what is the far-field. What is the criteria for deciding, what is the far-field. Now, today we will first start with answering that question. Actually this criteria far-field is very interesting and general it is not only for a current element type of simple antenna.
ஃபார் ஃபீல்ட் என்றால் என்ன? ஃபார் ஃபீல்டை நிர்ணயம் செய்யும் வரன்முறை என்ன? இப்போது இந்த கேள்விக்கு பதிலளிக்க துவங்குவோம். உண்மையாக இந்த ஃபார் ஃபீல்ட் வரன்முறை சாதாரண ஆன்டனாவின் கரன்ட் எலிமென்ட் வகைக்கு மட்டும் அல்ல எல்லா வகைக்கும் பொதுவானதாகும்.
For any antenna actually far-field represent the place from where actually the beam radiated beam is formed, the power is transported etc. So, it is very important to decide a quantitative measure of far-field. Now, the criteria that is used actually three criteria’s are there for determining far-field and that should be satisfied simultaneously. So; that means, unless and until any of these criteria is not satisfied the far-field does not start, that is why we will have to take the most stringent far-field from these criteria. Now, what are those criteria’s? First, I raise the question that, what is far-field of an antenna? To answer that there are three criteria’s.
எந்த ஒரு ஆன்டனாவிற்கும் ஃபார் ஃபீல்ட் என்பது கதிர்வீச்சு மற்றும் ஆற்றல் எந்த இடத்தில் இருந்து தோன்றுகிறது என்பதை குறிக்கும். எனவே ஃபார் ஃபீல்டை அளப்பது மிக முக்கியமான ஒன்றாகும். ஃபார் ஃபீல்டை கண்டு பிடிக்க மூன்று வரன்முறைகள் உள்ளன. அவை அனைத்தும் ஒரே சமயத்தில் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும். ஏனெனில் ஒன்று பூர்த்தியாகவில்லை என்றாலும் ஃபார் ஃபீல்ட் தொடங்காது. எனவே இந்த வரன்முறைகளில் நாம் கவனமாக இருக்க வேண்டும். இப்போது அந்த வரன்முறைகள் என்ன? முதலில் நான் ஒரு கேள்வி எழப்புகிறேன், ஆன்டனாவின் ஃபார் ஃபீல்ட் என்றால் என்ன? இதற்கு பதிலளிக்க மூன்று வரன்முறைகள் உள்ளன.
The first criteria is that the radial component of the electric field radial component of electric field should be insignificant or much less than the desired component desired component of E field. Now, what do we mean by desired? We know that radiation takes is if for example, for the current element the desired component of E field is E theta (θ) component which has that 1 by r type of variation and radial component of electric field is Er.
முதல் வரன்முறை மின் புலத்தின் ஆர கூறு மிக் குறைவாக இருக்க வேண்டும் அல்லது மின் புலத்தின் விழைவு மதிப்பு கூறை (desired component value) விட மிக குறைவாக இருக்க வேண்டும். இப்போது, விழைவு மதிப்பு என்றால் என்ன? உதாரணமாக ஒரு கரன்ட் எலிமென்ட்டின் விழைவு மதிப்பு கூறு தீட்டா (θ) கூறாகும், அது 1/r மாற்றம் உடையதாகவும் ஆர கூறாகவும் Er உள்ளது
So, for current element these criteria means the Er component should be much less than Eθ component. So, the distance at which this happens that is start of the boundary, according to these criteria. Now, how much, what is mean by small usually, we can say that for a good analysis this radial component of electric field should be 40 or 60 dB down than the desired component. So that means, 40 dB down in field terms means actually 1 by 100th 40 dB; means 1 by 100 times it has become radial component and this means 1 by 1000 times.
எனவே, கரன்ட் எலிமென்ட்டில் Er கூறு, Eθ கூறை விட குறைவாக இருக்க வேண்டும் என்பது இந்த வரன்முறை. அதாவது, எவ்வளவு என்றால் கலந்தாய்வின்படி மின் புலத்தின் ஆர கூறு 40 அல்லது 60 விழைவு மதிப்பு கூறைவிட குறைவாக இருக்க வேண்டும். 40 புலத்தில் குறைவு என்றால் உண்மையில் 40 இல் 100ல் ஒரு பங்காகும், 1/100 முறை ஆர கூறு என்றால் 1/1000 முறையாகும்.
So, any of these so, it becomes more and more stringent if we add this. Now, why these? Because, radial component does not contribute to the power flow, we have seen that those ultimately power flow Pointing vector in which the direction the current is flowing, if we want that it should flow in the radial direction then both electric field and magnetic field they should be transverse to these direction.
இதை சேர்த்தால் வரன்முறை மிக கடுமையாகிறது. ஆனால் ஏன் இதெல்லாம்? ஆர கூறு ஆற்றல் பரவ உதவுவதில்லை, இறுதியாக ஆற்றல் பரவுதல் பாயின்ட்டிங் வெக்டார் திசையில் மின்சாரம் பாயும், அப்படி அவை ஆரத்தின் திசையில் பாய வேண்டுமெனில் காந்த புலம் மற்றும் மின் புலம் இரண்டும் இந்த திசைக்கு குறுக்காக இருக்க வேண்டும் என்று நமக்கு தெரியும்.
So, that is why radial direction will not give any power flow, radial component of electric field; that is why each should be curtailed as much as possible and then only we can say far-field has been there. So, this is the first criteria, actually this turns out to be the most stringent criteria. Many times we do not have such stringency, but still this criteria is important.
அதனால் தான் ரேடியல் (radial) திசையில் ஆற்றல் பரவாது, மின் புலத்தின் ஆர கூறு; அதனால் தான் இதனை முடிந்த அளவு குறுக்கப்படுகிறது, அப்போது தான் ஃபார் ஃபீல்ட் அங்கு உள்ளது என்று கூற முடியும். இது தான் முதல் வரன்முறை, இது மிகவும் கண்டிப்பானது. பல முறை நாம் இதனை கடைபிடிப்பதில்லை, ஆனாலும் இது முக்கிய வரன்முறை ஆகும்.
The second criteria is that the distance from the antenna, where the wave impedance of the radiated wave; wave impedance means the E field by H field. Now, E field is a complex quantity, H field is a complex quantity. So, this ratio is also a complex quantity. So, we say that real part of this real part of this impedance quantity, real part of that when that approaches the wave impedance or intrinsic impedance of free space; that means, 377 ohm and the phase of this quantity.
இரண்டாவது வரன்முறை, ஆன்டனாவிலிருந்து எவ்வளவு தூரத்தில் வேவ் இம்பிடன்ஸ் (wave impedance-அலை மின்மறுப்பு) 377 ஓம் எட்டப்படுகிறது என்பது தான். வேவ் இம்பிடன்ஸ் என்பது E ஃபீல்ட் வகுத்தல் H ஃபீல்ட் ஆகும். இப்போது E ஃபீல்ட் ஒரு காம்ப்லக்ஸ் (complex) கூறு, H ஃபீல்ட் ஒரு காம்ப்லக்ஸ் (சிக்கலெண்) கூறு, எனவே அதன் விகிதமும் காம்ப்லக்ஸ் கூறாகும். இந்த மின்மறுப்பின் அசல் பகுதி வெற்றிடத்தின் மின்மறுப்பு ஆதாவது 377 ஓம் ஆக இருக்க வேண்டும்.
So, phase of this complex impedance term that is almost zero degree. So, at that distance we can say that the far-field has been started. So, I can say that the distance where the real part of wave impedance approaches the free space wave impedance and phase of wave impedance approaches zero that is the start of a far-field.
இந்த காம்ப்லக்ஸ் இம்பிடன்ஸ் பதத்தில் ஃபேஸ் (phase - கட்டம்) கூறு பூஜியமாக இருக்கும். எனவே இந்த தூரத்தில் ஃபார் ஃபீல்ட் ஆரம்பக்கிறது. எனவே எந்த தூரத்தில் வேவ் இம்பிடன்ஸின் அசல் பகுதி வெற்றிடத்தின் வேவ் இம்பிடன்ஸிற்கு சமமாகவும் ஃபேஸ் பூஜியமாகவும் இருக்கிறதோ அங்கு ஃபார் ஃபீல்ட் தொடங்குகிறது.
Now; obviously, what do we mean by this E and H? Now, here this E means that desired E field component; again for current element this will be theta, for other antennas we will have to see by desired H field component. So that means, this criteria says that when really the radiation far-field radiation or radiation from the antenna that is approaching the plane wave structure.
இப்போது E மற்றும் H என்றால் என்ன? E என்றால் E மின் கூறின் விழைவு மதிப்பு; கரன்ட் எலிமென்டிற்கு அது தீட்டா ஆகும். நாம் மற்ற ஆன்டனாகளின் H புல கூறின் விழைவு மதிப்பை காண வேண்டும். இந்த வரன்முறை ஆன்டனாவின் ஃபார் ஃபீல்ட் கதிர்வீச்சு தள அலை வடிவத்தை நோக்கி செல்வதாக கூறுகிறது.
And the third criteria is that the fields, the distance at where the field should vary as 1 by r, predominantly not by 1 by r square or 1 by r cube etc. So, we have seen for our current element etc, that the first 1 by r that starts dominating when r is greater than lambda not by 2 pi. But this is from this criteria, but from criteria (b); that means, that impedance wave impedance is 377 ohm generally, that gives r as 3 lambda not.
மேலும், மூன்றாவது வரன்முறை என்னவென்றால், எந்த தூரத்தில் புலம் மாறும்; அது 1/r மாற்றத்திற்கு மாற வேண்டும், 1/r ஸ்கொயர், மற்றும் 1/r க்யூப் (cube) மீது இல்லை. நாம் முன்பே பார்த்திருக்கிறோம், லாம்டா நாட் வகுத்தல் 2பையின் மதிப்பை விட அதிகமாக இருந்தால் முதல் 1/r ஆதிக்கம் செலுத்தும். இது இந்த வரன்முறையின் மூலம் கிடைத்தது. ஆனால் இரண்டாவது வரன்முறையின்படி வேவ் இம்பிடன்ஸ் 377 ஓம் அதாவது இன் மதிப்பு 3 லாம்டா நாட் ஆகும்.
And another criteria is that this far-field, the field structure that can be approximated as a plane wave. So, but actually we have already said that the actual structure is spherical wave. So, a spherical wave; that means, the spherical surface at a very large distance I can approximated as plane wave. Now at which distance, at which distance from the antenna I can see it is a plane wave like thing. So, that that means, if I have a sphere, but suppose I am telling no this is not a spherical surface, this is a plane.
மேலும் இன்னொரு வரன்முறை, ஃபார் ஃபீல்டின் வடிவத்தை ப்ளேன் வேவ் (plane wave தள அலை) ஆக கருதலாம். நாம் முன்பே கூறியது போல் இதன் அமைப்பு ஸ்பேரிக்கல் அலையாக இருக்கும். எனவே ஸ்பேரிக்கல் அலை என்பது, மிக அதிக தூரத்தில் இருக்கும் ஸ்பெரிகல் சர்ஃபேஸை (spherical surface) ப்ளேன் வேவாக கருதலாம். இப்போது எந்த தூரத்தில் ப்ளேன் வேவை கருத முடியும்? ஒரு கோளம் இருக்கிறது, ஆனால் நான் அதை கோள வடிவம் இல்லை என்றால், அது ப்ளேனாகும்.
So, I am definitely committing some errors at this ends or if I say that I will approximate it by this one. So, at the ends I am committing error that permissible error, there is a criteria that that permissible error, if we restrict it to let us say pi by 8 radian; that means, 180 by 8 degree means 22.5 degree. So, up to this if we commit the error then at what distance this happen that depends on actually that r is 2 D square by lambda, where D is the maximum dimension of the antenna.
நான் இவ்வாறு கருதுகிறேன் என்று சொன்னால் இவ்விடத்தில் முனைகளில் கண்டிப்பாக ஒரு பிழை செய்கிறேன். எனவே பிழை வருகிறது என்றால் அது அனுமதிக்கப்பட்ட பிழை, அதனை நாம் பை வகுத்தல் 8 ரேடியன்(radian); அதாவது 180 வகுத்தல் 8 என்றால் 22.5 டிகிரி என்று வரையருக்கிறோம். எனவே நாம் இதுவரை பிழை செய்தால், பின் எந்த தூரத்தில் இன் மதிப்பு 2D ஸ்கொயர் வகுத்தல் லாம்டாவின் மீது சார்ந்திருக்கும், D என்பது ஆன்டனாவின் அதிகபட்ச அளவாகும்.
So, it generally out of all these criteria finally we can say that the far-field starts at a distance when r is equal to 2D square by lambda not; this D is the maximum dimension. So, suppose an antenna is a rectangle. So, the length which is the largest dimension, for wire antennas this is the total length, for other any other type the maximum dimension of the antenna; whether it is length or breadth or sometimes maybe the rectangle I the diagonal you can take. So, maximum dimension is D and lambda not; obviously, is the wavelength of the source excitation, this is the wave length. So, based on these generally we say far-field.
எனவே, பொதுவாக அனைத்து வரன்முறைகளையும் பார்த்து கடைசியில் r இன் மதிப்பு 2D ஸ்கொயர் வகுத்தல் லாம்டா நாட் இருக்கும் போது ஃபார் ஃபீல்ட் தொடங்கும், D என்பது அதிகபட்ச அளவாகும். ஆன்டனா செவ்வக வடிவில் இருந்தால் அதன் நீளம்தான் பெரிய அளவு, ஒயராக (wire) இருந்தால் அதன் மொத்த நீளமும், மற்ற ஆன்டனாகளிள் அதன் அதிகபட்ச அளவு; நீளம், அகலம், சில சமயம் செவ்வகமாக இருந்தால் அதன் மூலை விட்டம் (diagonal) என்று எடுத்து கொள்ளலாம். எனவே அதிகபட்ச அளவு D ஆகும், மேலும் லாம்டா நாட் என்பது ஆதார கிளர்வின் (source excitation) அலைநீளமாகும். இதனை பயன்படுத்தி நாம் ஃபார் ஃபீல்டை கண்டறியலாம்.
So, actually the region suppose this is the region of the antenna, suppose this is antenna. So, we can draw that from this a at a distance of we can call R, this R is 2D square by lambda not roughly, this is an nowadays acceptable criteria that far-field starts. But what happens in between? In between also there is another region, another actually two regions. So, I will draw like this let me choose another colour. So, there is another distance let me call this there are two regions.
இதுதான் ஆன்டனா என்றால் இதுதான் அதன் சுற்றுபகுதி. எனவே இதிலிருந்து ஒரு தூரத்தில் அதாவது 2D ஸ்கொயர் வகுத்தல் லாம்டா நாட் தூரத்தில் தோரயமாக வட்டம் வரைகிறோம்; தற்போது இதுதான் ஃபார் ஃபீல்ட் தொடங்கும் இடம். நடுவில் என்ன நடக்கிறது? நடுவிலும் ஒரு பகுதி இருக்கிறது, அதாவது இரண்டு பகுதிகள். அதனால் இப்படி வரைகிறேன். இது இன்னொரு தூரம், இதனை இரு பகுதிகள் இருக்கின்றன என்று கூறுகிறேன். இன்னொரு பகுதி இதுதான், இதனை R1 பகுதி என்றும் மற்றொன்றை R2 பகுதி என்றும் கூறுகிறேன். இது பொதுவாக 0.62 ரூட் D க்யூப் (root D whole cube) வகுத்தல் லாம்டா நாட் ஆகும். எனவே என்ன நடக்கிறது? இதற்கு மேல் ஃபார் ஃபீல்ட் ஆகும், மேலும் இந்த பகுதி ஃப்ரெஸ்னல் (Fresnel) பகுதி அல்லது ரேடியேட்டிவ் நியர் ஃபீல்ட் (Radiative near field) பகுதி ஆகும்.
So, another region this one, this if I call R1, let me call R2 is another region which is generally given by 0.62 root over D cube by lambda not. So, what happen? So, beyond this is the far-field and this region in this region this is called Fresnel region or also it is called radiative near field region.
இந்த பகுதி ஃப்ரெஸ்னல் பகுதி அல்லது ரேடியேட்டிவ் நியர் ஃபீல்ட் பகுதி என்று அழைக்கிறேன். இதேபோல் ஃபார் ஃபீல்டையும் ஃபரான்ஹாபர் பகுதி (Fraunhoffer) அல்லது கதிர்வீசும் ஃபார் ஃபீல்ட் (radiating far field) என்று அழைக்கிறோம். நீங்கள் பார்க்கிறீர்கள், இது கதிர்வீசும் நியர் ஃபீல்ட், இது ஃபரான்லூபர் பகுதி, மேலும் ஆன்டனாவின் மிக அருகில்
So, this region I will say Fresnel region, Fresnel region or sometimes called radiative near field. Like far-field this is also called Fraunhofer region, against the scientist Fraunhofer or radiating far-field. You see this is radiating near field, this is Fraunhofer region and very near to the antenna the rest region, all this region is actually the near field region. So, what is the difference between this? So, you see near the antenna there is near field, after that there is region which is Fresnel region or radiative near field and
further away is the Fraunhofer region or radiating far-field.
இருக்கும், மற்ற பகுதிகள் உண்மையில் நியர் ஃபீல்ட் பகுதியாகும். இதற்கிடையில் என்ன மாறுபாடு? நீங்கள் இதனை பார்க்கலாம், ஆன்டனாவின் அருகில் நியர் ஃபீல்ட் இருக்கிறது, அதன் பிறகு ஃப்ரெஸ்னல் பகுதி அல்லது ரேடியேட்டிவ் நியர் ஃபீல்ட், அதனை தொடர்ந்து ஃப்ரான்ஹாஃபர் அல்லது கதிர்வீசும் ஃபார் ஃபீல்ட் ஆகும்.
So, what is the point why we are saying that this three regions are a so, near field near field region is actually reactive near field. So, they are immediately surrounding the antenna, the energy is getting stored, but not radiated. So, inefficient antennas they mainly store the energy in the near field they cannot radiate. So, you are giving power, but if ready antenna is not properly designed, if it is inefficient the antenna it will store that energy in the near field. It would not be able to pump that energy to the far-field. So, those antennas we call it is a very bad antenna. So, that is why that is a reactive near field. So, that shows as the impedance of the antenna is has a large reactive part.
Now, what is radiating near field? Radiating near field is there radiation is taking place so, there the Pointing vector is having substantial power. So, more than the near field one so, radiating near field so, here radiating fields predominate. Radiating near field means, radiating fields predominate that in far-fields also they predominant. But one important point is here still the power that is flows in different direction; that means angular distribution of power that is still dependent on the distance.
இப்போது, கதிர்வீசும் நியர் ஃபீல்ட் என்றால் என்ன? கதிர்வீசும் நியர் ஃபீல்ட் என்பது, கதிர்வீச்சு நடக்கிறது, அதாவது அங்கு அதிக ஆற்றலுடைய பாயின்ட்டிங் வெக்டார் இருக்கிறது. எனவே நியர் ஃபீல்டை விட கதிர்வீசும் நியர் ஃபீல்டில் கதிர்வீசும் புலங்கள் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன. கதிர்வீசும் நியர் ஃபீல்ட் என்றால் கதிர்வீசும் புலங்கள், ஃபார் ஃபீல்டிலும் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன. இங்கு நாம் ஒன்றை கவனிக்க வேண்டும், ஆற்றல் வேறு திசையில் பாய்கிறது, அதன் பொருள் ஆற்றலின் ஆங்குலர் (Angular - கோண) பகிர்மானம் தூரத்தை சார்ந்துள்ளது.
So, as you change the distance the angular distribution is getting changed. So, angular distribution of power is changing with distance. So that means that the still the beam has not been formed. The radiation beam that has not been formed, it is still forming that is why if you measure there a pattern that how the power is there and in that zone in another distance if you measure you will see a different pattern. So, there is no standard pattern in that plane. So, that is called Fresnel zone that is why it is important.
எனவே தூரத்தை மாற்றினால் ஆற்றலின் ஆங்குலர் பகிர்மானம் மாறும். அதாவது ஆற்றலின் ஆங்குலர் பகிர்மானம் தூரத்தால் மாறுபடுகிறது. இதன் பொருள் பீம் (beam - கற்றை) இன்னும் உருவாகவில்லை. கதிர்வீச்சு பீம் இன்னும் உருவாகத்தால்தான் அதன் வடிவம் ஒவ்வொரு இடத்திலும் வேறு வேறாக இருக்கிறது. எனவே இந்த தளத்தில் ஒரு மதிப்பளவு (standard) வடிவம் இல்லை. அதனால் தான் இது ஃப்ரெஸ்னல் பகுதி என்று அழைக்கப்படுகிறது.
So, if you want to put your antennas in Fresnel zone you need to be very careful, that what is the distance from the antenna. Actually, in modern day communication particularly this 4G, 5G they required this because they cannot have that I will put the receiver only in the far-field, but they want to correct for that the antennas characterization is necessary in the Fresnel zone. So, there are first Fresnel zone, second Fresnel zone etc, that needs to be carried out if you want to have an antenna for that 5G
etc.
எனவே உங்கள் ஆன்டனாக்களை ஃப்ரெஸ்னல் பகுதியில் வைக்க வேண்டுமெனில் நீங்கள் மிக கவனமாக இருக்க வேண்டும், ஆன்டனாவிலிருந்து எந்த தூரத்தில் வைப்பது என்று. உண்மையில் தற்போது, தொலைதொடர்பில் குறிப்பாக 4G, 5G தேவைப்படுகிறது; ஏனெனில் ரிசீவரை (Receiver- வாங்கி) ஃபார் ஃபீல்டின் ஓர் இடத்தில் வைத்தால் தானாக ஆன்டனாவின் பண்புகளுக்கேற்ப சரி செய்து கொள்வது ஃப்ரெஸ்னல் பகுதியில் தேவைப்படுகிறது. ஆகையால் முதல் ஃப்ரெஸ்னல் பகுதி, இரண்டாவது ஃப்ரெஸ்னல் பகுதி, இன்ன பிற, என்று செய்தால் தான் நாம் 5G ஆன்டனா அமைக்க முடியும்.
So, this is the radiating near field, we have already said that at what distance this happens and then far-field. So, far-field already we said that in the radiating far-field or Fraunhofer zone which is our main interest for any antenna characterization. So, Fraunhofer or far-field there already we have said that; obviously, the radiating the radial component has diminished, then 1 by r term dominates. Then impedance; that means, Efar-field by Hfar-field is equal to the free space impedance that is 120 pi. Then angular power distribution is not dependent on so, one thing is; obviously, it is radiating fields
dominate.
இதுதான் கதிர்வீசும் நியர் ஃபீல்ட், எந்த தூரம் வரை இது இருக்கும், பிறகு ஃபார் ஃபீல்ட் ஆகும். ஆன்டனாவின் பண்புகளை வடிவமைப்பதில் நமது முக்கிய ஆர்வம் ஃபார் ஃபீல்டை தீர்மானிப்பது தான். ஃப்ரான்ஹாஃபர் அல்லது ஃபார் ஃபீல்ட் நாம் முன்பே சொன்னது போல், கதிர்வீசும் ஆரக்கூறு மறைந்து 1/r பதம் ஆதிக்கம் செலுத்தும். பிறகு மின்மறுப்பு; அதன் பொருள், Efar-field வகுத்தல் Hfar-field என்பது வெற்றிட மின்மறுப்பு, அது 120 பை ஆகும்.
But angular distribution of power angular power distribution is independent of distance. Angular power distribution obviously, if I measure at a further away distance the power will be reduced. But angular distribution that means, at that distance at different angles how it is distributed that distribution does not change in the far-field. That is an important criteria, because it will lead us to characterize the directional nature of the antenna, which we will discuss when we discuss the radiation pattern etc.
பிறகு ஆற்றலின் ஆங்குலர் பகிர்மானம் (angular distribution - கோண பகிர்மானம்) அதனை சார்ந்து இல்லை; கதிர்வீசும் புலம் ஆதிக்கம் செலுத்தும். ஆனால் ஆற்றலின் ஆங்குலர் பகிர்மானம் தூரத்தை சார்ந்து இல்லை. ஆற்றலின் ஆங்குலர் பகிர்மானம் இன்னும் சிறிது தூரம் சென்றால், ஆற்றலின் மதிப்பு குறைந்து விடும். அந்த தூரத்தில் வெவ்வேறு கோணத்தில் எவ்வாறு பகிரப்படும், ஆனால் இந்த பகிர்மானம் ஃபார் ஃபீல்டை மாற்றாது. இது ஒரு முக்கிய வரன்முறை, ஏனெனில் நாம் இதன்மூலம் ஆன்டனாவின் திசை பண்பை வகைப்படுத்த வழிவகுக்கும், இதனை கதிர்வீச்சு அமைப்பை பார்க்கும் பொழுது காணலாம்.
And another criteria is that in this case this Efar-field cross Hfar-field they represent the power flow etc. So, this is about the far-field of the antenna. So, now we know if you get a antenna you always can calculate that, at what distance it will have a far-field. So, you will characterize the antenna only in the far-field generally, we do not do it in the near field except when finding the impedance of the antenna. So, this was one important concept we have seen.
இன்னுமொரு வரன்முறை, E ஃபார் ஃபீல்ட் க்ராஸ் H ஃபார் ஃபீல்ட் ஆற்றல் ஓட்டத்தை குறிப்பது போன்று இது ஆன்டனாவின் ஃபார் ஃபீல்ட் பற்றியது. இப்போது நம்மிடம் ஒரு ஆன்டனா கொடுத்தால் எந்த தூரத்தில் ஃபார் ஃபீல்ட் தொடங்குகிறது என்பதை கணக்கிடுவோம். எனவே இந்த ஆன்டனாவை ஃபார் ஃபீல்டை வைத்துதான் வகை படுத்துகிறோம், நியர் ஃபீல்டை வைத்து இல்லை. அதனை இம்பிடன்ஸ் கணக்கிட மட்டும் பயன்படுத்துவோம். எனவே இது ஒரு முக்கிய வரன்முறை ஆகும்.
Next, we will see the sum of the antenna parameters because always we said that we would not be able to find out the analytical expressions of the antenna. Because more complicated antennas there we cannot always find the J current density distribution on the antenna surface.
அடுத்து, ஆன்டனாவின் அளவுருக்கள் (paramerters) அனைத்தையும் கூட்டுகிறோம், ஏனெனில் ஆன்டனாவின் பகுப்பாய்வு வெளிப்பாடுகளை கண்டு பிடிக்க இயலாது என்று பார்த்திருக்கிறோம். ஏனெனில் மிகவும் சிக்கலான ஆன்டனாகளில் (Complex antenna) நாம் ஆன்டனா மேற்பரப்பின் கரன்ட் டென்சிட்டி பகிர்மானத்தை எப்போதும் கண்டு பிடிக்க இயலாது என்பதை அறிவோம்.So, we always cannot find the power electric and magnetic fields, but we can have some measurements etc, by which we can always characterize that how the antenna is behaving. So, we will discuss those parameters here; the first one that we discuss is called radiation pattern of the antenna.
நாம் எப்போதும் மின் மற்றும் காந்த புலத்தின் ஆற்றலை கண்டு பிடிக்க இயலாது, ஆனால் நம்மிடம் சில அளவுகள் உள்ளன, அவற்றை வைத்து ஆன்டனாவை வகைப்படுத்தலாம். அந்த அளவுருக்கள் பற்றி இங்கு காணலாம்; நாம் முதலில் காணப்போவது, ஆன்டனாவின் கதிர்வீச்சு உருபடிவம் (Radiation pattern) ஆகும்.
Already we have seen the radiation pattern for current element; that means, it is the relative distribution of radiated power as a function of direction in space. This is called radiation pattern. So, radiation pattern is plot of relative distribution of radiated power as a function of direction in space.
நாம் முன்னரே கரன்ட் எலிமென்ட்டின் கதிர்வீச்சு உருபடிவத்தை பார்த்தோம்; அதன் பொருள், கதிர்வீச்சு ஆற்றலின் ரிலேட்டாவ் டிஸ்ட்ரிபியூஷன் (relative distribution- ஒப்புமை பகிர்மானம்) வெளியின் திசையின் சார்பை குறிக்கிறது. இது தான் கதிர்வீச்சு உருபடிவம். ஆகையால் கதிர்வீச்சு உருபடிவம் என்பது கதிர்வீச்சு ஆற்றலின் ரிலேட்டாவ் டிஸ்ட்ரிபியூஷன் (relative distribution- ஒப்புமை பகிர்மானம்) வெளியின் திசையின் சார்பை வரைவதாகும்.
But we have already seen that this will be a 3D plot, because we have 3 in the three-dimensional space, we will have to then put that at which all possible directions what is the radiated power. So, that will be a 3D plot now we can do, but a better we will for our understanding it is better to put the 2D plots because that is easy to visualize. So, for a that is why that sections various sections of this 3D plot that are generally put those are called 2D, two-dimensional radiation patterns.
நாம் முன்பே பார்த்திருக்கிறோம், இது ஒரு 3D வரைபடம், ஏனெனில் நம்மிடம் 3 பருமன் இடம் உள்ளது, இதனை எல்லா திசைகளிலும் கதிர்வீச்சு ஆற்றலை போட வேண்டும். ஆகையால் நாம் 3D வரைபடமாக இதனை போட வேண்டும்; ஆனால் நம் புரிதலுக்காக 2D வரைபடமாக வரையலாம் ஏனெனில் காண்பதற்கு எளிதாக இருக்கும். அதனால் தான் 3D வரைபடத்தில் உள்ள வெவ்வேறு பகுதிகளை 2D கதிர்வீச்சு உருபடிவங்களாக போடுகிறோம்.
So, which sections it is for that what we do, we define that if we have a linearly polarized antenna; that means, linearly polarized means the electric field vector is having a with time it is maintaining a along a line. Then in that case we can find that the, if we plot this radiation pattern in the plane where this E field vector and the direction of maximum radiation that makes a plane.
அதற்கு எந்த பகுதிகளை எடுக்கிறோம் என்றால், நம்மிடம் லீனியர் போலரைஸ்ட் (linearly polarized- நேரியல்முனைவாக்க) ஆன்டனா இருக்கிறது என்று வைத்துக் கொள்வோம்; லீனியர் போலரைஸ்ட் என்றால் நேரத்துடன் இருக்கும் மின் புல வெக்டார் ஒரே கோட்டில் பயணிக்கிறது என்று பொருள். அந்த வகையில் கதிர்வீச்சு உருபடிவத்தை ஃபீல்ட் வெக்டார் மற்றும் அதிகபட்ச கதிர்வீச்சின் திசை இருக்கும் தளத்தில் வரைந்தால் அது ஒரு தளமாகும்.
So, if we plot that that is called E-plane pattern. So, we are plotting that radiated power in the plane called E-plane. What is the E-plane? E-plane is the plane made by the electric field and the direction of maximum radiation. In case of current element, if you recall in case of current element the direction so, if we are here this is our z axis. So, the direction of maximum radiation was y axis in this direction and electric field that is in the theta direction.
எனவே இதை வரைந்தால் E-தள வடிவம் என்று கூறப்படுகிறது. ஆகையால் கதிர்வீச்சின் ஆற்றலை ஒரு தளத்தில் வரைகிறோம், அதுதான் E-தளமாகும். E-தளம் எனறால் என்ன? E-தளம் என்பது மின் புலத்தாலும் அதிகபட்ச கதிர்வீச்சின் திசையாலும் அமைகிறது. கரன்ட் எலிமென்ட்டில் நாம் திசையை நினைவு கொள்வோம், இங்கு இதுதான் நம்முடைய Z அச்சு. எனவே அதிகபட்ச கதிர்வீச்சின் திசை y திசையில் இருக்கிறது, மேலும் மின்புலம் தீட்டா திசையில் உள்ளது.
So; obviously these; that means, this Eθ and this y if we in that plane if we put, theta plane means you see that how it will be look like if I vary the angle theta. So, that pattern was we have already seen that pattern was like this so, this is the E plane pattern. The actual pattern was a revolution of these along this that in that we have seen. So, this is the E-plane pattern. Similarly, what is the H-plane pattern?
உறுதியாக, அதன் பொருள் இந்த Eθ மற்றும் y, நாம் அந்த தளத்தில் போட்டால், தீட்டா தளம் என்றால் தீட்டா கோணத்தை மாற்றினால் எப்படியிருக்கும் என்பதை பார்க்கிறோம். அந்த வடிவம் இவ்வாறு இருக்கிறது, இது தான் E-தள வடிவம். உண்மையான வடிவம் இதனை சுழற்றினால் கிடைக்கும் வடிவமாகும். இது தான் E-தள வடிவம். இது போல் H-தள வடிவம் என்றால் என்ன?
H-plane pattern means the direction of maximum radiation, again that y axis and the H field. So, what is the H field? That is the Azimuthal field and this direction of maximum radiation y so, the field is like this. So, in the x y direction if we plot we have seen that that will be a circle; I will have to center it like this circle. So, everywhere this is same that we have already seen this way this is not correct, this will have to be centered. So, that is called H-plane pattern.
H-தள அமைப்பு என்பது அதிகபட்ச கதிர்வீச்சு நடக்கும் திசை, மீண்டும் y அச்சு மற்றும் H புலம். H புலம் என்றால் என்ன? அது அஸிமுத்தால் புலம் மற்றும் அதிகபட்ச கதிர்வீச்சின் திசை y இல், புலம் இவ்வாறு இருக்கும். எனவே x y திசையில் நாம் வரைந்தால் அது ஒரு வட்டமாக இருக்கும்; நாம் இதனை போன்று நடுவில் வைக்க வேண்டும். ஆகவே இது எல்லா இடத்திலும் ஒன்று போல இருக்கிறது, நாம் முன்பே பார்த்திருக்கிறோம், இது சரியானது இல்லை, இதனை நடுநிலை படுத்த வேண்டும். எனவே இதுதான் H தள வடிவம் ஆகும்.
Similarly, if instead of this suppose I have a rectangular waveguide at the radiator many times this happens. In the rectangular wave guide in the dominant TE10 mode you know that electric field is like this, this goes to 0. So, electric field is in this direction; let us say that this is our y direction this is our x direction and this is our z direction that one. Now, so it is easy that maximum radiation is taking place in case of open handed wave guide the maximum.
நான் இதற்கு பதிலாக கதிர்வீசியில் ரெக்டாங்குலர் வேவ் கைட் (rectangular waveguide) என்னிடம் இருந்தால் பல முறை இது நடக்கும். ரெக்டாங்குலர் வேவ் கைடில் ஆதிக்கமான TE10 பயன்முறையில் உங்களுக்கு தெரியும் மின் புலம் இவ்வாறு இருக்கிறது, இது பூஜியமாகிறது. எனவே மின் புலம் இந்த திசையில் உள்ளது; இது y திசை, இது X திசை, மேலும் இது Z திசை ஆகும். இப்போது இது எளிதாகிறது, அதிகபட்ச கதிர்வீச்சு திறந்தகை வேவ் கைடில் (open handed wave guide) நடக்கிறது.
The maximum radiation takes place something like this and there are some small lobes, this is the radiation pattern of a rectangular waveguide. So that means, in the z direction this z direction the maximum radiation takes place. So, actually I will call this will be the z direction then so, I have this box then from here the radiation is coming. So, here the y z plane so that means, y and z plane this will be the radiation pattern I will have to plot here; this will be the E-plane.
அதிகபட்ச கதிர்வீச்சு இதுபோல் இருக்கும், சிறு லோப்கள் (lobes) உள்ளன, இதுதான் ரெக்டாங்குலர் வேவ் கைடின் கதிர்வீச்சின் அமைப்பாகும். அப்படியென்றால் Z திசையில் அதிகபட்ச கதிர்வீச்சு நடக்கிறது. உண்மையில் கதிர்வீச்சு Z திசையில் உள்ளது, என்னிடம் இந்த பெட்டி இருக்கிறது, இதிலிருந்து கதிர்வீச்சு வருகிறது. எனவே y z தளம் அதாவது y மற்றும் Z தளம், இதுதான் கதிர்வீச்சின் அமைப்பு, அதனை இங்கு வரைகிறேன்; இது E-தளமாகும்.
So, here I will have to plot and x plane is in this case the magnetic field in the x direction; that means, this is x direction magnetic field here. So, x z plane will be the H- plane, H-plane is for rectangular wave guide it is x z plane. So, that will be the a plane. So, we will continue this discussion in the next class.
இங்கு நான் X தளத்தில் காந்த புலத்தை X திசையில் வரைய வேண்டும். எனவே x z தளம் H-தளம், ரெக்டாங்குலர் வேவ் கைடின் H-தளம் x z தளமாகும். மேலும் உள்ளதை அடுத்த வகுப்பில் பார்க்கலாம்.
){kind=link}
0 Comments