कैससेग्रेन एंटीना: Difference between revisions
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दूरसंचार और राडार में, कैससेग्रेन एंटीना परवलयिक एंटीना है जिसमें ऐन्टेना फ़ीड अवतल मुख्य परवलयिक परावर्तक डिश की सतह पर या उसके पीछे लगाया जाता है और इसका उद्देश्य प्राथमिक परावर्तक के सामने निलंबित छोटे उत्तल दर्पण माध्यमिक परावर्तक पर होता है। फ़ीड से रेडियो तरंगों की किरण द्वितीयक परावर्तक को प्रकाशित करती है, जो इसे वापस मुख्य परावर्तक डिश में प्रतिबिंबित करती है, जो वांछित बीम बनाने के लिए इसे पुनः आगे की ओर परावर्तित करती है। और कैससेग्रेन डिज़ाइन का व्यापक रूप से परवलयिक एंटेना में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से उच्च एंटेना में जैसे सैटेलाइट ग्राउंड स्टेशन, रेडियो दूरबीन और संचार उपग्रह में उपयोग किया जाता है।
ज्यामिति
इस प्रकार से प्राथमिक परावर्तक परवलय है, जबकि उत्तल द्वितीयक परावर्तक का आकार अतिपरवलय है। एक कोलिमेटेड, प्लेन वेव बीम को विकीर्ण करने के लिए ज्यामितीय स्थिति यह है कि फ़ीड एंटीना हाइपरबोलाइड के दूर के फोकस पर स्थित होता है, जबकि प्राथमिक परावर्तक का फोकस हाइपरबोलाइड के निकट फोकस के साथ मेल खाता है।[1] सामान्यतः सेकेंडरी रिफ्लेक्टर और फीड एंटीना डिश के केंद्रीय अक्ष पर स्थित होते हैं। चूँकि, ऑफसेट कैसग्रेन कॉन्फ़िगरेशन में, प्राथमिक डिश रिफ्लेक्टर असममित होता है, और इसका फोकस, और सेकेंडरी रिफ्लेक्टर, डिश के तरफ स्थित होते हैं, जिससे सेकेंडरी रिफ्लेक्टर आंशिक रूप से बीम को बाधित नहीं कर सकती है।
लाभ
यह डिज़ाइन सबसे सामान्य परवलयिक एंटीना डिज़ाइन का विकल्प है, जिसे फ्रंट फीड या प्राइम फोकस कहा जाता है, जिसमें एंटीना फ़ीड को फोकस पर डिश के सामने लटका दिया जाता है, जो डिश की ओर वापस निर्देशित होता है। कैससेग्रेन अधिक सम्मिश्र डिज़ाइन है, किन्तु कुछ अनुप्रयोगों में फ्रंट फीड की तुलना में इसके लाभ हैं जो इसकी बढ़ी हुई सम्मिश्रता को सही रख सकते हैं:
- फ़ीड एंटेना और संबंधित वेवगाइड और "फ़्रंट एंड इलेक्ट्रॉनिक्स को डिश पर या उसके पीछे स्थित किया जा सकता है, न कि सामने निलंबित किया जा सकता है जहां वह आउटगोइंग बीम के भाग को अवरुद्ध करते हैं।[1][2] इसलिए, इस डिज़ाइन का उपयोग भारी या सम्मिश्र फ़ीड वाले एंटेना के लिए किया जाता है,[1] जैसे उपग्रह संचार ग्राउंड एंटेना, रेडियो टेलीस्कोप, और कुछ संचार उपग्रहों पर एंटेना का प्रयोग किया जाता है।
- सैटेलाइट ग्राउंड एंटेना और रेडियो टेलीस्कोप में महत्वपूर्ण और लाभ यह है कि चूंकि फीड एंटीना को डिश की ओर पीछे की ओर निर्देशित करने के अतिरिक्त आगे की ओर निर्देशित किया जाता है, जैसा कि फ्रंट-फेड एंटीना में होता है, स्पिलओवर साइडलोब्स बीम के उन भागो के कारण होता है। जो सेकेंडरी से त्रुटि हो जाते हैं परावर्तक गर्म पृथ्वी की ओर नीचे की ओर जाने के अतिरिक्त शीतल आकाश की ओर ऊपर की ओर निर्देशित होते हैं।[2] एंटेना प्राप्त करने में यह भूमि ध्वनि के रिसेप्शन को कम कर देता है, जिसके परिणामस्वरूप एंटीना ध्वनि तापमान कम हो जाता है।
- दोहरी परावर्तक आकार: सिग्नल पथ में दूसरी परावर्तक सतह की उपस्थिति अधिकतम प्रदर्शन के लिए विकिरण पैटर्न को तैयार करने के लिए अतिरिक्त अवसर प्रदान करती है। उदाहरण के लिए, सामान्य परवलयिक एंटेना का लाभ कम हो जाता है क्योंकि फ़ीड एंटीना का विकिरण डिश के बाहरी भागो की ओर गिर जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उन भागो की प्रकाशित कम हो जाती है। दोहरे परावर्तक को आकार देने में डिश के बाहरी क्षेत्रों में अधिक सिग्नल शक्ति को निर्देशित करने के लिए द्वितीयक परावर्तक के आकार को परिवर्तित कर दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप लाभ को अधिकतम करने के लिए प्राथमिक की अधिक समान प्रकाशित होती है। चूँकि, इसका परिणाम माध्यमिक होता है जो अब बिल्कुल अतिशयोक्तिपूर्ण नहीं है (चूँकि यह अभी भी बहुत निकट है), इसलिए निरंतर चरण प्रोपर्टी खो जाती है। चूँकि, इस चरण की त्रुटि की आवरण प्राथमिक दर्पण के आकार में अल्प परिवर्तित करके की जा सकती है। परिणाम उन सतहों की कीमत पर उच्च लाभ, या लाभ/स्पिलओवर अनुपात है, जिन्हें बनाना और परीक्षण करना कठिन है।[3][4] अन्य डिश प्रकाशित पैटर्न को भी संश्लेषित किया जा सकता है, जैसे अल्ट्रा-लो स्पिलओवर साइडलोब के लिए डिश किनारे पर उच्च टेपर वाले पैटर्न, और फ़ीड शैडोइंग को कम करने के लिए केंद्रीय छिद्र वाले पैटर्न का प्रयोग किया जाता है।
- कैससेग्रेन डिज़ाइन का उपयोग करने का अन्य कारण अन्य लाभ के अतिरिक्त, एंटीना की फोकल लंबाई को बढ़ाना, साइडलोब को कम करना है।[2][5] डिश एंटेना में उपयोग किए जाने वाले परवलयिक परावर्तकों में बड़ी वक्रता और छोटी फोकल लंबाई होती है; फ़ीड संरचना या द्वितीयक परावर्तक को पकड़ने के लिए आवश्यक समर्थन की लंबाई को कम करने के लिए, फोकस (प्रकाशिकी) डिश के छिद्र के पास स्थित है। विशिष्ट परवलयिक एंटेना का फोकल अनुपात (एफ-संख्या, डिश व्यास के लिए फोकल लंबाई का अनुपात) 0.25-0.8 है, जबकि दूरबीन जैसे ऑप्टिकल प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले परवलयिक दर्पणों के लिए 3-8 है। फ्रंट-फेड एंटीना में, लंबी फोकल लंबाई वाली परवलयिक डिश को डिश के संबंध में फ़ीड को कठोर रखने के लिए अव्यवहारिक रूप से विस्तृत समर्थन संरचना की आवश्यकता होगी। चूँकि, इस छोटे फोकल अनुपात का दोष यह है कि ऐन्टेना फोकल बिंदु से छोटे विचलन के प्रति संवेदनशील है: कोणीय चौड़ाई जिस पर यह प्रभावी विधि से ध्यान केंद्रित कर सकता है वह छोटी है। रेडियो दूरबीनों और संचार उपग्रहों में आधुनिक परवलयिक एंटेना अधिकांशतः विशेष बीम पैटर्न बनाने के लिए, फोकल बिंदु के चारों ओर क्लस्टर किए गए फीडहॉर्न के सरणियों का उपयोग करते हैं। इन्हें बड़े फोकल अनुपात की अच्छी ऑफ-एक्सिस फोकसिंग विशेषताओं की आवश्यकता होती है, और क्योंकि कैससेग्रेन एंटीना का उत्तल माध्यमिक परावर्तक इसे अधिक बढ़ाता है, यह एंटेना सामान्यतः कैससेग्रेन डिज़ाइन का उपयोग करते हैं।
- लंबी फोकल लंबाई ऑफ-एक्सिस फ़ीड के क्रॉसपोलराइज़ेशन परिवर्तन में भी सुधार करती है,[2] उपग्रह एंटेना में महत्वपूर्ण है जो सूचना के भिन्न-भिन्न चैनलों को प्रसारित करने के लिए दो ऑर्थोगोनल ध्रुवीकरण (एंटीना) मोड का उपयोग करते हैं।
कैसग्रेन का हानि यह है कि फ़ीड हॉर्न में संकीर्ण दिशात्मक (उच्च एंटीना लाभ) होना चाहिए जिससे वह अपने विकिरण को छोटे माध्यमिक परावर्तक पर केंद्रित कर सके, न कि व्यापक प्राथमिक परावर्तक के रूप में, जैसा कि फ्रंट-फेड डिश में होता है। फ़ीड हॉर्न पर द्वितीयक परावर्तक द्वारा अंतरित कोणीय चौड़ाई सामान्यतः 10-15° होती है, जबकि 120-180° के विपरीत मुख्य परावर्तक फ्रंट-फेड डिश में अंतरित होता है। इसलिए, किसी दिए गए तरंग दैर्ध्य के लिए फ़ीड हॉर्न लंबा होना चाहिए।
बीम वेवगाइड एंटीना
बीम वेवगाइड ऐन्टेना प्रकार का सम्मिश्र कैसग्रेन ऐन्टेना है जिसमें लंबा रेडियो तरंग पथ होता है जो फ़ीड इलेक्ट्रॉनिक्स को भूमि स्तर पर स्थित करने की अनुमति देता है। इसका उपयोग अधिक उच्च स्टीयरेबल रेडियो टेलीस्कोप और सैटेलाइट ग्राउंड एंटेना में किया जाता है, जहां फ़ीड इलेक्ट्रॉनिक्स बहुत सम्मिश्र और भारी होते हैं, या डिश पर पता लगाने के लिए बहुत अधिक रखरखाव और परिवर्तन की आवश्यकता होती है; उदाहरण के लिए क्रायोजेनिकली-कूल्ड एम्पलीफायरों का उपयोग करने वाले द्वितीयक परावर्तक से आने वाली रेडियो तरंगों की किरण अल्टज़िमुथ माउंट की अक्षों के माध्यम से लंबे वृत्ताकार पथ में अतिरिक्त दर्पणों द्वारा प्रतिबिंबित होती है, इसलिए एंटीना को बीम को बाधित किए बिना चलाया जा सकता है, और फिर एंटीना टॉवर के माध्यम से फ़ीड बिल्डिंग भूमि स्तर तक नीचे पहुंचाया जा सकता है।
इतिहास
कैससेग्रेन एंटीना डिज़ाइन को कैससेग्रेन दूरबीन से अनुकूलित किया गया था, एक प्रकार का परावर्तक टेलीस्कोप 1672 के निकट विकसित हुआ था और इसका श्रेय फ्रांसीसी प्रांत इंग्लैंड के प्रीस्ट लॉरेंट कैसग्रेन को दिया गया था। पहले कैसग्रेन एंटीना का आविष्कार और पेटेंट कोच्रेन और व्हाइटहेड द्वारा 1952 में इंग्लैंड के बोरहैमवुड में इलियट ब्रदर्स में किया गया था। पेटेंट, ब्रिटिश पेटेंट नंबर 700868 को पश्चात् में अदालत में चुनौती दी गई, किन्तु जीत प्राप्त हुई थी।[6]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 1.2 Chatterjee, Rajeswari (2006). Antenna theory and practice (2nd ed.). New Delhi: New Age International. p. 188. ISBN 978-81-224-0881-2.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 2.3 Welch, W.J. (1976). "Types of Astronomical Antennas". Methods of Experimental Physics. Vol. 12, Part B: Radio Telescopes. New York: Academic Press. pp. 13–14. ISBN 0-12-475952-1. Retrieved 2012-01-14.
- ↑ Galindo, V. (1964). "Design of dual-reflector antennas with arbitrary phase and amplitude distributions". IEEE Transactions on Antennas and Propagation. IEEE. 12 (4): 403–408. Bibcode:1964ITAP...12..403G. doi:10.1109/TAP.1964.1138236.
- ↑ Willams, WF (1983). "RF Design and Predicted Performance for a Future 34-Meter Shaped Dual-Reflector Antenna System Using the Common Aperture XS Feedhorn" (PDF). Telecommunications and Data Acquisition Progress Report. 73: 74–84. Bibcode:1983TDAPR..73...74W. Archived (PDF) from the original on 2022-10-09.
- ↑ Cheng, Jingquan (2009). The principles of astronomical telescope design. New York: Springer. pp. 359–360. ISBN 978-0-387-88790-6.
- ↑ Lavington, Simon (2011-05-19). Moving Targets Elliott-Automation and the Dawn of the Computer Age in Britain, 1947 – 67 (1 ed.). London: Springer Verlag London Ltd. p. 376. ISBN 978-1-84882-933-6.
