Saturday, June 10, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 109

J Antenna

J Pole antenna ලෙසද හැඳින්වෙන මෙය ඉතා හොඳ වර්ටිකල් ඇන්ටනාවකි. ඉංග්‍රිසි J අකුරේ හැඩයට සාදන බැවින් මෙම නම ලැබී තිබේ. මෙම ඇන්ටනාවේ මූලාකෘතිය 1900 ගණන්වල මුල් කාලයේ තිබූ Zeppelin නම් ජර්මානු ගුවන් යානාවල භාවිතා විය (මෙම ගුවන් යානා අද දක්නට ලැබෙන ගුවන් යානාවලට වඩා හාත්පසින් වෙනස් විය; එම ගුවන් යානා බඳ තුල හයිඩ්‍රජන් හෝ හීලියම් වායුව පිරවූ බැලුම් බෝල සහිත වූ නිසා උඩු ගුවනේ පාවෙමින් තිබූ අතර, කුඩා එන්ජින් මඟින් අවශ්‍ය දිශාවලට සෙමින් ගමන් කරයි). මෙනිසා සමහරුන් මෙය Zeppelin antenna හෝ Zepp antenna ලෙසද හඳුන්වනවා.


මෙම ඇන්ටනාවේ ෆීඩ්පොයින්ට් එක තිබෙන්නේ ඉලිමන්ට් එකේ (කූරේ) කෙලවරය. මෙලෙස කූරේ කෙලවරකින් ෆීඩ්ලයින් එක සවි කරන ඇන්ටනා end-fed antenna ලෙස හැඳින්වේ. මීට පෙර හමු වූ ක්වාර්ටර්වේව් ඇන්ටනාවත් 5/8 වේව් ඇන්ටනාවත් එන්ඩ්ෆෙඩ් ඇන්ටනා වේ.

ජේ ඇන්ටනාවට ග්‍රවුන්ඩ් ප්ලේන් එකක් (එනම් රේඩියල්) අවශ්‍ය නොවේ. එනිසා ක්වාර්ටර්වේව් ඇන්ටනාවට වඩා එය ඉතා පහසුය. ඇන්ටනාවට ගන්නා ඉඩ ප්‍රමාණයද (හරස්කඩ ඉඩ ප්‍රමාණය) ඉතා අඩුය. එනිසා හුරුබුහුටියට සාදා ගත හැකි සේම පහසුවෙන්ම ආවරණයක් තුලද රැඳවිය හැකිය. තවද සරල ඩයිපෝලයේ ගේන් එකට වඩා ටිකක් වැඩියි ජේ ඇන්ටනාවේ ගේන් එක.

මෙම ඇන්ටනාව පහසුවෙන්ම සෑදිය හැකිය. පළමුවෙන්ම තරංග ආයාමයෙන් 3/4ක් දිග ඇන්ටනා කූරක් (y-w) සකසා ගන්න. තවද, තරංග ආයාමයෙන් ¼ ක් දිග කූරක්ද (u-v) සකසා ගන්න. මෙම කොටස stub ලෙස හඳුන්වමු. ඉන්පසු පහත හා ඉහත රූපවල ආකාරයට එම කොටස් දෙක එකට එකතු කරන්න ලෝහමය ජොයින්ට් එකකින්. මෙවිට පහත රූපයේ දැක්වෙන ලෙසට කූරු දෙක අතර පරතරය (w-v) තරංග ආයාමයෙන් 1/40ක් පමණ වීම සුදුසුය. කොඇක්සියල් කේබලය සම්බන්ද කළ යුත්තේද පහත රූපයේ ආකාරයටය; මැද කම්බිය දිග කූරේ A ස්ථානයටද, ෂීල්ඩ් එක කෙටි කූරේ B ස්ථානයටද සම්බන්ද කෙරේ.


ඉහත ඇන්ටනාවේ ක්‍රියාකාරිත්වය තේරුම් ගත යුතු ආකාරය මෙසේය. දිග කූරේ y-x ලෙස සටහන් කර ඇති තරංග ආයාම ½ ක දිග තමයි ඇත්තටම ජේ ඇන්ටනාවේ ඩයිපෝලය ලෙස සලකන්නේ. දැන් සංඥා විදුලිය ඩයිපෝලයට ඇතුලු වන්නේ x කෙලවරින් කියා උපකල්පනය කරන්න. මෙවිට ඉහත ඇටවුම තුල සංඥා ධාරාව හා විභවය පිහිටන අයුරු පහත ආකාරයට වේවි. බලන්න කොලපාටින් පෙන්වන ධාරා වක්‍රය ශූන්‍ය වෙනවා ඩයිපෝල් දෙකළවරදී (එය අනිවාර්යෙන්ම තිබෙන ලක්ෂණයක්නෙ මොකද දෙකෙළවරින් ධාරාව ගමන් කිරීමට මඟක් නැති නිසා ධාරාව දෙකෙලවර දක්වා ක්‍රමයෙන් හීන වී දෙකෙළවරදී ශූන්‍ය විය යුතුයිනෙ). තරංග ආයාම කාලක් දිග ස්ටබ් එකේ ධාරාව පිහිටන අයුරුත් බලන්න. මෙවිට වෝල්ටියතා වක්‍රය රතුපාටින් පෙන්වා ඇති ආකාරයට පිහිටනවා.


ඔබ දන්නවා ෆීඩ්පොයින්ට් එක පිහිටන්නේ ස්ටබ් එකේ අතරමැද තැනකයි. ඉහත රූපයේ X-X ලෙස එය දක්වා තිබෙන අතර මීට පෙර රූපයේදී A-B ලෙස එය දක්වා තිබුණා. මෙම ස්ථානය තෝරා ගන්නේ අපට අවශ්‍ය සම්බාදක අගයක් ලැබෙන පරිදිය. අපට අවශ්‍ය ඕම් 50 ක් නම් ඉහත රූපයේ පෙන්වා ඇති ලෙසට වෝල්ටියතා වක්‍රය හා ධාරා වක්‍රය (වෝල්ටියතාව/ධාරාව = ප්‍රතිරෝධය නිසා) හවුල් වී ඕම් 50ක් ලැබෙන සුදුසු ස්ථානය සොයා ගත යුතුය. එම ස්ථානයට පෙර කියූ ලෙස කේබලය සවි කළ හැකිය. ඔබට අවශ්‍ය ඕම් 75 නම්, එම ස්ථානයත් සීරුමාරු කර සොයා ගත යුතුය. ඒ අනුව පෙනෙනවා ෆීඩ්පොයින්ට් එක සීරුමාරු කර සොයා ගැනීමට තිබෙන බව (ජේ ඇන්ටනාවේ තිබෙන අවාසිය එයයි). එක වරක් සොයා ගත් පසුව එතැන් සිට ගැටලුවක් නැත.

ප්‍රායෝගිකව මෙවැනි ඇන්ටනාවක් සාදන විට, දිගු කූර තවත් යටටි සිටින සේ සාදනවා. මෙවිට එම වැඩිපුර යටට තිබෙන කොටස භාවිතා කළ හැකියි ඇන්ටනාව රැඳවීමට (mount). ජේ ඇන්ටනා පාඩමේ මුල්ම රූපයේ මෙය ඉතා හොඳින් දැක ගත හැකියි. එහෙත් මෙම කොටසින් ඇන්ටනාවේ විකිරණ කාර්යක්ෂමතාව අඩු කළ හැකියි. තවද, ඉහත රූපයේ පෙන්වා තිබෙන පරිදි ස්ටබ් එක කෙළවරදී විභවය ශූන්‍ය වේ. එනිසා එම ස්ථානය පොලොවට අර්ත් කිරීමටද හැකිය. මෙවිට අකුණු සැරට එය හොඳින් ඔරොත්තු දේවි. ඊට අමතරව ඇන්ටනාවේ ඇතිවන ස්ථිතික විදුලියද භූගත වේවි. එසේ වුවත් ප්‍රායෝගික අධ්‍යනවලින් පෙනී ගොස් තිබෙනවා එසේ අර්ත් කිරීමෙන් විකිරණ කාර්යක්ෂමතාව අඩු කරන බව.

මෙයත් හාෆ්වේව් ඩයිපෝලයකට සමාන රේඩියේෂන් පැටර්න් එකක් දක්වනවා. ස්ටබ් එක විසින් ඇත්තටම මෙම පැටර්න් එකේ කුඩා වෙනස්කම් ඇති කරනවා. තවද, ඇන්ටනාවේ නියර්ෆීල්ඩ් එක තුල හැකි තරම් අවම ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණයක් තැබිය යුතුය. තවද ඉහත ගණනය කිරීම්වලදී භාවිතා කරන තරංග ආයාමයන්ගෙන් 5%ක් අඩුවෙන් ප්‍රායෝගික දිග තැබිය යුතුය (වෙලෝසිටි ෆැක්ටර් සාධකය සැලකිල්ලට ගැනීම නිසා).

තවද, මෙම ඇන්ටනාවේම සුලු සුලු වෙනස්කම් සිදු කර Slim J, Super J, Collinear J ආදි ලෙස තවත් ජේ ඇන්ටනා වර්ග කිහිපයක් සාදා තිබේ. අවශ්‍ය නම් ඒ ගැනත් සොයා බලන්න.


Loop Antenna

ඇන්ටනා කූර සංවෘත (ලූප් එකක්) ආකාරයට පවතී. මෙම ඇන්ටනාවේ ලූප් එක රවුම් (circular) හෝ ත්‍රිකෝණාකාර (delta) හෝ චතුරස්‍රාකාර (square) හෝ වෙනත් බහුඅස්‍රයක හැඩයක් ඇත. විවිධ අය විවිධාකාරයේ වෙනස්කම් කර තවමත් නොයෙක් පර්යේෂන සිදු කෙරෙමින් පවතින ඇන්ටනාවකි. සාමාන්‍යයෙන් ඩෙල්ටා ලූප් එකට වඩා ස්ක්වයාර් ලූප් එකත් (ඊට වඩා පාද වැඩි ගණනක් තිබෙන බහුඅස්‍රාකාර ලූප් එකත්), ඊට වඩා සර්ක්‍යුලර් ලූප් එකත් හොඳ බව සමහර අධ්‍යනවලින් කියැවේ. ඊට හේතුව මුලු ලූප් දිග ගත් විට, ඉන් ඩෙල්ටා හැඩයට සාදන සංවෘත රූපයේ ක්ෂේත්‍රපලයට වඩා වැඩි ක්ෂේත්‍රපලයක් එම ලූප් දිගම සහිත ස්ක්වයාර් ලූප් එකට ඇත; (බහුඅස්‍රාකාර වන විට පාද ගණන වැඩි වන විට ක්ෂේත්‍රපලයද වැඩි වෙනවා); ඊටත් වඩා වැඩි ක්ෂේත්‍රපලයක් සර්ක්‍යුලර් ලූප් එකේ ඇත. හැමවිටම ලූප් හැඩය සවිධි (regular)/ක්‍රමවත් විදියට තබා ගැනීම සුදුසුය.


ලූප් ඇන්ටනාව vertically polarized ඇන්ටනාවක්ද horizontally polarized ඇන්ටනාවක්ද? එය තීරණය වන්නේ එම ඇන්ටනාවේ ෆීඩ්පොයින්ට් එක තිබෙන ස්ථානය අනුවයි. එය පිහිටා තිබෙන්නේ උඩු හෝ යටි (එනම් තිරස්) කොටසක නම්, ඇන්ටනාව හොරිසොන්ටල් වේ. ෆීඩ්පොයින්ට් එක පිහිටන්නේ වම් හෝ දකුණු (එනම් සිරස්) කොටසක නම්, ඇන්ටනාව වර්ටිකල් වේ. කොඩ් ලූප් එකකින් එය පහසුවෙන් තේරුම් ගත හැකියි.


ලූප් ඇන්ටනාවද තරංග ආයාමයට සාපේක්ෂවයි සලකා බලන්නේ. එනම් ලූප් එකේ මුලු දිග තරංග ආයාමය 1ක් (හෝ ඊට වැඩි නම්), එය large loop හෝ resonant loop ලෙසද, තරංග ආයාමයට වඩා කුඩායි (1/10 හෝ ඊට අඩුයි) නම්, එය small loop ලෙසද හැඳින්වේ. සුපුරුදු ලෙසම ස්මෝල් ලූප් එකක් යනු electrically small antenna එකක් බව පැහැදිලියි නේද?

ඉලෙක්ට්‍රිකලි ස්මෝල් ඕනෑම ඇන්ටනාවක කාර්යක්ෂමතාව අඩුය. සාමාන්‍යයෙන් කාර්යක්ෂමතාව අඩු ඇන්ටනා සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනා ලෙස යොදා ගන්නේ නැත (විශේෂිත අවස්ථාවන් හැරෙන්නට). භාවිතා කිරීමේ පහසුව, අඩු වියදමක් වැය වීම, ඉඩ ප්‍රමාණය අඩුවෙන් ගැනීම නිසා ආදායක ඇන්ටනා ලෙස මේවා බහුලව යොදා ගැනේ. තවද, අවසංඛ්‍යාතයන් ග්‍රහණයේදී පසුබිම් ඝෝෂාවට සාපේක්ෂව ඇන්ටනාවේ අසංවේදිතාව නොසලකා හැරිය හැකි වීම වැනි හේතු නිසා අකාර්යක්ෂම වුවත් ආදායක ඇන්ටනා ලෙස ඒවා භාවිතා වේ (එනම් අවසංඛ්‍යාත සංඥා ග්‍රහණයේදී පසුබිම් ඝෝෂාවද ඉහල මට්ටමක පවතින නිසා, කොහොමත් දුර්වල සංඥාවන් ඝෝෂාව තුල ගිලී පවතින නිසා, ඇන්ටනාවේ සංවේදිතාව අඩුවීම ගැටලුවක් නොවේ). ඒ අනුව ස්මෝල් ලූප් ඇන්ටනාවත් ආදායක ඇන්ටනා ලෙස භාවිතා වේ. ස්මෝල් ලූප් ඇන්ටනාවක ඉම්පීඩන්ස් අගය කුඩා වේ.

ලාජ් ලූප් එකකදී, සාමාන්‍යයෙන් තරංග ආයාම 1 කට සමාන වන පරිදි ඇන්ටනා කූරේ මුලු දුර සකස් කෙරේ. අවශ්‍ය නම්, තරංග ආයාමයේ ඔත්තේ ගුණාකාර (3, 5 ආදි) වන දිගකටද ඇන්ටනා කූර සකස් කළ හැකියි. එවිට ඇන්ටනාවේ ගේන් එක වැඩි වේ. මෙවිට ඇන්ටනාවේ ලොස් රෙසිස්ටන්ස් එකද තරමක් වැඩි වේ. ස්මෝල් ලූප් එකට වඩා කාර්යක්ෂම වේ (එනම් රේඩියේෂන් රෙසිස්ටන්ස් අගය වැඩිය). මෙහි වැඩිපුර විකිරණ පිට වන්නේ ලූප් එකේ තලයට ලම්භකවයි (broadside). උදාහරණයක් ලෙස ඉහත රූපයේ ලූප් එක මුහුනලා තිබෙන්නේ උතුර-දකුණු දිශා ඔස්සේ නම්, එම ඇන්ටනාවෙන් පිටවන විකිරණය පිටවන්නේ උතුරු හා දකුණු දිශා දෙක ඔස්සේය.

ලාජ් ලූප් ලස්සනට වෘත්තාකාරව සෑදීමේ අපහසුතාව නිසා හෝ වෙනත් හේතු නිසා සාමාන්‍යයෙන් චතුරස්‍රාකාරව සාදනවා. එනිසා චතුරස්‍රාකාර ලාජ් ලූප් එකක් ක්‍රියාත්මක වන අයුරු කෙටියෙන් බලමු. පහත රූපයේ ඊතලවලින් පෙන්වා තිබෙන්නේ චතුරස්‍රයේ බාහු ඔස්සේ සංඥා ධාරාවන් ගලා යන දිශාවන්ය. සම්පූර්ණ ලූප් එකම තරංග ආයාම 1ක් දිග නිසා, දළ වශයෙන් එක් බාහුවක දිග තරංග ආයාමයෙන් ¼ කි. පහත රූපයේ ලූප් එකේ ෆීඩ්පොයින්ට් එක තිබෙන්නේ උඩ බාහුවේ හරි මැදින්ය.


දැන් ෆීඩ්ලයින් එකෙන් ලැබෙන සංඥාව ඊතලවලින් දක්වා ඇති දිශා ඔස්සේ ගමන් කරයි. එහිදී a සිට b දක්වා තරංග ආයාම ¼ කි. ඒ කියන්නේ a ස්ථානයේදී උපරිම වන ධාරා වක්‍රය b ස්ථානයේදී අවම වේ. එනිසයි 2 දණ්ඩේ/බාහුවේ ඒ පෙන්වා ඇති පරිදි ඊතල දෙකේ හිස් එකිනෙකට සම්මුඛව තිබෙන්නේ (එය සිදු වන හැටි මීට පෙර පාඩමකදී විස්තර කර ඇත). එලෙස තර්ක කරගෙන යන විට ඉහත ඊතලවල දිශා නිවැරදි බව පෙනේවි.

දැන් බලමු ඉහත ආකාරයට ඊතල පිහිටීම නිසා ඉන් රේඩියෝ තරංග විකිරණයට සිදු වන බලපෑම ගැන. 2 යන දණ්ඩෙහි එක සමාන ධාරා දෙකක් එකිනෙකට විරුද්ධ දිශාවලට ගමන් කරන නිසා, එම සමස්ථ දණ්ඩේ ධාරාව ශූන්‍ය වේ. ඒ කියන්නේ එම දණ්ඩෙන් විකිරණයක් සිදු නොවේවි (හරියට එම දණ්ඩ නැහැ වගේ). එලෙසම 4 වැනි දණ්ඩටත් සිදු වේ. එහෙත් 1 දණ්ඩේ ධාරා දෙකම එකම දිශාවට ගමන් කරනවා. ඒ කියන්නේ එකිනෙක කැපී යෑමක් එතැන නැත. එනිසා ඉන් විකිරණය පිට වේ. එලෙසම 3 දණ්ඩෙනුත් විකිරණය පිට වේ. එක් දණ්ඩක් තරංග ආයාම ¼ බැඟින් නිසා, එම දඬු දෙක ක්වාර්ටර්වේව් ඩයිපෝල දෙකක් මෙන් ක්‍රියා කරනවා. මේ අනුව ෆීඩ්පොයින්ට් එක වෙනස් කරන විට ඉහත ආකාරයට තර්ක කර විකිරණය සිදු වන හැටි ගැන දළ වශයෙන් හෝ දැන් අවබෝධයක් ලබා ගත හැකියිනෙ.

විවිධ හැඩයන්ට සෑදූ ලාජ් ලූප් කිහිපයක සම්බාදක අගයන් හා ගේන් අගයන් දළ වශයෙන් පහත රූප සටහනේ දැක්වේ. යටම තිබෙන්නේ වෘත්තාකාර හැඩයට සෑදූ විට තත්වයයි. එහි ප්‍රස්ථාරයෙන් දැක්වෙන්නේ මෙම වෘත්තාකාර ලූප් දිග වැඩි කරන විට ගේන් එක වෙනස් වන ආකාරයයි.

No comments:

Post a Comment