সংবাদ - অ্যান্টেনা তত্ত্ব

এই অধ্যায়ে বেতার যোগাযোগের মৌলিক প্যারামিটারগুলো তুলে ধরা হয়েছে, যার লক্ষ্য হলো যোগাযোগ ব্যবস্থায় অ্যান্টেনার ভূমিকা সম্পর্কে একটি উন্নততর ধারণা প্রদান করা। বেতার যোগাযোগ তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের মাধ্যমে সম্পন্ন হয়, তাই তরঙ্গের সঞ্চালন বৈশিষ্ট্য বোঝা অপরিহার্য।

এই অধ্যায়ে আমরা নিম্নলিখিত প্যারামিটারগুলো নিয়ে আলোচনা করব:

•ফ্রিকোয়েন্সি
• তরঙ্গদৈর্ঘ্য
•ইম্পিডেন্স ম্যাচিং
•VSWR এবং প্রতিফলিত শক্তি
•ব্যান্ডউইথ
•শতাংশ ব্যান্ডউইথ
• বিকিরণ তীব্রতা

এবার, এগুলো বিস্তারিতভাবে দেখে নেওয়া যাক।

ফ্রিকোয়েন্সিঃ

প্রচলিত সংজ্ঞা অনুসারে, কম্পাঙ্ক হলো প্রতি একক সময়ে কোনো তরঙ্গের পুনরাবৃত্তির সংখ্যা। সহজ কথায়, কম্পাঙ্ক বর্ণনা করে কোনো ঘটনা কত ঘন ঘন ঘটে। একটি পর্যায়বৃত্ত তরঙ্গ প্রতি T সেকেন্ডে (এক পর্যায়কাল) পুনরাবৃত্ত হয় এবং এর কম্পাঙ্ক হলো পর্যায়কাল T-এর ব্যস্তানুপাতিক।

গাণিতিকভাবে, এটি নিম্নরূপ:

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

•F একটি পর্যাবৃত্ত তরঙ্গের কম্পাঙ্ককে নির্দেশ করে, যেখানে

•T হলো একটি পূর্ণ চক্র সম্পন্ন করতে প্রয়োজনীয় সময়।

কম্পাঙ্ক হার্টজ এককে পরিমাপ করা হয়, যার সংক্ষিপ্ত রূপ হলো Hz।

উপরের চিত্রটি একটি সাইন তরঙ্গ প্রদর্শন করে, যেখানে ভোল্টেজ (mV-এ) সময়ের (ms-এ) ফাংশন হিসাবে দেখানো হয়েছে। এই তরঙ্গরূপটি প্রতি 2t মিলিসেকেন্ডে পুনরাবৃত্তি হয়; সুতরাং, এর পর্যায়কাল T = 2t ms, এবং এর কম্পাঙ্ক f = 1/(2t) kHz।

তরঙ্গদৈর্ঘ্যঃ

প্রচলিত সংজ্ঞা অনুসারে, দুটি পরপর চূড়া বা দুটি পরপর খাদের মধ্যবর্তী দূরত্বকে তরঙ্গদৈর্ঘ্য বলা হয়।

সহজ কথায়, তরঙ্গদৈর্ঘ্য হলো দুটি সংলগ্ন ধনাত্মক শীর্ষবিন্দু বা দুটি সংলগ্ন ঋণাত্মক শীর্ষবিন্দুর মধ্যবর্তী দূরত্ব। নিচের চিত্রে একটি পর্যায়ক্রমিক তরঙ্গরূপ দেখানো হয়েছে, যেখানে তরঙ্গদৈর্ঘ্য (λ) এবং বিস্তার চিহ্নিত করা আছে। কম্পাঙ্ক যত বেশি, তরঙ্গদৈর্ঘ্য তত কম এবং এর বিপরীতটিও সত্য।

তরঙ্গদৈর্ঘ্যের সূত্রটি হলো:

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

•λ তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে বোঝায়

•C হলো আলোর গতি (৩ × ১০⁸ মিটার প্রতি সেকেন্ড)

•F হলো কম্পাঙ্ক

তরঙ্গদৈর্ঘ্য λ-কে মিটার, ফুট বা ইঞ্চির মতো দৈর্ঘ্যের এককে প্রকাশ করা হয়। সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত একক হলো মিটার।

ইম্পিডেন্স ম্যাচিংঃ

প্রমিত সংজ্ঞা অনুসারে, ইম্পিডেন্স ম্যাচিং ঘটে যখন ট্রান্সমিটারের ইম্পিডেন্স রিসিভারের ইম্পিডেন্সের প্রায় সমান হয়।

অ্যান্টেনা এবং সার্কিটের মধ্যে ইম্পিডেন্স ম্যাচিং প্রয়োজন। অ্যান্টেনা এবং রিসিভার বা ট্রান্সমিটারের মধ্যে সর্বোচ্চ শক্তি স্থানান্তর নিশ্চিত করার জন্য অ্যান্টেনা, ট্রান্সমিশন লাইন এবং সার্কিটের ইম্পিডেন্স মেলানো উচিত।

মিলানোর প্রয়োজনীয়তা
রেজোনেন্ট ডিভাইসগুলো নির্দিষ্ট কিছু সংকীর্ণ ফ্রিকোয়েন্সির মধ্যে সর্বোত্তম আউটপুট দিতে সক্ষম। একটি রেজোনেন্ট ডিভাইস হিসেবে, একটি অ্যান্টেনা তখনই উন্নততর আউটপুট পারফরম্যান্স অর্জন করতে পারে যখন এর ইম্পিডেন্স সঠিকভাবে মেলানো হয়।

•যখন অ্যান্টেনার ইম্পিডেন্স মুক্ত স্থানের ইম্পিডেন্সের সাথে মিলে যায়, তখন অ্যান্টেনা দ্বারা বিকিরিত শক্তি কার্যকরভাবে সঞ্চারিত হবে।

• একটি রিসিভিং অ্যান্টেনার ক্ষেত্রে, এর আউটপুট ইম্পিডেন্স রিসিভিং অ্যামপ্লিফায়ার সার্কিটের ইনপুট ইম্পিডেন্সের সাথে মিলতে হবে।

• একটি ট্রান্সমিটিং অ্যান্টেনার ক্ষেত্রে, এর ইনপুট ইম্পিডেন্স অবশ্যই ট্রান্সমিটিং অ্যামপ্লিফায়ারের আউটপুট ইম্পিডেন্স এবং সেইসাথে ট্রান্সমিশন লাইনের ক্যারেক্টারিস্টিক ইম্পিডেন্সের সাথে মিলতে হবে।

ইম্পিডেন্স ওহম এককে পরিমাপ করা হয়, যা Z প্রতীক দ্বারা প্রকাশ করা হয়।

VSWR এবং প্রতিফলিত শক্তিঃ

প্রমিত সংজ্ঞা অনুসারে, একটি স্থির তরঙ্গে সর্বোচ্চ ভোল্টেজ ও সর্বনিম্ন ভোল্টেজের অনুপাতকে ভোল্টেজ স্থির তরঙ্গ অনুপাত (VSWR) বলা হয়।

যখন অ্যান্টেনা, ট্রান্সমিশন লাইন এবং সার্কিটের ইম্পিডেন্সের মধ্যে অমিল থাকে, তখন শক্তি কার্যকরভাবে বিকিরণ করা যায় না; পরিবর্তে, শক্তির একটি অংশ প্রতিফলিত হয়ে ফিরে আসে।

প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলো হলো —

• যে প্যারামিটারটি ইম্পিডেন্স অমিলের মাত্রা নির্দেশ করে, তাকে ভোল্টেজ স্ট্যান্ডিং ওয়েভ রেশিও (VSWR) বলা হয়।

• VSWR এর পূর্ণরূপ হলো ভোল্টেজ স্ট্যান্ডিং ওয়েভ রেশিও এবং এটিকে সাধারণত SWR নামেও উল্লেখ করা হয়।

•ইম্পিডেন্স মিসম্যাচ যত বেশি হবে, VSWR মানও তত বেশি হবে।

•কার্যকর বিকিরণ অর্জনের জন্য আদর্শ VSWR মান হলো 1:1

• প্রতিফলিত শক্তি বলতে সম্মুখ শক্তির সেই অংশকে বোঝায় যা নষ্ট হয়। প্রতিফলিত শক্তি এবং VSWR মূলত একই ভৌত ঘটনাকে ভিন্ন ভিন্ন দৃষ্টিকোণ থেকে বর্ণনা করে।

ব্যান্ডউইথ:

প্রমিত সংজ্ঞা অনুসারে, কোনো নির্দিষ্ট যোগাযোগের জন্য একটি নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিসরের মধ্যে বরাদ্দকৃত কম্পাঙ্ক ব্যান্ডকে ব্যান্ডউইথ বলা হয়।

যখন কোনো সংকেত প্রেরণ বা গ্রহণ করা হয়, তখন তা একটি নির্দিষ্ট কম্পাঙ্ক পরিসরের মধ্যে কাজ করে। প্রেরণের সময় অন্যান্য সংকেতের হস্তক্ষেপ রোধ করার জন্য একটি নির্দিষ্ট সংকেতের জন্য এই বিশেষ কম্পাঙ্ক পরিসরটি বরাদ্দ করা হয়।

•ব্যান্ডউইথ বলতে কোনো সংকেত প্রেরণের উচ্চ-কম্পাঙ্ক এবং নিম্ন-কম্পাঙ্ক সীমার মধ্যবর্তী কম্পাঙ্ক পরিসরকে বোঝায়।

একবার ব্যান্ডউইথ বরাদ্দ করা হলে, তা অন্য কেউ ব্যবহার করতে পারে না।

• সম্পূর্ণ স্পেকট্রামটি ব্যান্ডউইথ সেগমেন্টে বিভক্ত, যার প্রতিটি ভিন্ন ভিন্ন ট্রান্সমিটারের জন্য বরাদ্দ করা হয়েছে।

আমরা এইমাত্র যে ব্যান্ডউইথ নিয়ে আলোচনা করলাম, তাকে পরম ব্যান্ডউইথও বলা যেতে পারে।

শতাংশ ব্যান্ডউইথঃ

প্রচলিত সংজ্ঞা অনুসারে, পরম ব্যান্ডউইথ এবং এর কেন্দ্র ফ্রিকোয়েন্সির অনুপাতকে শতাংশ ব্যান্ডউইথ বলা হয়।

একটি ব্যান্ডের মধ্যে যে কম্পাঙ্কে সংকেতের শক্তি সর্বোচ্চ হয়, তাকে অনুনাদ কম্পাঙ্ক বলা হয়, যা ব্যান্ডের কেন্দ্র কম্পাঙ্ক নামেও পরিচিত এবং fC দ্বারা প্রকাশ করা হয়।

•ব্যান্ডটির উচ্চতর এবং নিম্নতর ফ্রিকোয়েন্সিগুলোকে যথাক্রমে fH এবং fL দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

• পরম ব্যান্ডউইথ হলো fH − fL

একটি ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডের প্রস্থ মূল্যায়ন করার জন্য, এর ভগ্নাংশ ব্যান্ডউইথ বা শতাংশ ব্যান্ডউইথ গণনা করা প্রয়োজন।

কোনো উপাদান বা সিস্টেম ফ্রিকোয়েন্সির কতটুকু পরিবর্তন সামলাতে পারে, তা বোঝার জন্য পার্সেন্টেজ ব্যান্ডউইথ গণনা করা হয়।

•fH উচ্চতর কম্পাঙ্ক নির্দেশ করে

•fL নিম্ন কম্পাঙ্ক নির্দেশ করে

•fc কেন্দ্র কম্পাঙ্ককে বোঝায়

পার্সেন্টেজ ব্যান্ডউইথ যত বেশি হবে, চ্যানেল ব্যান্ডউইথও তত প্রশস্ত হবে।

বিকিরণের তীব্রতাঃ

বিকিরণ তীব্রতাকে প্রতি একক ঘনকোণে বিকিরিত শক্তি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়।

একটি অ্যান্টেনা নির্দিষ্ট কিছু দিকে অধিক তীব্রভাবে বিকিরণ করে, যা এর সর্বোচ্চ বিকিরণ তীব্রতার সাথে সঙ্গতিপূর্ণ। বিকিরণের সর্বোচ্চ সম্ভাব্য পরিসীমা বিকিরণ তীব্রতা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়।

গাণিতিক অভিব্যক্তি
বিকিরিত শক্তি ঘনত্বকে ব্যাসার্ধীয় দূরত্বের বর্গ দ্বারা গুণ করে বিকিরণ তীব্রতা পাওয়া যায়: