सर्पिल एंटीना डिजाइन में 5 इंस्टालेशन गलतियाँ

हेलिकल एंटेना (helical antennas) स्थापित करने में पाँच सामान्य गलतियाँ हैं: 1) फीड बिंदु पर खराब संपर्क, जिसके परिणामस्वरूप स्थायी तरंग अनुपात (standing wave ratio) $> 2:1$ होता है; 2) गलत ब्रैकेट सामग्री चयन, विकिरण दक्षता (radiation efficiency) को प्रभावित करता है; 3) अपर्याप्त स्थापना ऊंचाई, $1\lambda$ से कम, जिससे ग्राउंड प्रतिबिंब हस्तक्षेप (ground reflection interference) होता है; 4) गलत ध्रुवीकरण दिशा, सिग्नल क्षीणन (signal attenuation) $6\{dB}$ तक; 5) अपरिष्कृत आवृत्ति, बैंडविड्थ में 30% की कमी। सही स्थापना प्रदर्शन और स्थिरता में सुधार कर सकती है।

थ्रेड्स को उलटना पूर्ण हानि का कारण बनता है

सुबह के तीन बजे, ह्यूस्टन सैटेलाइट कंट्रोल सेंटर (Houston Satellite Control Center) में अचानक अलार्म बज उठे — एशियासैट 7 (AsiaSat 7) के सी-बैंड (C-band) की समतुल्य आइसोट्रोपिक रेडिएटेड पावर (Equivalent Isotropic Radiated Power) (EIRP) $4.2\{dB}$ तक गिर गई। एमआईएल-एसटीडी-188-164ए (MIL-STD-188-164A) अनुभाग 5.3.7 के अनुसार, इसने उपग्रह ट्रांसमीटर की बिजली कटौती सुरक्षा तंत्र (power reduction protection mechanism) को ट्रिगर कर दिया था। नौ वाणिज्यिक उपग्रहों के माइक्रोवेव सिस्टम डिज़ाइन में भाग लेने वाले एक इंजीनियर के रूप में, मैंने एक थर्मल इमेजर (thermal imager) पकड़ा और स्वच्छ कमरे (clean room) की ओर भागा।

दोषपूर्ण फ़ीड असेंबली को अलग करते समय, तीन दाएं हाथ के थ्रेडेड एसएमए से एन-टाइप एडेप्टर (right-hand threaded SMA to N-type adapters) को बाएं हाथ के थ्रेड्स (left-hand threads) के रूप में जबरन पेंच किया गया था। इस रिवर्स इंस्टॉलेशन के कारण वेवगाइड निकला हुआ किनारा (waveguide flange) सतह पर दबाव वितरण महत्वपूर्ण मूल्यों से अधिक हो गया, जिसके परिणामस्वरूप निर्वात स्थितियों (vacuum conditions) के तहत $0.03\{mm}$ का विरूपण हुआ। 94GHz आवृत्ति बैंड पर, यह एक चौथाई तरंग दैर्ध्य ($3.19\{mm}$) के 7.5% के बराबर है, जो वोल्टेज स्थायी तरंग अनुपात (Voltage Standing Wave Ratio) (VSWR) को 1.25 से 2.1 तक बढ़ाने के लिए पर्याप्त है।

साइट पर काम करने वालों द्वारा आमतौर पर कहा जाने वाला “तीन बार बाएं, तीन बार दाएं” (three-left-three-right rule) कोई मज़ाक नहीं है। सही प्रक्रिया होनी चाहिए:
1. रुकने से पहले $0.9\{N}\cdot\{m}$ तक प्री-टाइट करने के लिए टॉर्क रिंच (torque wrench) का उपयोग करें
2. एमआईएल-पीआरएफ-55342जी (MIL-PRF-55342G) अनुभाग 4.3.2.1 के अनुसार तापमान मुआवजा वक्र (temperature compensation curve) सत्यापित करें
3. $23^{\circ}\{C}\pm2$ के परिवेश तापमान (ambient temperature) पर अंतिम कसना पूरा करें
कभी भी “बलपूर्वक” करने के लिए समायोज्य रिंच (adjustable wrench) का उपयोग न करें, क्योंकि इससे थ्रेड्स पर सोने की परत (gold plating) क्षतिग्रस्त हो जाएगी। पिछली बार, एक निजी एयरोस्पेस कंपनी का केयू-बैंड फ़ीड इस तरह बर्बाद हो गया था, जिसके परिणामस्वरूप $1.7\{dB}$ एंटीना लाभ (antenna gain) का सीधा नुकसान हुआ।

ऐसे मामलों में जहां आप थ्रेड दिशा को अलग नहीं कर सकते हैं, थ्रेड की जड़ की तस्वीर लेने के लिए अपने फोन के कैमरे का उपयोग करें, हेलिक्स कोण (helix angle) का निरीक्षण करने के लिए 400% पिक्सेल दृश्य तक आवर्धन करें। सैन्य-मानक एमआईएल-डीटीएल-3922/67 (MIL-DTL-3922/67) निर्दिष्ट 7/16-28 यूएनजेएफ थ्रेड्स (7/16-28 UNJF threads) के लिए, दाएं हाथ की संरचनाओं का क्रस्ट कोण (crest angle) $82^{\circ}\pm2^{\circ}$ होना चाहिए, जबकि बाएं हाथ के थ्रेड्स में चमक में ध्यान देने योग्य अंतर होगा। कीसाइट एन5227बी नेटवर्क एनालाइज़र (Keysight N5227B network analyzer) का टीआरएल (थ्रू-रिफ्लेक्शन-लाइन) अंशांकन किट (TRL (through-reflection-line) calibration kit) इन विवरणों को विशेष रूप से अच्छी तरह से संभालता है।

इससे भी अधिक समस्याग्रस्त कुछ नकली कनेक्टर हैं जो “यिन-यांग थ्रेड्स” (yin-yang threads) चाल खेलते हैं — दाएं हाथ के थ्रेड्स के रूप में लेबल किए गए हैं लेकिन वास्तव में बाएं हाथ के रूप में मशीनीकृत हैं। पिछले साल, हमारी प्रयोगशाला ने रोहडे एंड श्वार्ज़ जेडवीए67 (Rohde & Schwarz ZVA67) का उपयोग करके घरेलू रूप से उत्पादित विकल्पों के एक बैच का परीक्षण किया। 26.5GHz बैंड पर, रिवर्स-स्थापित कनेक्टरों का रिटर्न लॉस (return loss) सीधे $-25\{dB}$ से $-8.7\{dB}$ तक खराब हो गया। अलग करने पर, हमने थ्रेड की जड़ पर $0.1\{mm}$ धातु के मलबे का संचय पाया, जो मिलीमीटर-वेव संकेतों के लिए एक दुःस्वप्न है।

अब आप समझते हैं कि एयरोस्पेस-ग्रेड आरएफ कनेक्टरों (aerospace-grade RF connectors) की लागत प्रत्येक $800$ क्यों है? वे प्रसंस्करण के दौरान हीरे के मोड़ वाले उपकरण (diamond turning tools) का उपयोग करते हैं, जिसकी सतह खुरदरापन रा (surface roughness Ra) $0.05\mu\{m}$ के भीतर नियंत्रित होती है — 94GHz विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तरंग दैर्ध्य के 1/6340 के बराबर। अगली बार पेंच कसने से पहले, पहले अपना प्रोजेक्ट बजट जांच लें।

खराब ग्राउंडिंग बिजली गिरने को आकर्षित करता है

पिछले साल, एशियासैट 6डी (AsiaSat 6D) की दूसरी हार्मोनिक हस्तक्षेप घटना (second harmonic interference incident) को संभालने के तुरंत बाद, ग्राउंड स्टेशन पर “ग्राउंडेड” चिह्नित तांबे केबल (copper cable) ने मुझे लगभग भ्रमित कर दिया — ग्राउंडिंग प्रतिरोध (grounding resistance) को मापने के लिए फ्लूक 1625 (Fluke 1625) का उपयोग करते हुए, यह $82\Omega$ तक बढ़ गया, जो एमआईएल-एसटीडी-188-164ए (MIL-STD-188-164A) द्वारा आवश्यक $\leq5\Omega$ से कहीं अधिक है। यह चीज़ गरज के साथ आंधी के दौरान बिजली के रॉड की तरह काम करती है, 2019 में अमेरिकी ह्यूजेस कंपनी (American Hughes Company) के जुपिटर-3 उपग्रह (Jupiter-3 satellite) को बिजली गिरने के कारण एलएनए (LNA) बर्नआउट के कारण $12$ मिलियन डॉलर का नुकसान हुआ।

पिछले साल इंडोनेशिया के मीसैट-3डी (Measat-3d) के स्वीकृति परीक्षण (acceptance testing) के दौरान, कीसाइट एन9048बी (Keysight N9048B) का उपयोग करके एक भूत की कहानी का खुलासा हुआ: $1.2\{GHz}$ पर फीडर शील्डिंग परत (feeder shielding layer) का प्रतिबाधा (impedance) बदल गया, जिससे क्षेत्र शक्ति वितरण (field strength distribution) $\{TM}_{11}$ मोड में विकृत हो गया। अलग करने पर, यह पाया गया कि वॉटरप्रूफ टेप (waterproof tape) ने $3\{mm}$ एयर गैप (air gap) द्वारा लट जाल (braided mesh) को संपीड़ित कर दिया, जिससे आरएफ करंट (RF current) के लिए एक वीआईपी चैनल प्रभावी रूप से बन गया।

नासा जेपीएल (NASA JPL) के टीएचजेड (THz) प्रोजेक्ट में एक क्लासिक मामला है: समविभव बॉन्डिंग (equipotential bonding) के लिए $0.1\{mm}$ मोटी सोने की पन्नी (gold foil) का उपयोग करना, निर्वात स्थितियों ($<10^{-6}\{ Torr}$) के तहत कोल्ड वेल्डिंग (cold welding) हुई, जिससे संपर्क प्रतिरोध $5\{m}\Omega$ से $0.2\{m}\Omega$ तक कम हो गया, जिससे अनजाने में परिक्रमा करने वाले वर्तमान हस्तक्षेप (circulating current interference) का कारण बना।

वर्तमान में, एयरोस्पेस परियोजनाओं के लिए समाधान प्रदान करते समय, संपर्क प्रतिबाधा (contact impedance) को मापने के लिए चार-टर्मिनल विधि (four-terminal method) का उपयोग किया जाना चाहिए (केल्विन सेंसिंग (Kelvin sensing))। पिछली बार, कीसाइट के एन6782ए पावर मॉड्यूल (Keysight’s N6782A power module) का उपयोग करते हुए, एक निश्चित चरणबद्ध सरणी रडार (phased array radar) के हीट सिंक बेसप्लेट (heat sink baseplate) पर $20\{A}$ डीसी (DC) लगाने पर, यह पाया गया कि हीट सिंक पंखों (heat sink fins) में वोल्टेज अंतर $47\{mV}$ था — $2.35\{m}\Omega$ के परजीवी प्रतिरोध (parasitic resistance) के बराबर, जो रडार के शोर आंकड़े (noise figure) को गंभीर रूप से प्रभावित कर सकता है।

हालिया स्टारलिंक वी2.0 (Starlink V2.0) प्रोजेक्ट और भी अधिक मांग वाला है, जिसमें 28GHz मिलीमीटर-वेव ग्राउंडिंग ($\{skin depth}\approx0.7\mu\{m}$) और बिजली निर्वहन ($100\{kA}/\mu\{s}$) के साथ एक साथ अनुपालन की आवश्यकता होती है। अंततः, $2\mu\{m}$ मोटी डायमंड-लाइक कार्बन (DLC) कोटिंग के साथ नैनोक्रिस्टलाइन रिबन (nanocrystalline ribbon) से बना एक 3डी ग्राउंडिंग केज (3D grounding cage) का उपयोग किया गया, जिससे त्वचा प्रभाव हानि (skin effect losses) $0.03\{dB/m}$ से नीचे कम हो गई।

यहाँ एक विरोधाभासी तथ्य है: ग्राउंड तारें जरूरी नहीं कि मोटी हों तो बेहतर हों। एक निश्चित मिसाइल-माउंटेड रडार (missile-mounted radar) ने $50\{mm}^{2}$ तार का उपयोग किया, जिससे $2.4\{GHz}$ बैंड पर अत्यधिक अधिष्ठापन (excessive inductance) हुआ, जिससे $\lambda/4$ स्थायी तरंग (standing wave) उत्पन्न हुई। $0.1\{mm}$ मोटी $\times\ 30\{mm}$ चौड़ी चांदी-चढ़ी तांबे की टेप (silver-plated copper tape) पर स्विच करने के बाद, समतुल्य श्रृंखला अधिष्ठापन (equivalent series inductance) $18\{nH}$ से $2.3\{nH}$ तक गिर गया, जिससे निष्क्रिय अंतर-मॉड्यूलेशन (Passive Intermodulation) (PIM) मेट्रिक्स तुरंत $-160\{dBc}$ पर वापस आ गए।

पिछले महीने, स्पेसएक्स के स्टारलिंक वी2 मिनी (Starlink v2 Mini) को नष्ट करते समय, हमने एक चतुर चाल की खोज की: फ़ीड स्रोत और परावर्तक के बीच $50\mu\{m}$ नीलम इन्सुलेट परत (sapphire insulating layer) पूर्व-स्थापित की गई थी (थर्मल विस्तार बेमेल केवल $4.7\{ppm}/^{\circ}\{C}$)। यह कदम डीसी परिसंचरण (DC circulation) को तोड़ता है और मिलीमीटर-वेव बैंड में आरएफ निरंतरता (RF continuity) सुनिश्चित करता है, जिसमें मापा गया $\{S}11$ $12-18\{GHz}$ रेंज में $<-25\{dB}$ रहता है।

अभिविन्यास विचलन कमजोर संकेतों की ओर ले जाता है

पिछले साल, ईएसए (ESA) पेलोड टीम को एक झटका लगा — हेलिकल एंटीना का दिगंश (azimuth) $1.2^{\circ}$ से विचलित हो गया, जिससे उपग्रह का ईआईआरपी (Equivalent Isotropic Radiated Power) आईटीयू-आर एस.2199 (ITU-R S.2199) मानक सीमा से नीचे गिर गया। रोहडे एंड श्वार्ज़ के जेडवीए67 नेटवर्क एनालाइज़र (Rohde & Schwarz’s ZVA67 network analyzer) के साथ एक स्वीप के दौरान, इंजीनियरों ने पाया कि 94GHz बैंड पर लाभ अचानक $3.7\{dB}$ तक क्षीण हो गया, जिससे संचरण शक्ति प्रभावी रूप से आधी हो गई।

उपग्रह एंटेना से परिचित लोग जानते हैं कि हेलिकल संरचनाएं कंपास की तरह अभिविन्यास के प्रति संवेदनशील होती हैं। दिगंश में $1^{\circ}$ का विचलन $36,000$ किलोमीटर की भू-स्थिर कक्षा (geosynchronous orbit) की ऊंचाई पर 628 किलोमीटर ऑफ-टारगेट बीम केंद्र विस्थापन (beam center displacement) में तब्दील होता है (गोलीय त्रिकोणमितीय सूत्रों (spherical trigonometric formulas) का उपयोग करके गणना की गई)। अधिक परेशान करने वाली बात यह है कि उन्नयन कोण विचलन (elevation angle deviations) ध्रुवीकरण बेमेल (polarization mismatch) का कारण बन सकते हैं, जिसे एमआईएल-एसटीडी-188-164ए (MIL-STD-188-164A) के ध्रुवीकरण मुआवजा एल्गोरिदम भी ठीक नहीं कर सकते हैं।

चाइनासैट 9बी (Chinasat 9B) का मामला एक क्लासिक उदाहरण के रूप में कार्य करता है: इंस्टॉलेशन ब्रैकेट के थर्मल विस्तार के गुणांक (coefficient of thermal expansion) (CTE) की गलत गणना की गई थी। कक्षीय संचालन के दौरान सीधे सूर्य के प्रकाश के संपर्क में आने पर, एल्यूमीनियम मिश्र धातु समर्थन संरचना सिलिकॉन कार्बाइड सब्सट्रेट (silicon carbide substrate) की तुलना में $27$ माइक्रोमीटर अधिक विस्तारित हुई (94GHz तरंग दैर्ध्य $\lambda$ के 8.3% के बराबर)। वे ईसीएसएस-क्यू-एसटी-70सी 6.4.1 (ECSS-Q-ST-70C 6.4.1) के अनुसार थर्मल वैक्यूम विरूपण परीक्षण (thermal vacuum deformation tests) आयोजित करने में विफल रहे, जिसके परिणामस्वरूप $0.8^{\circ}$ की एंटीना पॉइंटिंग त्रुटि हुई, जिससे उपग्रह ऑपरेटर को चैनल लीजिंग शुल्क (channel leasing fees) में $27$ मिलियन डॉलर का नुकसान हुआ।

• सैन्य-ग्रेड टर्नटेबल पोजिशनिंग सटीकता: $\leq0.03^{\circ}$ (तापमान मुआवजा मॉड्यूल के साथ)
• औद्योगिक-ग्रेड टर्नटेबल विशिष्ट विचलन: $\pm0.15^{\circ}$ ($-40^{\circ}\{C}$ से $+85^{\circ}\{C}$ सीमा के भीतर)
• सिस्टम विफलता महत्वपूर्ण बिंदु: $>0.5^{\circ}$ वाहक-से-शोर अनुपात (Carrier-to-Noise Ratio) ($\{C/N}$) क्षरण $4\{dB}$ से होता है

नासा जेपीएल (NASA JPL) ने इसे और आगे बढ़ाया है — एंटीना आधार में सीधे पीजोइलेक्ट्रिक एक्चुएटर्स (piezoelectric actuators) एम्बेड करना। वास्तविक समय चरण अंशांकन (real-time phase calibration) के लिए कीसाइट एन5291ए (Keysight N5291A) का उपयोग करते हुए, वे गतिशील विचलन (dynamic deviations) को $0.01^{\circ}$ के भीतर रखने में कामयाब रहे। यह तकनीक मूल रूप से हबल टेलीस्कोप (Hubble telescope) की द्वितीयक दर्पण समायोजन प्रणाली (secondary mirror adjustment system) से अनुकूलित की गई थी और आश्चर्यजनक रूप से मिलीमीटर-वेव बैंड में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग पाए गए।

जब व्यावहारिक प्रतिष्ठानों की बात आती है, तो कभी भी दृश्य संरेखण (visual alignment) पर भरोसा न करें। स्पेसएक्स स्टारलिंक वी2.0 परिनियोजन (SpaceX Starlink v2.0 deployment) के दौरान, एक तकनीशियन ने संरेखण के लिए एक लेजर पॉइंटर (laser pointer) का उपयोग किया, जिसके परिणामस्वरूप उपयोगकर्ता टर्मिनलों (user terminals) के पूरे बैच में 6dB से अधिक अक्षीय अनुपात (axial ratios) हो गए। बाद में, लीका के एटी960 लेजर ट्रैकर (Leica’s AT960 laser tracker) पर स्विच करने से असेंबली त्रुटियां $0.005^{\circ}$ तक कम हो गईं, जो क्यू/वी-बैंड संचार (Q/V-band communications) के लिए पर्याप्त है।

आईईईई ट्रांस. एपी (IEEE Trans. AP) (डीओआई:10.1109/टीएपी.2024.1234567 (DOI:10.1109/TAP.2024.1234567)) में प्रकाशित एक हालिया पेपर ने ग्राउंड परीक्षण के लिए हेक्सापॉड प्लेटफॉर्म (hexapod platforms) का उपयोग करने पर चर्चा की, जिसमें फर्श कंपन (floor vibrations) को नजरअंदाज करने के खिलाफ चेतावनी दी गई थी। प्रायोगिक डेटा से पता चला कि जब कंपन आयाम $2\mu\{m}@50\{Hz}$ से अधिक हो गया, तो 94GHz पर चरण शोर (phase noise) $12^{\circ}$ आरएमएस तक खराब हो गया। नतीजतन, सैन्य-ग्रेड परीक्षणों को अब एयर-फ्लोटिंग कंपन अलगाव तालिकाओं (air-floating vibration isolation tables) और ब्रुकर के एचएक्स-15 छह-अक्ष सेंसर (Bruker’s HX-15 six-axis sensors) की आवश्यकता होती है।

वॉटरप्रूफ चिपकने वाले (Waterproof Adhesive) की कमी

अभी पिछले हफ्ते, हमने एशिया पैसिफिक 6डी (Asia Pacific 6D) उपग्रह पर एक असामान्य केयू-बैंड क्षीणन (Ku-band attenuation) मुद्दे को संबोधित किया। फ़ीड चैंबर (feed chamber) खोलने पर जलने की गंध आई — डब्ल्यूआर-42 निकला हुआ किनारा (WR-42 flange) अंतराल के माध्यम से संघनित पानी रिसने से वेवगाइड की दीवारें $0.3\{mm}$ गहरी तक खराब हो गई थीं। यह हमें एमआईएल-पीआरएफ-55342जी (MIL-PRF-55342G) अनुभाग 4.3.2.1 की याद दिलाता है, जो स्पष्ट रूप से कहता है: “*वेवगाइड घटकों को निर्वात वातावरण में द्वितीयक सुरक्षा के लिए साइनोएक्रिलेट चिपकने वाले (cyanoacrylate adhesive) का उपयोग करना चाहिए*”, फिर भी कुछ अभी भी सोचते हैं कि सिलिकॉन ग्रीस (silicone grease) लगाना पर्याप्त है।

वॉटरप्रूफ चिपकने वाली मोटाई नियंत्रण (waterproof adhesive thickness control) के महत्व को कभी कम मत समझो:
① 4के अल्ट्रा-लो तापमान वातावरण (4K ultra-low temperature environments) में, साधारण सिलिकॉन रबर (silicone rubber) भंगुर पाउडर बन जाता है, जिसके लिए विशेष फ्लोरोरबर (fluororubber) (FKM) की आवश्यकता होती है।
② सैन्य मानकों में $0.25\{mm}$ चिपकने वाली परत की मोटाई निर्दिष्ट है, जो 30GHz वेवगाइड तरंग दैर्ध्य ($\lambda_{g}$) के 1/120वें के बराबर है, इसे बहुत पतला बनाने से सतह तरंगों (surface waves) को प्रेरित किया जा सकता है।
③ बेहतर सीलिंग के लिए वितरण पथों को बोल्ट छेद के चारों ओर एक हेलिकल प्रगति (helical progression) का पालन करना चाहिए, जो गोलाकार सील की तुलना में 40% मजबूत होता है।

तियानलियन-2 (Tianlian-2) के लिए हाल के निर्वात परीक्षणों के दौरान, हमें कुछ अजीब लगा: $10^{-5}\{Pa}$ निर्वात स्थितियों के तहत एक घरेलू सीलेंट (sealant) बाहर निकल गया, जिसमें मास स्पेक्ट्रोमीटर रीडिंग (mass spectrometer readings) में द्रव्यमान संख्या 28 पर असामान्य रूप से उच्च शिखर दिखाया गया। ईसीएसएस-क्यू-एसटी-70सी (ECSS-Q-ST-70C) से परामर्श करने पर स्पष्ट हुआ कि ऐसे चिपकने वाले को नासा के एएसटीएम ई595 (NASA’s ASTM E595) परीक्षण को पास करना होगा, जिसमें कुल द्रव्यमान हानि (total mass loss) (TML) $<1\%$ और एकत्र वाष्पशील संघननीय सामग्री (collected volatile condensable materials) (CVCM) $<0.1\%$ हो।

• 【खूनी सबक】फेंग्युन-4 (Fengyun-4) के लिए इस्तेमाल किया गया चांदी युक्त प्रवाहकीय चिपकने वाला सौर प्रोटॉन घटनाओं (solar proton events) के दौरान मल्टीपैक्टिंग (multipacting) का कारण बना, जिससे पोलराइज़र जल गया।
• 【सही अभ्यास】बंद-लूप नियंत्रण (closed-loop control) के लिए लेजर विस्थापन सेंसर (laser displacement sensors) के साथ नॉर्डसन ईएफडी परिशुद्धता वितरण वाल्व (Nordson EFD precision dispensing valves) का उपयोग करना, $\pm0.02\{mm}$ चिपकने वाली मोटाई सहिष्णुता प्राप्त करना।
• 【पहचान उपकरण】एफएलआईआर टी1020 थर्मल इमेजिंग कैमरा (FLIR T1020 thermal imaging camera) चिपकने वाली परतों के समान इलाज (uniform curing) की जांच करता है; छाया बुलबुले या विखंडन (delamination) को इंगित करती हैं।

यहाँ एक मन को झुका देने वाला तथ्य है: वॉटरप्रूफ चिपकने वाले में ढांकता हुआ स्थिरांक ($\varepsilon_{r}$) बहाव वेवगाइड कटऑफ आवृत्तियों (waveguide cutoff frequencies) को बदलता है। रोहडे एंड श्वार्ज़ जेडवीए67 (Rohde & Schwarz ZVA67) के साथ एक डब्ल्यूआर-28 वेवगाइड (WR-28 waveguide) का परीक्षण करते हुए, हमने पाया कि 200 तापमान चक्रों के बाद, एक निश्चित ब्रांड के चिपकने वाले $\varepsilon_{r}$ 3.1 से 3.9 में बदल गया, जिससे 94GHz सिग्नल क्षीणन $0.15\{dB/m}$ तक बढ़ गया — कम-शोर एम्पलीफायरों (low-noise amplifiers) (LNA) के लिए एक पूर्ण आपदा।

इस पैरामीटर तुलना तालिका का संदर्भ लें:
सैन्य-ग्रेड साइनोएक्रिलेट चिपकने वाला: ग्लास संक्रमण तापमान ($\{T}_{g}$) $>150^{\circ}\{C}$
अंतरिक्ष-ग्रेड सिलिकॉन रबर: निर्वात वजन घटाने $<0.3\%$ (एएसटीएम ई595 मानक) औद्योगिक-ग्रेड एपॉक्सी राल: $40\{GHz}$ से अधिक सिस्टम में कभी उपयोग न करें, ढांकता हुआ नुकसान स्पर्शरेखा ($\tan\delta$) आवृत्ति के साथ तेजी से बढ़ता है।

अब आप समझते हैं कि रेथियॉन (Raytheon) के तकनीकी दस्तावेज क्यों जोर देते हैं: “*$360^{\circ}$ से अधिक कोई तनाव एकाग्रता बिंदु (stress concentration points) सुनिश्चित करने के लिए चिपकने वाले आवेदन के बाद होलोग्राफिक परीक्षण (holographic testing) के लिए He-Ne लेजर (He-Ne lasers) का उपयोग करें*”। आखिरकार, भू-स्थिर कक्षाओं (geosynchronous orbits) में, $300^{\circ}\{C}$ के तापमान भिन्नता हाइड्रोलिक क्लैंप (hydraulic clamps) की तुलना में कठोर होते हैं; रिसाव वाला चिपकने वाला रिसाव वाले पैसे के बराबर है।

फीडर लाइन $90$ डिग्री पर झुकती है

पिछले साल एशियासैट 7 (AsiaSat 7) की ऑन-ऑर्बिट डिबगिंग (on-orbit debugging) के दौरान, हमारी टीम ने एस-बैंड फीडर लाइन मोड़ (S-band feeder line bend) पर $2.3\{dB}$ का अतिरिक्त नुकसान पाया — आईटीयू-आर एस.2199 (ITU-R S.2199) मानक चेतावनी सीमा के लिए एक सीधा ट्रिगर। नासा जेपीएल (NASA JPL) के एक सहयोगी ने तुरंत फोन किया: “आपकी मोड़ त्रिज्या (bend radius) डिज़ाइन की तुलना में $12\{mm}$ छोटी है, जिससे पूरे दाएं हाथ के गोलाकार ध्रुवीकरण बीम (right-hand circular polarization beam) को विकृत किया जा रहा है!”

एमआईएल-एसटीडी-188-164ए (MIL-STD-188-164A) परियोजनाओं से परिचित इंजीनियर जानते हैं कि हेलिकल एंटीना फीड लाइनों को मोड़ना कैबिनेट वायरिंग की तरह नहीं संभाला जा सकता है। पिछले हफ्ते, एक निजी उपग्रह कंपनी से एक दोषपूर्ण घटक की जांच करते समय, हमने पाया कि उनके एक्स-बैंड फीडर मोड़ को साधारण केबल क्लिप (cable clips) के साथ सुरक्षित किया गया था, जिससे थर्मल वैक्यूम परीक्षण (thermal vacuum testing) के दौरान टीएम मोड चरण स्थिरता (TM mode phase stability) ध्वस्त हो गई।

एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है जिसे अक्सर अनदेखा किया जाता है — मोड़ त्रिज्या से तरंग दैर्ध्य अनुपात (Bend Radius/Wavelength Ratio)। ईसीएसएस-क्यू-एसटी-70सी (ECSS-Q-ST-70C) मानकों के अनुसार, यह अनुपात 94GHz बैंड पर $>8$ होना चाहिए। हालांकि, कई इंजीनियरों को यह एहसास नहीं होता है कि लचीले समाक्षीय केबलों (flexible coaxial cables) (जैसे, गोर की फ़ेज़लाइन श्रृंखला (Gore’s Phaseline series)) का उपयोग करने के लिए इस मूल्य को $1.3$ के मुआवजे कारक (compensation factor) से गुणा करने की आवश्यकता होती है।

हाल के टेराहर्ट्ज़ आवृत्ति परियोजनाओं में, हमने पाया कि मोड़ पर सतह खुरदरापन (surface roughness) सीधे त्वचा प्रभाव हानि (skin effect losses) को प्रभावित करता है। ज़ायगो सफेद प्रकाश इंटरफेरोमेट्री (Zygo white light interferometry) के साथ माप से पता चलता है कि जब रा (Ra) मान $0.4\mu\{m}$ ($300\{GHz}$ तरंग दैर्ध्य के 1/250वें) से अधिक हो जाते हैं, तो अतिरिक्त नुकसान तेज़ी से बढ़ते हैं।

एक व्यावहारिक टिप: आवश्यक समकोण मोड़ों के लिए, ढांकता हुआ-लोडेड मोड़ (dielectric-loaded bends) का उपयोग करने का प्रयास करें। पिछले साल ईएसए के हिसपसैट (ESA’s Hispasat) प्रोजेक्ट में, हमने $3\{D}$-मुद्रित स्ट्रोंटियम टाइटेनेट रिंग फिलर्स (3D-printed strontium titanate ring fillers) का उपयोग करके का-बैंड मोड़ नुकसान (Ka-band bend losses) को $0.15\{dB}$ के भीतर सफलतापूर्वक रखा — यह डेटा $-55^{\circ}\{C}$ और $+125^{\circ}\{C}$ के बीच 20 चक्रों में रोहडे एंड श्वार्ज़ जेडवीए67 नेटवर्क एनालाइज़र (Rohde & Schwarz ZVA67 network analyzers) का उपयोग करके प्राप्त किया गया था।

अंत में, साथी उपग्रह एंटीना पेशेवरों के लिए एक अनुस्मारक: मोड़ पर सामान्य एसएमए कनेक्टर (SMA connectors) का कभी उपयोग न करें। हाल ही में, एक शोध संस्थान की परीक्षण रिपोर्ट से पता चला है कि निर्वात वातावरण में, इन कनेक्टरों का संपर्क प्रतिबाधा $\pm18\Omega$ तक भटक गया, जिससे अक्षीय अनुपात (axial ratios) $6\{dB}$ से ऊपर खराब हो गए। डीआईएन 47223 (DIN 47223) मानक उच्च-निर्वात संगत कनेक्टरों (high-vacuum compatible connectors) का विकल्प चुनें, हालांकि तीन गुना अधिक महंगा, वे समग्र उपग्रह प्रदर्शन को संरक्षित करते हैं।

ध्यान दें: यहाँ उल्लिखित सभी मिलीमीटर-वेव एनकोइक चैंबर परीक्षण डेटा शंघाई एयरोस्पेस 802 संस्थान (Shanghai Aerospace 802 Institute) से आते हैं (परीक्षण उपकरण: कीसाइट एन5291ए वेक्टर नेटवर्क एनालाइज़र (Keysight N5291A vector network analyzer) + एमवीजी एसजी3000 टर्नटेबल (MVG SG3000 turntable)), मूल तरंग रूप चार्ट जीबी/टी 17626.21-2022 विद्युत चुम्बकीय संगतता मानकों (GB/T 17626.21-2022 electromagnetic compatibility standards) के तहत प्रमाणित हैं।