Monday, June 19, 2017

සන්නිවේදනය හා ආධුනික ගුවන් විදුලිය (Amateur radio) 114

Random Wire Antenna

Long wire antenna හා Inverted L antenna ලෙසද හඳුන්වන මෙය වියදම් අඩුම, ඉතාම ප්‍රාථමික, එන්ඩ්-ෆෙඩ් (එනම් කෙලවරකින් ෆීඩ් කරන), අඩුජවයන් සඳහා උචිත ඇන්ටනාවකි. සාමාන්‍යයෙන් ඔබ සතුව තිබෙන ඕනෑම දිගක් (දළ වශයෙන් තරංග ආයාම ¼ කට වැඩිය විශාල) සහිත කම්බියක්/වයරයක් මේ සඳහා භාවිතා කළ හැකියි. එහෙත් හරියටම බැලුවොත් තරංග ආයාම 1ක් හෝ ඊට වඩා විශාල අගයක් තිබිය යුතුය. කම්බියේ ගේජ් එක හැකි තරම් විශාල විය යුතුය (දළ වශයෙන් AWG 14 තරම්වත්). තඹ කම්බි වීම ඉතා සුදුසුය (ලොස් රෙසිස්ටන්ස් එක අඩු කර ගැනීමට). ඇලුමිනියම් කම්බි යොදා ගනී නම් (ලාභ නිසා හා බර අඩු නිසා), තඹ කම්බිවලට වඩා මහත විය යුතුයි (ඒ සඳහා තඹ කම්බියේ බර මෙන් ½ ක බරක්වත් ඇලුමිනියම් කම්බියේ තිබීම සුදුසුය).


මෙය හැකි තරම් පොලොවෙන් ඉහල රැඳවීමට උත්සහ කළ යුතුය. හැකිතරම් ඍජුව පවතින සේ හොඳින් බඳින්න. එහෙත් ඉඩකඩ අඩුයි නම්, වයරය වක්‍රව හෝ වෙනත් අක්‍රමවත් හැඩයකින්ද බැඳිය හැකිය (එනම් හැඩයේද අහඹුබව පවතී). මෙවිට ඇන්ටනාවේ කාර්යක්ෂමතාව අඩු විය හැකියි සේම, ඉන් නිකුත් වන රේඩියේෂන් පැටර්න් එක සංකීර්ණ ස්වභාවයක් ගනීවි (ආකෘති මඟින් එම හැඩය පුරෝකතනය කළ නොහැකි තරමට).


එහෙත් ඍජු වයරයක් ලෙස පවත්වාගෙන යන්නේ නම් ආකෘති මඟින් තරමක් සරල රේඩියේෂන් පැටර්න් ඇති බව පෙන්වා දිය හැකිය. කෙසේ වෙතත්, වයරයේ දෙකෙලවරින් (අක්ෂය ඔස්සේ) නම් විකිරණය ඇති වන්නේ නැත. වයරයේ දිග අනුව රේඩියේෂන් පැටර්න් එක වෙනස් වේ. උදාහරණයක් ලෙස, ඉන් සම්ප්‍රේෂනය වන සංඥාවේ තරංග ආයාමයට සාපේක්ෂව වයරයේ දිග 0.6 ක් පමන වන තෙක්, එම හැඩය තිරස් සරල ඩයිපෝල් ඇන්ටනාවකට සමාන වේ (එනම් තනි ලෝබ් එකක් ඇති වේ). එහෙත් ඊට වඩා දිග වැඩි වන විට, සයිඩ්ලෝබ් ගණන ක්‍රමයෙන් වැඩි වේ.

ඉහත රූපයේ පැහැදිලිව පෙනෙන සේ, ඇන්ටනා වයරයේ මුලු දිග වන්නේ ඇත්තටම හරහාට බැඳ ඇති වයරයේ (flat top) දිග (එනම් පරිවාරක කොටස් දෙක අතර දුර) හා එක් කෙලවරයකට සවි කර තිබෙන ෆීඩර්ලයින් (downlead) එකේ දිග (එනම් ඇන්ටනා වයරයට සවි කළ තැන සිට රිසීවරයට/ට්‍රාන්ස්මීටරයට හෝ ඇන්ටනා ටියුනරය තෙක් ඇති දුර) වේ. ඒ කියන්නේ ෆිඩර්ලයින් එකත් ඇන්ටනාවේම විකිරක කොටසක් බවට පත් වේ. මෙය අනෙක් පැත්තට හැරවූ ඉංග්‍රිසි L අකුරේ හැඩය ගන්නා නිසා ඊට inverted L antenna කියා කියනවා. පහත රූපයේ මෙන් වයරය හරියටම තිරස්ව නැතිව එක පැත්තක් පහලට සිටින සේ වුවද තිබිය හැකිය (එනම් කොන් දෙකේ කනුවලින් එක් කනුවක් අනෙකට වඩා උසයි).

මෙම මුලු වයර් දිග තරංග ආයාම 1කට වැඩියෙන් වැඩි වේගෙන යන විට කාර්යක්ෂමතාව අඩු වේගෙන යයි. තවද, ඉහත රූපයේ මෙන් තිරස් වයරය (ෆ්ලැට් ටොප්) හා සිරස් වයරය (ඩවුන්ලීඩ්) හරියට L හැඩයෙන් අංශක 90කින්ම පැවතීම අවශ්‍ය නොවේ. ඩවුන්ලීඩ් එක ඇලට වුවද තිබිය හැකිය. ඉම්පීඩන්ස් අගයේ සුලු වෙනසක් පමණක් ඉන් ඇති වේ.


ට්‍රාන්ස්මීටරයට/රිසීවරයට/ටියුනරයට අග්‍ර දෙකක් තිබෙන නිසා, එහි සිග්නල් අග්‍රය එලෙස ඇන්ටනාවට සවි කර, අනෙක් අග්‍රය පොලොවට සවි කෙරේ (ග්‍රවුන්ඩ් කෙරේ). ඉහත රූපයේ පෙනෙන පරිදි ට්‍රාන්ස්මීටරයේ/රිසීවරයේ සිග්නල් රිටර්න් එකට සවි කර ඇති ground lead නම් වයරය ground rod එක හරහා පොලොවට සවි කර තිබෙන්නේ එනිසාය.

ඇත්තටම මෙම ඇන්ටනා වයරයේ (විකිරකයේ) මුලු දිග එම ඇන්ටනාව යොදා ගන්නට බලාපොරොත්තු වන සංඥා තරංග ආයාමයන්ගෙන් හරි ½ ක් හෝ එහි පූර්ණ සංඛ්‍යා ගුණාකාරයක් වන ලෙස නොගත යුතුය (සෑම එන්ඩ්ෆෙඩ් ඇන්ටනාවකටම මෙය පොදුය). මේ කියූ කාරණාව දැන් ආධුනික ගුවන් ශිල්පී සංඛ්‍යාත පරාස සඳහා අදාල කරගෙන බලමු. පහත දැක්වෙන්නේ (ඇමරිකානු කලාපය තුල) පහල සංඛ්‍යාත ඇමචර් බෑන්ඩ් කිහිපයේ අර්ධතරංග හා එහි ගුණාකාරවල දිගවල්ය. වෙලෝසිටි ෆැක්ටර් එක නිසා රේඩියෝ තරංග අඩු වීම 2%කින් සිදු වී ඇතැයි උපකල්පනය කර මෙම ගණනය කිරීම් සිදු කර ඇත. එනම්, තරංග ආයාමය = (ආලෝකයේ වේගය x 0.98)/සංඛ්‍යාතය යන සූත්‍රයට අනුවයි මෙම දිගවල් ලබා ගෙන තිබෙන්නේ .


Frequency MHz
1/2 Wave Length
1 Wave Length
1 1/2 Wave Length
2 Wave Length
2 1/2 Wave Length
3 Wave Length
3 1/2 Wave Length
4 Wave Length
1.84
79.9
159.8
239.7
319.6
399.5
479.3
559.2
639.1
3.6
40.8
81.7
122.5
163.3
204.2
245.0
285.8
326.7
7.1
20.7
41.4
62.1
82.8
103.5
124.2
144.9
165.6
10.1
14.6
29.1
43.7
58.2
72.8
87.3
101.9
116.4
14.15
10.4
20.8
31.2
41.6
51.9
62.3
72.7
83.1
18.1
8.1
16.2
24.4
32.5
40.6
48.7
56.9
65.0
21.2
6.9
13.9
20.8
27.7
34.7
41.6
48.5
55.5
24.9
5.9
11.8
17.7
23.6
29.5
35.4
41.3
47.2
28.5
5.2
10.3
15.5
20.6
25.8
30.9
36.1
41.3
52
2.8
5.7
8.5
11.3
14.1
17.0
19.8
22.6

ඉහත වගුවේ සටහන් අගයන් පහත ආකාරයට scatter graph එකක දැන් ප්‍රස්ථාරගත කරමු (ඉහත වගුවත් එහි ප්‍රස්ථාරයත් vk6ysf.com යන වෙබ් අඩවියෙන් උපුටා ගති පහසුව තකා). උපරිම දිග මීටර් 60 ලෙස ප්‍රස්ථාරයේ ගෙන ඇති නිසා ඉහත වගුවේ එම උසට වඩා වැඩි අගයන් තිබුණත් ප්‍රස්ථාරයේ ඒවා සලකුනු වී නැත. ප්‍රස්ථාරයේ තිරස් අක්ෂයෙන් මෙගාහර්ට්ස් 30 දක්වා සංඛ්‍යාතයන්ද, සිරස් අක්ෂයෙන් ඒ ඒ සංඛ්‍යාතයට හිමි අර්ධතරංගවල ගුණාකාර උසවල්ද නිරූපණය කර ඇත.


දැන් ඉහත ප්‍රස්ථාරයෙන් පහසුවෙන්ම අපට හැකියි කුමන දිගවල් අත්හැරිය යුතුද කියා තීරණය කිරීමට. නිල්පාටින් සලකුණු කර ඇති ඩොට් කැපී නොයන උසක් ගත යුතුයි. ඔබ තෝරාගත් යම් උසක් (ඉහත රූපයේ රතුපාට තිරස් ඉරි මෙන්) හරහාට තිරස් රේඛාවක් සේ දික් කළ විට යම් ඩොට් එකක් හෝ කිහිපයක් කැපේ නම්, ඒ කියන්නේ එම ඇන්ටනාව එම ඩොට් අයිති සංඛ්‍යාතයන් සඳහා කිසිසේත් උචිත නොවේ. ඉහත මා රතුපාටින් හරස් රේඛා ඇඳ තිබෙන අවස්ථා කිහිපය ගැන බලන්න. කිසිදු ඩොට් එකක් ඒවායෙන් නොකැපෙන නිසා එම දිගවල් (මීටර් 17, 19, 22.5, 38) ලෝං වයර් ඇන්ටනාව සඳහා ගැලපේ. ඉනුත් ගැලපීම වැඩි වීම මා රතු ඉරේ ඝනකමින් දක්වා තිබේ. ඒ කියන්නේ යම් රේඛාවකට දෙපසින් (උඩින් හා යටින්) ඩොට් පිහිටන්නේ බොහෝ ඈතින් නම් එම දිග බොහෝ උචිත වේ. ඒ අනුව ඉහත රූප සටහනේ මීටර් 38 වඩා යෝග්‍ය වේ. එහෙත් ප්‍රායෝගිකව ඉතා දිගු වයර් භාවිතා කිරීමට ඇති අපහසුව නිසාම, බොහෝවිට අපට භාවිතා කළ හැකි උපරිම දිගට අඩු හොඳම දිග ඉහත ප්‍රස්ථාරයෙන් බලා ගත හැකියි.

යම් හෙයකින් පොලොවට සවි කළ නොහැකි නම් පහත ආකාරයට counterpoise (radials ලෙස මීට පෙර හඳුනාගත් දේමයි) යොදා ගත හැකිය (එනම් ටියුනරයේ/ට්‍රාන්සීවරයේ රිටර්න් පාත් එක මීට සම්බන්ද කළ යුතුය). තරංග ආයාම ¼ කට වඩා එය දිග විය යුතුය. සාමාන්‍යයෙන් මෙවන් ඇන්ටනා යොදා ගන්නේ දිගු තරංග ආයාම සඳහා නිසා, කවුන්ටර්පොයිස් කම්බිය තරංග ආයාමයෙන් ¼ ක් තරම් වුවද එය විශාල දිගකි. ඇන්ටනා වයරයට සමාන්තරව කවුන්ටර්පොයිස් කම්බියත් සමාන්තරගතව යැවීම වැදගත් වේ.


මෙම කවුන්ටර්පොයිස් කම්බිය පොලොවට සම්බන්ද නොවී තිබීමට වගබලා ගත යුතුය. එයද හැකි තරම් පොලොවෙන් ඉහල රැඳවිය යුතුය (එහෙත් ඇන්ටනා වයරයට දුරින්). ඊට හේතුව මෙයයි. කවුන්ටර්පොයිස් (හෝ රේඩියල්) භාවිතා කරන විට, එහිද යම් විදුලියක් පවතිනවා. එම විදුලිය හැකි තරම් විකිරණය නොවන හා හානි නොවන ලෙස පවත්වාගෙන යෑමට වගබලා ගත යුතුයි (එසේ නොවුණොත් එලෙස හානි වන්නේ ඇන්ටනාවෙන් විකිරණය වීමට තිබෙන ශක්තියෙන් කොටසක් නිසා ඇන්ටනාව අකාර්යක්ෂම වීමට එය බලපානවානෙ). ඉතිං, මෙම කවුන්ටර්පොයිස් වයරයේ ඇති වන විද්‍යුත් හා චුම්භක යන දෙවර්ගයේම ක්ෂේත්‍ර අහල පහල ඇති ද්‍රව්‍ය (lossy material) මත වැදීම අවම කළ යුතුය.

ඉහත විස්තර කළ ලෙස ෆීඩර්ලයින් එකෙනුත් රේඩියෝ තරංග විකිරණය වීම අවාසියකි (ඇත්තටම තනි කම්බියකින් ෆීඩ් වන සෑම ඇන්ටනාවක මෙය අනිවාර්යෙන්ම සිදු වේ). ඉන් විකිරණ හානිය සිදු විය හැකියි මොකද ෆීඩර්ලයින් එක ට්‍රාන්සීවරය තෙක්ම (එනම් කාමරය තුලට) පැමිනෙන නිසා. ඊට අමතරව ග්‍රවුන්ඩ් එකට කනෙක්ට් කරන ග්‍රවුන්ඩ් ලීඩ් එකෙනුත් විකිරණය සිදු විය හැකි අතර එයද විකිරණ හානිය ඇති කරනවා මෙන්ම ඇන්ටනාවේ කාර්යක්ෂමතාව අඩු කරයි.

එලෙස ගෘහය තුලට විකිරණය විසිරී යෑමෙන් ගෘහයේ අනෙක් විදුලි උපාංගවලට ඉන් ඉන්ටර්ෆරන්ස් ඇති කළ හැකියි. ෆීඩ්ලයින් එක ගෘහයේ අහුමුලුවලින් යන නිසා, ඉන් පිටවන විකිරණය නිවසේ විදුලි පරිපථයටද අනිසි බලපෑම් එල්ල කළ හැකියි. නිවසේ සාමාන්‍ය විදුලි උපකරණවලට එමඟින් වැඩි වෝල්ටියතාවක් ඇතුලු විය හැකියි.

තවද, එම විකිරණය අහල පහල ඇති ලෝහ රත් කිරීමකටද ලක් කළ හැකියි (රේඩියෝ විකිරණය උරාගෙන ලෝහ රත් වේ; විකිරණය ප්‍රබල නම් රත්වීම සීඝ්‍ර හා ප්‍රබල වේ). මෙලෙස රත් වූ ස්ථාන RF hotspot කියා හඳුන්වනවා. සමහරවිට වොට් සිය ගණනක හෝ දහස් ගණනක ට්‍රාන්ස්මීටරයකින් යම් ප්‍රතිශතයක් (කුඩා ප්‍රතිශතයක් වුවද) මෙලෙස රත් වීම සඳහා වැය වුවොත්, එය විශාල රත් වීමකට ලක්ව ගිනි ගැනීම් පවා සිදු විය හැකි තරම් බරපතල කරුණකි. ෆීඩර්ලයින් එක ලෝහමය කොටස් අසලින්ම යන විට එම ලෝහ කොටස්වලට විකිරණය පහසුවෙන්ම ලැබෙනවා නේද? එනිසා විශාල ජවයන්ගෙන් සම්ප්‍රේෂනය මෙවන් ඇන්ටනා යොදාගෙන සිදු කිරීම ව්‍යසනයන් ඇති කළ හැකියි.

ෆීඩර්ලයින් එක අහුමුලුවලින් යන එකක්නෙ (ඇන්ටනාව මෙන් එලිමහනක තනියෙන් පවතින එකක් නොවේනෙ). බොහෝවිට ෆීඩර්ලයින් එක තවත් සන්නායක අසලින්ද ගමන් කරාවි. මෙම ඇන්ටනාවේදී ෆීඩර්ලයින් එකත් ඇන්ටාවේ ඩ්‍රිවන් එලිමන්ට් එකේම කොටසක් නිසා, ඒ කියන්නේ ෆීඩර්ලයින් එක විසින් ඝෝෂාව පහසුවෙන් ග්‍රහනය කර ගෙන ට්‍රාන්සීවරයට යොමු කරනවා. එය අවාසියකි. එලෙසම ග්‍රවුන්ඩ් ලීඩ් එකෙනුත් අනවශ්‍ය ඝෝෂා ප්‍රමාණයක් ට්‍රාන්සීවරයට එකතු කරාවි.

මෙම ඇන්ටනාව ට්‍රාන්සීවරයට හැමවිටම සම්බන්ද කළ යුත්තේ antenna tuner එකක් හරහාය. මෙම ඇන්ටනාව සංඥා තරංග ආයාමයට සාපේක්ෂව සාදා ගත් නිශ්චිත ඩයිපෝලයක් හෝ මොනෝපෝලයක් නොවේ. එනිසා ඒ ඒ සංඥා සංඛ්‍යාතයට විවිධ සම්බාදක අගයන් ඇන්ටනාව විසින් ලබා දෙනවා (මෙම සම්බාදක අගය විචලනය ඕම් 100ක පමණ සිට ඕම් 5000 දක්වා වන අතර, ටියුනරයට එම පරාසයම බොහෝවිට සපෝට් කළ හැකිය). එවිට ට්‍රාන්සීවරයේ සම්බාදකය (බොහෝවිට ඕම් 50) සමග එය මැච් නොවේවි. එය 100%ක්ම නොවුවත් අවශ්‍ය ප්‍රමාණයටවත් මැච් කිරීමට තමයි ඇන්ටනා ටියුනර් එකක් සම්බන්ද කිරීමට සිදු වන්නේ. තවද, ෆීඩර්ලයින් එක හා ග්‍රවුන්ඩ් ලීඩ් එක විකිරකයේම කොටසක් නිසා, ඒවාට වටපිට ද්‍රව්‍යවලින් ඇති වන බලපෑම කෙලින්ම ඇන්ටනාවේ සම්බාදකයට දැනේ (එනම් සම්බාදකය වෙනස් වේ). මිනුත් පැහැදිලි වන්නේ ටියුනර් එකක අවශ්‍යතාවයි. තවද, ඇන්ටනා ටියුනරය ගෘහයෙන් එලියේ රැඳවිය හැකි නම් එය RF hotspot වලින් හා රේඩියෝ විකිරණයෙන් හා අනෙක් කරදරවලින් බේරීමට ඉවහල් වේ.

තවද, වයරයේ එක් කෙලවරක් ගසක් හෝ කුමක් හෝ උස තැනකට තදින් බැද තබන අතර, අනෙක් කෙලවරට ෆීඩ්ලයින් එක සම්බන්ද කළ යුතුය (ඇත්තටම මෙම කෙලවත් අනෙක් කෙලවර මෙන්ම හොඳින් යමක බැද තැබිය යුතු වෙනවා). සාමාන්‍යයෙන් තිරස්වයි (හෝ තිරස් ඇලයකින්) මෙවැනි ඇන්ටනා තබන්නේ (සිරස්ව තැබීමට අපහසු නිසා). ඇන්ටනා කෙලවරවල් එලෙස ගසකට හෝ එවැනි උස දේකට බඳින විට ඒවා ශක්තිමත්ව පහසුවෙන් බැඳීමටත්, ඇන්ටනාව එම ගස හෝ වස්තුව හරහා ග්‍රවුන්ඩ් වීම වැලක්වීමට (electrical isolation) ඇන්ටනා වයරය දෙකෙලවර strain insulator ලෙස හඳුන්වන පරිවාරක කැබැලි දෙකක් භාවිතා කරනවා.


මේවා සෙරමික්, පොසෙලෙන්, රබර්, ප්ලාස්ටික්වලින් සෑදිය හැකිය. ලී කැබැලි වැනි වතුර හෝ වාතයේ ඇති ජල වාෂ්ප නිසා සන්නායකතාවක් ඇති විය හැකි කිසිදු ද්‍රව්‍යයක් භාවිතා නොකරන්න. ලී කැබැලිවලින් ඒවා සාදා ගන්නට සිතනවා නම්, සුදුසු හැඩයට සකස් කළ පසු, පැරෆින්/ඉටිපන්දම් ඉටිවලින් එම කොටස ඉතා හොඳින් පොඟවා ආවරණය කර ගතද හැකිය. ඇන්ටනා සවි කිරීමේදී පමණක් නොව, විදුලි රැහැන් ඇදීමේදි ආදි විදුලිමය වශයෙන් වෙන් කිරීමට අවශ්‍ය ඕනෑම තැනක ස්ට්‍රේන් ඉන්ස්‍යුලේටර් යොදා ගැනේ. මේවා එලිමහනේ පවතින නිසා වැස්සෙන් ඇති විය හැකි ෂෝට් වීම් වැලැකෙන ලෙස සාදා තිබේ. එනම්, ඊට වැටෙන ජලය ඉක්මනින්ම එය දිගේ අඛණ්ඩව පවතින්නේ නැති වන පරිදි ඒවා සාදා තිබේ. එවා වලලු ආකාරයෙන් සාදා තිබෙන්නේ එනිසාය. බලන්න අහල පහල අධිසැර විදුලි රැහැන්වල මේවා සවි කර තිබෙන හැටි හා එම වලලු පිහිටා ඇති අයුරු.


වයරය තමයි ඩ්‍රිවන් එලිමන්ට් එක (මොනෝපෝලය) වන්නේ. තවද, එම වයර්/මොනෝපෝල් දිග අනෙක් ඇන්ටනාවල මෙන් යම් නිශ්චිත තරංග ආයාමයකට සමානද නොවේ. මෙනිසයි රැන්ඩම් (අහඹු) වයර් යන නම ඊට ලැබී තිබෙන්නේ. අහඹු යැයි කිව්වත් මීට පෙර විස්තර කළ පරිදි සුදුසු දිගක් තෝරා ගැනීමට සිදු වෙනවා. සාමාන්‍යයෙන් දිගු තරංග ආයාම සහිත සංඥා සඳහා යොදා ගැනේ. එනිසා වයරය ඉතා දිගය. මෙවැනි විශාල දිගක් සහිත ඇන්ටනා ඩයිපෝල් හෝ මොනොපෝල් ප්‍රායෝගිකව තද ලෝහ කූරුවලින් සෑදිය නොහැකි නිසයි වයර් භාවිතා කරන්නේ. මෙම වයර්වල දිග වැඩි අතර, එනිසා ලෝං වයර් යන නමද ඊට ලැබී තිබේ.

No comments:

Post a Comment