্জের তুলনায় এখানে পরীক্ষার পরিবেশ অনেক বেশি কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়। এই উপাদানটি প্রায়শই খাঁজকাটা আকৃতির হয়, যা এই চেম্বারগুলোকে দেখতে বেশ আকর্ষণীয় করে তোলে। এই খাঁজকাটা ত্রিভুজাকৃতিগুলো এমনভাবে ডিজাইন করা হয় যাতে এগুলো থেকে প্রতিফলিত তরঙ্গ এলোমেলো দিকে ছড়িয়ে পড়ে এবং এই সমস্ত এলোমেলো প্রতিফলনের ফলে সৃষ্ট তরঙ্গ অসংলগ্নভাবে যুক্ত হয়ে আরও বেশি দমন হয়। নিচের ছবিতে একটি অ্যানিকোয়িক চেম্বারের ছবি এবং কিছু পরীক্ষার সরঞ্জাম দেখানো হলো:
(ছবিতে আরএফএমআইএসও অ্যান্টেনা পরীক্ষা দেখানো হচ্ছে)
অ্যানিকোয়িক চেম্বারের অসুবিধা হলো যে এগুলোকে প্রায়শই বেশ বড় হতে হয়। ফার-ফিল্ড পরিস্থিতি অনুকরণ করার জন্য প্রায়শই অ্যান্টেনাগুলোকে একে অপরের থেকে ন্যূনতম কয়েকটি তরঙ্গদৈর্ঘ্য দূরে রাখতে হয়। তাই, বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের নিম্ন কম্পাঙ্কের জন্য আমাদের খুব বড় চেম্বারের প্রয়োজন হয়, কিন্তু খরচ এবং বাস্তব সীমাবদ্ধতা প্রায়শই এদের আকারকে সীমিত করে। কিছু প্রতিরক্ষা ঠিকাদারী সংস্থা, যারা বড় বিমান বা অন্যান্য বস্তুর রাডার ক্রস সেকশন পরিমাপ করে, তাদের বাস্কেটবল কোর্টের আকারের অ্যানিকোয়িক চেম্বার রয়েছে বলে জানা যায়, যদিও এটি সাধারণ নয়। যেসব বিশ্ববিদ্যালয়ে অ্যানিকোয়িক চেম্বার আছে, তাদের চেম্বারগুলো সাধারণত দৈর্ঘ্য, প্রস্থ এবং উচ্চতায় ৩-৫ মিটার হয়ে থাকে। আকারের সীমাবদ্ধতার কারণে, এবং যেহেতু আরএফ শোষণকারী উপাদান সাধারণত ইউএইচএফ এবং তার উপরের কম্পাঙ্কে সবচেয়ে ভালোভাবে কাজ করে, অ্যানিকোয়িক চেম্বারগুলো বেশিরভাগ ক্ষেত্রে ৩০০ মেগাহার্টজের উপরের কম্পাঙ্কের জন্য ব্যবহৃত হয়।
উচ্চ পর্বতমালা
এলিভেটেড রেঞ্জ হলো আউটডোর রেঞ্জ। এই ব্যবস্থায়, পরীক্ষাধীন উৎস এবং অ্যান্টেনা মাটির উপরে স্থাপন করা হয়। এই অ্যান্টেনাগুলো পাহাড়, টাওয়ার, ভবন বা উপযুক্ত মনে হয় এমন যেকোনো স্থানে থাকতে পারে। এটি প্রায়শই খুব বড় অ্যান্টেনার জন্য অথবা কম ফ্রিকোয়েন্সিতে (ভিএইচএফ এবং তার নিচে, <১০০ মেগাহার্টজ) করা হয়, যেখানে ঘরের ভেতরে পরিমাপ করা দুরূহ। একটি এলিভেটেড রেঞ্জের মৌলিক চিত্রটি চিত্র ২-এ দেখানো হয়েছে।
চিত্র ২. বর্ধিত পরিসরের দৃষ্টান্ত।
উৎস অ্যান্টেনা (বা রেফারেন্স অ্যান্টেনা) যে পরীক্ষাধীন অ্যান্টেনার চেয়ে উঁচু স্থানে থাকবেই, এমন কোনো বাধ্যবাধকতা নেই; আমি এখানে শুধু সেভাবেই দেখিয়েছি। দুটি অ্যান্টেনার মধ্যবর্তী দৃষ্টিরেখা (LOS) অবশ্যই বাধামুক্ত হতে হবে (যা চিত্র ২-এ কালো রশ্মি দ্বারা দেখানো হয়েছে)। অন্য সব প্রতিফলন (যেমন ভূমি থেকে প্রতিফলিত লাল রশ্মি) অনাকাঙ্ক্ষিত। উঁচু রেঞ্জের ক্ষেত্রে, একবার উৎস এবং পরীক্ষাধীন অ্যান্টেনার অবস্থান নির্ধারণ করা হয়ে গেলে, পরীক্ষকরা তখন নির্ধারণ করেন কোথায় উল্লেখযোগ্য প্রতিফলন ঘটবে, এবং সেই পৃষ্ঠগুলো থেকে প্রতিফলন কমানোর চেষ্টা করেন। প্রায়শই এই উদ্দেশ্যে আরএফ শোষণকারী উপাদান বা এমন কোনো উপাদান ব্যবহার করা হয় যা রশ্মিগুলোকে পরীক্ষাধীন অ্যান্টেনা থেকে দূরে বিচ্যুত করে দেয়।
কমপ্যাক্ট রেঞ্জ
উৎস অ্যান্টেনাটিকে অবশ্যই পরীক্ষাধীন অ্যান্টেনার দূরবর্তী ক্ষেত্রে স্থাপন করতে হবে। এর কারণ হলো, সর্বোচ্চ নির্ভুলতার জন্য পরীক্ষাধীন অ্যান্টেনা দ্বারা গৃহীত তরঙ্গটি একটি সমতল তরঙ্গ হওয়া উচিত। যেহেতু অ্যান্টেনাগুলো গোলাকার তরঙ্গ বিকিরণ করে, তাই অ্যান্টেনাটিকে যথেষ্ট দূরে রাখতে হবে যাতে উৎস অ্যান্টেনা থেকে বিকিরিত তরঙ্গটি প্রায় একটি সমতল তরঙ্গ হয় — চিত্র ৩ দেখুন।
চিত্র ৩. একটি উৎস অ্যান্টেনা গোলাকার তরঙ্গমুখসহ তরঙ্গ বিকিরণ করে।
তবে, ইনডোর চেম্বারের ক্ষেত্রে এটি অর্জন করার জন্য প্রায়শই যথেষ্ট ব্যবধান থাকে না। এই সমস্যা সমাধানের একটি উপায় হলো কম্প্যাক্ট রেঞ্জ ব্যবহার করা। এই পদ্ধতিতে, একটি উৎস অ্যান্টেনা একটি প্রতিফলকের দিকে মুখ করে রাখা হয়, যার আকৃতি এমনভাবে ডিজাইন করা হয় যাতে এটি গোলাকার তরঙ্গকে প্রায় সমতলীয়ভাবে প্রতিফলিত করতে পারে। এটি ডিশ অ্যান্টেনার কার্যপ্রণালীর নীতির সাথে খুবই সাদৃশ্যপূর্ণ। এর মৌলিক কার্যপ্রণালী চিত্র ৪-এ দেখানো হয়েছে।
চিত্র ৪. কম্প্যাক্ট রেঞ্জ - উৎস অ্যান্টেনা থেকে আসা গোলাকার তরঙ্গগুলো প্রতিফলিত হয়ে সমতলীয় (সমান্তরাল) হয়ে যায়।
সাধারণত প্যারাবোলিক রিফ্লেক্টরের দৈর্ঘ্য টেস্ট অ্যান্টেনার চেয়ে কয়েকগুণ বড় হওয়া বাঞ্ছনীয়। চিত্র ৪-এ দেখানো সোর্স অ্যান্টেনাটি রিফ্লেক্টর থেকে কিছুটা দূরে স্থাপন করা হয়, যাতে এটি প্রতিফলিত রশ্মিগুলোর পথে বাধা সৃষ্টি না করে। সোর্স অ্যান্টেনা থেকে টেস্ট অ্যান্টেনার দিকে কোনো সরাসরি বিকিরণ (মিউচুয়াল কাপলিং) যাতে না ঘটে, সেদিকেও খেয়াল রাখতে হবে।
পোস্ট করার সময়: ০৩-জানুয়ারি-২০২৪

