एंटीना सिद्धांत - स्पेक्ट्रम और प्रसारण

पृथ्वी के वायुमंडल में, तरंग का प्रसार न केवल तरंग के गुणों पर निर्भर करता है, बल्कि पर्यावरणीय प्रभावों और पृथ्वी के वातावरण की परतों पर भी निर्भर करता है। पर्यावरण में एक लहर कैसे फैलती है, इसका अंदाजा लगाने के लिए इन सभी का अध्ययन किया जाना चाहिए।

हम पर नजर डालते हैं frequency spectrumजिस पर सिग्नल ट्रांसमिशन या रिसेप्शन होता है। आवृत्ति रेंज के आधार पर विभिन्न प्रकार के एंटेना निर्मित होते हैं, जिसमें वे संचालित होते हैं।

विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम

वायरलेस संचार विद्युत चुम्बकीय तरंगों के प्रसारण और स्वागत के सिद्धांत पर आधारित है। इन तरंगों की विशेषता उनकी आवृत्ति (f) और उनकी तरंग दैर्ध्य (λ) लैम्ब्डा से हो सकती है।

विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम का एक सचित्र प्रतिनिधित्व निम्नलिखित आकृति में दिया गया है।

कम आवृत्ति बैंड

कम आवृत्ति बैंड में रेडियो, माइक्रोवेव, अवरक्त और स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग शामिल होते हैं। उन्हें तरंगों के आयाम, आवृत्ति या चरण को संशोधित करके सूचना प्रसारण के लिए उपयोग किया जा सकता है।

उच्च आवृत्ति बैंड

उच्च आवृत्ति बैंड में एक्स-रे और गामा किरण शामिल हैं। सैद्धांतिक रूप से, ये तरंगें सूचना प्रसार के लिए बेहतर हैं। हालांकि, मॉड्यूलेशन में कठिनाई के कारण इन तरंगों का व्यावहारिक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है और लहरें जीवित प्राणियों के लिए हानिकारक हैं। इसके अलावा, उच्च आवृत्ति तरंगें इमारतों के माध्यम से अच्छी तरह से प्रचार नहीं करती हैं।

फ्रीक्वेंसी बैंड्स और उनके उपयोग

निम्न तालिका में आवृत्ति बैंड और इसके उपयोग को दर्शाया गया है -

बैंड का नाम	आवृत्ति	वेवलेंथ	अनुप्रयोग
बेहद कम आवृत्ति (ईएलएफ)	30 हर्ट्ज से 300 हर्ट्ज	10,000 से 1,000 कि.मी.	बिजली लाइन आवृत्तियों
आवाज की आवृत्ति (VF)	300 हर्ट्ज से 3 KHz	1,000 से 100 KM	टेलीफोन संचार
बहुत कम आवृत्ति (वीएलएफ)	3 KHz से 30 KHz	100 से 10 कि.मी.	समुद्री संचार
कम आवृत्ति (LF)	30 KHz से 300 KHz	10 से 1 कि.मी.	समुद्री संचार
मध्यम आवृत्ति (एमएफ)	300 KHz से 3 MHz	1000 से 100 मी	एएम ब्रॉडकास्टिंग
उच्च आवृत्ति (एचएफ)	3 मेगाहर्ट्ज से 30 मेगाहर्ट्ज	100 से 10 मी	लंबी दूरी के विमान / जहाज संचार
बहुत उच्च आवृत्ति (VHF)	30 मेगाहर्ट्ज से 300 मेगाहर्ट्ज	10 से 1 मी	एफएम प्रसारण
अल्ट्रा हाई फ्रीक्वेंसी (UHF)	300 मेगाहर्ट्ज से 3 गीगाहर्ट्ज़	100 से 10 सेमी	मोबाईल फोन
सुपर हाई फ्रीक्वेंसी (SHF)	3 GHz से 30 GHz	10 से 1 सेमी	उपग्रह संचार, माइक्रोवेव लिंक
अत्यधिक उच्च आवृत्ति (EHF)	30 GHz से 300 GHz	10 से 1 मि.मी.	वायरलेस लोकल लूप
इन्फ्रारेड	300 GHz से 400 THz	1 मिमी से 770 एनएम	उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स
दृश्य प्रकाश	400 THz से 900 THz	770 एनएम से 330 एनएम	ऑप्टिकल संचार

स्पेक्ट्रम आवंटन

चूंकि इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम एक सामान्य संसाधन है, जो किसी के भी उपयोग के लिए खुला है, इसलिए स्पेक्ट्रम के भीतर विभिन्न आवृत्ति बैंडों के उपयोग को लेकर कई राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय समझौते किए गए हैं। व्यक्तिगत राष्ट्रीय सरकारें AM / FM रेडियो प्रसारण, टेलीविजन प्रसारण, मोबाइल टेलीफोनी, सैन्य संचार और सरकारी उपयोग जैसे अनुप्रयोगों के लिए स्पेक्ट्रम आवंटित करती हैं।

दुनिया भर में, अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ रेडियो संचार की एक एजेंसी (ITU-R) ब्यूरो ने विश्व प्रशासनिक रेडियो सम्मेलन बुलाया (WARC) विभिन्न राष्ट्रीय सरकारों द्वारा स्पेक्ट्रम आवंटन को समन्वित करने की कोशिश की जाती है, ताकि संचार उपकरण जो कई देशों में काम कर सकें, का निर्माण किया जा सके।

संचरण की सीमाएँ

विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रसारण को प्रभावित करने वाली चार प्रकार की सीमाएँ हैं -

क्षीणन

मानक परिभाषा के अनुसार, “गुणवत्ता में कमी और संकेत की ताकत के रूप में जाना जाता है attenuation। "

एक सिग्नल की ताकत ट्रांसमिशन माध्यम से अधिक दूरी के साथ आती है। क्षीणन की सीमा दूरी, संचरण माध्यम और साथ ही अंतर्निहित संचरण की आवृत्ति का एक कार्य है। किसी अन्य हानि के साथ मुक्त स्थान में भी, संचरित संकेत दूरी से अधिक हो जाता है, केवल इसलिए कि संकेत एक बड़े और बड़े क्षेत्र में फैला हुआ है।

विरूपण

मानक परिभाषा के अनुसार, "कोई भी परिवर्तन जो सिग्नल के आवृत्ति घटकों या सिग्नल के आयाम स्तरों के बीच बुनियादी संबंध को बदल देता है distortion। "

सिग्नल का विरूपण एक प्रक्रिया है, जो सिग्नल के गुणों में गड़बड़ी का कारण बनता है, कुछ अवांछित घटकों को जोड़ता है, जो सिग्नल की गुणवत्ता को प्रभावित करता है। यह आमतौर पर एफएम रिसीवर में होता है, जहां प्राप्त संकेत, कभी-कभी आउटपुट के रूप में गूंज ध्वनि देने में पूरी तरह से परेशान हो जाता है।

फैलाव

मानक परिभाषा के अनुसार, "Dispersion वह घटना है, जिसमें विद्युत चुम्बकीय तरंग के प्रसार का वेग तरंगदैर्ध्य पर निर्भर है। ”

Dispersionप्रसार के दौरान विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा के फटने की घटना है। यह ऑप्टिकल फाइबर जैसे वायरलाइन ट्रांसमिशन में विशेष रूप से प्रचलित है। तेजी से उत्तराधिकार में भेजे गए डेटा का फैलाव फैलाव के कारण विलीन हो जाता है। तार की लंबाई जितनी अधिक होगी, फैलाव का प्रभाव उतना ही अधिक गंभीर होगा। फैलाव का प्रभाव आर और एल के उत्पाद को सीमित करना है‘R’ है data rate तथा ‘L’ है distance।

शोर

मानक परिभाषा के अनुसार, "वांछित संकेतों के उचित और आसान रिसेप्शन और प्रजनन में हस्तक्षेप करने के लिए ऊर्जा के किसी भी अवांछित रूप को शोर के रूप में जाना जाता है।"

शोर का सबसे व्यापक रूप है thermal noise। यह अक्सर एक additive गाऊसी मॉडल का उपयोग करके मॉडलिंग की जाती है। थर्मल शोर इलेक्ट्रॉनों के थर्मल आंदोलन के कारण होता है और आवृत्ति स्पेक्ट्रम में समान रूप से वितरित किया जाता है।

शोर के अन्य रूपों में शामिल हैं -

• Inter modulation noise - आवृत्तियों पर उत्पन्न संकेतों के कारण जो वाहक आवृत्तियों के रूप या अंतर हैं।

• Crosstalk - दो संकेतों के बीच हस्तक्षेप।

• Impulse noise- बाहरी विद्युत चुम्बकीय गड़बड़ी के कारण उच्च ऊर्जा की अनियमित दालों। एक आवेग शोर का एनालॉग डेटा पर महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं हो सकता है। हालांकि, डिजिटल डेटा पर इसका ध्यान देने योग्य प्रभाव है, जिससे फटने की त्रुटि होती है।