— یہ اینٹینا کس حد کے لیے ہے؟
- مجھے نہیں معلوم، چیک کریں۔
- کیا؟!؟!
آپ یہ کیسے طے کر سکتے ہیں کہ آپ کے ہاتھ میں کس قسم کا اینٹینا ہے اگر اس پر کوئی نشان نہیں ہے؟ یہ کیسے سمجھیں کہ کون سا اینٹینا بہتر ہے یا برا؟ یہ مسئلہ مجھے کافی عرصے سے پریشان کر رہا ہے۔
مضمون سادہ زبان میں اینٹینا کی خصوصیات کو ماپنے کی تکنیک اور اینٹینا کی فریکوئنسی رینج کا تعین کرنے کا طریقہ بیان کرتا ہے۔
تجربہ کار ریڈیو انجینئرز کے لیے، یہ معلومات معمولی معلوم ہوسکتی ہیں، اور پیمائش کی تکنیک کافی حد تک درست نہیں ہوسکتی ہے۔ مضمون ان لوگوں کے لیے ہے جو میری طرح ریڈیو الیکٹرانکس کے بارے میں بالکل بھی نہیں سمجھتے۔
TL؛ ڈاکٹر ہم OSA 103 Mini ڈیوائس اور ایک دشاتمک کپلر کا استعمال کرتے ہوئے مختلف تعدد پر اینٹینا کے SWR کی پیمائش کریں گے، SWR کے تعدد پر انحصار کی منصوبہ بندی کریں گے۔
Теория
جب ایک ٹرانسمیٹر اینٹینا کو سگنل بھیجتا ہے، تو کچھ توانائی ہوا میں پھیل جاتی ہے، اور کچھ منعکس ہو کر واپس لوٹ جاتی ہے۔ تابکاری اور عکاس توانائی کے درمیان تعلق کھڑے لہر تناسب (SWR یا SWR) کی طرف سے خصوصیات ہے. SWR جتنا کم ہوگا، ٹرانسمیٹر کی اتنی ہی زیادہ توانائی ریڈیو لہروں کے طور پر خارج ہوتی ہے۔ SWR = 1 پر کوئی انعکاس نہیں ہوتا ہے (تمام توانائی ریڈی ایٹ ہوتی ہے)۔ اصلی اینٹینا کا SWR ہمیشہ 1 سے بڑا ہوتا ہے۔
اگر آپ اینٹینا کو مختلف تعدد کا سگنل بھیجتے ہیں اور ساتھ ہی SWR کی پیمائش کرتے ہیں، تو آپ یہ جان سکتے ہیں کہ کس فریکوئنسی پر انعکاس کم سے کم ہوگا۔ یہ اینٹینا کی آپریٹنگ رینج ہوگی۔ آپ ایک ہی بینڈ کے لیے مختلف اینٹینا کا موازنہ بھی کر سکتے ہیں اور معلوم کر سکتے ہیں کہ کون سا بہتر ہے۔
ٹرانسمیٹر سگنل کا کچھ حصہ اینٹینا سے منعکس ہوتا ہے۔
ایک مخصوص تعدد کے لیے ڈیزائن کیا گیا ایک اینٹینا، تھیوری میں، اس کی آپریٹنگ فریکوئنسیوں پر سب سے کم SWR ہونا چاہیے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ اینٹینا میں مختلف فریکوئنسیوں پر پھیلنا اور یہ معلوم کرنا کافی ہے کہ کس فریکوئنسی پر انعکاس سب سے چھوٹا ہے، یعنی توانائی کی زیادہ سے زیادہ مقدار جو ریڈیو لہروں کی صورت میں نکلتی ہے۔
مختلف تعدد پر سگنل پیدا کرنے اور عکاسی کی پیمائش کرنے کے قابل ہونے سے، ہم X محور پر فریکوئنسی اور Y محور پر سگنل کی عکاسی کے ساتھ ایک گراف بنا سکتے ہیں۔ نتیجے کے طور پر، جہاں گراف میں ڈپ ہے (یعنی سگنل کی کم از کم عکاسی)، وہاں اینٹینا کی آپریٹنگ رینج ہوگی۔
تعدد بمقابلہ عکاسی کا خیالی گراف۔ پوری رینج میں، انٹینا کی آپریٹنگ فریکوئنسی کے علاوہ، عکاسی 100% ہے۔
ڈیوائس Osa103 Mini
پیمائش کے لیے ہم استعمال کریں گے۔ . یہ ایک عالمگیر پیمائش کرنے والا آلہ ہے جو ایک آسیلوسکوپ، ایک سگنل جنریٹر، ایک سپیکٹرم تجزیہ کار، ایک طول و عرض-تعدد رسپانس/فیز رسپانس میٹر، ایک ویکٹر اینٹینا اینالائزر، ایک LC میٹر، اور یہاں تک کہ ایک SDR ٹرانسیور کو یکجا کرتا ہے۔ OSA103 Mini کی آپریٹنگ رینج 100 MHz تک محدود ہے، OSA-6G ماڈیول IAFC موڈ میں فریکوئنسی رینج کو 6 GHz تک پھیلا دیتا ہے۔ تمام فنکشنز کے ساتھ مقامی پروگرام کا وزن 3 MB ہے، ونڈوز پر چلتا ہے اور لینکس پر شراب کے ذریعے۔
Osa103 Mini - ریڈیو کے شوقینوں اور انجینئروں کے لیے ایک عالمگیر پیمائش کرنے والا آلہ
دشاتمک کپلر
دشاتمک کپلر ایک ایسا آلہ ہے جو مخصوص سمت میں سفر کرنے والے RF سگنل کے ایک چھوٹے سے حصے کو موڑ دیتا ہے۔ ہمارے معاملے میں، اس کی پیمائش کرنے کے لیے اسے منعکس سگنل (اینٹینا سے واپس جنریٹر کی طرف جانا) کے کچھ حصے کو الگ کرنا چاہیے۔
دشاتمک کپلر کے آپریشن کی بصری وضاحت:
دشاتمک کپلر کی اہم خصوصیات:
- آپریٹنگ فریکوئنسی - تعدد کی حد جس پر اہم اشارے معمول کی حد سے زیادہ نہیں ہوتے ہیں۔ میرا کپلر 1 سے 1000 میگاہرٹز تک فریکوئنسی کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔
- شاخ (جوڑا) - جب لہر کو IN سے OUT کی طرف لے جایا جائے گا تو سگنل کا کون سا حصہ (ڈیسیبل میں) چھین لیا جائے گا
- ہدایت کاری - کتنا کم سگنل ہٹایا جائے گا جب سگنل مخالف سمت میں OUT سے IN کی طرف جاتا ہے۔
پہلی نظر میں یہ کافی الجھا ہوا لگتا ہے۔ وضاحت کے لیے، آئیے کپلر کو پانی کے پائپ کے طور پر تصور کریں، جس کے اندر ایک چھوٹا سا آؤٹ لیٹ ہے۔ نکاسی آب کو اس طرح بنایا گیا ہے کہ جب پانی آگے کی سمت (IN سے OUT) کی طرف بڑھتا ہے تو پانی کا ایک اہم حصہ نکال دیا جاتا ہے۔ اس سمت میں خارج ہونے والے پانی کی مقدار کا تعین کپلر ڈیٹا شیٹ میں کپلنگ پیرامیٹر سے کیا جاتا ہے۔
جب پانی مخالف سمت میں جاتا ہے، تو نمایاں طور پر کم پانی نکالا جاتا ہے۔ اسے ضمنی اثر کے طور پر لیا جانا چاہئے۔ اس حرکت کے دوران خارج ہونے والے پانی کی مقدار کا تعین ڈیٹا شیٹ میں موجود ڈائرکٹیویٹی پیرامیٹر سے ہوتا ہے۔ یہ پیرامیٹر جتنا چھوٹا ہوگا (ڈی بی ویلیو جتنی بڑی ہوگی)، ہمارے کام کے لیے اتنا ہی بہتر ہے۔
اسکیمیٹک آریگرام
چونکہ ہم اینٹینا سے ظاہر ہونے والے سگنل کی سطح کی پیمائش کرنا چاہتے ہیں، اس لیے ہم اسے کپلر کے IN سے اور جنریٹر کو OUT سے جوڑتے ہیں۔ اس طرح، اینٹینا سے منعکس ہونے والے سگنل کا کچھ حصہ پیمائش کے لیے وصول کنندہ تک پہنچ جائے گا۔
نل کے لیے کنکشن کا خاکہ۔ منعکس سگنل وصول کنندہ کو بھیجا جاتا ہے۔
پیمائش کا سیٹ اپ
آئیے سرکٹ ڈایاگرام کے مطابق SWR کی پیمائش کے لیے ایک سیٹ اپ بنائیں۔ ڈیوائس جنریٹر کے آؤٹ پٹ پر، ہم اضافی طور پر 15 ڈی بی کی کشیدگی کے ساتھ ایک ایٹینیویٹر انسٹال کریں گے۔ یہ جنریٹر کے آؤٹ پٹ کے ساتھ کپلر کے ملاپ کو بہتر بنائے گا اور پیمائش کی درستگی میں اضافہ کرے گا۔ attenuator کو 5..15 dB کی کشندگی کے ساتھ لیا جا سکتا ہے۔ بعد میں کیلیبریشن کے دوران کشندگی کی مقدار کو خود بخود مدنظر رکھا جائے گا۔
ایک attenuator سگنل کو ڈیسیبل کی ایک مقررہ تعداد سے کم کرتا ہے۔ ایک attenuator کی اہم خصوصیت سگنل کا اٹنیویشن گتانک اور آپریٹنگ فریکوئنسی رینج ہے۔ آپریٹنگ رینج سے باہر فریکوئنسیوں پر، attenuator کی کارکردگی غیر متوقع طور پر تبدیل ہو سکتی ہے۔
یہ حتمی تنصیب کی طرح لگتا ہے. آپ کو OSA-6G ماڈیول سے آلے کے مین بورڈ کو انٹرمیڈیٹ فریکوئنسی (IF) سگنل فراہم کرنا بھی یاد رکھنا چاہیے۔ ایسا کرنے کے لیے، مین بورڈ پر موجود IF OUTPUT پورٹ کو OSA-6G ماڈیول کے INPUT سے جوڑیں۔
لیپ ٹاپ کی سوئچنگ پاور سپلائی سے مداخلت کی سطح کو کم کرنے کے لیے، جب لیپ ٹاپ بیٹری سے چلتا ہے تو میں تمام پیمائشیں کرتا ہوں۔
انشانکن
پیمائش شروع کرنے سے پہلے، آپ کو اس بات کو یقینی بنانا ہوگا کہ ڈیوائس کے تمام اجزاء کام کرنے کی ترتیب اور کیبلز کے معیار میں ہیں؛ ایسا کرنے کے لیے، ہم جنریٹر اور ریسیور کو براہ راست کیبل سے جوڑتے ہیں، جنریٹر کو آن کرتے ہیں اور فریکوئنسی کی پیمائش کرتے ہیں۔ جواب. ہمیں 0dB پر تقریباً فلیٹ گراف ملتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ پوری فریکوئنسی رینج میں، جنریٹر کی تمام ریڈیائیٹ پاور ریسیور تک پہنچ گئی۔
جنریٹر کو براہ راست وصول کنندہ سے جوڑنا
آئیے سرکٹ میں ایک attenuator شامل کرتے ہیں۔ 15dB کا تقریباً یکساں سگنل پوری رینج میں نظر آتا ہے۔
جنریٹر کو 15dB attenuator کے ذریعے رسیور سے جوڑنا
آئیے جنریٹر کو کپلر کے آؤٹ کنیکٹر سے اور رسیور کو کپلر کے سی پی ایل کنیکٹر سے جوڑتے ہیں۔ چونکہ IN پورٹ سے کوئی بوجھ منسلک نہیں ہے، اس لیے تمام تیار کردہ سگنل کو منعکس کیا جانا چاہیے اور اس کا کچھ حصہ رسیور سے منسلک ہونا چاہیے۔ ہمارے کپلر کے ڈیٹا شیٹ کے مطابق ()، کپلنگ پیرامیٹر ~15db ہے، جس کا مطلب ہے کہ ہمیں تقریبا -30 dB کی سطح پر ایک افقی لکیر نظر آنی چاہیے (کپلنگ + attenuator attenuation)۔ لیکن چونکہ کپلر کی آپریٹنگ رینج 1 GHz تک محدود ہے، اس لیے اس فریکوئنسی سے اوپر کی تمام پیمائشیں بے معنی سمجھی جا سکتی ہیں۔ یہ گراف میں واضح طور پر نظر آتا ہے؛ 1 گیگا ہرٹز کے بعد ریڈنگز افراتفری اور بے معنی ہیں۔ لہذا، ہم کپلر کی آپریٹنگ رینج میں مزید تمام پیمائشیں کریں گے۔
بوجھ کے بغیر نل کو جوڑنا۔ کپلر کی آپریٹنگ رینج کی حد نظر آتی ہے۔
چونکہ 1 گیگا ہرٹز سے اوپر کی پیمائش کا ڈیٹا، ہمارے معاملے میں، کوئی معنی نہیں رکھتا، ہم جنریٹر کی زیادہ سے زیادہ فریکوئنسی کو کپلر کی آپریٹنگ اقدار تک محدود کر دیں گے۔ پیمائش کرتے وقت، ہمیں ایک سیدھی لکیر ملتی ہے۔
جنریٹر کی حد کو کپلر کی آپریٹنگ رینج تک محدود کرنا
انٹینا کے SWR کو بصری طور پر ماپنے کے لیے، ہمیں سرکٹ کے موجودہ پیرامیٹرز (100% ریفلیکشن) کو بطور ریفرنس پوائنٹ لینے کے لیے ایک انشانکن انجام دینے کی ضرورت ہے، یعنی صفر dB۔ اس مقصد کے لیے، OSA103 Mini پروگرام میں بلٹ ان کیلیبریشن فنکشن ہے۔ کیلیبریشن کسی منسلک اینٹینا (لوڈ) کے بغیر کی جاتی ہے، انشانکن ڈیٹا کو فائل میں لکھا جاتا ہے اور بعد میں گراف بناتے وقت خود بخود اس کو مدنظر رکھا جاتا ہے۔
OSA103 Mini پروگرام میں فریکوئینسی رسپانس کیلیبریشن فنکشن
انشانکن کے نتائج کو لاگو کرنے اور بوجھ کے بغیر پیمائش چلانے سے، ہمیں 0dB پر فلیٹ گراف ملتا ہے۔
انشانکن کے بعد گراف
ہم اینٹینا کی پیمائش کرتے ہیں۔
اب آپ اینٹینا کی پیمائش شروع کر سکتے ہیں۔ کیلیبریشن کی بدولت، ہم اینٹینا کو جوڑنے کے بعد عکاسی میں کمی کو دیکھیں گے اور اس کی پیمائش کریں گے۔
Aliexpress سے 433MHz پر اینٹینا
اینٹینا 443MHz نشان زد ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ اینٹینا 446MHz رینج میں سب سے زیادہ مؤثر طریقے سے کام کرتا ہے، اس فریکوئنسی پر SWR 1.16 ہے۔ ایک ہی وقت میں، اعلان کردہ فریکوئنسی پر کارکردگی نمایاں طور پر بدتر ہے، 433MHz پر SWR 4,2 ہے۔
نامعلوم اینٹینا 1
نشانات کے بغیر اینٹینا۔ گراف کے مطابق، یہ 800 میگاہرٹز کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، غالباً GSM بینڈ کے لیے۔ منصفانہ طور پر، یہ اینٹینا 1800 میگاہرٹز پر بھی کام کرتا ہے، لیکن کپلر کی حدود کی وجہ سے، میں ان فریکوئنسیوں پر درست پیمائش نہیں کر سکتا۔
نامعلوم اینٹینا 2
ایک اور انٹینا جو کافی عرصے سے میرے ڈبوں میں پڑا ہے۔ بظاہر، GSM رینج کے لیے بھی، لیکن پچھلے سے بہتر۔ 764 MHz کی فریکوئنسی پر، SWR اتحاد کے قریب ہے، 900 MHz پر SWR 1.4 ہے۔
نامعلوم اینٹینا 3
یہ ایک Wi-Fi اینٹینا کی طرح لگتا ہے، لیکن کسی وجہ سے کنیکٹر SMA-Male ہے، اور RP-SMA نہیں، تمام وائی فائی اینٹینا کی طرح۔ پیمائش کے مطابق، 1 میگا ہرٹز تک کی فریکوئنسیوں پر یہ اینٹینا بیکار ہے۔ ایک بار پھر، کپلر کی حدود کی وجہ سے، ہم نہیں جان پائیں گے کہ یہ کس قسم کا اینٹینا ہے۔
دوربین اینٹینا
آئیے یہ حساب لگانے کی کوشش کرتے ہیں کہ 433MHz رینج کے لیے دوربین اینٹینا کو کس حد تک بڑھانے کی ضرورت ہے۔ طول موج کا حساب لگانے کا فارمولا ہے: λ = C/f، جہاں C روشنی کی رفتار ہے، f تعدد ہے۔
299.792.458 / 443.000.000 = 0.69719176279
مکمل طول موج - 69,24 سینٹی میٹر
نصف طول موج - 34,62 سینٹی میٹر
چوتھائی طول موج - 17,31 سینٹی میٹر
اس طریقے سے لگایا گیا اینٹینا بالکل بیکار نکلا۔ 433MHz کی فریکوئنسی پر SWR ویلیو 11 ہے۔
تجرباتی طور پر اینٹینا کو بڑھا کر، میں تقریباً 2.8 سینٹی میٹر کے انٹینا کی لمبائی کے ساتھ کم از کم SWR 50 حاصل کرنے میں کامیاب ہوا۔ معلوم ہوا کہ حصوں کی موٹائی بہت اہمیت کی حامل ہے۔ یعنی جب صرف پتلے بیرونی حصوں کو بڑھایا جائے تو نتیجہ صرف موٹے حصوں کو ایک ہی لمبائی تک پھیلانے سے بہتر تھا۔ میں نہیں جانتا کہ آپ کو مستقبل میں دوربین کے اینٹینا کی لمبائی کے ساتھ ان حسابات پر کتنا انحصار کرنا چاہئے، کیونکہ عملی طور پر وہ کام نہیں کرتے ہیں۔ ہوسکتا ہے کہ یہ دوسرے اینٹینا یا تعدد کے ساتھ مختلف طریقے سے کام کرے، مجھے نہیں معلوم۔
433MHz پر تار کا ایک ٹکڑا
اکثر مختلف آلات میں، جیسے کہ ریڈیو سوئچ، آپ سیدھے تار کے ٹکڑے کو اینٹینا کے طور پر دیکھ سکتے ہیں۔ میں نے 433 میگاہرٹز (17,3 سینٹی میٹر) کی ایک چوتھائی طول موج کے برابر تار کا ایک ٹکڑا کاٹا اور سرے کو ٹن کیا تاکہ یہ SMA Female کنیکٹر میں آسانی سے فٹ ہو جائے۔
نتیجہ عجیب تھا: ایسی تار 360 میگاہرٹز پر اچھی طرح کام کرتی ہے لیکن 433 میگاہرٹز پر بیکار ہے۔
میں نے تار کو آخری ٹکڑے سے کاٹ کر ریڈنگز کو دیکھنا شروع کیا۔ گراف میں ڈپ آہستہ آہستہ دائیں طرف، 433 میگاہرٹز کی طرف بڑھنے لگا۔ نتیجے کے طور پر، تقریباً 15,5 سینٹی میٹر کی تار کی لمبائی سے زیادہ، میں 1.8 میگا ہرٹز کی فریکوئنسی پر 438 کی سب سے چھوٹی SWR ویلیو حاصل کرنے میں کامیاب ہوا۔ کیبل کے مزید مختصر ہونے کی وجہ سے SWR میں اضافہ ہوا۔
حاصل يہ ہوا
کپلر کی حدود کی وجہ سے، 1 گیگا ہرٹز سے اوپر والے بینڈ میں انٹینا کی پیمائش کرنا ممکن نہیں تھا، جیسے کہ وائی فائی اینٹینا۔ یہ کیا جا سکتا تھا اگر میرے پاس زیادہ بینڈوتھ کپلر ہوتا۔
ایک کپلر، کنیکٹنگ کیبلز، ایک ڈیوائس، اور یہاں تک کہ ایک لیپ ٹاپ نتیجے میں آنے والے اینٹینا سسٹم کے تمام حصے ہیں۔ ان کی جیومیٹری، خلا میں پوزیشن اور آس پاس کی اشیاء پیمائش کے نتائج کو متاثر کرتی ہیں۔ ایک حقیقی ریڈیو اسٹیشن یا موڈیم پر تنصیب کے بعد، فریکوئنسی بدل سکتی ہے، کیونکہ ریڈیو سٹیشن کی باڈی، موڈیم، اور آپریٹر کی باڈی اینٹینا کا حصہ بن جائے گی۔
OSA103 Mini ایک بہت ہی عمدہ ملٹی فنکشنل ڈیوائس ہے۔ میں پیمائش کے دوران مشاورت کے لیے اس کے ڈویلپر کا شکریہ ادا کرتا ہوں۔
ماخذ: www.habr.com