অ্যাপারচার অ্যান্টেনা হলো এক গুরুত্বপূর্ণ শ্রেণীর অ্যান্টেনা যা মাইক্রোওয়েভ, মিলিমিটার-ওয়েভ, রাডার, যোগাযোগ এবং অ্যান্টেনা পরিমাপ সিস্টেমে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তারের অ্যান্টেনার বিপরীতে, যা মূলত পরিবাহী উপাদানের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ প্রবাহের মাধ্যমে শক্তি বিকিরণ করে, অ্যাপারচার অ্যান্টেনা একটি খোলা অংশ বা অ্যাপারচারের মাধ্যমে তড়িৎচুম্বকীয় শক্তি বিকিরণ করে।
একটি সাধারণ উদাহরণ হলো খোলা প্রান্তের ওয়েভগাইড। যখন তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ একটি ওয়েভগাইডের মধ্য দিয়ে ভ্রমণ করে এর খোলা প্রান্তে পৌঁছায়, তখন পরিবাহিত শক্তির একটি অংশ মুক্ত স্থানে বিকিরিত হয়। অ্যাপারচারের জ্যামিতি, ফিল্ড ডিস্ট্রিবিউশন এবং পারিপার্শ্বিক কাঠামো নিয়ন্ত্রণ করে প্রকৌশলীরা ইম্পিড্যান্স ম্যাচিং, ডিরেকটিভিটি, গেইন এবং রেডিয়েশন বৈশিষ্ট্য আরও উন্নত করতে পারেন।
সাধারণ অ্যাপারচার-টাইপ অ্যান্টেনাগুলির মধ্যে রয়েছেখোলা প্রান্তের ওয়েভগাইড অ্যান্টেনা,হর্ন অ্যান্টেনাএবং স্লট অ্যান্টেনামূল তথ্যসূত্র নিবন্ধটিতেও এই তিনটি কাঠামোকে অ্যাপারচার অ্যান্টেনার অধীনে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়েছে।
১. অ্যাপারচার অ্যান্টেনা কাকে বলে?
অ্যান্টেনা প্রকৌশলে, অ্যাপারচারকে এমন একটি খোলা অংশ হিসেবে বিবেচনা করা যেতে পারে যার মাধ্যমে তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্রসমূহ একটি গাইডেড কাঠামো থেকে মুক্ত স্থানে সঞ্চারিত হয়।
একটি ওয়েভগাইড তড়িৎচুম্বকীয় শক্তিকে আবদ্ধ ও পরিচালিত করার জন্য ডিজাইন করা হয়। যদি ওয়েভগাইডটি একটি পরিবাহী প্রাচীর দ্বারা শেষ করা হয়, তবে শক্তিটি আবদ্ধ থাকে অথবা শেষ প্রান্তের শর্ত অনুযায়ী প্রতিফলিত হয়। কিন্তু যখন ওয়েভগাইডটি খোলা হয়, তখন এর প্রবেশপথের তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্র মুক্ত স্থানে বিকিরিত হতে পারে।
অতএব, অ্যাপারচারটি একটি পরিচালিত তড়িৎচুম্বকীয় মোড এবং একটি বিকিরিত তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের মধ্যবর্তী রূপান্তর অঞ্চল হিসেবে কাজ করে।
প্রকৃত বিকিরণ বৈশিষ্ট্য বিভিন্ন বিষয়ের উপর নির্ভর করে, যার মধ্যে রয়েছে:
- অ্যাপারচারের মাত্রা এবং আকৃতি
- কার্যকরী তরঙ্গদৈর্ঘ্য
- ওয়েভগাইড মোড
- বৈদ্যুতিক এবং চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের বন্টন
- ফ্ল্যাঞ্জ বা পার্শ্ববর্তী পরিবাহী কাঠামো
- অ্যাপারচারে ইম্পিডেন্স ম্যাচিং
খোলা প্রান্তযুক্ত আয়তাকার ওয়েভগাইডের উপর গবেষণা থেকে দেখা যায় যে, অ্যাপারচার ফিল্ড এবং পার্শ্ববর্তী ফ্ল্যাঞ্জ প্রান্ত থেকে আসা ডিফ্র্যাকশন উভয়ই লব্ধি বিকিরিত ক্ষেত্রে অবদান রাখতে পারে।
চিত্র ১. অ্যাপারচার রেডিয়েশন ব্যাখ্যা করার জন্য ব্যবহৃত একটি আয়তাকার ওয়েভগাইড কাঠামোর উদাহরণ।
২. একটি খোলা প্রান্তের ওয়েভগাইড কীভাবে বিকিরণ করে?
যখন একটি সঞ্চালনশীল ওয়েভগাইড মোড একটি খোলা অ্যাপারচারে পৌঁছায়, তখন তড়িৎচুম্বকীয় সীমানা শর্তাবলী আকস্মিকভাবে পরিবর্তিত হয়। ক্ষেত্রগুলি আর পরিবাহী দেয়াল দ্বারা সম্পূর্ণরূপে আবদ্ধ থাকে না, যার ফলে তড়িৎচুম্বকীয় শক্তির একটি অংশ মুক্ত স্থানে বিকিরিত হতে পারে।
একই সময়ে, ওয়েভগাইড থেকে মুক্ত স্থানে রূপান্তর সাধারণত পুরোপুরি সামঞ্জস্যপূর্ণ হয় না। ফলে কিছু শক্তি ওয়েভগাইডে প্রতিফলিত হয়ে ফিরে আসতে পারে।
এই সম্পর্কের মধ্যেবিকিরণ এবং প্রতিফলনঅ্যাপারচার অ্যান্টেনা ডিজাইনের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ।
একটি সাধারণ খোলা প্রান্তের ওয়েভগাইড অ্যান্টেনা হিসেবে কাজ করতে পারে, কিন্তু এর বিকিরণ দক্ষতা, ইম্পিডেন্স ম্যাচ, গেইন এবং বিম বৈশিষ্ট্য সব ধরনের প্রয়োগের জন্য সর্বোত্তম নাও হতে পারে। প্রকৌশলীরা আরও ভালো কার্যকারিতা পাওয়ার জন্য অ্যাপারচারের জ্যামিতি পরিবর্তন করতে পারেন। এর সবচেয়ে পরিচিত উদাহরণগুলোর মধ্যে একটি হলো...হর্ন অ্যান্টেনাযেখানে ওয়েভগাইডটি ধীরে ধীরে অ্যাপারচারের দিকে প্রসারিত হয়।
৩. অ্যাপারচার অ্যান্টেনার অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি
সকল অ্যাপারচার অ্যান্টেনার জন্য কোনো একক সার্বজনীন কার্যকরী ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা নেই।
একটি ওয়েভগাইড-ভিত্তিক অ্যাপারচার অ্যান্টেনার ব্যবহারযোগ্য ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা প্রাথমিকভাবে নির্ধারিত হয়ওয়েভগাইডের মাত্রা, ওয়েভগাইডের প্রকার, সমর্থিত প্রসারণ মোড এবং কাটঅফ ফ্রিকোয়েন্সি.
এই কারণে বিভিন্ন মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার-ওয়েভ ফ্রিকোয়েন্সি ব্যান্ডের জন্য ভিন্ন ভিন্ন প্রমিত ওয়েভগাইড আকার ব্যবহার করা হয়।
এটি বিশেষত উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি আরএফ সিস্টেমের ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ। ফ্রিকোয়েন্সি বাড়ার সাথে সাথে তরঙ্গদৈর্ঘ্য ছোট হয়ে আসে, ফলে ওয়েভগাইড এবং অ্যাপারচারের মাত্রাও ছোট হয়ে যায়, যা মাইক্রোওয়েভ, মিলিমিটার-ওয়েভ এবং এমনকি সাব-টেরাহার্টজ সিস্টেমেও অ্যাপারচার অ্যান্টেনা কার্যকরভাবে ব্যবহার করার সুযোগ করে দেয়।
৪. একটি অ্যাপারচার অ্যান্টেনার বিকিরণ প্যাটার্ন
একটি অ্যাপারচার অ্যান্টেনার বিকিরণ প্যাটার্ন অ্যাপারচারের আকার, ক্ষেত্র বন্টন, অপারেটিং মোড, তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং পারিপার্শ্বিক কাঠামোর উপর প্রবলভাবে নির্ভর করে।
একটি খোলা প্রান্তের ওয়েভগাইড সাধারণত একটি অপেক্ষাকৃত প্রশস্ত রশ্মি উৎপন্ন করে, কিন্তু এটিকে স্বয়ংক্রিয়ভাবে একটি সর্বদিকগামী অ্যান্টেনা হিসেবে বর্ণনা করা উচিত নয়। এর ই-প্লেন এবং এইচ-প্লেন বিকিরণ বৈশিষ্ট্যগুলো অ্যাপারচারের উপর তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্রের বিন্যাস দ্বারা নির্ধারিত হয়।
পার্শ্ববর্তী ফ্ল্যাঞ্জও চূড়ান্ত বিকিরণ বিন্যাসকে প্রভাবিত করতে পারে, কারণ এর প্রান্ত থেকে বিচ্ছুরিত ক্ষেত্রগুলো মোট বিকিরিত ক্ষেত্রে অবদান রাখে। দূর-ক্ষেত্রের আচরণ গণনা করার সময় আধুনিক বিশ্লেষণমূলক গবেষণায় অ্যাপারচার বিকিরণ এবং ফ্ল্যাঞ্জ-প্রান্তের বিচ্ছুরণ উভয়কেই স্পষ্টভাবে বিবেচনা করা হয়।
কার্যকরী অ্যাপারচারের আকার বৃদ্ধি করলে সাধারণত উচ্চতর ডিরেকটিভিটি এবং একটি সংকীর্ণতর প্রধান বিম পাওয়া যায়, আর একারণেই উচ্চতর গেইনের প্রয়োজন হলে হর্ন অ্যান্টেনা এবং বৃহত্তর অ্যাপারচারের কাঠামো সাধারণত ব্যবহৃত হয়।
অ-নির্দেশমূলক বিকিরণ প্যাটার্ন
৫. অ্যাপারচার অ্যান্টেনার প্রধান প্রকারভেদ
খোলা প্রান্তের ওয়েভগাইড অ্যান্টেনা
একটি খোলা প্রান্তের ওয়েভগাইড হলো সবচেয়ে সরল অ্যাপারচার রেডিয়েটরগুলোর মধ্যে অন্যতম। এর কম্প্যাক্ট গঠন এবং ওয়েভগাইড সিস্টেমের সাথে সরাসরি সামঞ্জস্যতার কারণে এটি মাইক্রোওয়েভ ও মিলিমিটার-ওয়েভ গবেষণাগার, অ্যান্টেনা পরিমাপ, প্রোব, ফিড এবং অন্যান্য আরএফ সিস্টেমে উপযোগী।
হর্ন অ্যান্টেনা
একটি হর্ন অ্যান্টেনাকে এমন একটি ওয়েভগাইড হিসেবে বিবেচনা করা যেতে পারে যার প্রস্থচ্ছেদ বিকিরণকারী অ্যাপারচারের দিকে ধীরে ধীরে প্রসারিত হয়। এই ক্রমিক রূপান্তর গাইডেড ওয়েভ থেকে মুক্ত-স্থান বিকিরণে রূপান্তরকে উন্নত করে এবং আরও ভালো ইম্পিডেন্স ম্যাচিং, উচ্চতর গেইন এবং আরও নিয়ন্ত্রিত বিকিরণ প্যাটার্ন প্রদান করতে পারে।
হর্ন অ্যান্টেনা অ্যান্টেনা পরিমাপ, ইএমসি পরীক্ষা, রাডার, যোগাযোগ ব্যবস্থা, ফিড সিস্টেম এবং মিলিমিটার-ওয়েভ অ্যাপ্লিকেশনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
স্লট অ্যান্টেনা
একটি স্লট অ্যান্টেনা তড়িৎচুম্বকীয় শক্তি বিকিরণ করার জন্য কোনো পরিবাহী পৃষ্ঠে কাটা একটি ছিদ্র বা স্লট ব্যবহার করে। স্লটের জ্যামিতি, উদ্দীপনা এবং পারিপার্শ্বিক কাঠামোর উপর নির্ভর করে, স্লট অ্যান্টেনাগুলো এককভাবে বা অ্যারেতে একত্রিত করে তৈরি করা যেতে পারে।
এগুলো মাইক্রোওয়েভ সিস্টেমে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যেখানে স্বল্প-উচ্চতার কাঠামো, সমন্বয় বা অ্যারে বিন্যাসের প্রয়োজন হয়।
৬. আরএফ এবং মাইক্রোওয়েভ ইঞ্জিনিয়ারিং-এ অ্যাপারচার অ্যান্টেনা
যেহেতু অ্যাপারচার অ্যান্টেনাগুলো ওয়েভগাইড ট্রান্সমিশন কাঠামোর সাথে স্বাভাবিকভাবে সমন্বিত হয়, তাই মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার-ওয়েভ ফ্রিকোয়েন্সিতে এগুলো বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।
সাধারণ প্রয়োগগুলোর মধ্যে রয়েছে:
- অ্যান্টেনা গেইন এবং বিকিরণ প্যাটার্ন পরিমাপ
- EMC এবং EMI পরীক্ষা
- রাডার সিস্টেম
- মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার-তরঙ্গ যোগাযোগ
- অ্যান্টেনা ফিড সিস্টেম
- আরএফ ল্যাবরেটরি পরিমাপ
- দিকনির্দেশক সংক্রমণ এবং গ্রহণ
- পরীক্ষা এবং ক্রমাঙ্কন ব্যবস্থা
অ্যান্টেনা প্রকৌশলীদের জন্য, একটি উপযুক্ত অ্যাপারচার অ্যান্টেনা নির্বাচন করতে শুধু ফ্রিকোয়েন্সি বিবেচনা করার চেয়েও বেশি কিছু প্রয়োজন হয়। গেইন, বিমউইডথ, পোলারাইজেশন, ভিএসডব্লিউআর, ওয়েভগাইড সাইজ, ফ্ল্যাঞ্জ টাইপ, পাওয়ার হ্যান্ডলিং এবং যান্ত্রিক আকারের মতো প্যারামিটারগুলো সিস্টেমের কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করতে পারে।
উপসংহার
অ্যাপারচার অ্যান্টেনা নির্দেশিত তড়িৎচুম্বকীয় শক্তিকে মুক্ত-স্থান বিকিরণে রূপান্তরিত করার একটি কার্যকর উপায় প্রদান করে, যা এগুলিকে মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার-ওয়েভ ইঞ্জিনিয়ারিং-এর একটি মৌলিক অ্যান্টেনা শ্রেণীতে পরিণত করে।
সাধারণ খোলা প্রান্তের ওয়েভগাইড থেকে শুরু করে অপ্টিমাইজড হর্ন এবং স্লট কাঠামো পর্যন্ত, গেইন, বিমউইডথ, পোলারাইজেশন, ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জ এবং সিস্টেম ইন্টিগ্রেশন প্রয়োজনীয়তার বিভিন্ন সমন্বয়ের জন্য অ্যাপারচার অ্যান্টেনা ডিজাইন করা যেতে পারে।
অতএব, আরএফ টেস্টিং, যোগাযোগ, রাডার এবং পরিমাপ সিস্টেমের জন্য অ্যান্টেনা নির্বাচন বা ডিজাইন করার সময় অ্যাপারচার সাইজ, তড়িৎচুম্বকীয় ক্ষেত্রের বন্টন, ওয়েভগাইড মোড এবং পারিপার্শ্বিক কাঠামো কীভাবে বিকিরণ কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে, তা বোঝা অপরিহার্য।
পোস্ট করার সময়: ১৪-আগস্ট-২০২৬
