DIGITAL MODULATION - டிஜிட்டல் மாடுலேஷன்

NETWORK PROPAGATION

NETWORKS - INTRODUCTION

Four Terminal Networks

இரண்டு input terminal-களையும் மற்றும் இரண்டு output terminalகளையும் கொண்ட, passive communication network ஆனது four terminal network என அழைக்கப்படுகிறது.

Balanced network

ஒரு network-ல் வரிசையாக (series) இணைக்கப்பட்டுள்ள element-களின் impedance மதிப்பானது சமமாகவும், மற்றும் ஒத்த தன்மை (symmetrical) கொண்டதாகவும் இருந்தால் அது balanced network என அழைக்கப்படுகிறது.

Unbalanced network

ஒரு network-ல் வரிசையாக இணைக்கப்பட்டுள்ள element-களின் impedance மதிப்பானது சமமாக இல்லாமலும் மற்றும் அவைகள் ஒத்த தன்மைகளைக் கொண்டிராமலும் இருந்தால் அது unbalanced network என அழைக்கப்படுகிறது.

Symmetrical network

ஒரு four terminal network-ன் input மற்றும் output terminalகளை ஒன்றுக் கொன்று மாற்றுகின்ற போது அந்த network-ன் இயல்பான தன்மை மாறாமல் அப்படியே இருந்தால் அது symmetrical network என அழைக்கப்படுகிறது.

Asymmetrical network

ஒரு four terminal network-ன் input மற்றும் output terminalகளை ஒன்றுக்கொன்று மாற்றுகின்ற போது அந்த network-ன் இயல்பான தன்மை மாறினால் அது asymmetrical network என அழைக்கப்படுகிறது. Symmetrical and Asymmetrical networks i) Input மற்றும் output terminal Input மற்றும் output terminal- -களை ஒன்றுக்கொன்று மாற்றிக் களை ஒன்றுக்கொன்று மாற்றக் கொள்ளலாம். இதன் input மற்றும் output terminal-களை ஒன்றுக்கொன்று மாற்றுகின்ற போது அதன் electrical characteristics கூடாது.இதன் input மற்றும் output terminal-களை ஒன்றுக்கொன்று மாற்றுகின்ற போது அதன் ஆனது மாறுவதில்லை. electrical characteristics ஆனது மாறுபடும்.

இது இரண்டு electrical| characteristics-களைக் கொண்டிருக்கும். அவையாவன: Characteristic impedance மற்றும் Propagation constant. இது balanced அல்லது இது unbalanced networkunbalanced network-ஆக ஆக மட்டுமே இருக்கும். இருக்கலாம். இதன் இரண்டு முனைகளில் இதன் இரண்டு முனைகளில் இருந்தும் impedance-ஐப் இருந்தும் impedance-ஐப் பார்க்கின்ற போது ஒரேபார்க்கின்ற போது ஒரே அளவாக இருக்கும். அளவாக இருக்காது. இது நான்கு electrical characteristic-களைக் கொண்டிருக்கும். அவையாவன: Image impedance, Iterative impedance, Image transfer constant மற்றும் Iterative transfer constant.

Electrical characteristics of Symmetrical Network Symmetrical network

ஒரு symmetrical networkஆனது ஒழுங்காக சரியான முறையில் terminate செய்யப்பட்டிருக்கின்ற போது (அதாவது Zin = Z,) அந்த network-ன் sending end voltageக்கும் மற்றும் sending end currentக்கும் உள்ள விகிதமானது, characteristic impedance என அழைக்கப்படுகிறது. இது (b)-ல் காண்பிக்கப்பட்டுள்ளது.

Propagation constant

ஒரு symmetrical network-ல் இருந்து வெளியேறுகின்ற currentஆனது அந்த network-க்கு கிடைக்கப் பெறுகின்ற current-உடன் ஒரு குறிப்பிட்ட தொடர்பினைக் கொண்டிருக்கும். ஒரு symmetrical network-ன் sending end current (அல்லது voltage) க்கும் மற்றும் receiving end current (அல்லது voltage)க்கும் உள்ள விகிதத்தின் மடக்கை (logarithm) ஆனது propagation constant எனப்படும்.

EQUALIZERS - INTRODUCTION

Equalizer என்பது ஒரு electrical circuit ஆகும். இது circuit-ல் உருவாகின்ற attenuation மற்றும் phase distortion-களை நீக்குவதற்குப் பயன்படுகிறது.

Types of Equalizers

செயல்களைப் பொறுத்து equalizer-கள் இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கப்படுகின்றது. அவையாவன

(a) Amplitude (அல்லது) Attenuation Equalizer (b) Phase (அல்லது) Delay Equalizer

Amplitude (or) Attenuation Equalizer

ஒரு circuit-ல் உருவாகின்ற amplitude distortion-ஐ நீக்குவதற்கு பயன்படுகின்ற networkஆனது amplitude அல்லது attenuation equalizer எனப்படும். இந்த equalizerஆனது signal-ன் amplitude-ல் மட்டுமே ஒரு குறிப்பிட்ட மாற்றத்தை ஏற்படுத்துகின்றது. இதனால் signal-ன் phase ஆனது பாதிக்கப் படுவதில்லை. இது speech signal-ஐ transmit செய்தல், record செய்தல் மற்றும் reproduce செய்தல் போன்ற பயன்படுத்தப்படுகிறது. செயல்களில்

Phase (or) Delay Equalizer.

ஒரு circuit-ல் உருவாகின்ற phase distortion-ஐ நீக்குவதற்கு பயன்படுகின்ற networkஆனது phase அல்லது delay equalizer எனப்படும். இது ஒரு குறிப்பிட்ட phase மாற்றத்தை மட்டுமே ஏற்படுத்தும். இதனால் signal-ன் amplitude ஆனது பாதிக்கப்படுவதில்லை. இது fascimile communication மற்றும் television signal transmission போன்றவற்றில் பயன்படுகிறது.

இணைக்கப்படுகின்ற முறைகளைப் பொறுத்து equalizer-கள் கீழ்க்கண்டவாறு பிரிக்கப்படுகிறது. அவையாவன்,

1. Series equalizer
2. Shunt equalizer
3. Two terminal equalizer, மற்றும்
4. Four terminal equalizer

Applications of Equaliser

1. ஒரு circuit-ல் ஏற்படுகின்ற attenuation அல்லது phase distortion-ஐ தடுப்பதற்கு பயன்படுகிறது.
2. 'Sample and Hold circuit'-ல் ஏற்படுகின்ற aperture distortion-ஐ சரிசெய்வதற்குப் பயன்படுகிறது.
3. PCM receiver-ல் ஏற்படுகின்ற aperture distortion-ஐ சரிசெய்வதற்குப் பயன்படுகிறது.
4. Bit timing recovery circuit-களில் பயன்படுகிறது.
5. Communication இணைப்புகளில் உள்ள fine tuning control-களில் பயன்படுகிறது.
6. Television transmitter-களில் பயன்படுகிறது.
7. 7) Speech signal-களை transmit, record மற்றும் reproduce செய்கின்ற இடங்களில் பயன்படுகிறது.
8. Fascimile communication-களில் பயன்படுகிறது.

Constant resistance equalizer

இது நான்கு terminalகளைக் கொண்ட equalizer ஆகும். நான்கு terminalகளைக் கொண்ட equalizer-ன் series arm மற்றும் shunt arm impedanceகள் circuit-ல் உள்ள நிலையான resistance-ஐப் பொறுத்து ஒன்றுக்கொன்று inverse ஆக இருந்தால் அது constant resistance equalizer எனப்படும். இதன் அமைப்பு இது fig.1.4-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. இதில் series impedance Z,ஆனது resistance ‘R'-ஐப் பொறுத்து shunt impedance Z, க்கு inverse ஆக உள்ளது.

Characteristic curve of an equalizer

ஒரு constant resistance equalizer-ன் characteristic curive ஆனது கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த graph ஆனது attenuation (a) -க்கும் மற்றும் frequency (f)-க்கும் இடையே உள்ள தொடர்பை காட்டுகின்றது. குறைவான frequency-ல் attenuation அளவு மிகக் குறைவாக (curve B) இருக்கும். Equalizer ஆனது குறைவான frequency-ல் attenuation-ஐ அதிகரிக்கச் செய்கின்றது மற்றும் அதிகமான frequency-ல் attenuation-ஐ குறைக்கச் செய்கின்றது. Equalizer-ஐக் கொண்ட network-களில், அனைத்து frequency-களின் போதும் attenuation ஆனது நிலையாக இருக்கும்.

ATTENUATORS - INTRODUCTION

Attenuator என்பது இரண்டு port-களைக் கொண்ட ஒரு resistive network ஆகும். இது signal-ன் அளவினை ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு குறைப்பதற்குப் பயன்படுகிறது. அதாவது attenuator ஆனது, சிறந்த முறையில் terminate செய்யப்பட்டுள்ள input மற்றும் output terminalகளுக்கு இடையில் உள்ள voltage, current அல்லது power போன்றவற்றின் அளவுகளை தேவைக்கேற்ப குறைப்பதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்ற ஒரு network ஆகும். இதன் propagation செயலானது மிகவும் சிறந்த முறையில் இருக்கும். மேலும் இதன் attenuation செயலானது frequency-ஐப் பொறுத்து இருப்பதில்லை.

Attenuatorகள் symmetrical ஆகவோ அல்லது asymmetrical ஆகவோ இருக்கலாம். நிலையான attenuation-ஐக் கொண்ட attenuatorஆனது "pad” என்று அழைக்கப்படும். Attenuator-கள் symmetrical attenuator-கள் மற்றும் asymmetrical attenuator-கள் என இரண்டு பிரிவாக பிரிக்கப்படுகின்றது.

Symmetrical attenuator-கள் ஒரேயளவு கொண்ட load மற்றும் source impedance-களைக் கொண்டிருக்கும். Asymmetrical attenuator-கள் வெவ்வேறு resistance அளவுகளைக் கொண்ட circuit-களை match செய்வதற்குப் பயன்படுகிறது.

Symmetrical attenuator-கள் கீழ்க்கண்டவாறு வகைப்படுத்தப்படுகிறது. அவையாவன

1. Symmetrical T-type attenuator.
2. Symmetrical T-type attenuator
3. Symmetrical bridge T attenuator
4. Symmetrical lattice type attenuator

Asymmetrical attenuator-கள் கீழ்க்கண்டவாறு வகைப்படுத்தப்படுகிறது. அவையாவன்,

1. Asymmetrical T-type attenuator
2. Asymmetrical L-type attenuator
3. Asymmetrical T-type attenuator

Units of attenuators

Attenuationஆனது decibel (dB) அல்லது "neper" என்கிற unitகளால் குறிப்பிடப்படுகிறது.

Neper (N)

Attenuation-ஆனது neper என்கிற அலகினால் குறிப்பிடப்படுகிறது. ஒரு network ஆனது அதன் characteristic impedance கொண்டு terminate செய்யப்பட்டிருக்கின்ற போது அதன் input voltage அல்லது current-க்கும் மற்றும் output voltage அல்லது current-க்கும் உள்ள விகிதத்தின் natural logarithm மதிப்பானது Neper எனப்படும். Attenuation-ஐ decibel (dB) என்கிற அலகினாலும் குறிப்பிடலாம். ஒரு network ஆனது அதன் characteristic impedance (Z )-ஐக் கொண்டு terminate செய்யப்பட்டிருக்கின்ற போது அதன் input power-க்கும் மற்றும் output power-க்கும் உள்ள விகிதத்தின் logarithm மதிப்பின் பத்து பங்கு அளவானது decibel என வரையறுக்கப்படுகிறது.

Symmetrical attenuators

இது நான்கு terminalகளைக் கொண்ட ஒரு network ஆகும். இதன் input மற்றும் output terminalகளை ஒன்றுக் கொன்று மாற்றுவதினால், அதன் electrical தன்மைகளில் எவ்வித மாற்றமும் ஏற்படுவதில்லை. ஒரு symmetrical attenuator-ன் அமைப்பானது ஒரு symmetrical network-ன் characteristic impedance, ஆனது, Z. Zin Rஎன இருக்கும்.

Symmetrical T-attenuator

ஒரு symmetrical T-attenuator ஆனது fig.1.7-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. இதன் மதிப்புகள் characteristic impedance (Z) மற்றும் propagation constant (y) கொண்டு குறிப்பிடப்படுகிறது.

Applications of Attenuator

Asymmetrical தன்மை கொண்ட attenuator-கள், வேறுபட்ட impedance-களை match செய்வதற்குப் பயன்படுகிறது. Attenuator-கள் waveguide-களில் பயன்படுகிறது. Co-axial cable-களில் loss-களை குறைப்பதற்குப் பயன்படுகிறது. UHF மற்றும் microwave application-களில் பயன்படுகிறது.

Attenuator (Simple Problems) FILTERS INTRODUCTION

Filter என்பது ஒரு four terminal network ஆகும். இது, ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு கொண்ட frequency-களை அனுப்புவதற்கும், (pass செய்வதற்கும்) மற்றவற்றை தடுப்பதற்கும் (reject செய்வதற்கும்) பயன்படுகிறது. Attenuation ஆனது '0'-ஆக இருக்கின்ற frequency-கள் Pass Band எனவும், மற்றும் attenuation ஆனது 'a' ஆக இருக்கின்ற frequency-கள் Attenuation Band எனவும் அழைக்கப்படுகின்றது. Pass Band (அல்லது Attenuation Band) ஆனது முடிவடைந்து, Attenuation Band (அல்லது Pass Band) ஆனது ஆரம்பமாகின்ற ஒரு குறிப்பிட்ட frequency ஆனது cut-off frequency என அழைக்கப்படுகிறது. Cut-off frequency-ஆனது pass band-ஐயும் மற்றும் attenuation band-ஐயும் தனித்தனியாக பிரிக்கின்றது.

Types of filters

1. Low pass filter (LPF)
2. High pass filter (HPF)
3. Band pass filter
4. Band elimination filter (BEF), அல்லது Band stop filter (BSF)

Low Pass Filter (LPF)

Low Pass Filter என்பது '0'-ல் இருந்து cut-off frequency (f) வரையிலான frequency-களைக் கொண்ட signalகளை அதன் வழியாக செல்வதற்கு அனுமதிக்கின்ற ஒரு circuit ஆகும். மேலும் இது cut-off frequency-ஐ விட அதிக frequency கொண்ட signalகளை தடுத்து (attenuation) விடும்.

High Pass Filter (HPF)

High Pass Filter என்பது, cut-off frequency-ஐ விட அதிக frequency கொண்ட signal-களை அதன் வழியே செல்ல அனுமதிக்கின்ற மற்றும் cut-off frequency-ஐ விட குறைவான frequency கொண்ட signalகளை தடுக்கக் கூடிய circuit ஆகும். இதன் frequency responseஆனது fig. 1.10-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

Band Pass Filter

gain Attenuation Band. Pass Band Attenuation Band. f, f2 Fig.1.11 Band pass filter Frequency Band Pass Filter என்பது cut-off frequency-களான f, மற்றும் f2-களுக்கு இடைப்பட்ட frequency-களைக் கொண்ட signal-களை மட்டும் அதன் வழியாக அனுப்பிவிட்டு மீதமுள்ள அனைத்து frequency-களைக் கொண்ட signal-களையும் தடுக்கின்ற ஒரு circuit ஆகும். இதன் frequency responseஆனது கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

Circuit elements of filter

Filter என்பது ஒரு reactive network ஆகும். இது நமக்கு தேவையான ஒரு குறிப்பிட்ட band-களைக் கொண்ட frequency-களை அதன் வழியாக அனுப்புகின்றது. மீதமுள்ள அனைத்து band-களையும் ஒட்டுமொத்தமாக குறைக்கின்றது அல்லது தடுக்கின்றது. பொதுவாக filter ஆனது தூய்மையான reactive element-களைக் கொண்டு உருவாக்கப்படுகிறது, இல்லையெனில் filter network-ன் pass band-ல் attenuation ஆனது ‘0'-ஆக இருப்பதில்லை. Filter ஆனது எளிய resonant circuit-களில் இருந்து மாறுபட்டு காணப்படும், ஏனெனில் இது தான் ஏற்றுக்கொள்கின்ற bandwidth முழுவதிற்கும் நிலையான transmission-ஐக் கொண்டிருக்கும்.

Ideal தன்மையுடன் filter ஆனது செயல்படுவதாக இருந்தால், transmission band அல்லது pass band என அழைக்கப்படுகின்ற குறிப்பிட்ட band-ல் attenuation எதுவும் ஏற்படாது. அதே நேரத்தில் attenuation அல்லது stop band என வேறு frequency-களில் மொத்தமாக அல்லது infinite attenuation-ஐக் கொண்டிருக்கும். எந்த frequency-ல் transmission band-ம் மற்றும் attenuation band-ம் தனித்தனியாக பிரிகின்றதோ, அது cut-off frequency எனப்படும். இது f என வரையறுக்கப்படுகிறது.

Filter-கள் symmetrical தன்மை கொண்ட T மற்றும் T அமைப்புகளைக் கொண்டு உருவாக்கப்படுகின்றது. T மற்றும் T அமைப்புகள் unsymmetrical தன்மை கொண்ட L அமைப்புகளைக் கொண்டதாக இருக்கும். T அல்லது T அமைப்பு கொண்ட ஒரு network-ல் உள்ள Z, மற்றும் Z2 என்கிற component-கள் Z,Z2 = K~ என்கிற தொடர்பின கொண்டிருந்தால் அது constant K வகை network எனப்படும். K என்பது ஒரு real constant ஆகும். இது constant K filter-ன் design impedance அல்லது nominal impedance என அழைக்கப்படுகிறது. Constant K low pass filter-ன் circuit அமைப்புகள்

ஒரு high pass filter-ஐத் தொடர்ந்து ஒரு low pass filter ஆனது பயன்படுத்தப்பட்டால் அந்த அமைப்பானது ஒரு band pass ஆனது HPF-ன் cut off frequency-ஐ விடவும் அதிகமாக இருக்க வேண்டும். இதன் மூலம் ஏற்படுகின்ற overlap ஆனது ஒரு குறிப்பிட்ட band கொண்ட frequency-ஐ மட்டும் அதன் வழியாக pass செய்கின்றது.

Antenna அல்லது aerial என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட நீளம் கொண்ட, ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட electrical conductorகளைக் கொண்ட அமைப்பு ஆகும். இது electrical signalகளை electromagnetic waveகளாகவும், அல்லது electromagnetic waveகளை electrical signal-களாகவும் மாற்றுகின்ற தன்மை கொண்டது. இது transmitter-ல், அது உற்பத்தி செய்கின்ற radio waveகளை radiate செய்வதற்கு பயன்படுகிறது. அதேபோன்று receiver-ல் அதற்கு கிடைக்கப்பெறுகின்ற radio waveகளை பெற்றுக் கொள்வதற்கு பயன்படுகிறது. தற்போது பழக்கத்தில் நூற்றுக்கணக்கான antennaக்கள் உள்ளன.

Radio wave ஆனது பொதுவாக electromagnetic wave என்று அழைக்கப்படும், ஏனெனில் இது electric மற்றும் magnetic fieldகளை ஒன்றாகக் கொண்டிருக்கும். ஒரு antennaவிற்கு voltage கொடுக்கப்படுகின்ற போது அந்த antennaவில் electric field உருவாகின்றது. அதே நேரத்தில் antennaவிற்கு கொடுக்கப்படுகின்ற voltageயினால் அதன் வழியே ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு current சென்று antennaவில் magnetic field-ஐ உருவாக்குகின்றது. Electric மற்றும் magnetic ஆகிய இரண்டு fieldகளும் ஒன்றுக் கொன்று செங்குத்தாக இருக்கும். இவ்வாறு உருவாகின்ற electromagnetic waveஆனது light-ன் வேகத்தில் மிக அதிக தூரத்திற்கு செல்கின்றது.

Basic antenna principle

Antenna u electromagnetic energy- receive மற்றும் transmit செய்கின்ற தன்மையைப் பெற்ற, metal-லினால் ஆன ஒரு conductor ஆகும். Antenna-க்கள் transmission line-களுக்கும் atmosphere-க்கும் இடையில், மற்றும் atmosphere-க்கும் transmission line-களுக்கும் இடையில் ஒரு interface-ஆக செயல்படுகின்றது. அதாவது antenna ஆனது ஒரு transmission line-ல் இருந்து atmosphere-க்கு energy-ஐ கொண்டு செல்கின்றது மற்றும் atmosphere-ல் இருந்து energy-ஐப் பெற்று transmission line-க்கு கொடுக்கின்றது.

Transmitter பக்கத்தில் உள்ள antenna ஆனது, transmission line-ல் சென்று கொண்டிருக்கின்ற electrical energy-ஐ electromagnetic wave-களாக மாற்றுகின்றது இதனை space-ல் வெளிவிடுகின்றது. Receiver பக்கத்தில் உள்ள antenna ஆனது space-ல் உள்ள electromagnetic wave-களை electrical றது.Radio wave-கள் electrical energy-ஐக் கொண்டிருக்கும். இவைகள் free space-ல் transverse electromagnetic wave-களாக செல்கின்ற தன்மை கொண்டது. இத்தகைய radio wave-கள் light செல்கின்ற வேகத்தில் பயணிக்கின்ற தன்மையைப் பெற்றிருக்கும்.

இந்த wave-கள் magnetic மற்றும் electric field-களைக் கொண்டிருக்கும். இவைகள் ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தாக அமையப் பெற்றிருக்கும். அதே நேரத்தில் இந்த இரண்டு wave-களும், அவைகள் பயணிக்கின்ற திசைக்கு செங்குத்தாக இருக்கும். இத்தகைய wave-கள் பயணிக்கின்ற திசைக்கு இணையாக உள்ள plane ஆனது wave front எனப்படும்.

Voltage standing waves MAD (a) (b) Radiated waves Radiated waves

அளவில் சிறியதாக இருக்கின்ற antenna-க்கள் அதிக frequency கொண்ட electromagnetic wave-களை திறமையாக radiate செய்யும், அதே போன்று குறைவான frequency கொண்ட wave-களை உருவாக்க பெரிய அளவு கொண்ட antenna-கள் தேவைப்படும். ஒவ்வொரு antenna- directional characteristic-களைக் கொண்டிருக்கும். அதாவது குறிப்பிட்ட திசைகளில் அதன் radiation ஆனது, மற்ற திசைகளை விடவும் அதிக அளவில் இருக்கும்.

Antenna-ல் இருந்து radiate ஆகின்ற energy ஆனது transverse electromagnetic wave-களாக propagate ஆகின்றது. அதிகமான அளவில் energy ஆனது radiate-ஆக வேண்டுமென்றால் fig.1.16(b)-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளபடி conductor-களுக்கு இடையில் சிறிது இடைவெளி இருக்க வேண்டும்.

Antenna polarization

ஒரு antenna-ன் polarization ஆனது, அந்த antenna-வில் இருந்து radiate ஆகின்ற electric field-க்கான திசையில் இருக்கும். ஒரு antenna-ன் electric field-ம் மற்றும் magnetic field-ம், ஒன்றுக் கொன்று செங்குத்தாக (perpendicular) இருக்கும். இவை இரண்டும் சேர்ந்து, propagate ஆகின்ற திசைக்கு செங்குத்தாக இருக்கும். இதன் விவரம் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. ஒரு antenna ஆனது linear ஆக (vertical அல்லது horizontal-ஆக), elliptical ஆக (நீள்வட்டமாக) அல்லது circular-ஆக (வட்டமாக) wave-களை radiate செய்யலாம். ஒரு antenna ஆனது எந்த திசையில் உள்ளதோ அதே திசையில் பெறும்.

ஒரு antenna ஆனது vertical திசையில் இருந்தால் அது vertical ஆக polarize செய்யப்பட்ட wave-ஐ radiate செய்யும். ஒரு antenna ஆனது horizontal திசையில் இருந்தால் அது horizontal ஆக polarize செய்யப்பட்ட wave-ஐ radiate செய்யும். Antenna ஆனது vertical ஆக polarize செய்யப்பட்ட wave-ஐ உருவாக்கினால் அது vertical polarized antenna எனவும், மாறாக horizontal ஆக polarize செய்யப்பட்ட wave-ஐ உருவாக்கினால் அது horizontal polarized antenna எனவும் அழைக்கப்படும்.

VHF மற்றம் UHF போன்றவற்றில் circular polarization பயன்படுத்தப்படுகிறது. Linear ஆக polarize ஆகின்ற இரண்டு antenna-க்கள் 90° phase வித்தியாசத்தில் ஒன்றுக்கொன்று செங்குத்தாக வைக்கப்பட்டால், அவைகள் circular ஆக polarize ஆகின்ற wave-ஐ உருவாக்கும். Linear ஆகின்ற polarize ஆகின்ற இரண்டு wave-களும் ஒரே மாதிரியான amplitude-ஐ கொண்டிருந்தால் மட்டுமே circular polaization கிடைக்கப்பெறும். மாறாக இரண்டு wave-களின் amplitude-களும் வித்தியாசமாக இருந்தால் இரண்டும் சேர்ந்து elliptical-ஆக polarize ஆகின்ற wave-ஐ உருவாக்கும்.

ஒரு antenna ஆனது சரியாக குறிப்பிட முடியாத radiation-ஐ உருவாக்கினால் அது oss polarization எனப்படும். Linear-ஆக polarise ஆகின்ற antenna-க்கான cross polarization ஆனது திட்டமிட்ட radiation-க்கு செங்குத்தாக இருக்கும். VLF, LF, MF மற்றும் சில HF antenna-க்கள் earth-க்கு நெருக்கமாக இருப்பதால் vertical ஆக polarize ஆகின்றவாறு இருக்கும். TV broadcasting-ல் பொதுவாக horizontal polarization பயன்படுத்தப்படுகிறது.

Directive gain

ஒரு antenna ஆனது, கொடுக்கப்பட்டுள்ள புள்ளியில் ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் ஏற்படுத்துகின்ற power densityக்கும் மற்றும் அதே புள்ளியில் அதே திசையில் ஒரு isotrophic antenna ஏற்படுத்துகின்ற power densityக்கும் உள்ள விகிதமானது directive gain எனப்படும். இதில் இரண்டு antennaக்களும் ஒரேயளவான power-ஐக் கொண்டிருக்க வேண்டும். Isotrophic antenna என்பது ஒரு தரமான reference antenna ஆகும். இது அனைத்து திசைகளிலும் ஒரே அளவில் radiating செய்கின்ற தன்மை கொண்டது. எனவே இதன் radiation pattern ஆனது spherical வடிவில் இருக்கும்.

Directivity

Directivity என்பது ஒரு antenna-ன் அதிகளவு directive gain-ஐக் குறிப்பிடுகின்றது ஒரு antenna-ன் அதிகளவு radiation intensityக்கும் மற்றும் ஒரு isotrophic antenna-ன் அதிகளவு radiation intensityக்கும் உள்ள விகிதமானது directivity எனப்படும். இதில் இரண்டு antennaக்களின் radiating power-ம் சமமாக இருக்க வேண்டும்.ஒரு antenna-ன் power gain (Ap), directivity (D) மற்றும் efficiency (n)ஆகியவற்றிற்கு இடையினில் உள்ள தொடர்பானது கீழ்க்கண்டவாறு இருக்கும். Ap = n D Loss எதுவும் இல்லாத ஒரு antenna-ன் efficiencyஆனது '1' (unity) ஆக இருக்கும்.

Radiation pattern

ஒரு antenna ஆனது திசையைப் பொறுத்து ஏற்படுத்துகின்ற radiation தன்மையைக் காட்டுகின்ற வரைப்படமானது radiation pattern எனப்படும். ஒரு antenna-ன் radiation ஆனது அதன் field strength ('E' volts/metre)-ஐக் கொண்டு குறிப்பிடப்பட்டால் அது field strength pattern என்று அழைக்கப்படும். ஒரு antenna-ன் radiation patternகள் ஒரு குறிப்பிட்ட angle-ஐக் கொண்ட powerரினால் குறிப்பிடப்பட்டால் அது power pattern என்று அழைக்கப்படும். சாதாரண நிலைகளில் radiation patternஆனது அதன் field strength-ஐக் கொண்டு குறிப்பிடப்படுகின்றது.

Radiation pattern of an elementary dipole

ஒரு antenna-ன் field strengthயினுடைய radiationனின் அளவானது sinéவிற்கு நேரடி தொடர்பு கொண்டதாக இருக்கும். இதில் 0 என்பது dipole-ன் axisக்கும், மற்றும் field strengthஆனது எந்த புள்ளியில் கணக்கிடப்படுகிறதோ அதன் radius vectorக்கும் இடைப்பட்ட angle-ன் மதிப்பு ஆகும்.

Antenna-ன் dipole ஆனது vertical-ஆக இருந்தால், அதன் horizontal radiation pattern ஆனது வட்டவடிவில் fig.1.18(a)ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளபடி இருக்கும், ஏனெனில் planeலினுடைய angle ஆனது 90° ஆகும். எனவே radiation pattern ஆனது சீராக இருக்கும். இதன் axis வழியாக செல்கின்ற vertical planeனில் fieldஆனது sine மதிப்பைப் பொறுத்து மாறுபடும். எனவே vertical patternஆனது fig.1.18(b)-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளபடி எட்டு வடிவில் இருக்கும்.

Antenna-ன் dipole ஆனது horizontal-ஆக இருந்தால் இதன் horizontal patternஆனது எட்டுவடிவில் இருக்கும். ஆனால் இதன் vertical pattern-ன் அமைப்பானது, vertical planeஆனது horizontal axis உடன் ஏற்படுத்துகின்ற angle-ன் அளவினைப் பொறுத்து இருக்கும்.

Antenna-ல் உள்ள dipole-ன் நீளம் அதிகமாகின்ற போது அதன் axis வழியாக செல்கின்ற radiation pattern-ம் மாறுபடும். இதன் தன்மையானது கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. lobeகள், side lobeகள் மற்றும் back lobeகள். Lobeகளின் விவரங்கள் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

Folded dipole

Folded dipole என்பது இரண்டு element-களைக் கொண்டு உருவாக்கப்பட்ட ஒரு தனி antenna ஆகும். இதில் ஒரு element ஆனது தொடர்ச்சியாக இருக்கும். மற்றொரு element-ன் நடுப்பகுதியல் ஒரு சிறிய இடைவெளி இருக்கும். இரண்டு dipole-களும் வளைக்கப்பட்டு, அவற்றின் இரண்டு முனைகளும் ஒன்றாக பொருத்தப்பட்டிருக்கும். ஒரு dipole-ன் நடுவில் இருக்கின்ற இடைவெளியில் balance தன்மை கொண்ட transmission line ஆனது இணைக்கப்படும்.

Folded dipole-ன் radiation pattern ஆனது சாதாரண half wave dipole போன்றே இருக்கும், ஆனால் folded dipole -க்கான input impedance மதிப்பு அதிகமாக இருக்கும். சாதாரண dipole-ல் இருந்து folded dipole ஆனது இரண்டு தன்மைகளில் வித்தியாசம் கொண்டதாக இருக்கும். அவையாவன; directivity மற்றும் bandwidth-ன் அளவு. Folded dipole-க்கான directivity ஆனது bidirectional தன்மை கொண்டதாக இருக்கும், ஆனால் folded dipole-ல் உள்ள current-ன் distribution தன்மை காரணமாக input impedance அளவு அதிகமாக இருக்கும்.

ஒரே அளவு கொண்ட input power ஆனது கொடுக்கப்படுகின்ற நிலையில் current-ன் அளவானது சாதாரண half wave depole-ஐ விடவும் பாதியளவு இருக்கும், மற்றும் input impedance அளவு நான்கு பங்கு அதிகமாக இருக்கும். எனவே folded dipole-க்கான input அல்லது terminal impedance மதிப்பு சாதாரண dipole-ஐ விடவும் அதிகமாக இருக்கும். அதாவது ஒரு folded dipole antenna-ன் terminal-களில் உள்ள input impedance மதிப்பானது அதில் உள்ள conductor-களின் எண்ணிக்கையின் வர்க்கத்தை, சாதாரண dipole கொண்ட antenna-வின் termenal-லில் உருவாகின்ற impedance மதிப்பினைக் கொண்டு பெருக்கி வருகின்ற மதிப்பிற்கு சமமாக இருக்கும்.

ஒரு folded dipole antenna ஆனது impedance transforming property-ஐ தன்னைகத்தேக் கொண்டிருக்கும். இதன் காரணமாக transmission line ஆனது antenna உடன் எளிதாக match ஆகின்றது. மாறாக dipole-ல் உள்ள எண்ணிக்கையை (ஃantenna element-கள்) மாற்றுகின்ற போது அதைப் பொறுத்து input impedance அளவும் மாறுபடுகின்றது.Folded dipole ஆனது அதன் fundamental frequency-ன் even harmonic கொண்ட power-ஐ ஏற்றுக் கொள்வதில்லை. எனவே இது transmission line-ன் தொடர்ச்சியாக எளிதாக செயல்படும்.

Antenna arrays

ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் (அல்லது திசைகளில்) antenna-ன் directivity தன்மையை அதிகரிக்கின்ற பொருட்டு, ஒரே மாதிரியான தன்மைகளைக் கொண்ட பல antennaக்களை, ஒரு குறிப்பிட்ட இடைவெளியில் கொண்ட antenna அமைப்பானது antenna array எனப்படும். Antenna array-ல் உள்ள ஒவ்வொரு antenna-ம் antenna element எனப்படும். இவ்வகை antennaல் பயன்படுத்தப்படுகின்ற array elementகள் நெருக்கமாக வைக்கப்படுகின்றன. இதனால் ஒவ்வொரு antenna element-ம் அதனை அடுத்துள்ள elementயினுடைய induction field பகுதியினுள் அமையப் பெற்றிருக்கும். எனவே ஒவ்வொரு element-ம் அதனை அடுத்துள்ள element உடன் சேர்ந்து ஒட்டமொத்தமாக ஒரு குறிப்பிட்ட radiation pattern-ஐ உருவாக்குகிறது. இத்தகைய radiation patternஆனது அந்த antenna-ல் உள்ள அனைத்து antenna elementகளின் vector கூட்டுத்தொகைக்கு சமமாக இருக்கும்.

Antenna array-ஐ பயன்படுத்துவதன் மூலம் ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் antenna-ன் radiation pattern-ஐ அதிகரிக்கச் செய்யலாம், குறைக்கச் செய்யலாம் அல்லது விலக்கச் செய்யலாம். இத்தகைய தன்மையானது ஒவ்வொரு antenna elementயினுடைய பண்புகளைப் பொறுத்தும் மற்றும் elementகளுக்கு இடையே உள்ள இடைவெளியைப் பொறுத்தும் இருக்கும். Antenna array-ல் உள்ள தனித்தனி antenna (element)கள் ஒரு நேர் கோட்டில் ஒரேயளவு இடைவெளியில் வைக்கப்பட்டால் அது linear array antenna எனப்படும். பொதுவாக பல element-களைக் கொண்ட array antenna-களில் half wave நீளம் கொண்ட dipole-கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றது. இத்தகைய antenna element-களை சரியான முறையில் வைத்து horizontal ஆக அனைத்து திசைகளிலும் ஒரே மாதிரியாக செயலாற்றுகின்ற omni directional radiation pattern-ஐக் கொண்ட antenna-க்களை உருவாக்கலாம்.

இத்தகைய array antenna-ல் பயன்படுத்தப்படுகின்ற அனைத்து elementகளையும் transmitter அல்லது receiver உடன் இணைக்க வேண்டும் என்கிற அவசியமில்லை, ஒரே ஒரு elementஐ மட்டும் இணைத்தால் போதுமானதாகும். இவ்வாறு transmitter அல்லது receiver உடன் நேரடியாக இணைக்கப்படுகின்ற elementஆனது driven element எனப்படும். நேரடியாக இணைக்கப்படாமல் உள்ள மீதமுள்ள elementகள் parastic elementகள் எனப்படும்.

Antenna arrayக்களில் பலவகைகள் உள்ளன. சில முக்கியமான arrayக்கள் கீழே கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. அவையாவன Broadside array -ல் ஒரேயளவு நீளம் கொண்ட பல antennaக்கள் இணையாக ஒரு நேர்கோட்டில் வைக்கப்பட்டிருக்கும். Array elementகளுக்கு இடையே உள்ள இடைவெளியும் ஒரேயளவாக இருக்கும். இதன் அமைப்பானது கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. ஒவ்வொரு elementக்கும் ஒரேயளவு magnitude மற்றும் phase angle கொண்ட current கொடுக்கப்படுகின்றது. இவைகள் broadside திசையில் அதிகளவு radiation-ஐ உருவாக்குகின்றது. அதாவது radiationஆனது arrayயினுடைய line axisக்கு செங்குத்தாக இருக்கும்.

Arrayயினுடைய radiationஆனது இரண்டு எதிரெதிரான திசைகளில் அதிகமாகவும் (மற்றும் ஒரேயளவாகவும்) மற்றும் மீதமுள்ள திசைகளில் குறைவாகவும் (அல்லது இல்லாமலும்) இருந்தால் அது bidirectional எனப்படும். Array antenna-ல் உள்ள elementகள் horizontal-ஆக இருந்தால் அதன் radiation pattern ஆனது vertical-ஆக இருக்கும், அதாவது elementகளுடைய plane பகுதிக்கு normal-ஆக இருக்கும்.

(a) Broadside array arrangement

ஒரு array antenna-ன் bidirectional pattern-ஐ unidirectional-ஆக மாற்ற வேண்டுமென்றால், அதே மாதிரியான (அதனை ஒத்த தன்மைகொண்ட) வேறொரு element-ஐ அதன் பின்பகுதியில் quarter wavelength (1/4) தூரம் தள்ளி வைக்க வேண்டும். மேலும் அதற்கு 90° leading phase angle கொண்ட current-ஐக் கொடுக்க வேண்டும்.

Radiation pattern of broadside array

ஒரு array ஆனது radiation energy-ஐ அதன் axis line-க்கு செங்குத்தாக குவித்து ஏற்படுத்தினால் அது broad side array எனப்படும். Radiation patternஆனது ஒரு antenna-ன் directional பண்புகளை சரியான முறையில் தெரிவிக்கின்றது. Radiatorகளுக்கு இடையில் உள்ள இடைவெளியானது '2/4' ஆக இருந்தால் energy-ஆனது அனைத்து பக்கங்களிலும் ஒரே மாதிரியாக பரந்து விரிந்து இருக்கும். இடைவெளியானது ‘2/2'ஆக இருந்தால் energy-ஆனது axis lineக்கு normal-ஆக குவிந்து கிடைக்கும், மற்றும் axis line-ல் எவ்வித radiation-ம் இருக்காது. இடைவெளியானது ''ஆக இருந்தால் radiation energy-ஆனது axis line-ல் குவிந்து கிடைக்கும், radiation of 601 major lobeகள் line& இரண்டுபக்கங்களிலும் கிடைக்கப்பெறும். Broad side array-ன் பலவகைப்பட்ட radiation patternகள் fig.1.21(c)-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

End fire array (EFA)

Array ஆனது சில் நேரங்களில் அதிலிருந்து கிடைக்கப்பெறுகின்ற radiation energy-ஐ அதன் axis line-ல் இருக்கச் செய்யும்படி design செய்யப்படுகிறது. இத்தகைய arrayஆனது end fire array எனப்படும். Direction of இதுவும் broad side array போன்ற அமைப்புக் கொண்டதாகும். இத்தகைய அமைப்பில் அதிக எண்ணிக்கைகளைக் கொண்ட ஒரே மாதிரியான தன்மைகள் கொண்ட elementகள் ஒரு நேர்கோட்டில் ஒரேயளவு இடைவெளியில் வைக்கப்பட்டிருக்கும். ஆனால் இதிலுள்ள ஒவ்வொரு element-ம் 180° phase மாற்றம் கொண்ட currentயினால் இயக்கப்படுகிறது. இதில் உள்ள அனைத்து elementகளுக்கும் ஒரேயளவு magnitude கொண்ட current கொடுக்கப்பட்டு, அவற்றின் phaseஆனது line-ன் வழியே ஒரேயளவு மாற்றம் பெறுவதாக இருந்தால் antennaஆனது unidirectional-ல் செயலாற்றும். இத்தகைய phase மாற்றத்தை ஏற்படுத்தும் பொருட்டு antenna arrayகளுக்கு இடைப்பட்ட இடைவெளியானது wavelength (2)-ல் இருக்க வேண்டும். EFA-ன் அமைப்பானது fig.1.22(a)-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

Array-ல் உள்ள radiatorகளுக்கு சரியான phase வித்தியாசம் கொண்ட current கொடுக்கப்பட்டு, end fire arrayக்கு உரிய radiation pattern பெறப்படுகிறது. EFA antennaஆனது இரண்டு elementகளை கொண்டிருந்து, அவற்றிற்கு கொடுக்கப்படுகின்ற currentஆனது ஒரேயளவு magnitude-ஐயும் மற்றும் அவற்றிற்கு இடைப்பட்ட phase ஆனது 180°ஆகவும் இருந்தால் antennaஆனது bidirectional_radiation pattern-ஐக் கொண்டிருக்கும்.

Parastic array

ஒரு element ஆனது அதற்கு தேவையான power-ஐ source-ல் (i.e., transmitter-ல்) இருந்து நேரடியாக transmission line வழியாக பெற்றால் அது driven element எனப்படும். ஆனால் ஒரு parastic element ஆனது transmission line-உடன் நேரடியாக இணைக்கப்பட்டிருக்காது. Parastic element-க்கு தேவையான power ஆனது, அதன் அருகில் இருக்கின்ற driven element-ல் இருந்து வருகின்ற radiation மூலம் கிடைக்கப்பெறுகின்றது. அதாவது parastic element-கள் ஒரு driven element-ல் இருந்து தேவையான power-ஐ electromagnetic coupling மூலமாக பெற்றுக் கொள்கின்றது.இதன் எளிய அமைப்பானது ஒரு driven element-ஐயும் மற்றும் ஒரு parastic array-ஐயும் கொண்டிருக்கும். இந்த அமைப்பானது two element array என அழைக்கப்படும். Multielement array-களில் பல parastic element-கள் இருக்கும். இவைகள் "parastic arrays'' எனப்படும். இதில் driven element-கள் ஒன்றோ அல்லது அதைவிட அதிகமாகவோ காணப்படலாம். அதாவது parastic array-களில், power-ஐ உருவாக்க குறைந்த பட்சம் ஒரு driven element ஆவது இருக்கும். அதே போன்று ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட parastic array-கள் இருக்கும்.

ஒரு parastic element-ல் உருவாகின்ற current-ன் amplitude மற்றும் phase ஆனது, அதனை tune செய்கின்ற தன்மையைப் பொறுத்தும், மற்றும் parastic element-க்கும் மற்றும் driven element-க்கும் இடையில் ஏற்படுகின்ற coupling-ன் தன்மையைப் பொறுத்தும் இருக்கும்.

Yagi Antenna

Yagi antenna ஆனது ஒரு folded dipole (அல்லது dipole)-ஐயும், ஒரு reflector-ஐயும் மற்றும் மூன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட director-களையும் கொண்டிருக்கும். இது VHF band-ல் செயலாற்றுகின்ற TV signal-களை receive செய்வதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு Yagi antenna-ன் அமைப்பானது கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. இந்த antenna-ல் உள்ள folded dipole ஆனது driven element-ஆக செயல்படும். அதாவது TV receiver-ன் input ஆனது folded dipole உடன் wire மூலம் இணைக்கப்பட்டிருக்கும். Folded dipole-ன் நீளமானது transmit செய்யப்படுகின்ற signal frequency-க்கு பாதியளவு wavelength (2/2) கொண்டதாக இருக்கும். Reflector-ன் நீளமானது folded dipole-ஐ விடவும் அதிகமாக இருக்கும். இதன் திறனானது signal வருகின்ற திசைக்கு எதிர்திசையில் அதிகமாக இருக்கும். அதாவது அதற்கு வருகின்ற signal-ஐ reflect செய்து folded dipole-ஐ நோக்கி அனுப்புவதற்கு பயன்படுகிறது. மேலும் வேறு திசையில் இருந்து வருகின்ற signal-ஐ தடுத்து folded dipole-க்கு செல்லவிடாமல் தடுப்பதற்கும் பயன்படுகிறது.

A typical Yagi antenna

இதே போன்று director-களின் நீளமானது folded dipole-ஐ விடவும் குறைவாக இருக்கும். Director-களின் நீளமானது signal வருகின்ற திசையில் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு தொடர்ச்சியாக குறைந்து கொண்டே இருக்கும். Director-களின் திறனானது signal வருகின்ற திசையில் அதிகமாக இருக்கும்.Reflector மற்றும் director-கள் சேர்ந்து antenna-ன் directivity-ஐ அதிகரிக்கச் செய்கின்றது.

Reflector-ன் நீளமானது பொதுவாக folded dipole-ஐ விடவும் 5 சதவீதம் அதிகமாக இருக்கும். இதே போன்று முதல் director-ன் நீளமானது folded dipole-ஐ விடவும், 4 சதவீதம் குறைவாக இருக்கும். Director-களின் நீளமானது இதே விகிதத்தில் தொடர்ந்து குறைந்து கொண்டே இருக்கும். Reflector-க்கும் folded dipole-க்கும் இடையே உள்ள இடைவெளி 0.252 என இருக்கும். Folded dipole-க்கும் முதல் director-க்கும் இடையே உள்ள இடைவெளி 0.132 என இருக்கும். ஒரு director-க்கும் அதனை அடுத்துள்ள director-க்கும் இடையே உள்ள இடைவெளி 0.132 என இருக்கும்.

Parabolic reflector antenna

அதிகளவு gain மற்றும் அதிகளவு directivity போன்ற தன்மைகளைக் கொண்ட antennaக்கள் VHF மற்றும் UHF signalகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஏனெனில் receiverஆனது இதில் மிகவும் குறைவான sensitivity தன்மை கொண்டதாகவும், மற்றும் இவ்வகை frequencyஆனது அதிகளவு noise-ஐக் கொண்டதாகவும் இருக்கும். எனவே microwave frequency-ல் செயலாற்றுகின்ற வகையில், optical பண்புகளான reflection, refraction மற்றும் diffraction ஆகியவற்றினை பயன்படுத்தி, radiate ஆகின்ற signalகளை ஒருங்கிணைத்து, அதிகளவு gain மற்றும் அதிகளவு directivity கொண்ட antennaக்கள் உருவாக்கப்படுகிறது.

இது பொதுவாக signal-ஐ receive செய்வதற்காக பயன்படுத்தப்படுகின்ற antenna ஆகும். இவ்வகை antenna-ல் ஒரு parabolic reflector பயன்படுத்தப்படும், மேலும் அதன் focal புள்ளியில் ஒரு dipole வைக்கப்பட்டிருக்கும். இதன் செயலானது வாகனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகின்ற headlightக்கு எதிரான தன்மையுடன் இருக்கும். இந்த antenna-ன் reflectorக்கு கிடைக்கப்பெறுகின்ற electromagnetic waveகள், reflector-ரினால் dipole-ஐ நோக்கி குவிக்கப்படுகின்றது. இதன் மூலம் அதிகளவு gain-ம் மற்றும் அதிகளவு directivity-ம் கிடைக்கப்பெறும் . இதன் அமைப்பானது fig.1.24-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

VHF மற்றும் UHF ஆகிய இரண்டு frequency-களிலும் செயலாற்றுகின்ற நிலையங்கள் உள்ள இடங்களில் வைக்கப்படுகின்ற இத்தகைய antenna-களின் reception தன்மையானது மிகவும் சிறந்த முறையில் இருக்காது. அதாவது அனைத்து channel-களில் இருந்தும் antenna-க்கு reception பிரச்சினைகள் ஏற்படுகின்றது.

Advantages of parabolic reflector antenna

1. 'Spill over' மற்றும் minor lobe-ன் radiation தன்மை குறைவாக இருக்கும்.
2. Focal length-ன் அளவு அதிகமாக இருக்கும்
3. தேவையான இடத்தில் feed-ஐ வைத்துக் கொள்ளலாம்.
4. Antenna-ல் உள்ள reflect செய்யப்படுகின்ற பகுதியை தேவைக்கேற்ப மாற்றிக் கொள்ளலாம்.

PROPAGATION

Radio waveகள் சில hertz முதல் GHz வரையிலான frequency-களைக் கொண்ட electromagnetic waveகளாகும். Antennaக்கள் பொதுவாக radio waveகளை உருவாக்குகின்றன. Earth-ன் வழியாக propagate ஆகின்ற electromagnetic waveகள் அதற்குரிய பண்புகளை மட்டும் பெற்றிராமல், அது செல்கின்ற இடங்களில் உள்ள சுற்றுச்சூழலையும் பொறுத்து இருக்கும். பொதுவாக waveகளின் propagation தன்மையானது அதன் frequency-ஐப் பொறுத்து இருக்கும்.

Waveகள் எப்பொழுதும் நேர்கோட்டில் செல்கின்ற தன்மை கொண்டதாகும், ஆனால் earth மற்றும் atmosphere போன்றவற்றினால் waveகள் செல்கின்ற பாதைகள் மாறுவதற்கு வாய்ப்புள்ளது. HF waveகள் இத்தகைய சூழ்நிலைகளால் அதிகம் பாதிக்கப்படுவதில்லை. எனவே HF waveகள் பொதுவாக நேர் பாதையில் செல்கின்றது. இத்தகைய waveகள் space waveகள் எனப்படும். ஏனெனில் இவைகள் earthக்கும் மற்றும் atmosphereக்கும் இடைப்பட்ட பாதையில் propagate ஆகின்றது. மேலும், இத்தகைய waveகள் troposphere வழியாக செல்வதால் tropospheric waveகள் எனவும் அழைக்கப்படும்.

HF-ஐ விட குறைவான frequency-ஐக் கொண்ட waveகள் earth-ன் curvature வழியாக செல்கின்றது. சில நேரங்களில் HF-ஐக் கொண்ட, அல்லது அதைவிட குறைவான அல்லது அதிகமான frequency-ஐக் கொண்ட signalகள் atmosphere-ல் உள்ள அயனி மண்டலம் (ionized layer) மூலம் reflect செய்யப்பட்டு வெகு தொலைவு transmit ஆகின்றது. இத்தகைய waveகள் skywaveகள் எனப்படும்.

ஒரு transmitting antenna-ல் இருந்து radiate செய்யப்படுகின்ற signal-கள் space வழியாக receiving antenna-வை சென்றடையும். Transmitting antenna-ல் இருந்து செல்கின்ற signal-கள் தொலைதூரத்திற்கு செல்லச் செல்ல signal-ன் திறன் தொடர்ந்து குறைந்து கொண்டே இருக்கும். இவ்வாறு செல்கின்ற signal-கள் ஒன்று அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட பாதைகளில் receiving antenna-வை சென்றடையலாம். பொதுவாக groundwave, space wave மற்றும் sky wave என மூன்று வழிகளில் signal-கள் propagate-ஆகிச் செல்கின்றது.

Ground wave propagation

Antenna-ல் இருந்து வெளியேறுகின்ற ground அல்லது surface waveகள் earth-ன் மேற்பரப்பின் வழியாக செல்கின்றது. இதன் தன்மையானது கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. Ground waveஆனது earth-ன் curvature போன்ற மேற்பரப்பின் வழியாக செல்வதால் horizon-ஐ விட அதிக தொலைவு செல்கின்றது.

Ground wave propagationஆனது low மற்றும் medium frequency அளவுகளில் அதிக திறன் கொண்டதாக இருக்கும். எனவே 30KHz முதல் 3MHz வரையிலான radio signal-கள் ground wave-ன் மிக முக்கியமான signal-களாகும். Low frequency-ஐக் கொண்ட இத்தகைய signalகள் நூறு மைல் தூரம் வரை செல்கின்ற தன்மை கொண்டதாகும். சில நேரங்களில் ஆயிரம் மைல் தூரம் வரை செல்கின்ற தன்மையைப் பெற்றிருக்கும். AM முறையில் ஒலிபரப்பப்படுகின்ற signalகள் அடிப்படையில் ground waveகளாக propagate ஆகின்றது.

இந்த propagationனில் transmitting antennaவும் மற்றும் receiving antennaவும் பூமியின் மேற்பரப்பில் வைக்கப்படுகின்றது. பொதுவாக vertical antennaக்கள் ground waveகளை உருவாக்குகின்றன. இத்தகைய waveகள் பூமியின் கடத்தும் தன்மை, மேற்பரப்பில் ஏற்படுகின்ற அசாதாரண நிலைகள் மற்றும் permittivity போன்ற செயல்களினால் பாதிப்படைய வாய்ப்புள்ளது. 3MHz-ஐ விட அதிக frequency-ஐக் கொண்ட radio signalகள் groundயினால் attenuate ஆகின்றது. எனவே இத்தகைய signalகள் ground wave propagationனில் அதிகமாகப் பயன்படுத்தப்படுவதில்லை.

Skywave propagation

Sky wave propagation-னில் antenna-ல் இருந்து வெளிவருகின்ற signal ஆனது atmosphere-ன் மேற்பகுதிக்கு செல்கின்றது. அங்கு ஏற்படுகின்ற bending அல்லது reflection செயல் காரணமாக மீண்டும் பூமியை வந்தடைகின்றது. இத்தகைய செயல்கள் ionosphere எனப்படுகின்ற atmosphere-ன் மேற்பகுதியில் நடைபெறுகிறது.

சூரியனிடமிருந்து வருகின்ற ultraviolet கதிர்கள் atmosphere-ன் மேற்பகுதியை ionize செய்கின்றது. இதன் மூலம் அந்த பகுதியானது electrical charge செய்யப்பட்ட தன்மையை அடைகின்றது. அதாவது அதில் உள்ள atom-கள் அதிகப்படியான electron-களை எடுத்தோ அல்லது கொடுத்தோ, negative ion-ஆக அல்லது positive ion-ஆக மாறுகின்றது. Free electron-களும் உருவாகின்றது. இதன் காரணமாக அகலமான ஆனால் கண்ணுக்கு தெரியாத layer ஆனது பூமிக்கு மேலே உருவாகின்றது. lonsphere-ன் அமைப்பானது கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

lonsphere ஆனது பூமியின் மேற்பரப்பில் இருந்து 30 மைல் 250 மைல்கள் உயரத்தில் உள்ளது. lonosphere ஆனது அடிப்படையில் D layer, E layer மற்றும் F layer என்கிற மூன்று அடுக்குகளைக் கொண்டிருக்கும். D மற்றும் E layer-கள் குறைவாக jonize செய்யப்பட்ட layer-களாகும். இவைகள் சூரியனில் இருந்து தொலைவில் காணப்படும். மேலும் இவைகள் பகல் நேரத்தில் மட்டுமே காணப்படும்.F layer ஆனது அதிகமாக ionize செய்யப்பட்ட layer ஆகும். ஏனெனில் இது சூரியனுக்கு பக்கத்தில் இருக்கின்றது. இது பூமியில் இருந்து செல்கின்ற radio signal-களை பூமிக்கே திருப்பி அனுப்புவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றது. F layer ஆனது பகல் மற்றும் இரவு ஆகிய இரண்டு வேளைகளிலும் காணப்படும். பகல் நேரத்தில் F layer ஆனது F1 மற்றும் F2 என இரண்டாக பிரிந்து காணப்படும்.

F layer ஆனது radio signal-களை refract செய்கின்றது. அதாவது radio signal-கள், இரண்டு layer-களுக்கு இடைப்பட்ட பகுதிகளில் பட்டு bend அல்லது deflect ஆகின்றது. Radio signal-கள் ionosphere-க்கு சென்றவுடன் அதில் உள்ள ionoization தன்மை காரணமாக மெதுவாக வளைந்து, வளைந்து மீண்டும் பூமிக்கே வருகின்றது. வளைகின்ற தன்மையானது radio signal-கள் ionosphere-ஐ சென்றடைகின்ற angle அளவு மற்றும் layer-ன் மாறுபட்ட ionization தன்மை (அடர்த்தி) ஆகியவற்றினைப் பொறுத்து இருக்கும். கொடுக்கப்பட்டுள்ள படத்தில், பல வகையான angle-களில் ionosphere-ஐ சென்றடைகின்ற signal-களின் refraction செயல்கள் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. lonosphere-ஐ சென்றடைகின்ற signal-களின் angle அளவானது பூமியைப் பொறுத்து அதிகமாக கள் குறைவான அளவு வளைந்து,

ionosphere-ன் ஊடே சென்று space-ல் மறைந்து விடுகின்றது. பூமிக்கு திரும்பி வருவதில்லை. Ang!e-ன் அளவு குறைவாக இருந்தால் signal-கள் எளிதாக வளைந்து மீண்டும் பூமிக்கே திரும்பி வருகின்றது. இத்தகைய signal-களில் அதிக loss-கள் எதுவும் ஏற்படுவதில்லை. இச்செயல் காரணமாக signal-கள் அதிக தொலைவிற்கு propagate-ஆகிச் செல்கின்றது. இத்தகைய செயல்கள் 3 MHz முதல் 30MHz அளவு frequency கொண்ட signal-களில் அதிகஅளவு நடைபெறுகின்றது. சில வேளைகளில், ionosphere-ல் பட்டு bend-ஆகி திரும்பி பூமிக்கு வருகின்ற signal-கள் பூமியில் பட்டு reflect செய்யப்பட்டு திரும்பவும் ionosphere-க்கு செல்கின்றது. அங்கே மீண்டும் bend-ஆகி திரும்பவும் பூமியை வந்தடைகின்றது. இத்தகைய செயல்கள் multiple-skip அல்லது multiple hop transmission என அழைக்கப்படுகிறது.

Space wave propagation: (above 30MHz)

30MHz-ஐ விட அதிக frequency-ஐக் கொண்ட radio waveகள் ionosphereயினால் refract செய்யப்பட்டு திரும்பி பூமிக்கு வருவதில்லை. மேலும், இத்தகைய signalகள் ground வழியாக செல்ல நேர்ந்தால் அதிகளவில் attenuate ஆக வாய்ப்புள்ளது. எனவே space wave propagation- radio wave transmitting antenna-ல் இருந்து receiving antenna-வை நோக்கி நேரடியாக (direct) அல்லது troposphere-ல் ஏற்படுகின்ற reflection-ஐப் பயன்படுத்தி அனுப்பப்படுகிறது. இதன் தன்மையானது fig.1.27-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது. Ground reflected wave Troposphereஆனது atmosphere பகுதியில் பூமியின் மேற்பரப்பில் இருந்து 15Km வரை இருக்கும். இத்தகைய troposphere வழியாக space waveகள் propagate செய்யப்படுவதால் இதனை troposphere propagation என்றும் அழைக்கலாம்.

Space wave propagationஆனது குறைந்தது இரண்டு வழிகளில் நடைபெறும். அவையாவன a) direct wave, மற்றும் b) reflected wave. Direct wave-ல் transmitting antenna-ல் இருந்து அனுப்பப்படுகின்ற signalகள் நேரடியாக receiving antenna-வை சென்றடைகின்றது. ஆனால் reflected wave-ல் transmitting antenna-ல் இருந்து அனுப்பப்படுகின்ற signalகள் groundயினால் reflect செய்யப்பட்டு பின்பு receiving antenna-வை சென்றடைகின்றது. இவ்வாறு ground-ல் பட்டு reflect செய்யப்படுவதால் signalகள் 180° அளவு phase shift ஆகின்றது.

இத்தகைய இரண்டு waveகளும் transmitting antennaல் இருந்து ஒரே நேரத்தில் ஒரே phase-ஐக் கொண்டு அனுப்பப்பட்டாலும், receiving antenna-வை சென்றடைகின்ற போது இரண்டு waveகளும் ஒரே phase-யிலோ அல்லது எதிரெதிரான phase-களிலோ இருக்கலாம். ஏனெனில் இந்த இரண்டு waveகளும் வெவ்வேறு பாதைகளின் வழியாக வெவ்வேறு தூரங்களை கடந்து வருகின்றது.

இத்தகைய செயல்களினால் கிடைக்கப்பெறுகின்ற ஒட்டுமொத்த waveஆனது direct wave-ஐ விட திறன் கொண்டதாக (stronger) அல்லது திறனற்றதாக (weaker) இருக்கும். Receiving antennaவிற்கு கிடைக்கப்பெறுகின்ற இரண்டு signalகளும் ஒரே phase-ல் இருந்தால் ஒட்டு மொத்த wave-ன் திறன் அதிகரிக்கும், ஒன்றுக்கொன்று phase வித்தியாசம் கொண்டிருந்தால் ஒட்டுமொத்த wave-ன் திறன் குறையும். அதாவது receiving புள்ளியில் கிடைக்கப்பெறுகின்ற signal-ன் திறனானது direct மற்றும் reflect waveகளின் vector கூட்டுத் தொகைக்கு சமமாக இருக்கும்.

Important terms related to skywave propagation (i) Critical frequency

ஒரு layerக்கு vertical-ஆக incident ஆகின்ற அதிக frequency கொண்ட எந்த signal-ஐ அந்த layer ஆனது reflect செய்து பூமிக்கு திருப்பி அனுப்புகின்றதோ அந்த frequencyஆனது critical frequency எனப்படும்.

Maximum Usable Frequency (MUF)

பூமியில் உள்ள இரண்டு வெவ்வேறு இடங்களுக்கு இடையே, skywave propagation-ன் மூலம் communicate செய்யப்படுகின்ற அதிகபட்ச அளவு கொண்ட frequencyஆனது MUF எனப்படும்.

Skip distance

ஒரு குறிப்பிட்ட frequency-ஐக் கொண்ட skywaveஆனது ionosphere மூலம் reflect செய்யப்பட்டு, transmitter-ல் இருந்து எவ்வளவு குறைவான தூரத்தில் கிடைக்கப்பெறுகின்றதோ அந்த தொலைவானது skip distance எனப்படும்.

lonospheric layer

lonoization தன்மை கொண்ட, atmosphere-ன் மேற்பகுதியானது ionosphere எனப்படும். பூமியின் மேற்பகுதியில் இருக்கின்ற atmosphere ஆனது, sun-ல் இருந்து radiate செய்யப்படுகின்ற energy-ஐ பெருமளவில் absorb செய்கின்றது. இவைகள் atmosphere-ஐ heat மட்டும் செய்வதில்லை, மாறாக ionoization-ஐயும் உருவாக்குகின்றது. அதாவது அந்தப்பகுதியில் positive மற்றும் negative ion-களை உருவாக்குகின்றது. இவ்வாறு jonoize செய்யப்படுகின்ற பகுதியானது free electron-களையும், positive ion-களையும் மற்றும் negative ion-களையும் கொண்டிருக்கும். இதில் ionoize செய்கின்ற agent-களாக ultraviolet radiation, a, p ray-கள், cosmic ray-கள் மற்றும் meteor-கள் பெருமளவில் செயல்படுகின்றது.மேலும் gas-ல் உள்ள ion-கள், electron-கள் மற்றும் atom-கள் நிலையான அளவில் நகர்ந்து கொண்டே இருக்கும். எனவே அவற்றிற்கு இடையில் அடிக்கடி collision நடைபெறுகின்றது. இதன் காரணமாக recombination என்கிற செயல்கள் அனைத்து நேரங்களிலும் தொடர்ந்து நடைபெறுகின்றது. அதாவது ஒரு molecule ஆனது ionize ஆன பின்பு அதே நிலையில் தொடர்ந்து இருப்பதில்லை. Sun-ல் இருந்து வருகின்ற ultraviolet ray-கள் atmosphere-ன் மேற்பகுதியினால் பெருமளவில் absorb செய்யப்படுகிறது. எனவே atmosphere-ன் அடிப்பகுதியில் உள்ள layer-களில் குறைவான அளவு ionization நடைபெறுகின்றது.

Atmosphere-ல் இருக்கின்ற பலதரப்பட்ட gas-கள், பலதரப்பட்ட pressure-களில் (அதாவது பலதரப்பட்ட உயரத்தில்) ionize செய்யப்படுவதால் ionosphere-ல் பலதரப்பட்ட layer-கள் உருவாகின்றது. அதாவது ionize செய்கின்ற தன்மை கொண்ட பலதரப்பட்ட agent-கள் ionization செயலை செய்கின்றது. இத்தகைய பகுதியானது layer எனப்படும். Layer-களின் எண்ணிக்கை, அவற்றின் உயரங்கள் மற்றும் அவைகளினால் bent செய்யப்படுகின்ற sky wave-ன் அளவு போன்றவைகள், நாளுக்கு நாள், மாதத்திற்கு மாதம் மற்றும் வருடத்திற்கு வருடம் மாறுபடலாம். பகல் வேளைகளில் மூன்று அடிப்படை layer-கள் காணப்படும்.

D layer ஆனது 50 முதல் 90 கி.மீ உயரத்தில் காணப்படும். இரவு வேளையில் F1 மற்றும் F2 என்கிற இரண்டு layer-களும் ஒன்று சேர்ந்து ஒரே layer-ஆக காட்சியளிக்கும். அந்த layer ஆனது F layer எனப்படும். அதே போன்று D layer-ம் இரவு வேளையில் காணப்படுவதில்லை. எனவே இரவு வேளைகளில் E மற்றும் F என்கிற இரண்டு layer-கள் மட்டுமே காணப்படும். E layer ஆனது பொதுவாக 90 முதல் 140 கி.மீ வரை காணப்படும். அதே போன்று F1 layer ஆனது 220 கி.மீ உயரத்தில் காணப்படும். பருவமாற்றத்திற்கு தகுந்தவாறு இதன் உயரம் மாறுபடலாம். F2 layer ஆனது 250 கி.மீ - 400 கி.மீ உயரத்தில் காணப்படும். பகல் மற்றும் இரவு வேளைகளில் layer-களில் electron density மாறுபாடுகள் எவ்வாறு இருக்கும் என்பது fig.1.29-ல் கொடுக்கப்பட்டுள்ளது.

Communication தன்மையை பொறுத்து D region ஆனது முக்கியமானதாக எடுத்துக் கொள்ளப்படுவதில்லை, இருந்தாலும் இது VLF மற்றும் LF signal-களை reflect செய்கின்ற தன்மை கொண்டது. MF மற்றும் HF signal-களை ஓரளவு absorb செய்கின்ற தன்மை கொண்டது. இதன் critical frequency ஆனது 100 KHz என இருக்கும். பகல் வேளைகளில் காணப்படுகின்ற E layer-ன் density ஆனது 110 கி.மீ உயரத்தில் அதிக அளவு காணப்படும். இவைகள் radio wave-களை propagate செய்வதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றது. E layer-ன் critical frequency ஆனது low latitude-ல் நண்பகல் வேளையில் 3MHz - 5MHz கொண்ட அளவில் இருக்கலாம். இதன் அளவு நாளுக்கு நாள் மாறுபடும். Soft X ray radiation-களினால் அனைத்து gas-களும் ionize செய்யப்படுவதன் காரணமாக E region உருவாகின்றது. பகல் வேளைகளில் சிறிதளவு HF wave-களை reflect செய்வதுதான் E layer-ன் முக்கியமான செயலாகும்.

CONCLUSION

F layer ஆனது 140 கி.மீ - 270 கி.மீ உயரத்தில் காணப்படும். இதன் சராசரி உயரம் 270 கி.மீ என இருக்கும். இது ionosphere-ன் மேற்பகுதி ஆகும். இந்த layer மட்டுமே அனைத்து நேரங்களிலும் jonoize செய்யப்பட்ட நிலையில் காணப்படும். பகல் வேளையில், சூரிய உதயத்திற்கு சிறிது நேரத்திற்கு பின்பு F layer ஆனது இரண்டாக பிரிந்து F1 மற்றும் F2 என இரண்டு layer-களாக காணப்படும். Oxygen atom-களின் ionization காரணமாக F1 layer உருவாகின்றது. நண்பகல் நேரத்தில் இதன் critical frequency ஆனது 5 MHz - 7 MHz அளவில் காணப்படும். சில HF wave-கள் F1 layer-யினால் reflect செய்யப்படுகின்றது. UV ray-களின் ionization காரணமாக F2 layer உருவாகின்றது. இதன் critical frequency ஆனது 10 MHz என இருக்கும். F1 layer ஆனது HF wave-களை அதிக அளவில் absorb செய்கின்ற தன்மையைப் பெற்றிருக்கும். F2 layer ஆனது அதிக frequency கொண்ட radio wave-களை reflect செய்வதில் அதிக முக்கியத்தும் கொண்டதாக காணப்படும்.

Related Posts