মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার-ওয়েভ ইঞ্জিনিয়ারিং-এ হর্ন অ্যান্টেনা সবচেয়ে বহুল ব্যবহৃত দিকনির্দেশক অ্যান্টেনাগুলোর মধ্যে অন্যতম। এদের সরল যান্ত্রিক গঠন, অনুমানযোগ্য বিকিরণ বৈশিষ্ট্য, তুলনামূলকভাবে কম প্রতিফলন এবং মাঝারি থেকে উচ্চ গেইন অর্জনের ক্ষমতা অ্যান্টেনা পরিমাপ, EMC পরীক্ষা, রাডার, যোগাযোগ ব্যবস্থা, ফিড সিস্টেম এবং RF গবেষণাগারে এদেরকে মূল্যবান করে তুলেছে।
একটি হর্ন অ্যান্টেনা মূলত বিবেচনা করা যেতে পারেধীরে ধীরে প্রসারিত অ্যাপারচার সহ ওয়েভগাইডওয়েভগাইড থেকে মুক্ত স্থানে তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের আকস্মিক রূপান্তরের পরিবর্তে, প্রসারিত অংশটি একটি আরও ক্রমান্বয়িক রূপান্তর প্রদান করে। এটি ইম্পিডেন্স ম্যাচিং উন্নত করতে সাহায্য করে এবং তড়িৎচুম্বকীয় শক্তির একটি বৃহত্তর অংশকে একটি নিয়ন্ত্রিত বিকিরণ রশ্মিতে পরিচালিত করে।
ওয়েভগাইডের জ্যামিতি এবং অ্যাপারচারটি যে দিকে প্রসারিত হয় তার উপর নির্ভর করে, হর্ন অ্যান্টেনা বিভিন্ন রূপে ডিজাইন করা যেতে পারে, যার মধ্যে রয়েছেসেক্টরাল হর্ন, পিরামিডাল হর্ন এবং কনিক্যাল হর্নমূল রেফারেন্স নিবন্ধটিতে হর্ন অ্যান্টেনা কাঠামোর প্রধান ভূমিকা হিসেবে এই তিনটি কনফিগারেশন ব্যবহার করা হয়েছে।
১. হর্ন অ্যান্টেনা কীভাবে কাজ করে?
একটি ওয়েভগাইড একটি পরিবাহী কাঠামোর মধ্যে তড়িৎচুম্বকীয় শক্তিকে আবদ্ধ করে। যখন পরিচালিত তরঙ্গটি এর খোলা প্রান্তে পৌঁছায়, তখন শক্তির একটি অংশ মুক্ত স্থানে বিকিরিত হয়, এবং অন্য একটি অংশ ওয়েভগাইড ও মুক্ত স্থানের প্রতিবন্ধকতার পরিবর্তনের কারণে প্রতিফলিত হতে পারে।
একটি হর্ন অ্যান্টেনা অ্যাপারচারের দিকে ওয়েভগাইডের প্রস্থচ্ছেদ ক্রমান্বয়ে বৃদ্ধি করার মাধ্যমে এই পরিবর্তনের আকস্মিকতা হ্রাস করে।
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গটি প্রসারিত অংশের মধ্য দিয়ে সঞ্চারিত হওয়ার সময়, ক্ষেত্রটি একটি বৃহত্তর অ্যাপারচার জুড়ে প্রসারিত হয়। এরপর অ্যাপারচারটি মুক্ত স্থানে বিকিরিত হয়ে একটি দিকনির্দেশক রশ্মি উৎপন্ন করে।
সুতরাং ফ্লেয়ারটি দুটি গুরুত্বপূর্ণ উদ্দেশ্য সাধন করে:
- এটি ওয়েভগাইড এবং মুক্ত স্থানের মধ্যে একটি মসৃণ রূপান্তর প্রদান করে।
- এটি কার্যকর বিকিরণকারী অ্যাপারচার বৃদ্ধি করে, যার ফলে অধিকতর ডিরেকটিভিটি এবং গেইন পাওয়া যায়।
এটা মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ যে একটি শিং করেপ্রতিফলন বা স্থির তরঙ্গ সম্পূর্ণরূপে দূর করে নাএর পরিবর্তে, যথাযথভাবে ডিজাইন করা একটি হর্ন প্রতিফলন কমাতে এবং ভালো ইম্পিডেন্স ম্যাচিং প্রদান করতে পারে, যার প্রতিফলন সাধারণত তুলনামূলকভাবে কম VSWR-এ দেখা যায়।
চিত্র ১. ক্রমান্বয়ে প্রসারিত তরঙ্গগাইড অ্যাপারচারযুক্ত একটি সাধারণ হর্ন অ্যান্টেনা।
২. হর্ন অ্যান্টেনার অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি
হর্ন অ্যান্টেনার কোনো একটি সার্বজনীন ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমা নেই।
তাদের অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি মূলত নির্ধারিত হয়ওয়েভগাইডের মাত্রা, ওয়েভগাইড মোড, অ্যাপারচার জ্যামিতি, ফিড কাঠামো, এবং উদ্দিষ্ট ব্যান্ডউইথ.
প্রচলিত হর্ন অ্যান্টেনা বিশেষত মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার-ওয়েভ ফ্রিকোয়েন্সিতে বেশি প্রচলিত, কারণ তরঙ্গদৈর্ঘ্য কমার সাথে সাথে ওয়েভগাইডের মাত্রা ব্যবহারিক হয়ে ওঠে। তবে, বিশেষভাবে ডিজাইন করা ব্রডব্যান্ড হর্ন কাঠামো আরও কম ফ্রিকোয়েন্সিতেও কাজ করতে পারে, এবং প্রিসিশন ওয়েভগাইড হর্ন মিলিমিটার-ওয়েভ ও সাব-টেরাহার্টজ (sub-THz) ব্যান্ড পর্যন্ত বিস্তৃত হতে পারে।
উদাহরণস্বরূপ, হর্ন অ্যান্টেনার ডিজাইন কয়েকশো মেগাহার্টজ থেকে শুরু করে ১০০ গিগাহার্টজেরও অনেক ওপর পর্যন্ত পাওয়া যায়। RF MISO বর্তমানে ব্রডব্যান্ড হর্ন কনফিগারেশন অফার করে যা পরিচালিত হয়৩০০–৭৫০ মেগাহার্টজপাশাপাশি শঙ্কু আকৃতির হর্ন অ্যান্টেনা যা ঢেকে রাখে২২০–৩২৫ গিগাহার্টজযা এই অ্যান্টেনা পরিবারের ব্যবহারিক ফ্রিকোয়েন্সি পরিসর কতটা বিস্তৃত হতে পারে তা তুলে ধরে।
৩. হর্ন অ্যান্টেনার প্রধান প্রকারভেদ
৩.১ সেক্টরাল হর্ন অ্যান্টেনা
একটি আয়তাকার ওয়েভগাইডকে শুধুমাত্র একটি তলে প্রসারিত করলে একটি সেক্টরাল হর্ন তৈরি হয়।
যদি ওয়েভগাইডটি প্রসারিত করা হয়ই-প্লেন, গঠনটিকে বলা হয় একটিই-প্লেন সেক্টরাল হর্নযদি সম্প্রসারণটি ঘটেএইচ-প্লেনএকে বলা হয়এইচ-প্লেন সেক্টরাল হর্ন.
যেহেতু অ্যাপারচারের মাত্রা কেবল একটি তলে বৃদ্ধি পায়, তাই সেই সংশ্লিষ্ট তলে বিম শেপিং আরও সুস্পষ্ট হয়।
৩.২ পিরামিডাল হর্ন অ্যান্টেনা
একটি আয়তাকার ওয়েভগাইডকে E-প্লেন এবং H-প্লেন উভয় দিকে প্রসারিত করলে একটি পিরামিড আকৃতির হর্ন গঠিত হয়।
ফলস্বরূপ কাঠামোটি একটি খণ্ডিত পিরামিডের মতো দেখতে হয় এবং এটি উভয় দিকেই নলের প্রসারণ ঘটায়।
পিরামিড আকৃতির শিং ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়স্ট্যান্ডার্ড গেইন হর্ন এবং রেফারেন্স অ্যান্টেনাকারণ তাদের লাভ এবং বিকিরণ ধরণ নির্ভুলভাবে চিহ্নিত করা যায়।
উদাহরণস্বরূপ, RF MISO অসংখ্য মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার-ওয়েভ ব্যান্ড জুড়ে স্ট্যান্ডার্ড গেইন হর্ন অ্যান্টেনা সরবরাহ করে। এর WR10 স্ট্যান্ডার্ড গেইন হর্ন ফ্যামিলিতে এমন মডেল অন্তর্ভুক্ত রয়েছে যা বিভিন্ন ব্যান্ডে কাজ করে।৭৫ থেকে ১১০ গিগাহার্টজনির্দিষ্ট গেইন, ভিএসডব্লিউআর, পোলারাইজেশন এবং বিমউইডথ বৈশিষ্ট্য সহ।
৩.৩ শঙ্কু আকৃতির হর্ন অ্যান্টেনা
একটি শঙ্কু আকৃতির হর্ন সাধারণত একটি বৃত্তাকার ওয়েভগাইডকে ধীরে ধীরে একটি বৃত্তাকার অ্যাপারচারের দিকে প্রসারিত করে তৈরি করা হয়।
আয়তাকার ওয়েভগাইড থেকে উৎপন্ন পিরামিডাল হর্নের বিপরীতে, একটি কনিক্যাল হর্নের জ্যামিতি ঘূর্ণন-প্রতিসম।
শঙ্কু আকৃতির হর্ন অ্যান্টেনা সাধারণত মাইক্রোওয়েভ, মিলিমিটার-ওয়েভ, ফিড এবং পরিমাপের মতো কাজে ব্যবহৃত হয়। ফিডের গঠন এবং পোলারাইজেশন নেটওয়ার্কের ওপর নির্ভর করে, এগুলি আরও বিশেষায়িত পোলারাইজেশন কনফিগারেশনও সমর্থন করতে পারে।
চিত্র ২. হর্ন অ্যান্টেনার সাধারণ গঠনবিন্যাস: ই-প্লেন সেক্টরাল, এইচ-প্লেন সেক্টরাল, পিরামিডাল এবং কনিক্যাল হর্ন।
৪. ফ্লেয়ার কোণ, অ্যাপারচার সাইজ এবং হর্ন দৈর্ঘ্য
একটি হর্নের জ্যামিতিক গঠন তার তড়িৎচুম্বকীয় কর্মক্ষমতার উপর সরাসরি প্রভাব ফেলে।
তিনটি গুরুত্বপূর্ণ ডিজাইন প্যারামিটার হলো:
ফ্লেয়ার কোণ, অ্যাপারচার আকার এবং হর্ন দৈর্ঘ্য।
সাধারণত বৃহত্তর অ্যাপারচার উচ্চতর ডিরেকটিভিটি এবং সংকীর্ণতর বিম প্রদান করতে পারে, কিন্তু শুধুমাত্র ফ্লেয়ার অ্যাঙ্গেল বাড়ালেই স্বয়ংক্রিয়ভাবে উন্নততর পারফরম্যান্স পাওয়া যায় না।
একটি নির্দিষ্ট অ্যাপারচার আকারের জন্য হর্নটি খুব ছোট হলে, অ্যাপারচার জুড়ে অতিরিক্ত ফেজ পরিবর্তন দেখা দিতে পারে। এর ফলে অ্যাপারচারের কার্যকারিতা কমে যায় এবং রেডিয়েশন প্যাটার্নের মান হ্রাস পেতে পারে।
বিপরীতভাবে, হর্নকে অতিরিক্ত লম্বা করলে তার যান্ত্রিক আকার ও ওজন বাড়ে, কিন্তু তাতে কর্মক্ষমতার আনুপাতিক উন্নতি নাও হতে পারে।
সুতরাং হর্নের নকশার ক্ষেত্রে ভারসাম্য রক্ষা করা প্রয়োজন:
- অ্যাপারচার আকার
- ফ্লেয়ার কোণ
- দৈর্ঘ্য
- ফেজ ত্রুটি
- লাভ
- বিমের প্রস্থ
- যান্ত্রিক মাত্রা
৫. বিকিরণের ধরণ এবং রশ্মির বৈশিষ্ট্য
হর্ন অ্যান্টেনা সাধারণত দিকনির্দেশক বিকিরণকারী হয়ে থাকে।
তড়িৎচুম্বকীয় শক্তি প্রধানত অ্যাপারচারের মধ্য দিয়ে সম্মুখ দিকে কেন্দ্রীভূত হয়, যার ফলে সাইডলোবসহ একটি সুস্পষ্ট প্রধান রশ্মি উৎপন্ন হয়।
দুটি বিকিরণ প্যাটার্ন কাট বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ:
- ই-প্লেন বিকিরণ প্যাটার্ন
- এইচ-প্লেন বিকিরণ প্যাটার্ন
দ্য৩ ডিবি বিমউইডথএটি সাধারণত মূল বিমের সেই দুটি বিন্দুর মধ্যবর্তী কৌণিক প্রস্থ বর্ণনা করতে ব্যবহৃত হয়, যেখানে বিকিরিত শক্তি তার সর্বোচ্চ মানের থেকে ৩ ডিবি নিচে নেমে আসে।
সাধারণভাবে, তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তুলনায় কার্যকরী অ্যাপারচার বৃদ্ধি করলে দিকনির্দেশনা বাড়ে এবং রশ্মি সংকীর্ণ হওয়ার প্রবণতা দেখা যায়।
এই সম্পর্কটি ব্যবহারিক মিলিমিটার-ওয়েভ হর্ন অ্যান্টেনাতেও লক্ষ্য করা যায়। উদাহরণস্বরূপ, RF MISO-এর ৭৫–১১০ গিগাহার্টজ স্ট্যান্ডার্ড গেইন হর্নগুলোতে গেইন এবং VSWR ডেটার পাশাপাশি E-প্লেন ও H-প্লেন বিমউইডথ বৈশিষ্ট্যও উল্লেখ করা থাকে।
চিত্র ৩. হর্ন অ্যাপারচারের মধ্য দিয়ে তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের প্রসারণ ও বিকিরণের চিত্র।
৬. হর্ন অ্যান্টেনার সুবিধাসমূহ
আরএফ এবং মাইক্রোওয়েভ সিস্টেমের জন্য হর্ন অ্যান্টেনা বেশ কিছু সুবিধা প্রদান করে:
ভালো দিকনির্দেশনা
বর্ধিত অ্যাপারচারটি বিকিরণকে সম্মুখ দিকে কেন্দ্রীভূত করে।
পূর্বাভাসযোগ্য বিকিরণ বৈশিষ্ট্য
সু-পরিকল্পিত হর্ন অ্যান্টেনা স্থিতিশীল এবং সুস্পষ্ট E-প্লেন ও H-প্লেন প্যাটার্ন প্রদান করতে পারে।
ভালো প্রতিবন্ধকতা মিল
ওয়েভগাইড থেকে মুক্ত স্থানে ক্রমান্বয়িক রূপান্তর প্রতিফলন কমাতে পারে এবং কম VSWR সমর্থন করতে পারে।
মাঝারি থেকে উচ্চ লাভ
বিভিন্ন গেইন লেভেল প্রদানের জন্য ভিন্ন ভিন্ন অ্যাপারচার সাইজ এবং হর্ন লেংথ ডিজাইন করা যেতে পারে।
তুলনামূলকভাবে সরল কাঠামো
অনেক জটিল উচ্চ-গেইন অ্যান্টেনা কাঠামোর তুলনায়, প্রচলিত হর্নগুলো যান্ত্রিকভাবে সরল এবং মজবুত।
উচ্চ কম্পাঙ্ক পরিমাপের জন্য উপযুক্ত
তাদের ওয়েভগাইড-ভিত্তিক স্থাপত্যের কারণে হর্ন অ্যান্টেনা মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার-ওয়েভ পরিমাপ সিস্টেমে বিশেষভাবে মূল্যবান।
৭. নকশার বিবেচ্য বিষয় ও সীমাবদ্ধতা
হর্ন অ্যান্টেনার ক্ষেত্রেও বেশ কিছু প্রকৌশলগত আপস-মীমাংসা জড়িত থাকে।
উচ্চতর গেইনের জন্য সাধারণত একটি বৃহত্তর বৈদ্যুতিক অ্যাপারচারের প্রয়োজন হয়, যা অ্যান্টেনার ভৌত আকার বাড়িয়ে দিতে পারে।
অ্যাপারচার জুড়ে গ্রহণযোগ্য ফেজ ডিস্ট্রিবিউশন বজায় রাখার জন্য অ্যাপারচার সাইজ, হর্ন লেংথ এবং ফ্লেয়ার অ্যাঙ্গেলের মধ্যকার সম্পর্কও সতর্কতার সাথে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে।
অত্যন্ত উচ্চ কম্পাঙ্কে, মেশিনিংয়ের নির্ভুলতা, পৃষ্ঠের গুণমান, ওয়েভগাইডের মাত্রা এবং ফ্ল্যাঞ্জের সারিবদ্ধতা ক্রমশ গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে, কারণ তুলনামূলকভাবে ছোট যান্ত্রিক ত্রুটিও তরঙ্গদৈর্ঘ্যের একটি উল্লেখযোগ্য অংশ হতে পারে।
তাই প্রকৌশলীদের কেবল গেইন এবং ফ্রিকোয়েন্সি পরিসীমাই নয়, বরং আরও যা মূল্যায়ন করতে হবে তা হলো:
VSWR, পোলারাইজেশন, ক্রস-পোলারাইজেশন পারফরম্যান্স, বিমউইডথ, সাইডলোব লেভেল, RF ইন্টারফেস, পাওয়ার হ্যান্ডলিং এবং মেকানিক্যাল টলারেন্স।
৮. হর্ন অ্যান্টেনার প্রয়োগ
তাদের দিকনির্দেশক বিকিরণ, স্থিতিশীল বৈশিষ্ট্য এবং ওয়েভগাইড সিস্টেমের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণতার কারণে হর্ন অ্যান্টেনা ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়:
- অ্যান্টেনা গেইন পরিমাপ
- বিকিরণ প্যাটার্ন পরিমাপ
- EMC এবং EMI পরীক্ষা
- রাডার সিস্টেম
- মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার-তরঙ্গ যোগাযোগ
- স্যাটেলাইট অ্যান্টেনা পরীক্ষা
- দিক নির্ণয় এবং নজরদারি
- অ্যানেকোইক চেম্বার পরিমাপ
- রিফ্লেক্টর অ্যান্টেনা ফিড
- আরএফ গবেষণা এবং পরীক্ষাগার সিস্টেম
- ক্যালিব্রেশন এবং রেফারেন্স অ্যান্টেনা অ্যাপ্লিকেশন
ব্রডব্যান্ড হর্ন ডিজাইন পরিমাপ এবং পর্যবেক্ষণ সিস্টেমের জন্য প্রশস্ত অপারেটিং ব্যান্ডউইথও প্রদান করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, RF MISO-এর ১৮–৪০ গিগাহার্টজ ব্রডব্যান্ড হর্ন অ্যান্টেনাগুলো মাইক্রোওয়েভ টেস্টিং, অ্যান্টেনা পরিমাপ, স্যাটেলাইট অ্যান্টেনা টেস্টিং, দিক নির্ণয়, নজরদারি এবং EMC-সম্পর্কিত পরিমাপসহ বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য নির্দিষ্ট করা হয়েছে।
উপসংহার
একটি হর্ন অ্যান্টেনা ক্রমান্বয়ে প্রসারিত হতে থাকা একটি ওয়েভগাইড অ্যাপারচারের মধ্য দিয়ে পরিচালিত তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গকে দিকনির্দেশক মুক্ত-স্থান বিকিরণে রূপান্তরিত করে।
এর সংমিশ্রণভালো ইম্পিডেন্স ম্যাচিং, দিকনির্দেশক বিকিরণ, অনুমানযোগ্য বিম বৈশিষ্ট্য, কার্যকর গেইন এবং তুলনামূলকভাবে সরল গঠন।হর্নকে মাইক্রোওয়েভ এবং মিলিমিটার-ওয়েভ ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ অ্যান্টেনা কাঠামোতে পরিণত করেছে।
সেক্টরাল ও পিরামিডাল হর্ন থেকে শুরু করে কনিক্যাল ও ব্রডব্যান্ড ডিজাইন পর্যন্ত, বিভিন্ন কাঠামোকে নির্দিষ্ট ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জ, পোলারাইজেশন প্রয়োজনীয়তা, গেইন লেভেল এবং পরিমাপের পরিবেশের জন্য অপ্টিমাইজ করা যেতে পারে।
প্রকৌশলীদের জন্য হর্ন অ্যান্টেনা নির্বাচনের ক্ষেত্রে ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জ কেবল একটি প্রাথমিক বিষয়। সম্পূর্ণ আরএফ সিস্টেমের প্রয়োজনীয়তা অনুযায়ী গেইন, ভিএসডব্লিউআর, বিমউইডথ, পোলারাইজেশন, ওয়েভগাইড বা কোঅক্সিয়াল ইন্টারফেস, পাওয়ার হ্যান্ডলিং এবং যান্ত্রিক মাত্রা—এই সবকিছুই মূল্যায়ন করা উচিত।
পোস্ট করার সময়: ২১-আগস্ট-২০২৬
