Tuesday, May 9, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 101

VSWR

යම් පරිපථ කොටසකින් නිකුත් වන විශාල සංඥා විදුලි ජවය තවත් පරිපථ කොටසකට ලබා දෙන විට, එම පරිපථ කොටස් දෙකෙහි සම්බාදක අගයන් සමාන විය යුතුය. ඒ කියන්නේ ඇන්ටනා සඳහා මෙම රීතිය හොඳින් වලංගු වේ. යම් ට්‍රාන්ස්මීටරයක අවුට්පුට් ඉම්පීඩන්ස් අගය ඕම් 50 නම්, ෆීඩ්ලයින් එකේ කැරක්ටරිස්ටික් ඉම්පීඩන්ස් අගයත් ඕම් 50ද ඇන්ටනාවේ ඉම්පීඩන්ස් අගයත් ඕම් 50ද වේ නම් ඉන් මූලිකව අදහස් කෙරෙන්නේ ට්‍රාන්ස්මීටරයෙන් එවන සංඥා ජවය සියල්ලම ඇන්ටනාව විසින් සම්ප්‍රේෂනය කර දමන බවයි. මෙලෙස සම්බාදක නොගැලපේ නම් ඊට impedance mismatch කියා කියනවා.

ඉහත උදාහරණය අනුව බැලූබැල්මට පෙනෙන්නේ ඒ දෙක හොඳන් මැච් වු විට ඇන්ටනාවේ කාර්යක්ෂමතාව 100%ක් බවයි. එහෙත් ප්‍රායෝගිකව එසේ නොවේ. ඇන්ටනාවේ හා ෆීඩ්ලයින් එකේ සාමාන්‍ය ප්‍රතිරෝධ අගයන් ඇති අතර, එනිසා යම් ජවයක් තාපය ලෙස උත්සර්ජනය වෙනවා. ඊට අමතරව ට්‍රාන්ස්මීටරයේ සිට අවසාන ඇන්ටනාව දක්වා විවිධාකාරයේ කුඩා උපකරණ හා කනෙක්ටර් වර්ග සවි කරන අතර, ඒවා නිසාද සංඥා හායනය වෙනවා. මෙවැනි ප්‍රායෝගික කාරණා නිසා සංඥා ජවයෙන් යම් කොටසක් නාස්ති වෙනවාමයි. එනිසා කිසිවිටක 100%ක කාර්යක්ෂමතාවක් ලැබෙන්නේ නැත.

එසේ වුවත්, ඉම්පීඩන්ස් මිස්මැච් වුවොත්, ඉහත සඳහන් කළ නාස්තිය සමහරවිට කිහිප ගුණයකින් වැඩි වේවි. ඒ කියන්නේ ඉම්පීඩන්ස් මිස්මැච් යනු තිබෙන දෝෂ (හායන) වැඩි කරන සාධකයකි.

ඇන්ටනාවේ හා ෆීඩ්ලයින් එකේ ඉම්පීඩන්ස් මැච් නොවන විට, ට්‍රාන්ස්මීටරයෙන් (හෝ RF power amplifier එකෙන්) ෆීඩ්ලයින් එක ඔස්සේ ඇන්ටනාවට ගමන් කරන සංඥා වෝල්ටියතාවෙන් කොටසක් ඇන්ටනාවෙන් ආපසු ෆීඩ්ලයින් එක ඔස්සේ ට්‍රාන්ස්මිටරයට යවනවා. ඇන්ටනාවට යන සංඥාවේ (incident හෝ forward හෝ incoming signal) වෝල්ටියතාව Vf නම්, හා ඉන් පරාවර්තනය වී එන සංඥා (reflected signal) කොටසෙහි වෝල්ටියතාව Vr නම්, පහත ආකාරයට Voltage Reflection Coefficient නම් අනුපාතයක් අර්ථ දැක්විය හැකියි.


මෙම අනුපාත අගය 0 නම්, ඒ කියන්නේ 100%ක් හරියටම සම්බාදක අගයන් දෙක ගැලපී ඇතැයි කියාය (පරිපූර්ණ - idealඅවස්ථා). මෙවිට කේබලය දිගේ එන සියලු සංඥා ජවය ඇන්ටනාව විසින් ලබා ගන්නවා. මෙම අගය 1 නම්, කේබලයෙන් දෙන සියලු විදුලිය නැවත ඇන්ටනාව විසින් කේබලයට (ට්‍රාන්ස්මීටරය දෙසට) පරාවර්තනය කර දමනවා. එවිට ඇන්ටනාවෙන් කිසිදු සංඥාවක් රේඩියෝ තරංග බවට පත් කරන්නේ නැත. ප්‍රායෝගික ඇන්ටනාවල මෙම අගය 0ට බරව දශම සංඛ්‍යාවක් ලෙස පවතී. හැකි පමණ මෙම ගැමා අගය 0ට ආසන්න කර ගැනීම සුදුසුය.

මෙලෙස ඇන්ටනාවෙන් සංඥා ප්‍රමාණයක් පරාවර්තනය වන නිසා, ෆීඩ්ලයින් එක දිගේ ස්ථාවර තරංග (standing waves) හට ගනී (පෞද්ගලිකව මා හට මෙතැන යම් ගැටලුකාරි තත්වයක් පැවතියත් සම්මත පැහැදිලි කිරීම එයයි).

ස්ථාවර තරංග යනු ඕනෑම තරංග වර්ගයක් (විද්‍යුත් හෝ යාන්ත්‍රික යන දෙවර්ගයේම) යම් මාධ්‍යයක් ඔස්සේ ගමන් කරන විට, එකම ගමන් මාර්ගය ඔස්සේ දෙපැත්තටම සංඥා ගමන් කරන විට ඇති වන තත්වයකි. මෙහිදී දෙපැත්තට ගමන් කරන සංඥා දෙකෙහි සංඛ්‍යාත සමාන විය යුතු අතර අංශක 180ක කලා වෙනසක්ද පැවතිය යුතුය. මෙවිටයි පහත රූපයේ ආකාරයට එක තැන පිහිටි මුදු කොටස් දකින්නට ලැබෙන්නේ.



ඉහත රූපයේ N යන ස්ථානවලදී සංඥා විශාලත්වය 0 වන අතර, ස්ථාවර තරංග පවතින තාක් කල් එම ශූන්‍ය ස්ථාන (nodes) නොවෙනස්ව පවතී. මෙවිට එම ස්ථාන දෙකක් අතර සෑදෙන තරංග කොටස් ක්‍රමයෙන් තිරස් අක්ෂයෙන් ඉහලට හා පහලට කම්පනය වේ. එක තැන කම්පනය වනවා සේ පෙනෙන නිසා තමයි ස්ථාවර තරංග යන නම ඊට ලැබී තිබෙන්නේ.

පහත රූපයේ නිල්පාටින් දක්වා තිබෙන තරංග ආකාරයෙන් නෝඩ් ස්ථාන වෙනස් නොවී තරංග කම්පනය වෙමින් ක්‍රමයෙන් තරංග විස්ථාර කොට වෙමින්, එක්තරා අවස්ථාවකදී තරංගය තිරස් රේඛාවක් සේ සෑදී තිරස් අක්ෂය මත සමපාතව, ඉන්පසුව ක්‍රමයෙන් අනෙක් පැත්තට විස්තාර විශාල වෙමින් යයි. වරෙක වම් පැත්තේ යටින් තිබෙන අර්ධ තරංග කොටස මෙවිට උඩු පැත්තේ අර්ධ තරංග කොටසක් ලෙසත්, වරෙක දකුණු පැත්තේ යට තිබෙන කොටස උඩටත් මාරු වේවි. මෙලෙස කාලයත් සමඟ පැති මාරුවෙමින් කම්පනය වේවි.


ඉතිං, ඇන්ටනා වයරයේත් මෙලෙස ස්ථාවර තරංග සෑදෙනවා. ගැමා අගය 0 වන විට පමණක් ස්ථාවර තරංග හට ගන්නේ නැත මොකද පරාවර්තිත සංඥාවක් දැන් නැති නිසා. ගැමා අගය ක්‍රමයෙන් වැඩි වන විට, ස්ථාවර තරංගය ප්‍රබල වෙනවා (එනම්, ස්ථාවර තරංග මුදුන් තව තවත් විශාල වෙනවා). ඒ කියන්නේ ගැමා අගය හා ස්ථාවර වෝල්ටියතා මුදුන් විචලනය අතර ඍජු සම්බන්ධතාවක් පවතිනවා.

ඇන්ටනා සඳහා මෙම වෝල්ටියතා මුදුන් පදනම් කර ගෙන Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) යනුවෙන් තවත් ඉතා වැදගත් අනුපාතයක් නිර්වචනය කර ගෙන තිබෙනවා (ධාරා මුදුන් පදනම් කරගෙනද එය ලිවිය හැකිය). “විස්වර්” ලෙස ශබ්ද කරන එය නිකංම Standing Wave Ratio (SWR) යනුවෙන්ද සමහරුන් ලියනවා


විස්වර් හා ගැමා අතර පහත සූත්‍රයේ ආකාරයට සම්බන්දතාවක් තිබෙනවා.



ඉහත සූත්‍රය තුල ගැමා | | ලෙස ඉරි කෑලි දෙකක් අතර ලියා තිබෙන්නේ ලස්සනට නොව. එම ඉරි කැබැලි දෙක සරල ගණිත සංකල්පයකි/කර්මයකි. එය “නිරපේක්ෂ අගය” (absolute value) නම් ගණිත කර්මයයි. නිරපේක්ෂ අගය යනු යම් විචල්‍ය අගයක ධන අගයයි. එනම්, යම් විචල්‍යයක අගය ධන වුවත් ඍණ වුවත්, එහි ධන අගය ගන්න යැයි ඉන් කියයි. උදාහරණයක් ලෙස, ගැමා අගය -0.5 නම්, |-0.5| යනු 0.5 වේ; ගැමා අගය 0.6 නම්, එහි නිරපේක්ෂ අගය එම අගයමයි (අමුතුවෙන් ධන කරන්නට දෙයක් නැත).


මේ අනුව, ඇන්ටනාව හා ෆීඩ්ලයින් එක 100%ක් හොඳින් මැච් වී තිබේ නම්, විස්වර් අගය 1 වේවි (ගැමා අගය 0 වන නිසා). හැකිතරම් මෙම අගය 1ට ආසන්න කිරීමට උත්සහ කළ යුතුය. ඇන්ටනාවල නිතර භාවිතා වන පරාමිතියකි විස්වර් කියන්නේ. විස්වර් අගය හා එය සංඥා ජවයට බලපාන අයුරු තවත් පැහැදිලි වීම සඳහා පහත අගය වගුව බලන්න. එහි දෙවැනි තීරුවෙන් ප්‍රතිශතයක් ලෙස පරාවර්තනය වන ජවයද, තෙවැනි තීරුවෙන් එම ප්‍රතිශත අගය ඩෙසිබල් අගයක් ලෙසද දක්වා තිබෙනවා.

VSWR
Reflected Power (%)
Reflected Power (dB)
1.0
0.00
-Infinity
1.5
4.0
-14.0
2.0
11.1
-9.55
3.0
25.0
-6.00
4.0
36.0
-4.44
5.0
44.0
-3.52
6.0
51.0
-2.92
7.0
56.3
-2.50
8.0
60.5
-2.18
9.0
64.0
-1.94
10.0
66.9
-1.74
20.0
81.9
-0.87
50.0
92.3
-0.35

ඉහත වගුව නිරීක්ෂණය කරන විට වැදගත් කරුණු දෙකක් පෙනෙනවා. එකක් නම් දැනටමත් ඔබ දන්නා පරිදි විස්වර් අගය වැඩි වන විට පරාවර්තනය වන ජව ප්‍රමාණය වැඩි වීමයි. දෙවැනි රටාව වන්නේ විස්වර් අගය හා ජව පරාවර්තන අගය අතර පවතින අරේඛීය සම්බන්දතාවයි. උදාහරණයක් ලෙස විස්වර් අගය 2 සිට 3 ට අගය 1කින් වැඩි වන විට පරාවර්තනය වන ජවය ප්‍රමාණය (ප්‍රතිශතවලින්) 11.1 සිට 25.0 දක්වා 13.9% කින් වැඩි වේ; විසවර් අගය 8 සිට 9 දක්වා නැවතත් 1කින් වැඩි වන විට පරාවර්තිත ජව ප්‍රතිශත අගය වැඩි වන්නේ 60.5 සිට 64 දක්වා 3.5% කිනි. ඒ කියන්නේ විස්වර් අගය පහළ මට්ටමට යන විට එහි ඒකක වෙනසක බලපෑම විශාල වේ. බොහෝවිට අප ඇන්ටනා පවත්වාගෙන යන්නේ පහල විස්වර් අගය පරාසයක් තුල නිසා, විස්වර් අගය කුඩා අගයකින් වැඩි වුවත් එහි බලපෑම (හානිය) වැඩි බව මතක තබා ගත යුතුය.

විස්වර් අගය ඍජුව හෝ වක්‍රව මැනිය හැකි මීටර් වර්ග තිබෙනවා. SWR meter (හෙවත් VSWR meter) යනු එබදු සරල උපකරණයකි. පහසුවෙන් මෙවැනි උපකරණයක් අවශ්‍ය නම් සාදා ගතද හැකියි (අන්තර්ජාලයේ එවැනි පරිපථ සටහන් තිබේ). සෑම මීටරයක්ම එක වගේ සාර්ථක නැති වීමට හැකියි (විස්තර කියවා හා විශ්ලේෂණය කර ඒවායේ හොඳ නරක සසඳා බලන්න).


සාමාන්‍යයෙන් විස්වර් අගය 3ට අඩු අගයක් ලෙස පවත්වා ගෙන යෑම ප්‍රායෝගිකව සිදු කරනවා. ගැමා අගය වැඩි වන විට හෝ විස්වර් අගය වැඩි වන විට හෝ ඉන් හැඟවෙන්නේ ඉම්පීඩන්ස් මිස්මැච් වැඩියි කියන එක නිසා, එම අගයන් වැඩි වෙනවා යනු සංඥා හායන වීමද වැඩියි කියන එකයි.

මෙලෙස ඇන්ටනාවෙන් පරාවර්තනය කරන සංඥා ආපසු ට්‍රාන්ස්මීටරය වෙතට ගමන් කරයි. ඉන් සමහරවිට (විශේෂයෙන් පරාවර්තනය වන කොටසේ ජවය වැඩි නම්) ට්‍රාන්ස්මීටරය විනාශ විය හැකියි. ඒ හැරත් ෆිඩ්ලයින් එක දිගේ දැන් අමතර ධාරාවක් ගමන් කරනවා. එනිසා අමතර රත්වීමක්ද එහි ඇති වෙනවා. රත්වන විට ෆීඩ්ලයින් එකේ (ඕනෑම සන්නායකයක) ප්‍රතිරෝධ අගය වැඩි විය හැකි අතර ඉන් නැවතත් අමතර සංඥා හායනයක් සිදු කරනවා (රත්වීමේ ප්‍රමාණය හා සීඝ්‍රතාව එය සිසිල් වීමේ සීඝ්‍රතා සාධක මත රඳා පවතී). මෙය විෂම චක්‍රයකි.

ඇන්ටනාවෙන් පරාවර්තිත සංඥාවෙන් කොටසක් ඉහත ආකාරයට තාප උත්සර්ජනය සිදු වී නාස්ති වෙමින් ට්‍රාන්ස්මීටරය වෙතට ගමන් කරන අතර, ඉන් හායනය නොවූ කොටස ට්‍රාන්ස්මීටරයෙන් නැවත ඇන්ටනාව වෙතට පරාවර්තනය කරනවා (හරියට ඇන්ටනාවෙන් පරාවර්තනය කර දැමුවා සේම). එවිට, නැවතත් මුල් පරාවර්තිත සංඥාවෙන් කොටසක් ෆීඩ්ලයින් එක හරහා යන අතර, පලමු පරාවර්තිත ගමනේදී සිදු වූ ලෙසම තාප හායනයක්ද සහිතව ඉන් ඉතිරිවන යම් සංඥා කොටසක් ඇන්ටනාව කරා පැමිණේ.

දැන් ඇන්ටනාව විසින් නැවතත් එලෙස පැමිණි (දුර්වල ප්‍රති-පරාවර්තිත) සංඥාවෙන් වැඩි ප්‍රතිශතයක් විකිරණය කර යම් කොටසක් පෙර සේම ට්‍රාන්ස්මීටරය වෙතට පරාවර්තනය කරයි (ප්‍රති-ප්‍රති-පරාවර්තනයක්). මෙලෙස ෆීඩ්ලයින් එක දිගේ සංඥා කොටස් එහාට මෙහාට වාර කිහිපයක් පරාවර්තනය වෙමින් ගමන් කරයි. ඒ සෑම වාරයකදීම සංඥා කොටස එන්න එන්න දුර්වල වන අතර, ඒ සෑම වාරයකදීම ෆීඩ්ලයින් එක තුල තාප උත්සර්ජනයද සිදු වේ.

මේ අප සලකා බැලුවේ එක් මොහොතකදී ඇන්ටනාව විසින් මුල් වතාවට පරාවර්තනය කරන්නට යෙදුණු යම් සංඥා කොටසක් ගැනයි. පරාවර්තනය වූ කොටස හැර අනෙක් වැඩි කොටස ඉතිං ඇන්ටනාව විසින් විකිරණය කරනවානෙ. එහාට මෙහාට පරාවර්තනය වන සංඥා කොටස (මෙම සංඥා කොටස සෑම පරාවර්තනයකදීම ඇත්තටම සීඝ්‍රයෙන් දුර්වල වෙනවා හරියට ටෙනිස් බෝලයක් බිමට ගැසූ විට එය සැරින් සැරේට බම්ප් වෙන හැම විටම මුල් වතාවට වඩා ඊළඟ වතාවේ බම්ප් වන උස අඩු වන්නා සේ) ඇන්ටනාව වෙතට පැමිණෙන විට, ඉන් වැඩි කොටසක් ඇන්ටනාව විසින් විකිරණය කරන බවද පැහැදිලියිනෙ.

සමහර ලිපිවල මා දැක තිබෙනවා ඉහත ආකාරයට පරාවර්තනය වන සංඥාව එහාට මෙහාට වට කිහිපයක් ගියත් වැඩි කොටසක් නැවත ඇන්ටනාවෙන් විකිරණය වන නිසා, ඉම්පීඩන්ස් මිස්මැච් නිසා ඇතිවන සංඥා පරාවර්තනය කියන තරම් නරකක් නැතැයි කියා. මෙම තර්කය නිවැරදියි සංඥා ගමන් කරන මාර්ගය ඉතා කෙටි නම් (සංඥා තරංග ආයාමයට සාපේක්ෂව ඉතා කුඩා නම්) හා/හෝ සංඥා ගමන් මාර්ගයේ හායනයක් නැති නම් (lossless). ඔසිලේටර්, ෆීඩ්බැක් පරිපථ කොටස්වලදී ඇත්තේ එවැනි තත්වයකි. මෙවිට ට්‍රාන්ස්සිටරයක එක් අග්‍රයක සිට එහිම මිලිමීටර් ගණනක් ඈතින් තිබෙන තවත් අග්‍රයකට සංඥාවෙන් කොටසක් යොමු කෙරේ.

එහෙත් එම අදහස ඇන්ටනා සඳහා නිවැරදි නොවේ යැයි මගේ හැඟීම. ඊට හේතුව, නැවත නැවත පරාවර්තනය වන සංඥා කොටසිනුත් වැඩි ප්‍රමාණයක් විකිරණය වුවත්, ඒ විකිරණය සිදු වන්නේ මුල්/ඔරිජිනල් සංඥාව විකිරණය වී විවිධ කාලවලට පසුවයි. එවිට, එය අවසාන සංඥාව ප්‍රබල වීමක් නොව fade වීමකටයි ලක් කරන්නේ. සංඥාවක් ප්‍රබල වන්නේ එකම “සංඥා කොපි” කිහිපයක් ආසන්න වශයෙන් එකම වෙලාවේ ගමන් කළොත් හෙවත් සමකලා වන විටය (in phase). එහෙත් විවිධ වෙලාවලදී එකම සංඥා කොපි ගමන් කරන විට ඒවා විෂම කලා (out of phase) වී සංඥාව ෆේඩිං කිරීමක් සිදු කළ හැකියි.

ෆීඩ්ලයින් එකේ දිග තරංග ආයාමය මෙන් බොහෝවිට කිහිප ගුණයක් විශාල විය හැකිය. ඇන්ටනාවෙන් ට්‍රාන්ස්මීටරය දෙසට වරක් පරාවර්තනය වූ සංඥාව (ඇත්තටම ඉන් දැන් හායනය නොවී ඉතිරි වන කොටස) නැවත ඇන්ටනාවට පැමිනෙන්නේ ෆීඩ්ලයින් එක දිගේ දෙවරක්ම ගමන් කිරීමෙන් පසුවයි (වරක් ඇන්ටනාවේ සිට ට්‍රාන්ස්මීටරයටත් නැවත ට්‍රාන්ස්මීටරයේ සිට ඇන්ටනවාට). එනිසා ඔරිජිනල් සංඥාව විකාශය වී “සෑහෙන්න” කාලයකට පසුවයි පරාවර්තිත සංඥාව විකිරණ වෙන්නේ. ඉතිං දෙවැනි තුන්වැනි හතරවැනි ආදී ලෙස නැවත නැවත පරාවර්තනය වන සංඥා කොටස් තව තවත් ප්‍රමාද වෙනවා.

ඇන්ටනාව ඉහත ආකාරයට එක් මොහොතක සංඥාවක් පමණක් නොවේ යවන්නේ. අඛණ්ඩව කාලයක් පුරාවටම සංඥා යවනවානෙ. ඉතිං, ඉහත ආකාරයට එක් මොහොතක සංඥාවට සිදු වන දේ සෑම නිමේෂයක්ම පාසා අඛණ්ඩව පැමිනෙන සංඥාවලටත් සිදු වෙනවා. යම් මොහොතකට පසුව කේබලය දිගේ පරාවර්තනය වන්නේ විවිධ සංඥාවල විවිධ අවස්ථාවල පරාවර්තිත සංඥාවල එකතුවකි. එය “සංඥා අච්චාරුවක්” බවට පත් වේවි. එහෙත් ඇන්ටනාවෙන් විකිරණය වන සංඥා ප්‍රබලතාව ඉතා වැඩි නිසා මෙම සංඥා අච්චාරුවේ බලපෑම එතරම් විශාල නොවේවි. එහෙත් මේ සඳහි විසවර් අගය අවම වීම වැදගත් බව දැන් පැහැදිලි විය යුතුය.

Antenna Bandwidth

සෛද්ධාන්තිකව ඇන්ටනාවක් “ටියුන්” වී තිබෙන්නේ එක් නිශ්චිත රේඩියෝ සංඛ්‍යාතයක් සඳහාය (එනම් එක් නිශ්චිත සංඛ්‍යාතයකට උපරිම සංවේදිතාව දක්වනවා). එසේ වුවත් ප්‍රායෝගිකව යම් ඇන්ටනාවක් යම් සංඛ්‍යාත පරාසයක් සඳහාම උචිත වේ (තනි සංඛ්‍යාතයක් සඳහා පමණක් නොව). එහිදී වුවද මෙම සංඛ්‍යාත පරාසයම සඳහා එකසේ ඇන්ටනාව ටියුන් වී පවතින්නේ නැත. කෙසේ වෙතත් යම් සංඛ්‍යාත පරාසයකුයි සෑම ඇන්ටනාවක් විසින්ම සපෝට් කරන්නේ. එම සංඛ්‍යාත පරාසය antenna bandwidth වේ.

උදාහරණයක් ලෙස යම් ඇන්ටනාවක් මෙගාහර්ට්ස් 100 සිට 110 දක්වා රේඩියෝ සංඥා සංඛ්‍යාතයන් විසුරුවා හැරීමට හෝ ග්‍රහණය කිරීමට සුදුසු යැයි සිතමු. මෙවිට මෙම ඇන්ටනාව 100MHz ට අඩු තරංග හෝ 110MHzට වැඩි තරංග විසුරුවාලීමට හෝ ග්‍රහණය කිරීමට සුදුසු නැත. මෙම ඇන්ටනාවේ බෑන්ඩ්විත් එක ඒ අනුව 10MHz කි.

ඇන්ටනාවක බෑන්ඩ්විත් අගය අවශ්‍ය නම් එය සපෝට් කරන සංඛ්‍යාතයේ ප්‍රතිශතයක් ලෙසත් ප්‍රකාශ කළ හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, 100MHz ක මධ්‍ය සංඛ්‍යාතයට (center frequency) සකස් කළ යම් ඇන්ටනාවක බෑන්ඩ්විත් අගය 10% යැයි දී ඇති විට, ඒ කියන්නේ 100MHz වලින් 10%ක් වන 10MHzක බෑන්ඩ්විත් එකක් ඊට ඇති බවත්, එම බෑන්ඩ්විත් අගයෙන් හරි භාගය භාගය දී ඇති සංඛ්‍යාතය දෙපසින් පිහිටන ලෙස ඇන්ටනාවේ සංඛ්‍යාත පරාසය ගැනිය යුතු බවයි. එනම් මෙම ඇන්ටනාව 95MHz (අවම සංඛ්‍යාතය – lower frequency) සිට 105MHz (උපරිම සංඛ්‍යාතය – upper frequency) දක්වා සපෝට් කරනවා.

මේ නිර්ණායකය අනුව මූලික ඇන්ටනා වර්ග 2ක් ගැන අපට කතා කළ හැකියි. එකක් නම්, narrowband antenna වන අතර, අනෙක broadband antenna වේ. පටු බෑන්ඩ්විත් එකක් සහිත ඇන්ටනා නැරෝබෑන්ඩ් ඇන්ටනා වේ. dipole antenna මේ සඳහා උදාහරණ ලෙස දැක්විය හැකියි. බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් ඇන්ටනා වලට උදාහරණ ලෙස horn antenna දැක්විය හැකියි.

බ්‍රෝඩ්බෑන්ඩ් ඇන්ටනාවේ තිබෙන වාසිය වන්නේ එකම ඇන්ටනාවක් භාවිතා කළ හැකියි සංඛ්‍යාතයන් රාශියක් සඳහාම. එමඟින් ඇන්ටනා කිහිපයක් වෙනුවට තනි ඇන්ටනාවකින් වැඩේ කර ගත හැකියි. මෙහිදී සංඛ්‍යාත පරාසය පුලුල් වුවත්, එම සමස්ථ සංඛ්‍යාත පරාසය සඳහා ඇන්ටනාවේ selectivity එක අඩුය (සිලෙක්ටිවිටි යනු යම් සංඛ්‍යාත පරාසයක් සඳහා ඇන්ටනාව සංවේදී වීමයි; එනම් අනෙක් සංඛ්‍යාතයන්ට වඩා එම සංඛ්‍යාත පරාසය ප්‍රබලව ග්‍රහනය කර ගනී). සිලෙක්ටිවිටි එකම Q අගය යැයි හඳුන්වනවා. නැරෝබෑන්ඩ් ඇන්ටනාවක වාසිය වන්නේ සිලෙක්ටිවිටි වැඩි වීමයි. ඇන්ටනාවේ බෑන්ඩ්විත් එක අඩු වන්නට වන්නට (එනම් නැරෝබෑන්ඩ් වන්නට වන්නට) සිලෙක්ටිවිටි එක වැඩි වේ.
ඇන්ටනා බෑන්ඩ්විත් ගැන කතා කරන විට Fractional Bandwidth (FBW) නම් සංකල්පයක් හමු වේ. එය ඉතාම සරල සංකල්පයකි. ඉහතදී පෙන්වා දුන් පරිදි ඇන්ටනා බෑන්ඩ්විත් එකකදී මධ්‍ය සංඛ්‍යාතයක්, අවම සංඛ්‍යාතයක්, හා උපරිම සංඛ්‍යාතයක් හමු වේ. ෆ්‍රැක්ෂනල් බෑන්ඩ්විත් (භාගික සංඛ්‍යාත පරාසය) යනු උපරිම හා අවම සංඛ්‍යාත දෙකෙහි වෙනස ගෙන එය මධ්‍ය සංඛ්‍යාත අගයෙන් බෙදූ විට ලැබෙන අගයයි.


ඉහත උදාහරණයක් නැවත සලකා බලමු. මධ්‍ය සංඛ්‍යාතය 100MHz , අවම හා උපරිම සංඛ්‍යාත දෙක 95MHz හා 105MHz ද වේ නම්, එහි ෆ්‍රැක්ෂනල් බෑන්ඩ්විත් එක (105 – 95)/100 = 0.1 වේ. ප්‍රතිශතයක් ලෙස එය 10%කි.

දැන් අප විද්‍යාත්මකව (සංඛ්‍යාත්මකව) නැරෝබෑන්ඩ් හා වයිඩ්බෑන්ඩ් ඇන්ටනා අර්ථ දක්වනවා මෙලෙස. ෆ්‍රැක්ෂනල් බෑන්ඩ්විත් එක 0% ත් 20%ත් අතර නම් එය නැරෝබෑන්ඩ් ඇන්ටනාවකි. 20%ට වැඩි නම් වයිඩ්බෑන්ඩ් ඇන්ටනාවකි. සමහරෙකු 50%ට වැඩි අගයක් සහිත ඇන්ටනා ultrawideband antenna ලෙස හඳුන්වනවා.

හෝන් ඇන්ටනාවක ෆ්‍රැක්ෂනල් බෑන්ඩ්විත් ප්‍රතිශතය 170%ක් පමණ වේ (එබැවින් එය අල්ට්‍රාවයිඩ්බෑන්ඩ් ඇන්ටනාවකි). සාමාන්‍ය ඩයිපෝල් ඇන්ටනාවක අගය 10%ට අඩුය (එනිසා එය නැරෝබෑන්ඩ් ඇන්ටනාවකි).

ට්‍රාන්ස්මිටිං මෙන්ම රිසීවිං යන දෙවර්ගයේම ඇන්ටනා සඳහා ඇන්ටනා බෑන්ඩ්විත් සංකල්පය වලංගු වේ. යම් ට්‍රාන්ස්මිටිං ඇන්ටනාවක් එය සපෝට් කරන සංඛ්‍යාත පරාසය (බෑන්ඩ්විත්) තුල සංඥා ඉතා හොඳින් කාර්යක්ෂම විසුරුවා හැරේ. එලෙසම, රිසීවිං ඇන්ටනාවක් එය සපෝට් කරන සංඛ්‍යාත පරාසය තුල සංඥා ඉතා හොඳන් කාර්යක්ෂම ග්‍රහණය කර ගනී. ඇන්ටනාවක් සපෝට් කරන බෑන්ඩ්විත් එකට වඩා වැඩි බෑන්ඩ්විත් එකක් සහිත සංඥා විසුරුවන්නට හෝ ග්‍රහණය කර ගන්නට හැදුවොත්, අකාර්යක්ෂම වේ.

ඇන්ටනා බෑන්ඩ්විත් එක විස්වර් අගය පදනම් කර ගෙන බොහෝවිට පවසනවා. උදාහරණයක් ලෙස, යම් ඇන්ටනාවක් මෙගාහර්ට්ස් 200 සිට 250 දක්වා සංඛ්‍යාත පරාසයේ සංඥා හැසිරවීමේදී (එනම් විසුරුවා හැරීම හෝ ග්‍රහණය කිරීම), එම සංඛ්‍යාත පරාසය සඳහා විස්වර් අගය 3ට අඩු යැයි කියමු. ඒ කියන්නේ 200MHz ට අඩු සංඛ්‍යාතයන් සඳහාද 250MHz ට වැඩි සංඛ්‍යාතයන් සඳහාද එම ඇන්ටනාව සුදුසු නොවේ මොකද එම පරාසයෙන් පිටත සංඥා හසුරුවන විට විස්වර් අගය 3 ට වඩා වැඩි වේ (එනම් ඇන්ටනාව අකාර්යක්ෂම වේ). විස්වර් අගය 3 යනු ඉහත වගුවෙන් පැහැදිලිව පෙනෙන පරිදි සපයන සංඥා ජවයෙන් 25% පරාවර්තනය වන අවස්ථාවකි.

කුමක් හෝ හේතු නිසා ඔබ කැමතියි නම් (උපරිමව) විස්වර් අගය 5 දක්වා දක්වා ඉඩ දෙන්නට (මෙවිට ඇන්ටනාව බොහෝ අකාර්යක්ෂම වේ), එම සංඛ්‍යාත පරාසයට වඩා තවත් වැඩි සංඛ්‍යාත පරාසයක් එම ඇන්ටනාව විසින් සපෝට් කරාවි. ඒ අනුව පෙනෙනවා ඇන්ටනා බෑන්ඩ්විත් එක තනි ඉරක් ගසා මෙපමණයි කියා පැවසීමට අපහසුයි.

ඇන්ටනාවක බෑන්ඩ්විත් එක වැඩි කර ගත හැකියි එම ඇන්ටනාවේ (විකිරක බටවල/කූරුවල) පරිමාව (volume) වැඩි කිරීමෙන්. ඒ කියන්නේ ඩයිපෝලයේ හරස්කඩ වර්ගපලය (එනම් ඩයිපෝල අරය) වැඩි කිරීමෙන් ඇන්ටනාවේ බෑන්ඩ්විත් එක වැඩි කර ගත හැකියි. එකම දිගින් යුතු නමුත් මහතින් වෙනස් ඩයිපෝල 3ක බෑන්ඩ්විත් ප්‍රස්ථාරයක් පහත රූපයේ ඇත.


ඉහත ප්‍රස්ථාර 3න් රතුපාටින් ඇති ප්‍රස්ථාරයෙන් නිරූපණය කරන්නේ වැඩිම මහතින් යුත් ඩයිපෝලය වන අතර, එය ඩෙසිබල් අගය -9 ආසන්නයේදී බෑන්ඩ්විත් එක අලුපාට තිරස් ඉරි කැබැල්ලෙන් දක්වා තිබේ. අනෙක් ඉරිවලට වඩා එය විශාලය. නිල්පාටින් ඇති ප්‍රස්ථාර වක්‍රයෙන් නිරූපණය වන්නේ සිහින්ම ඩයිපෝලයේ බෑන්ඩ්විත් එකයි. ඩෙසියල් -9 ආසන්නයේදී ඊට අදාල ඉරි කැබැල්ල අනෙක් දෙකටම වඩා කෙටියි නේද? මින් පැහැදිලි වෙනවා ඇන්ටනා බටය මහත වන විට බෑන්ඩ්විත් එක වැඩි වෙනවා.

ඉහත ප්‍රස්ථාරවලින් තවත් අතුරු ප්‍රතිපලයකුත් දක්නට ලැබෙනවා. එනම්, ඇන්ටනා බටය මහත් වන්නට වන්නට, එහි අනුනාද සංඛ්‍යාතය (එනම් මධ්‍ය සංඛ්‍යාතය) ක්‍රමයෙන් අඩු වෙනවා.

No comments:

Post a Comment