اینٹیناپیمائش اینٹینا کی کارکردگی اور خصوصیات کو مقداری طور پر جانچنے اور تجزیہ کرنے کا عمل ہے۔ جانچ کے خصوصی آلات اور پیمائش کے طریقوں کو استعمال کرتے ہوئے، ہم اینٹینا کے گین، ریڈی ایشن پیٹرن، سٹینڈ ویو ریشو، فریکوئنسی رسپانس اور اینٹینا کے دیگر پیرامیٹرز کی پیمائش کرتے ہیں تاکہ اس بات کی تصدیق کی جا سکے کہ آیا اینٹینا کے ڈیزائن کی وضاحتیں ضروریات کو پورا کرتی ہیں، اینٹینا کی کارکردگی کو چیک کرتے ہیں، اور بہتری کی تجاویز فراہم کریں۔ اینٹینا کی پیمائش کے نتائج اور ڈیٹا کا استعمال اینٹینا کی کارکردگی کا جائزہ لینے، ڈیزائن کو بہتر بنانے، سسٹم کی کارکردگی کو بہتر بنانے، اور اینٹینا مینوفیکچررز اور ایپلیکیشن انجینئرز کو رہنمائی اور تاثرات فراہم کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔
اینٹینا کی پیمائش میں مطلوبہ سامان
اینٹینا ٹیسٹنگ کے لیے، سب سے بنیادی ڈیوائس VNA ہے۔ VNA کی سب سے آسان قسم 1-پورٹ VNA ہے، جو اینٹینا کی رکاوٹ کی پیمائش کرنے کے قابل ہے۔
اینٹینا کے ریڈی ایشن پیٹرن، حاصل اور کارکردگی کی پیمائش زیادہ مشکل ہے اور اس کے لیے بہت زیادہ آلات کی ضرورت ہوتی ہے۔ ہم اینٹینا کو AUT سے ناپا جائے گا، جس کا مطلب اینٹینا انڈر ٹیسٹ ہے۔ اینٹینا کی پیمائش کے لیے ضروری سامان میں شامل ہیں:
ایک حوالہ اینٹینا - معلوم خصوصیات کے ساتھ ایک اینٹینا (فائدہ، پیٹرن، وغیرہ)
ایک RF پاور ٹرانسمیٹر - AUT میں توانائی داخل کرنے کا ایک طریقہ [اینٹینا انڈر ٹیسٹ]
رسیور سسٹم - یہ اس بات کا تعین کرتا ہے کہ ریفرنس اینٹینا سے کتنی طاقت حاصل ہوتی ہے۔
ایک پوزیشننگ سسٹم - یہ سسٹم ماخذ اینٹینا کے مقابلے میں ٹیسٹ اینٹینا کو گھمانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، تاکہ تابکاری کے پیٹرن کو زاویہ کے ایک فنکشن کے طور پر ناپ سکے۔
مندرجہ بالا آلات کا ایک بلاک ڈایاگرام تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے۔
تصویر 1. مطلوبہ اینٹینا پیمائش کے آلات کا خاکہ۔
ان اجزاء پر مختصراً بحث کی جائے گی۔ حوالہ انٹینا یقیناً مطلوبہ ٹیسٹ فریکوئنسی پر اچھی طرح پھیلنا چاہیے۔ حوالہ انٹینا اکثر دوہری پولرائزڈ ہارن انٹینا ہوتے ہیں، تاکہ افقی اور عمودی پولرائزیشن کو ایک ہی وقت میں ماپا جا سکے۔
ٹرانسمیٹنگ سسٹم مستحکم معلوم پاور لیول کو آؤٹ پٹ کرنے کے قابل ہونا چاہیے۔ آؤٹ پٹ فریکوئنسی ٹیون ایبل (منتخب) اور معقول حد تک مستحکم بھی ہونی چاہیے (مستحکم کا مطلب ہے کہ آپ کو ٹرانسمیٹر سے ملنے والی فریکوئنسی آپ کے مطلوبہ فریکوئنسی کے قریب ہے، درجہ حرارت کے ساتھ زیادہ مختلف نہیں ہوتی)۔ ٹرانسمیٹر میں دیگر تمام تعددات پر بہت کم توانائی ہونی چاہئے (مطلوبہ تعدد سے باہر ہمیشہ کچھ توانائی ہوگی، لیکن مثال کے طور پر ہارمونکس میں بہت زیادہ توانائی نہیں ہونی چاہئے)۔
وصول کرنے والے نظام کو صرف یہ طے کرنے کی ضرورت ہے کہ ٹیسٹ اینٹینا سے کتنی طاقت حاصل کی گئی ہے۔ یہ ایک سادہ پاور میٹر کے ذریعے کیا جا سکتا ہے، جو کہ RF (ریڈیو فریکوئنسی) کی طاقت کی پیمائش کرنے کا ایک آلہ ہے اور اسے ٹرانسمیشن لائن کے ذریعے براہ راست اینٹینا ٹرمینلز سے منسلک کیا جا سکتا ہے (جیسے N-type یا SMA کنیکٹر کے ساتھ ایک سماکشی کیبل)۔ عام طور پر وصول کنندہ 50 اوہم کا نظام ہوتا ہے، لیکن اگر مخصوص کیا جائے تو یہ ایک مختلف رکاوٹ ہو سکتا ہے۔
نوٹ کریں کہ ٹرانسمٹ/ریسیو سسٹم کو اکثر VNA سے بدل دیا جاتا ہے۔ S21 پیمائش پورٹ 1 سے باہر فریکوئنسی منتقل کرتی ہے اور پورٹ 2 پر موصول ہونے والی طاقت کو ریکارڈ کرتی ہے۔ لہذا، ایک VNA اس کام کے لیے موزوں ہے۔ تاہم یہ اس کام کو انجام دینے کا واحد طریقہ نہیں ہے۔
پوزیشننگ سسٹم ٹیسٹ اینٹینا کی واقفیت کو کنٹرول کرتا ہے۔ چونکہ ہم ٹیسٹ اینٹینا کے ریڈی ایشن پیٹرن کو زاویہ کے فنکشن کے طور پر ناپنا چاہتے ہیں (عام طور پر کروی نقاط میں)، ہمیں ٹیسٹ اینٹینا کو گھمانے کی ضرورت ہے تاکہ ماخذ اینٹینا ٹیسٹ اینٹینا کو ہر ممکنہ زاویے سے روشن کرے۔ اس مقصد کے لیے پوزیشننگ سسٹم استعمال کیا جاتا ہے۔ شکل 1 میں، ہم AUT کو گھومتے ہوئے دکھاتے ہیں۔ نوٹ کریں کہ اس گردش کو انجام دینے کے بہت سے طریقے ہیں؛ کبھی کبھی حوالہ اینٹینا گھمایا جاتا ہے، اور بعض اوقات حوالہ اور AUT اینٹینا دونوں کو گھمایا جاتا ہے۔
اب جب کہ ہمارے پاس تمام مطلوبہ سامان موجود ہے، ہم اس بات پر بات کر سکتے ہیں کہ پیمائش کہاں کرنی ہے۔
ہمارے اینٹینا کی پیمائش کے لیے اچھی جگہ کہاں ہے؟ ہو سکتا ہے کہ آپ اپنے گیراج میں ایسا کرنا چاہیں، لیکن دیواروں، چھتوں اور فرش کے عکس آپ کی پیمائش کو غلط بنا دیں گے۔ اینٹینا کی پیمائش کرنے کا مثالی مقام بیرونی خلا میں کہیں ہے، جہاں کوئی عکاسی نہیں ہوسکتی ہے۔ تاہم، کیونکہ خلائی سفر فی الحال ممنوعہ طور پر مہنگا ہے، ہم زمین کی سطح پر موجود پیمائشی جگہوں پر توجہ مرکوز کریں گے۔ اینٹینا ٹیسٹ سیٹ اپ کو الگ تھلگ کرنے کے لیے اینیکوک چیمبر استعمال کیا جا سکتا ہے جب کہ RF جذب کرنے والی جھاگ کے ساتھ منعکس توانائی کو جذب کیا جا سکتا ہے۔
خالی جگہ کی حدود (Anechoic Chambers)
خالی جگہ کی حدود اینٹینا پیمائش کے مقامات ہیں جو خلا میں کی جانے والی پیمائشوں کی نقل کرنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ یعنی قریبی اشیاء اور زمین سے منعکس ہونے والی تمام لہریں (جو ناپسندیدہ ہیں) کو زیادہ سے زیادہ دبایا جاتا ہے۔ سب سے زیادہ مقبول خالی جگہ کی حدود اینیکوک چیمبرز، ایلیویٹڈ رینجز، اور کمپیکٹ رینج ہیں۔
اینیکوک چیمبرز
اینیکوک چیمبر انڈور اینٹینا رینج ہیں۔ دیواریں، چھتیں اور فرش خصوصی برقی مقناطیسی لہروں کو جذب کرنے والے مواد سے جڑے ہوئے ہیں۔ اندرونی حدود مطلوبہ ہیں کیونکہ ٹیسٹ کے حالات بیرونی حدود کے مقابلے میں بہت زیادہ سختی سے کنٹرول کیے جا سکتے ہیں۔ مواد اکثر شکل میں بھی دھندلا ہوا ہوتا ہے، جس سے یہ چیمبر دیکھنے میں کافی دلچسپ ہوتے ہیں۔ دانے دار مثلث کی شکلیں اس طرح ڈیزائن کی گئی ہیں کہ جو کچھ ان سے منعکس ہوتا ہے وہ بے ترتیب سمتوں میں پھیلتا ہے، اور جو کچھ تمام بے ترتیب عکاسیوں سے ملایا جاتا ہے وہ غیر مربوط طور پر شامل ہوتا ہے اور اس طرح اسے مزید دبا دیا جاتا ہے۔ ایک اینیکوک چیمبر کی ایک تصویر مندرجہ ذیل تصویر میں دکھائی گئی ہے، اس کے ساتھ کچھ ٹیسٹ آلات بھی ہیں:
(تصویر میں RFMISO اینٹینا ٹیسٹ دکھایا گیا ہے)
اینیکوک چیمبرز کی خرابی یہ ہے کہ انہیں اکثر کافی بڑا ہونا ضروری ہے۔ اکثر اینٹینا کو ایک دوسرے سے کم از کم کئی طول موج کے فاصلے پر ہونے کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ دور دراز کے حالات کی تقلید کی جا سکے۔ لہذا، بڑی طول موج کے ساتھ کم تعدد کے لیے ہمیں بہت بڑے چیمبرز کی ضرورت ہوتی ہے، لیکن لاگت اور عملی رکاوٹیں اکثر ان کے سائز کو محدود کر دیتی ہیں۔ کچھ دفاعی معاہدہ کرنے والی کمپنیاں جو بڑے ہوائی جہازوں یا دیگر اشیاء کے ریڈار کراس سیکشن کی پیمائش کرتی ہیں ان کے پاس باسکٹ بال کورٹ کے سائز کے اینیکوک چیمبر ہوتے ہیں، حالانکہ یہ عام نہیں ہے۔ اینیکوک چیمبر والی یونیورسٹیوں میں عام طور پر ایسے چیمبر ہوتے ہیں جن کی لمبائی، چوڑائی اور اونچائی 3-5 میٹر ہوتی ہے۔ سائز کی رکاوٹ کی وجہ سے، اور چونکہ RF جذب کرنے والا مواد عام طور پر UHF اور اس سے زیادہ پر بہترین کام کرتا ہے، anechoic چیمبر اکثر 300 MHz سے اوپر کی فریکوئنسی کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔
بلند حدود
ایلیویٹڈ رینجز آؤٹ ڈور رینجز ہیں۔ اس سیٹ اپ میں، ٹیسٹ کے تحت ذریعہ اور اینٹینا زمین کے اوپر نصب کیا جاتا ہے. یہ اینٹینا پہاڑوں، ٹاورز، عمارتوں، یا جہاں بھی کسی کو مناسب لگے ہو سکتے ہیں۔ یہ اکثر بہت بڑے اینٹینا کے لیے یا کم فریکوئنسیوں (VHF اور نیچے، <100 MHz) پر کیا جاتا ہے جہاں انڈور پیمائش ناقابل تسخیر ہوتی ہے۔ ایک بلند رینج کا بنیادی خاکہ تصویر 2 میں دکھایا گیا ہے۔
تصویر 2. بلند رینج کی مثال۔
ماخذ اینٹینا (یا حوالہ اینٹینا) ضروری نہیں کہ ٹیسٹ اینٹینا سے زیادہ اونچائی پر ہو، میں نے اسے ابھی یہاں دکھایا ہے۔ دو انٹینا کے درمیان نظر کی لکیر (LOS) (شکل 2 میں سیاہ شعاع سے واضح) بلا روک ٹوک ہونی چاہیے۔ باقی تمام مظاہر (جیسے زمین سے منعکس ہونے والی سرخ کرن) ناپسندیدہ ہیں۔ بلند رینجز کے لیے، ایک بار ایک ماخذ اور ٹیسٹ اینٹینا کے مقام کا تعین ہو جانے کے بعد، ٹیسٹ آپریٹرز اس بات کا تعین کرتے ہیں کہ اہم عکاسی کہاں ہو گی، اور ان سطحوں سے انعکاس کو کم سے کم کرنے کی کوشش کرتے ہیں۔ اس مقصد کے لیے اکثر rf جذب کرنے والا مواد استعمال کیا جاتا ہے، یا دیگر مواد جو ٹیسٹ اینٹینا سے شعاعوں کو ہٹاتا ہے۔
کمپیکٹ رینجز
ماخذ اینٹینا ٹیسٹ اینٹینا کے دور فیلڈ میں رکھا جانا چاہیے۔ وجہ یہ ہے کہ ٹیسٹ اینٹینا کے ذریعہ موصول ہونے والی لہر زیادہ سے زیادہ درستگی کے لئے ہوائی جہاز کی لہر ہونی چاہئے۔ چونکہ اینٹینا کروی لہروں کو خارج کرتا ہے، اس لیے اینٹینا کو کافی دور ہونا چاہیے کہ ماخذ اینٹینا سے نکلنے والی لہر تقریباً ایک ہوائی لہر ہو - شکل 3 دیکھیں۔
شکل 3۔ ایک ماخذ اینٹینا کروی ویو فرنٹ کے ساتھ لہر کو پھیلاتا ہے۔
تاہم، انڈور چیمبرز کے لیے اکثر اس کو حاصل کرنے کے لیے کافی علیحدگی نہیں ہوتی ہے۔ اس مسئلے کو حل کرنے کا ایک طریقہ کمپیکٹ رینج کے ذریعے ہے۔ اس طریقہ کار میں، ایک ماخذ اینٹینا ایک ریفلیکٹر کی طرف ہے، جس کی شکل تقریباً پلانر انداز میں کروی لہر کو منعکس کرنے کے لیے بنائی گئی ہے۔ یہ اس اصول سے بہت ملتا جلتا ہے جس پر ڈش اینٹینا چلتا ہے۔ بنیادی آپریشن کو شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔
شکل 4. کمپیکٹ رینج - ماخذ اینٹینا سے کروی لہریں پلانر (کولمیٹڈ) کے طور پر منعکس ہوتی ہیں۔
پیرابولک ریفلیکٹر کی لمبائی عام طور پر ٹیسٹ اینٹینا سے کئی گنا زیادہ ہونے کی خواہش کی جاتی ہے۔ شکل 4 میں سورس اینٹینا کو ریفلیکٹر سے آف سیٹ کیا جاتا ہے تاکہ یہ منعکس شعاعوں کے راستے میں نہ ہو۔ ماخذ اینٹینا سے ٹیسٹ اینٹینا تک کسی بھی براہ راست تابکاری (باہمی جوڑے) کو برقرار رکھنے کے لیے بھی احتیاط برتنی چاہیے۔
پوسٹ ٹائم: جنوری 03-2024
