दिशात्मक एंटीना

दिशात्मक एंटीना या बीम एंटीना एक एंटीना (इलेक्ट्रॉनिक्स) है जो विशिष्ट दिशाओं में अधिक रेडियो तरंग शक्ति को विकिरण या प्राप्त करता है। दिशात्मक एंटेना बीम में रेडियो तरंगें विकीर्ण कर सकते हैं, जब एक निश्चित दिशा में विकिरण की अधिक सांद्रता वांछित होती है, या एंटेना प्राप्त करने में केवल विशिष्ट दिशा से रेडियो तरंगें प्राप्त होती हैं। यह उस दिशा में प्राप्तकर्ताओं को प्रेषित शक्ति को बढ़ा सकता है, या अवांछित स्रोतों से हस्तक्षेप (संचार) को कम कर सकता है। यह द्विध्रुव एंटेना जैसे सर्वदिशात्मक एंटेना के विपरीत है जो एक विस्तृत कोण पर रेडियो तरंगों को विकीर्ण करते हैं, या एक विस्तृत कोण से प्राप्त करते हैं।

जिस हद तक एंटीना की विकीर्ण शक्ति का कोणीय वितरण, इसका विकिरण पैटर्न, एक दिशा में केंद्रित होता है, उसे एंटीना लाभ नामक पैरामीटर द्वारा मापा जाता है। एक उच्च लाभ एंटीना (एचजीए) एक केंद्रित, संकीर्ण बीम चौड़ाई वाला एक दिशात्मक एंटीना है, जो रेडियो संकेतों के अधिक सटीक लक्ष्यीकरण की अनुमति देता है। आमतौर पर अंतरिक्ष अभियानों के दौरान संदर्भित, ये एंटेना पूरी पृथ्वी पर भी उपयोग में हैं, सबसे अधिक सफलतापूर्वक समतल, खुले क्षेत्रों में जहां रेडियो तरंगों को बाधित करने के लिए पहाड़ नहीं हैं। इसके विपरीत, एक कम-लाभ एंटीना (LGA) एक व्यापक रेडियोवेव बीम चौड़ाई वाला एक सर्वदिशात्मक एंटीना है, जो सिग्नल को पहाड़ी क्षेत्रों में भी यथोचित रूप से प्रसारित करने की अनुमति देता है और इस प्रकार इलाके की परवाह किए बिना अधिक विश्वसनीय है। लो-गेन एंटेना अक्सर अंतरिक्ष यान में 'हाई-गेन एंटीना' के बैकअप के रूप में उपयोग किया जाता है, जो बहुत संकरा बीम प्रसारित करता है और इसलिए सिग्नल के नुकसान के लिए अतिसंवेदनशील होता है। सभी व्यावहारिक एंटेना कम से कम कुछ हद तक दिशात्मक होते हैं, हालांकि आमतौर पर केवल पृथ्वी के समानांतर विमान की दिशा पर विचार किया जाता है, और व्यावहारिक एंटेना आसानी से एक विमान में सर्वदिशात्मक हो सकते हैं। सबसे आम प्रकार हैं बकरी अंधकार, लॉग-आवधिक एंटीना, और कोने परावर्तक एंटीना, जो आवासीय टीवी एंटीना  के रूप में अक्सर संयुक्त और व्यावसायिक रूप से बेचे जाते हैं। सेलुलर पुनरावर्तक अक्सर एक मानक  सेलफोन  पर प्राप्त किए जा सकने वाले सिग्नल की तुलना में कहीं अधिक सिग्नल देने के लिए बाहरी दिशात्मक एंटेना का उपयोग करते हैं।  सैटेलाइट टेलीविज़न  रिसीवर आमतौर पर परवलयिक एंटीना का उपयोग करते हैं। लंबी और मध्यम तरंग दैर्ध्य आवृत्तियों के लिए, ज्यादातर मामलों में दिशात्मक एंटेना के रूप में टॉवर सरणी का उपयोग किया जाता है।

संचालन का सिद्धांत
संचारण करते समय, एक उच्च-लाभ ऐन्टेना अधिक संचरित शक्ति को रिसीवर की दिशा में भेजने की अनुमति देता है, जिससे प्राप्त सिग्नल की शक्ति बढ़ जाती है। प्राप्त करते समय, एक उच्च लाभ ऐन्टेना सिग्नल की अधिकता को पकड़ता है, फिर से सिग्नल की शक्ति बढ़ाता है। पारस्परिकता (विद्युत चुंबकत्व) के कारण, ये दो प्रभाव समान हैं-एक ऐन्टेना जो प्रेषित सिग्नल को 100 गुना मजबूत बनाता है (एक आइसोट्रोपिक रेडिएटर की तुलना में) एक प्राप्त ऐन्टेना के रूप में उपयोग किए जाने पर आइसोट्रोपिक एंटीना के रूप में 100 गुना अधिक ऊर्जा प्राप्त करेगा। उनकी प्रत्यक्षता के परिणामस्वरूप, दिशात्मक एंटेना भी मुख्य बीम के अलावा अन्य दिशाओं से कम (और कम प्राप्त) संकेत भेजते हैं। इस संपत्ति का उपयोग हस्तक्षेप को कम करने के लिए किया जा सकता है।

हाई-गेन एंटीना बनाने के कई तरीके हैं; सबसे आम पेचदार एंटीना, पेचदार एंटेना, यागी एंटेना और किसी भी प्रकार के छोटे एंटेना के चरणबद्ध सरणियाँ हैं। हॉर्न एंटीना  का निर्माण उच्च लाभ के साथ भी किया जा सकता है, लेकिन आमतौर पर कम देखा जाता है। अभी भी अन्य विन्यास संभव हैं- विशिष्ट आवृत्तियों पर अत्यधिक उच्च लाभ प्राप्त करने के लिए अरेसीबो वेधशाला ने एक विशाल गोलाकार परावर्तक (अधिक सामान्य परवलयिक परावर्तक के विपरीत) के साथ एक लाइन फीड के संयोजन का उपयोग किया।

एंटीना लाभ
एंटीना लाभ को अक्सर एक काल्पनिक एंटीना के संबंध में उद्धृत किया जाता है जो सभी दिशाओं में समान रूप से विकिरण करता है, एक आइसोट्रोपिक रेडिएटर। यह लाभ, जब डेसिबल में मापा जाता है, डीबीआई कहलाता है। ऊर्जा का संरक्षण तय करता है कि उच्च लाभ एंटेना में संकीर्ण बीम होना चाहिए। उदाहरण के लिए, यदि एक उच्च लाभ एंटीना 1 वाट ट्रांसमीटर को 100 वाट ट्रांसमीटर की तरह दिखता है, तो बीम अधिक से अधिक कवर कर सकता है $1/100$ आकाश का (अन्यथा सभी दिशाओं में विकीर्ण ऊर्जा की कुल मात्रा ट्रांसमीटर शक्ति से अधिक होगी, जो संभव नहीं है)। बदले में इसका तात्पर्य है कि उच्च-लाभ वाले एंटेना शारीरिक रूप से बड़े होने चाहिए, क्योंकि विवर्तन-सीमित प्रणाली के अनुसार, वांछित बीम जितना संकरा होगा, एंटीना उतना ही बड़ा होना चाहिए (तरंग दैर्ध्य में मापा जाता है)।

ऐन्टेना लब्धि को dBd में भी मापा जा सकता है, जो अर्ध तरंग द्विध्रुव की अधिकतम तीव्रता दिशा की तुलना में डेसिबल में लब्धि है। यागी प्रकार के एरियल के मामले में यह कमोबेश उस लाभ के बराबर होता है जिसकी अपेक्षा एरियल अंडर टेस्ट माइनस इसके सभी निदेशकों और रिफ्लेक्टर से की जाती है। डीबीआई और डीबीडी को भ्रमित नहीं करना महत्वपूर्ण है; दोनों में 2.15 dB का अंतर है, जिसमें dBi का आंकड़ा अधिक है, क्योंकि आइसोट्रोपिक एंटेना के संबंध में एक द्विध्रुव का लाभ 2.15 db होता है।

लाभ तत्वों की संख्या और उन तत्वों की ट्यूनिंग पर भी निर्भर करता है। एंटेना को आवृत्तियों के व्यापक प्रसार पर गुंजयमान होने के लिए ट्यून किया जा सकता है, लेकिन, अन्य सभी चीजें समान होने पर, इसका मतलब यह होगा कि एरियल का लाभ एकल आवृत्ति या आवृत्तियों के समूह के लिए एक से कम है। उदाहरण के लिए, वाइडबैंड टीवी एंटेना के मामले में टीवी ट्रांसमिटिंग बैंड के निचले हिस्से में लाभ में गिरावट विशेष रूप से बड़ी है। यूके में टीवी बैंड के निचले तीसरे भाग को ग्रुप ए के नाम से जाना जाता है; लाभ ग्राफ देखें, समूहीकृत एरियल की तुलना समान आकार/मॉडल के वाइडबैंड एरियल से करें।

अन्य कारक भी लाभ को प्रभावित कर सकते हैं जैसे एपर्चर (एंटीना का क्षेत्र सिग्नल एकत्र करता है, लगभग पूरी तरह से एंटीना के आकार से संबंधित है, लेकिन छोटे एंटेना के लिए फेरेट कोर  जोड़कर बढ़ाया जा सकता है), और दक्षता (फिर से, आकार से प्रभावित, बल्कि प्रयुक्त सामग्री की प्रतिरोधकता और प्रतिबाधा मिलान भी)। एंटेना की अन्य विशेषताओं को समायोजित किए बिना इन कारकों में सुधार करना आसान है या संयोग से उन्हीं कारकों द्वारा सुधार किया जाता है जो प्रत्यक्षता को बढ़ाते हैं, और इसलिए आमतौर पर जोर नहीं दिया जाता है।

प्रयुक्त सामग्री की प्रतिरोधकता और प्रतिबाधा मिलान भी)। एंटेना की अन्य विशेषताओं को समायोजित किए बिना इन कारकों में सुधार करना आसान है या संयोग से उन्हीं कारकों द्वारा सुधार किया जाता है जो प्रत्यक्षता को बढ़ाते हैं, और इसलिए आमतौर पर जोर नहीं दिया जाता है।

अनुप्रयोग
उच्च लाभ वाले एंटेना आमतौर पर गहरे अंतरिक्ष जांच के सबसे बड़े घटक होते हैं, और उच्चतम लाभ वाले रेडियो एंटेना भौतिक रूप से विशाल संरचनाएं होते हैं, जैसे अरेसीबो ऑब्जर्वेटरी। डीप स्पेस नेटवर्क लगभग 1 सेमी तरंग दैर्ध्य पर 35 मीटर व्यंजन का उपयोग करता है। यह संयोजन लगभग 100,000,000 (या सामान्य रूप से मापा गया 80 डीबी) का एंटीना लाभ देता है, जिससे ट्रांसमीटर लगभग 100 मिलियन गुना मजबूत दिखाई देता है, और एक रिसीवर लगभग 100 मिलियन गुना अधिक संवेदनशील होता है, बशर्ते लक्ष्य बीम के भीतर हो। यह बीम अधिकतम एक सौ मिलियनवें (10−8) आकाश का, इसलिए बहुत सटीक संकेत की आवश्यकता है।

निजी क्षेत्र नेटवर्क गेनिंग में हाई गेन और मिलीमीटर लहर  कम्युनिकेशन के उपयोग से स्थानीय क्षेत्र में नॉन-इंटरफेरिंग ट्रांसमिशन के समवर्ती शेड्यूलिंग की संभावना बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप नेटवर्क थ्रूपुट में अत्यधिक वृद्धि होती है। हालाँकि, समवर्ती संचरण का इष्टतम निर्धारण एक  एनपी हार्ड  समस्या है।

यह भी देखें

 * शौकिया रेडियो दिशा खोज
 * एंटीना लाभ
 * वह गाता हैं
 * कारडायोड
 * कैसग्रेन एंटीना
 * कैसग्रेन रिफ्लेक्टर
 * लूप एंटीना
 * सर्वदिशात्मक एंटीना
 * परवलयिक एंटीना
 * चरणबद्ध व्यूह रचना
 * रेडियो दिशा खोजक
 * रेडियो प्रचार मॉडल, एंटीना उपखंड
 * विकिरण स्वरुप

बाहरी संबंध

 * What are high and low gain?