Reflector Antennas-I
Hello, and welcome to today’s lecture on Reflector Antennas. Till now we have talked about several different types of antennas, but reflector antennas by far can provide the largest possible gain compared to all other antennas. In fact, there are reflector antennas which can give gain of 40 dB, 50 dB, 60 dB and even 70 dB. And when we talk about all these numbers 40 dB is equivalent to gain of 10000, 50 dB is gain of 100000 and 60 dB is gain of 1 million times and 70 dB would mean 10 million times gain.
வணக்கம், ரிஃப்ளெக்டர் ஆன்டெனாக்கள் பற்றிய இன்றைய விரிவுரைக்கு வரவேற்கிறோம். இப்போது வரை நாம் பல்வேறு வகையான ஆண்டெனாக்களைப் பற்றி பேசினோம், ஆனால் ரிஃப்ளெக்டர் ஆண்டெனாக்கள் இதுவரை மற்ற அனைத்து ஆண்டெனாக்களுடன் ஒப்பிடும்போது மிகப்பெரிய ஆதாயத்தை வழங்க முடியும். உண்மையில், ரிஃப்ளெக்டர் ஆண்டெனாக்கள் உள்ளன, அவை 40 dB, 50 dB, 60 dB மற்றும் 70 dB வரை ஆதாயத்தைக் கொடுக்க முடியும். இந்த எண்களைப் பற்றி நாம் பேசும்போது 40 dB என்பது 10000 ஆதாயத்திற்கு சமம், 50 dB என்பது 100,000 ஆதாயமாகும், 60 dB என்பது 1 மில்லியன் மடங்கு ஆதாயமாகும், 70 dB என்பது 10 மில்லியன் மடங்கு ஆதாயத்தைக் குறிக்கும்.
So, let us talk about reflector antennas which can give such kind of a large gain. And we will first start with the very basic thing; are reflector antenna with plane reflector, then we will talk about curved reflectors and after that we will talk about the largest antennas which are available in the world also. So, let us starts on reflector antennas.
எனவே, அத்தகைய பெரிய ஆதாயத்தை வழங்கக்கூடிய பிரதிபலிப்பு ஆண்டெனாக்களைப் பற்றி பேசலாம். நாம் முதலில் மிகவும் அடிப்படை விஷயத்துடன் தொடங்குவோம்; பிளேன் ரிஃப்ளெக்டருடன் ரிஃப்ளெக்டர் ஆண்டெனாக்கள், பின்னர் வளைந்த ரிஃப்ளெக்டர்களைப் பற்றி பேசுவோம், அதன் பிறகு உலகில் கிடைக்கும் மிகப்பெரிய ஆண்டெனாக்களைப் பற்றியும் பேசுவோம். எனவே, பிரதிபலிப்பு ஆண்டெனாக்களில் தொடங்குவோம்.
Now, we have divided it into two categories, one is a flat reflector antennas and another one is a curved reflector antenna which we will see in the next slide. Now the flat reflector antenna let us say here is a feed and we put a reflector behind this here. So what happens, this particular feed will radiate: suppose if it is a dipole antenna, so dipole antenna will radiate in this particular fashion and in that particular case the radiation going towards the reflector will reflect back. So, there will be no radiation in the backside and there will be more radiation in the front side.
இப்போது, நாம் அதை இரண்டு பிரிவுகளாகப் பிரித்துள்ளோம், ஒன்று பிளாட் ரிஃப்ளெக்டர் ஆண்டெனாக்கள் (flat reflector antenna), மற்றொன்று வளைந்த ரிஃப்ளெக்டர் ஆண்டெனா (curved reflector antenna), இதை அடுத்த ஸ்லைடில் பார்ப்போம். இப்போது பிளாட் ரிஃப்ளெக்டர் ஆண்டெனா இங்கே ஒரு ஃபீட் என்று சொல்லலாம், இதன் பின்னால் ஒரு ரிஃப்ளெக்டரை இங்கே வைக்கிறோம். எனவே என்ன நடக்கிறது, இந்த குறிப்பிட்ட ஊட்டம் கதிர்வீச்சு செய்யும்ஃ இது ஒரு டைபோல் ஆண்டெனா என்றால், டைபோல் ஆண்டெனா இந்த குறிப்பிட்ட பாணியில் கதிர்வீச்சு செய்யும், அந்த குறிப்பிட்ட விஷயத்தில் பிரதிபலிப்பாளரை நோக்கி செல்லும் கதிர்வீச்சு மீண்டும் பிரதிபலிக்கும். எனவே, பின்புறத்தில் கதிர்வீச்சு இருக்காது மற்றும் முன் பக்கத்தில் அதிக கதிர்வீச்சு இருக்கும்.
In fact, we talk about this particular concept for Yagi-Uda antenna also. However, in case of a Yagi-Uda antenna if you recall we had actually taken a one dipole antenna and then behind that dipole antenna we had put another reflector antenna, and we are mentioned that the reflector antenna should be greater than the dipole antenna dimension. So, the dipole antenna would actually radiate something like this; that is what is the Omni pattern of course, directional is in this fine and then we put a reflector. So, in case of a Yagi-Uda we are put a linear antenna or the linear dimension which act as a reflector.
உண்மையில், யாகி-உடா ஆண்டெனாவிற்கான இந்த குறிப்பிட்ட கருத்தைப் பற்றியும் பேசுகிறோம். இருப்பினும், யாகி-உடா ஆண்டெனாவைப் பொறுத்தவரை, நாம் உண்மையில் ஒரு இருமுனை ஆண்டெனாவை எடுத்தோம், பின்னர் அந்த இருமுனை ஆண்டெனாவுக்குப் பின்னால் மற்றொரு பிரதிபலிப்பு ஆண்டெனாவை வைத்தோம், மேலும் நாம் குறிப்பிடுகிறோம்
பிரதிபலிப்பு ஆண்டெனா இருமுனை ஆண்டெனா பரிமாணத்தை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும். எனவே, டைபோல் ஆண்டெனா (dipole antenna) உண்மையில் இது போன்ற ஒன்றை கதிர்வீச்சு செய்யும்; அதுதான் ஆம்னி முறை நிச்சயமாக, திசை இந்த நன்றாக உள்ளது, பின்னர் நாம் ஒரு பிரதிபலிப்பாளரை வைக்கிறோம். எனவே, ஒரு யாகி-உடா விஷயத்தில் நாம் வைக்கப்படுகிறோம் நேரியல் ஆண்டெனா அல்லது ஒரு பிரதிபலிப்பாக செயல்படும் நேரியல் பரிமாணம்.
But now, what we are going to talk about is a planar reflector. And instead of behind the dipole if we take a wire, so then we know that the dipole is going to radiate there. So, whatever is going in this direction it is not effectively getting blocked by this particular thing, but when we take a planar reflector something like this along with that we put a reflector which is let us say little larger. So, if you have a reflector of this particular nature which is known as a planar reflector then in that particular case we can see that there will be more radiation in the front side and much lesser radiation in the back side. So, this is the one of the thing which is a planar reflector.
ஆனால் இப்போது, நாம் பேசப் போவது ஒரு பிளானர் ரிஃப்ளெக்டர் (planar reflector) பற்றி. நாம் ஒரு கம்பியை எடுத்துக் கொண்டால், இருமுனைக்கு பின்னால் இருப்பதற்கு பதிலாக, இருமுனை அங்கு கதிர்வீச்சு செய்யப் போகிறது என்பது நமக்குத் தெரியும். எனவே, இந்த திசையில் என்ன நடக்கிறது என்பது இந்த குறிப்பிட்ட விஷயத்தால் திறம்பட தடுக்கப்படுவதில்லை, ஆனால் இது போன்ற ஒரு பிளானர் ரிஃப்ளெக்டரை (planar reflector) நாம் எடுக்கும்போது அதனுடன் ஒரு ரிஃப்ளெக்டரை (reflector) வைக்கிறோம், இது கொஞ்சம் பெரியது என்று சொல்லலாம். எனவே, உங்களிடம் பிளானர் ரிஃப்ளெக்டர் என்று அழைக்கப்படும் இந்த குறிப்பிட்ட இயற்கையின் ரிஃப்ளெக்டர் இருந்தால், அந்த குறிப்பிட்ட விஷயத்தில் முன் பக்கத்தில் அதிக கதிர்வீச்சு மற்றும் பின்புறத்தில் மிகக் குறைந்த கதிர்வீச்சு இருக்கும் என்பதைக் காணலாம். எனவே, இது ஒரு பிளானர் ரிஃப்ளெக்டர் ஆகும்.
Now instead of using a planar reflector we can also use a corner reflector. So, we have a one plate here another plate over here and again this one is shown here as a dipole antenna. Basically, this is the top view. So, if you look from the top side you will only see a point of the dipole antenna and this is the reflector antenna. Now generally speaking when we do the derivation what we are going to do; we will assume that these dimensions are infinite, but we also know that nothing is possible which will have a infinite dimension.
So, we will talk about what is the effect of the finite dimension and what is the minimum finite dimension we should take here.
இப்போது ஒரு பிளானர் ரிஃப்ளெக்டரைப் பயன்படுத்துவதற்குப் பதிலாக ஒரு கார்னர் ரிஃப்ளெக்டரையும் பயன்படுத்தலாம். எனவே, இங்கே ஒரு தட்டு மற்றொரு தட்டு உள்ளது, மீண்டும் இது இங்கே ஒரு இருமுனை ஆண்டெனாவாக காட்டப்பட்டுள்ளது. அடிப்படையில், இது மேல் பார்வை. எனவே, நீங்கள் மேல் பக்கத்திலிருந்து பார்த்தால், டைபோல் ஆண்டெனாவின் ஒரு புள்ளியை மட்டுமே காண்பீர்கள், இது ரிஃப்ளெக்டர் ஆண்டெனா. இப்போது பொதுவாக நாம் வழித்தோன்றலைச் செய்யும்போது என்ன செய்யப் போகிறோம்; இந்த பரிமாணங்கள் எல்லையற்றவை என்று நாம் கருதுவோம், ஆனால் எல்லையற்ற பரிமாணத்தைக் கொண்ட எதுவும் சாத்தியமில்லை என்பதையும் நாம் அறிவோம்.
எனவே, வரையறுக்கப்பட்ட பரிமாணத்தின் விளைவு என்ன, இங்கே நாம் எடுக்க வேண்டிய குறைந்தபட்ச வரையறுக்கப்பட்ட பரிமாணம் என்ன என்பதைப் பற்றி பேசுவோம்.
Now, let just look at the curved reflector antenna. Now there are two most important types of a curved reflector antenna, we will also talk about little variations also in time to come. One of the important one is a prime focus reflector. So, let us start with what it is. So, this is a parabolic shape reflector: you might have studied in your physics course or early mathematics course that parabola shape has a property that the rays which are coming from the infinity after the reflection they will focus at the focal point.
இப்போது, வளைந்த பிரதிபலிப்பு ஆண்டெனாவைப் பார்ப்போம். இப்போது வளைந்த பிரதிபலிப்பு ஆண்டெனாவின் இரண்டு மிக முக்கியமான வகைகள் உள்ளன, வரவிருக்கும் நேரத்தில் சிறிய மாறுபாடுகளைப் பற்றியும் பேசுவோம். அவற்றில் முக்கியமான ஒன்று பிரைம் ஃபோகஸ் ரிஃப்ளெக்டர் ஆகும். எனவே, அது என்ன என்பதிலிருந்து தொடங்குவோம். எனவே, இது ஒரு பரவளைய வடிவ பிரதிபலிப்புஃ பரவளைய வடிவம் பிரதிபலிப்புக்குப் பிறகு முடிவிலியிலிருந்து வரும் கதிர்கள் மைய புள்ளியில் கவனம் செலுத்தும் ஒரு பண்பு உள்ளது என்று உங்கள் இயற்பியல் பாடத்திட்டத்தில் அல்லது ஆரம்ப கணித பாடத்திட்டத்தில் நீங்கள் படித்திருக்கலாம்.
Or in this particular case here if you put a feed at the focal point and let us say that feed is radiating in this direction, so after the reflection they will all come back over here. And we can see that these rays will be parallel to each other. And if we look at any plane over here we would like that these thing should be in the same phase. In fact, that is the property of a parabola that after the reflection all these things are in the same phase.
அல்லது இந்த குறிப்பிட்ட விஷயத்தில் இங்கே நீங்கள் மைய புள்ளியில் ஒரு ஊட்டத்தை வைத்து, இந்த திசையில் ஊட்டத்தை கதிர்வீச்சு செய்கிறீர்கள் என்று சொல்லலாம், எனவே பிரதிபலிப்புக்குப் பிறகு அவை அனைத்தும் இங்கே திரும்பி வரும். மேலும் இந்த கதிர்கள் ஒன்றுக்கொன்று இணையாக இருக்கும் என்பதை நாம் காணலாம். இங்கே எந்தவொரு தளத்தையும் பார்த்தால், இந்த விஷயம் அதே கட்டத்தில் இருக்க வேண்டும் என்று விரும்புகிறோம். உண்மையில், இது ஒரு பரவளையத்தின் பண்பு, பிரதிபலிப்புக்குப் பிறகு இந்த விஷயங்கள் அனைத்தும் ஒரே கட்டத்தில் உள்ளன.
So, now this is the one configuration we are put the feed at the focal point. Now this is another configuration which is known as a Cassegrain reflector. What you can see over here that this is the parabolic reflector and the feed has been put over here and then there is a sub reflector which has a hyperbola shape. So, from here if we feed this particular point; so from here the feed will radiate in this direction, so it will reflect from this hyperbola reflect back over here and goes here. So, we can see that the reflector wave is again parallel to the each other. And this is reflector is what is the basic concept, in fact it is very similar to this over here except for the difference here there is a one feed, whereas over here there is still a one feed but we have now two reflector. So, this is known as a sub reflector this is known as main reflector.
எனவே, இப்போது இது ஒரு உள்ளமைவாகும், நாம் ஊட்டத்தை மைய புள்ளியில் வைக்கிறோம். இப்போது இது மற்றொரு உள்ளமைவாகும், இது Cassegrain reflector என்று அழைக்கப்படுகிறது. இது பரவளைய பிரதிபலிப்பு மற்றும் ஊட்டம் இங்கே வைக்கப்பட்டுள்ளது என்பதை நீங்கள் இங்கே காணலாம், பின்னர் ஒரு ஹைப்பர்போலா வடிவத்தைக் கொண்ட ஒரு துணை பிரதிபலிப்பு உள்ளது. எனவே, இங்கிருந்து இந்த குறிப்பிட்ட புள்ளியை நாம் ஊட்டினால்; எனவே இங்கிருந்து ஊட்டம் இந்த திசையில் கதிர்வீச்சு செய்யும், எனவே இது இந்த ஹைபர்போலாவிலிருந்து பிரதிபலிக்கும். எனவே, பிரதிபலிப்பு அலை மீண்டும் ஒருவருக்கொருவர் இணையாக இருப்பதை நாம் காணலாம். இது ரிஃப்ளெக்டர் (reflector) என்பது அடிப்படை கருத்து, உண்மையில் இது இங்கே ஒரு ஃபீட் (feed) உள்ளது, அதேசமயம் இங்கே இன்னும் ஒரு ஃபீட் (feed) உள்ளது, ஆனால் இப்போது நம்மிடம் இரண்டு ரிஃப்ளெக்டர் (reflector) உள்ளது. எனவே, இது ஒரு சப் ரிஃப்ளெக்டர் என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது மெயின் ரிஃப்ளெக்டர் என்று அழைக்கப்படுகிறது.
And I will just highlight you when a Cassegrain is generally used. So, generally Cassegrain is used if you want to transmit very high power. Now very high power can be generated using let us say different devices are there for some example: magnetron, traveling wave tubes, Klystron and other thing. Now those devices you can see specially designed for very high power would also require very large power supply. So, generally those things are put behind the reflector here, so somewhere here those things will be put and then directly the output of that will be connected to the feed here. Now if instead of this suppose if this high power is supposed to be put over here, if we put that here there will be a lot of blockage which will take place.
ஒரு காஸ்ஸெகிரெய்ன் பொதுவாக பயன்படுத்தப்படும்போது நான் உங்களுக்கு முன்னிலைப்படுத்துவேன். எனவே, நீங்கள் மிக அதிக சக்தியை கடத்த விரும்பினால் பொதுவாக காஸ்ஸெகிரெய்ன் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இப்போது மிக அதிக சக்தியை உருவாக்க முடியும், சில எடுத்துக்காட்டுகளுக்கு வெவ்வேறு சாதனங்கள் உள்ளன என்று சொல்லலாம்ஃ மேக்னட்ரான், பயண அலை குழாய்கள், கிளைஸ்ட்ரான் மற்றும் பிற விஷயங்கள். இப்போது மிக அதிக சக்திக்காக சிறப்பாக வடிவமைக்கப்பட்ட அந்த சாதனங்களுக்கும் மிகப் பெரிய மின் வழங்கல் தேவைப்படும். எனவே, பொதுவாக அந்த விஷயங்கள் இங்கே பிரதிபலிப்பாளருக்குப் பின்னால் வைக்கப்படுகின்றன, எனவே எங்காவது இங்கே அந்த விஷயங்கள் வைக்கப்படும், பின்னர் அதன் வெளியீடு நேரடியாக இங்கே ஊட்டத்துடன் இணைக்கப்படும். இப்போது இதற்கு பதிலாக இந்த உயர் சக்தியை இங்கே வைக்க வேண்டும் என்று வைத்துக்கொள்வோம், அதை இங்கே வைத்தால் நிறைய அடைப்புகள் ஏற்படும்.
Now we can think about ok, why not we put something over here, but then we will have to provide either a coaxial connection or a waveguide connection. Now of course, for very high power coaxial cable may not be a good solution because coaxial cables have a limit on the higher power limit, whereas waveguide in general can handle higher power but then this waveguide will also act as a blockage, waveguide will also have some losses we may have to provide waveguide also.
இப்போது நாம் ஏன் இங்கே எதையாவது வைக்கக்கூடாது என்பதைப் பற்றி சிந்திக்கலாம், ஆனால் நாம் ஒரு கோஆக்சியல் இணைப்பு அல்லது அலை வழிகாட்டி இணைப்பை வழங்க வேண்டும். இப்போது நிச்சயமாக, மிக அதிக சக்தி கொண்ட கோஆக்சியல் கேபிள் ஒரு நல்ல தீர்வாக இருக்காது, ஏனெனில் கோஆக்சியல் கேபிள்கள் அதிக சக்தி வரம்பில் ஒரு வரம்பைக் கொண்டுள்ளன, அதேசமயம் அலை வழிகாட்டி பொதுவாக அதிக சக்தியைக் கையாள முடியும், ஆனால் இந்த அலை வழிகாட்டி ஒரு அடைப்பாகவும் செயல்படும், அலை வழிகாட்டிக்கு சில இழப்புகளும் இருக்கும் நாம் அலை வழிகாட்டியையும் வழங்க வேண்டியிருக்கும்.
And when we talk about high power we are talking about there are reflector antennas which transmits about 1 megawatt pulse power also. So, that is really a very huge power and the generators would be vary big and bulky. So, in general Cassegrain reflectors are preferred when specially we want to use as a very high power transmitter. Even though Cassegrain reflector has a one major disadvantage and that is at this area sees a blockage, because of the large hyperbola shape here.
நாம் உயர் சக்தியைப் பற்றி பேசும்போது, பிரதிபலிப்பு ஆண்டெனாக்கள் பற்றி பேசுகிறோம், அவை 1 மெகாவாட் துடிப்பு சக்தியையும் கடத்துகின்றன. எனவே, அது உண்மையில் மிகப் பெரிய சக்தி மற்றும் ஜெனரேட்டர்கள் பெரியதாகவும் பருமனாகவும் மாறுபடும். எனவே, குறிப்பாக நாம் மிக அதிக சக்தி கொண்ட டிரான்ஸ்மிட்டராகப் பயன்படுத்த விரும்பும் போது பொதுவாக காஸ்ஸெகிரெய்ன் ரிஃப்ளெக்டர்கள் விரும்பப்படுகின்றன. Cassegrain reflector ஒரு பெரிய குறைபாட்டைக் கொண்டிருந்தாலும், இந்த பகுதியில் ஒரு அடைப்பு காணப்படுகிறது, ஏனெனில் இங்கே பெரிய ஹைப்பர்போலா வடிவம் உள்ளது.
So, that is the reason generally people try to avoid this configuration until unless high power application is there. In general we will focus on prime focus reflector only in time to come, but today we will start with the very simple thing and that is the vertical dipole antenna over infinite perfect ground plane which is nothing but it will act as reflector here.
எனவே, உயர் சக்தி பயன்பாடு இல்லாவிட்டால் பொதுவாக மக்கள் இந்த உள்ளமைவைத் தவிர்க்க முயற்சிப்பதற்கான காரணம் இதுதான். பொதுவாக நாம் வரவிருக்கும் நேரத்தில் மட்டுமே பிரைம் ஃபோகஸ் ரிஃப்ளெக்டரில் கவனம் செலுத்துவோம், ஆனால் இன்று நாம் மிகவும் எளிமையான விஷயத்துடன் தொடங்குவோம், அது எல்லையற்ற சரியான தரை தளத்தின் மீது செங்குத்து இருமுனை ஆண்டெனா ஆகும், இது இங்கே பிரதிபலிப்பாளராக செயல்படும்.
){kind=link}
0 Comments