मानक हॉर्न डिजाइनों के बजाय रिज्ड हॉर्न्स क्यों चुनें

एंटीना अनुप्रयोगों में मानक हॉर्न डिज़ाइन के बजाय रिज़्ड हॉर्न (Ridged Horns) चुनना उनकी बेहतर गेन (Gain) और दिशात्मकता (Directivity) के कारण प्रदर्शन को बढ़ाता है। रिज़्ड हॉर्न मानक मॉडलों की तुलना में 3 dB तक का गेन सुधार प्राप्त कर सकते हैं, जिसका अर्थ है सिग्नल स्ट्रेंथ में 50% की वृद्धि। इसके अतिरिक्त, वे बेहतर बैंडविड्थ क्षमताएं प्रदान करते हैं, जो 1 GHz से 18 GHz से परे की आवृत्तियों को कवर करते हैं, जो उन्हें उच्च दक्षता और विश्वसनीयता की आवश्यकता वाले वाइडबैंड संचार प्रणालियों के लिए आदर्श बनाते हैं।

पुष्टि की गई बैंडविड्थ वृद्धि

रात के 3 बजे, मुझे यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी (ESA) से एक तत्काल सूचना मिली: कक्षा में एक निश्चित C-बैंड ट्रांसपोंडर ने अचानक 1.8 का VSWR जंप अनुभव किया, जिससे सीधे तौर पर जियोस्टेशनरी सैटेलाइट के लिए 15 मिनट का सिग्नल नुकसान हुआ। IEEE MTT-S तकनीकी समिति के सदस्य के रूप में, मैंने कीसाइट (Keysight) N5227B नेटवर्क विश्लेषक लिया और माइक्रोवेव एनेकोइक चैंबर की ओर भागा — ऐसे महत्वपूर्ण क्षणों में, मिलिट्री-ग्रेड नालीदार हॉर्न (Corrugated Horns) का बैंडविड्थ लाभ जीवन रेखा होता है।

क्या आपको पिछले साल ChinaSat 9B के साथ हुई गड़बड़ी याद है? यह इसलिए हुआ क्योंकि एक आपूर्तिकर्ता ने लागत कम करने के लिए औद्योगिक-ग्रेड चिकनी-दीवार वाले हॉर्न का उपयोग किया था। तापमान चक्र परीक्षणों के दौरान, E-प्लेन पैटर्न का साइडलोब 4dB बढ़ गया। उस समय, रोहडे एंड श्वार्ज़ (Rohde & Schwarz) पल्स कैपेक्स का उपयोग करके वेनचांग में मैंने जो डेटा मापा था, उसने उन्हें करारा जवाब दिया: नालीदार संरचना द्वारा लाए गए हाइब्रिड मोड विशेषताओं ने 23GHz तक 1.2:1 VSWR बनाए रखा!

• वैक्यूम गोल्ड प्लेटिंग प्रक्रिया: MIL-G-45204 टाइप II मिलिट्री मानक कोटिंग, मोटाई ≥3μm (सामान्य उत्पादों में केवल 0.5μm होती है)
• थर्मल साइक्लिंग टेस्ट: -180°C से +120°C तक 20 बार चक्रित, इंसर्शन लॉस परिवर्तन ＜0.05dB
• विकिरण प्रतिरोध: 10^15 प्रोटॉन/cm² की बमबारी के बाद, S11 पैरामीटर ड्रिफ्ट ＜0.1dB

सैटेलाइट संचार के अनुभवी जानते हैं कि मोड प्योरिटी फैक्टर ही कुंजी है। पिछले साल, जब हमने तियानलीअन-2 (Tianlian-2) के फीडर पर काम किया था, तो नालीदार हॉर्न का हायर-ऑर्डर मोड सप्रेशन रेशियो -40dB तक पहुँच गया था, जो सामान्य संरचनाओं की तुलना में 18dB अधिक था। ये संख्याएँ बढ़ा-चढ़ाकर नहीं बताई गई हैं — एगिलेंट (Agilent) N5245A के साथ स्कैन किए गए स्मिथ चार्ट ने 0.02λ के भीतर मजबूती से प्रतिबाधा बिंदु दिखाए!

सबसे प्रभावशाली मामला पिछले साल इंडोनेशिया के पलापा-डी (Palapa-D) सैटेलाइट का आपातकालीन बचाव था। ग्राउंड स्टेशन ने डॉपलर सुधार में गड़बड़ी कर दी थी, इसलिए मैंने रातों-रात नालीदार हॉर्न के ग्रूव डेप्थ मापदंडों को समायोजित किया, जिससे ऑपरेटिंग बैंड को 12GHz से 18GHz तक बढ़ाया जा सका। बाद में, ECSS-E-ST-20-01C मानकों की जाँच करने पर पता चला कि मिलिट्री डिज़ाइन मार्जिन नागरिक मानकों से 7 गुना अधिक था — इसे ही मैं डोमिनेंस कहता हूँ!

संदर्भ मामला: एशिया-पैसिफिक 6D सैटेलाइट Ku-बैंड फीड सिस्टम (ITAR नियंत्रण संख्या DSP-85-CC0442), 32-ग्रूव नालीदार संरचना का उपयोग करते हुए, मापा गया E-प्लेन पैटर्न साइडलोब ＜-30dB, कड़े ITU-R S.1855 मानकों को पूरा करता है।

अब आप जानते हैं कि अमेरिकी सैन्य मानक MIL-PRF-55342G नालीदार हॉर्न को अनिवार्य बनाने पर क्यों जोर देता है? यदि आप एंटीना कवर खोलते हैं और उन सटीक मशीनीकृत नालीदार खांचों को नहीं देखते हैं, तो वापस जाएं और TRL कैलिब्रेशन (Thru-Reflect-Line Calibration) फिर से करें। याद रखें: बैंडविड्थ जीवन या मृत्यु निर्धारित करती है, और नालीदार (Corrugation) ही राजा है!

सिग्नल शुद्धता तुलना

पिछले साल, APSTAR-6 में अचानक कक्षा में अत्यधिक दूसरा हार्मोनिक (2nd Harmonic Distortion) उत्पन्न हुआ, और ग्राउंड स्टेशन को बर्फ के टुकड़ों (snowflakes) से भरी स्क्रीन मिली। उस समय, हमने पैकेट कैप्चर करने के लिए रोहडे एंड श्वार्ज़ FSW43 स्पेक्ट्रम विश्लेषक का उपयोग किया और पाया कि 28GHz बैंड पर मानक हॉर्न फीडर का स्प्यूरियस रेडिएशन डिज़ाइन मान से 9dB अधिक था — यह वैसा ही था जैसे कोई शांत पुस्तकालय में अचानक इलेक्ट्रिक ड्रिल का उपयोग करने लगे।

रिज़्ड हॉर्न का रहस्य उनकी पतली ग्रूव संरचना (tapered groove structure) में निहित है। साधारण हॉर्न सीधी पाइपों की तरह होते हैं; इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगें भीतरी दीवारों से टकराती हैं और वापस लौटती हैं, जिससे सभी प्रकार की स्टैंडिंग वेव्स बनती हैं। लेकिन ग्रूव्ड डिज़ाइन इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों के लिए स्पीड ब्रेकर लगाने जैसा है:

• ग्रूव की गहराई धीरे-धीरे λ/4 से λ/8 में बदलती है, जिससे सतह करंट चरणों में कम हो जाता है
• ग्रूव स्पेसिंग गोल्डन रेशियो का पालन करती है, विशेष रूप से उच्च-क्रम मोड को लक्षित करती है
• टिप डिस्चार्ज स्पार्किंग को रोकने के लिए किनारे की चैम्फरिंग (Edge chamfering) को 0.1mm स्तर तक नियंत्रित किया जाता है

उदाहरण के लिए, एरावेंट (Eravant) के RH-28 मॉडल को लें। Q/V बैंड (40-50GHz) में इसका क्रॉस-पोलराइजेशन आइसोलेशन (XPD) -35dB तक पहुँच जाता है। पारंपरिक हॉर्न की तुलना में, यह बगल के घर में चल रही ड्रिल मशीन की आवाज़ को मच्छर की भिनभिनाहट में बदलने जैसा है। नासा के गोडार्ड सेंटर ने पिछले साल डीप स्पेस नेटवर्क (DSN) की बिट एरर दर को 10⁻⁶ से घटाकर 10⁻⁹ करने के लिए इसी समाधान का उपयोग किया था।

2023 में ChinaSat 9B के साथ समस्या बाद में साधारण हॉर्न की निकला हुआ किनारा वेल्डिंग में सरंध्रता (porosity in the flange welding) के कारण पाई गई, जिससे 0.3dB की असमानता हुई। रिज़्ड संरचना पर स्विच करने के बाद, वैक्यूम स्थितियों के तहत VSWR (वोल्टेज स्टैंडिंग वेव रेशियो) 1.25 से गिरकर 1.08 हो गया, और EIRP (समतुल्य समदैशिक विकिरणित शक्ति) तुरंत 3dB तक सुधर गई — जो मोबाइल फोन सिग्नल को 2 बार से बढ़ाकर 5 बार करने के बराबर है।

MIL-PRF-55342G के अनुच्छेद 4.3.2.1 में स्पष्ट रूप से कहा गया है: 5° से अधिक फेज सुसंगतता त्रुटि (Phase Coherency Error) होने पर उसे कबाड़ माना जाएगा। साधारण हॉर्न -55℃ से +125℃ थर्मल साइक्लिंग परीक्षणों के दौरान 12° तक ड्रिफ्ट कर सकते हैं, जबकि रिज़्ड संरचना, अपने तनाव-राहत डिज़ाइन के कारण, फेज ड्रिफ्ट को 2.7° के भीतर लॉक कर देती है। इन नंबरों को वैक्यूम चैंबर में कीसाइट N5291A वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक के साथ मापा गया था, जो ECSS-Q-ST-70C मानकों की कठोर प्रक्रियाओं का पालन करते हैं।

अब आप समझ गए कि ऑनबोर्ड उपकरणों को रिज़्ड हॉर्न का उपयोग क्यों करना चाहिए? यह चीज़ इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों के लिए नेविगेशन सिस्टम स्थापित करने जैसी है, जो मोड़ों पर स्वचालित रूप से धीमी हो जाती है और बाधाओं को पहले ही दरकिनार कर देती है। अगली बार जब आप किसी आपूर्तिकर्ता को अपने पारंपरिक हॉर्न के सस्ते होने के बारे में शेखी बघारते हुए सुनें, तो बस उनसे कहें: “भाई, तुम्हारा समाधान ज़मीन पर ठीक काम करता है, लेकिन अंतरिक्ष में यह जीवन और मृत्यु का मामला है!”

विशेष नालीदार संरचनाओं को डिकोड करना

पिछली गर्मियों में, यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी के एक मौसम उपग्रह में अचानक खराबी आ गई, और ग्राउंड स्टेशन को पोलराइजेशन आइसोलेशन में 15dB की गिरावट का अलर्ट मिला। हमने तुरंत कीसाइट N5291A वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक लिया और माइक्रोवेव एनेकोइक चैंबर की ओर भागे — अंदाज़ा लगाइए क्या हुआ? नालीदार हॉर्न की ग्रूव डेप्थ टॉलरेंस ±0.03mm से अधिक हो गई थी (94GHz पर तरंग दैर्ध्य के 1/100 के बराबर), जिससे सतह करंट वितरण सीधे तौर पर खराब हो गया। यदि यह एक साधारण हॉर्न के साथ होता, तो यह पूरी तरह से बर्बाद हो गया होता, लेकिन नालीदार संरचना अपनी हाइब्रिड मोड प्रसार विशेषताओं के कारण 40 मिनट तक टिकने में सफल रही, जिससे ग्राउंड स्टेशन को बैकअप चैनल पर स्विच करने के लिए पर्याप्त समय मिल गया।

सैटेलाइट संचार में कोई भी जानता है कि नियर-फील्ड फेज रिपल एक टिक-टिक करता समय बम है। पिछले साल, हमने एक निर्माता के दोषपूर्ण हिस्से को अलग किया और पाया कि उन्होंने सीधे थ्री-एक्सिस मिलिंग मशीन का उपयोग करके नालीदार खांचे बनाए थे। मेरी राय में, यह सर्जरी के लिए रसोई के चाकू का उपयोग करने जैसा है — नालीदार संरचनाओं का सार इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग तकनीक में निहित है, जो टूथ सतह खुरदरापन Ra＜0.4μm प्राप्त करने के लिए डिस्चार्ज गैप के माध्यम से माइक्रो-प्लाज्मा को नियंत्रित करती है। हमारी लैब GF Machining Solutions AgieCharmilles CUT 2000XP का उपयोग करती है, जिससे ±2μm के भीतर सटीकता प्राप्त होती है।

चरम वातावरण की बात करें तो, पिछले साल FAST रेडियो टेलीस्कोप को अपग्रेड करते समय, हमें एक अजीब समस्या का सामना करना पड़ा: सतह एल्यूमीनियम ऑक्साइड कोटिंग कम तापमान पर टूट गई। पता चला कि कोटिंग की मोटाई ने स्किन डेप्थ का ध्यान नहीं रखा था — 94GHz पर, तांबे की स्किन डेप्थ केवल 0.21μm है, और चालकता सुनिश्चित करने और ऑक्सीकरण को रोकने के लिए कोटिंग को 0.8-1.2μm के बीच नियंत्रित किया जाना चाहिए। अब, हमारी नालीदार संरचनाएं सभी मैग्नेट्रोन स्पटरिंग गोल्ड प्लेटिंग का उपयोग करती हैं, जो ECSS-Q-ST-70C अनुच्छेद 6.4.1 द्वारा आवश्यक सतह उपचार प्रक्रिया के साथ संयुक्त है। परीक्षणों से पता चलता है कि 4K कम तापमान पर भी, VSWR ＜1.15 रह सकता है।

एक बार, नासा JPL के एक साथी के साथ बातचीत करते समय, उन्होंने उल्लेख किया कि उनके नवीनतम डीप-स्पेस एंटीना में वेरिएबल पीरियड कोरूगेशन (variable period corrugation) का उपयोग किया गया है। यह इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगों के लिए वेरिएबल गियर लगाने जैसा है, जो विभिन्न फ्रीक्वेंसी बैंड में समतुल्य प्रतिबाधा को स्वचालित रूप से समायोजित करता है। परीक्षणों से पता चलता है कि X से Ka बैंड के भीतर, अक्षीय अनुपात 1.5dB के भीतर स्थिर रहता है। हालाँकि, इस संरचना में मशीनीकृत करने की पागलपन भरी आवश्यकताएं हैं — प्रत्येक नालीदार खांचे की अवधि त्रुटि ＜±0.7% होनी चाहिए। इसके लिए, हमारी कार्यशाला ने विशेष रूप से रेनिशॉ (Renishaw) का REVO फाइव-एक्सिस माप सिस्टम स्थापित किया।

क्या अतिरिक्त लागत सार्थक है

पिछले जून में, AsiaSat-7 ने कक्षा में फीड नेटवर्क VSWR में अचानक वृद्धि का अनुभव किया, जिससे ट्रांसपोंडर गेन में सीधे 1.8dB की गिरावट आई। ग्राउंड स्टेशन टीम उनके रोहडे एंड श्वार्ज़ ZVA67 द्वारा मापे गए डेटा पर पसीना बहा रही थी — MIL-STD-188-164A सेक्शन 4.3.2 के अनुसार, इसने पहले ही लेवल 3 फॉल्ट अलर्ट ट्रिगर कर दिया था। विश्लेषण के बाद पता चला कि मूल कारण पारंपरिक हॉर्न डिज़ाइन में सतह करंट वितरण पर नियंत्रण खोना था।

यहीं पर रिज़्ड हॉर्न की डिज़ाइन लागत काम आती है। साधारण हॉर्न को मशीनीकृत करने के लिए $80 प्रति घंटे की दर से CNC मशीनों का उपयोग करके बनाया जाता है। हालाँकि, रिज़्ड संरचना के लिए EDM (इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग) और केमिकल इचिंग के संयोजन की आवश्यकता होती है, जिससे एकल-यूनिट प्रसंस्करण लागत तिगुनी हो जाती है। लेकिन अंदाज़ा लगाइए क्या हुआ? जब ChinaStar 9B को रिज़्ड फीड में अपग्रेड किया गया, तो उपग्रह का समग्र EIRP (समतुल्य समदैशिक विकिरणित शक्ति) 3.2dB बढ़ गया, जिससे ट्रांसपोंडर लीजिंग शुल्क पर सालाना $2.2 मिलियन की बचत हुई।

सैटेलाइट के साथ काम करने वाला कोई भी व्यक्ति जानता है कि डॉपलर मुआवजा (Doppler compensation) कितना महंगा हो सकता है। साधारण हॉर्न का फेज सेंटर किसी शराबी की तरह ड्रिफ्ट करता है, जिसके लिए हर ऑर्बिटल सुधार के बाद बीमफॉर्मिंग एल्गोरिदम रिकैलिब्रेशन की आवश्यकता होती है। पिछले महीने, मैंने पास्टर्नैक (Pasternack) के PE15SJ20 औद्योगिक-ग्रेड हॉर्न को अलग किया और पाया कि इसका मोड प्योरिटी फैक्टर 0.85 से नीचे था। एरावेंट के रिज़्ड डिज़ाइन पर स्विच करने पर, मापी गई मोड प्योरिटी 0.97 तक बढ़ गई, जिससे ग्राउंड स्टेशन पर एंटीना कैलिब्रेशन समय आधा हो गया — जिससे ट्रैकिंग जहाज किराए के शुल्क पर वास्तविक पैसे की बचत हुई।

यहाँ एक और उदाहरण है: पिछले साल, ESA (यूरोपीय अंतरिक्ष एजेंसी) ने डाइलेक्ट्रिक-लोडेड वेवगाइड जीवन परीक्षण आयोजित किए। साधारण हॉर्न वैक्यूम में 200 घंटे से अधिक नहीं टिक सके और उनमें माइक्रो-डिस्चार्ज होने लगे। लेकिन रिज़्ड डिज़ाइन, सतह करंट सप्रेशन के कारण, ECSS-Q-ST-70C मानकों के तहत 1000 घंटे तक टिका रहा। हालाँकि इसके लिए शुरुआत में सामग्री शुल्क में अतिरिक्त $150,000 खर्च हुए, लेकिन कक्षा में विफलताओं के लिए $8 मिलियन के बीमा दावे की तुलना में, क्या आपको लगता है कि वह पैसा अच्छी तरह से खर्च किया गया था?

कीसाइट N5291A नेटवर्क एनालाइजर का डेटा झूठ नहीं बोलता: रिज़्ड संरचनाएं पारंपरिक डिज़ाइन की तुलना में 24-32GHz बैंड में 12% कम नियर-फील्ड फेज जिटर प्रदर्शित करती हैं। इसका अर्थ है ऑनबोर्ड राउटर कोडिंग दरों में 15% की वृद्धि, जिसका अर्थ है उपग्रह के जीवनचक्र में डेटा ट्रांसमिशन राजस्व में $4.7 मिलियन की वृद्धि। जैसा कि सैन्य हलकों में कहा जाता है, “महंगा होना समस्या नहीं है, अप्रभावी होना ही असली बर्बादी है।”

चरम वातावरण में उत्तरजीविता दर

पिछले साल, ChinaSat 9B ने कक्षा में अचानक डॉपलर सुधार विफलता का अनुभव किया, जिससे ग्राउंड स्टेशन पर मापा गया EIRP मान ITU-R S.1327 मानक रेखा से 2.3dB नीचे गिर गया। रात के 3 बजे, शीआन सैटेलाइट कंट्रोल सेंटर के लोगों ने मुझे फोन किया: “भाई, VSWR 1.5 तक बढ़ गया है। क्या तुम्हारा मिलिट्री-मानक समाधान इसे संभाल सकता है?” एक IEEE MTT-S समिति के सदस्य के रूप में, मैं वैक्यूम रेडिएशन वातावरण में साधारण हॉर्न एंटेना की विचित्रताओं को अच्छी तरह जानता हूँ — फेज थर्मल ड्रिफ्ट बीम पॉइंटिंग को आधा बीम चौड़ाई तक झुका सकता है।

पिछले महीने स्पेसएक्स स्टारलिंक 2875 से मिला सबक स्पष्ट था: थर्मल-वैक्यूम साइक्लिंग के तहत साधारण हॉर्न एंटेना के डाइलेक्ट्रिक सपोर्ट ब्रैकेट ने ±5% का डाइलेक्ट्रिक स्थिरांक ड्रिफ्ट पैदा किया। MIL-STD-188-164A सेक्शन 7.3.2 परीक्षण के अनुसार, इससे 94GHz बैंड में 0.7dB का उतार-चढ़ाव हुआ — और सैटेलाइट का ग्राउंड स्टेशन से अभी भी 42° का एलिवेशन एंगल था।

• क्रायोजेनिक वेल्डिंग प्रक्रिया: CTE बेमेल को खत्म करने के लिए तरल नाइट्रोजन में फ्लैंज असेंबली पूरी की गई
• सैंडविच शील्डिंग: 0.1mm मोलिब्डेनम + 0.05mm बेरिलियम कॉपर + 0.2mm इन्वार (Invar), विशेष रूप से गामा-रे आयनीकरण को ब्लॉक करने के लिए डिज़ाइन किया गया
• सेल्फ-कंपनसेटिंग नालीदार संरचना: परिवेश के तापमान में हर 1°C की वृद्धि के लिए, रिज़ की गहराई 0.3μm द्वारा स्वचालित रूप से समायोजित हो जाती है (नासा JPL TM-2023-1142 द्वारा सत्यापित)

जब हमने पिछले साल ESA को अल्फा मैग्नेटिक स्पेक्ट्रोमीटर को अपग्रेड करने में मदद की, तो हमने कीसाइट N5291A के साथ दोनों समाधानों का परीक्षण किया। साधारण हॉर्न ने वैक्यूम वातावरण में अपनी बिजली क्षमता आधी होते देखी, जबकि रिज़्ड संरचना ने मल्टीपैक्टर सप्रेशन (multipactor suppression) के कारण बिजली सहनशीलता में 17% सुधार किया। जियोस्टेशनरी ऑर्बिट में, यह सीधे तौर पर प्रभावित करता है कि क्या कोई सैटेलाइट सौर तूफान के महत्वपूर्ण 15 मिनट तक जीवित रह सकता है।

यदि आप अंतिम परीक्षण चाहते हैं, तो ECSS-Q-ST-70C मानक के “डेडली ट्रायो” (Deadly Trio) को देखें: पहले, 48 घंटे तक 100MeV प्रोटॉन के साथ बमबारी करें, फिर -196℃ से +150℃ थर्मल शॉक के 20 चक्रों के अधीन करें, और अंत में 2×10^15 एटम/cm² के परमाणु ऑक्सीजन फ्लक्स के साथ क्षरण करें। तीसरे चरण तक, साधारण हॉर्न छलनी बन जाते हैं, जबकि हमारे सैंपल ने रोहडे एंड श्वार्ज़ ZVA67 पर केवल 0.07dB इंसर्शन लॉस परिवर्तन दिखाया — ऐसा डेटा जिसने US2024178321B2 पेटेंट के दावों में जगह बनाई।

5G बेस स्टेशन विशेष संस्करण

मुझे अभी भी पिछले साल का वह दृश्य याद है जब शेन्ज़ेन के एक प्रमुख व्यावसायिक जिले में कई 5G बेस स्टेशन ऑफलाइन हो गए थे। हुआवेई (Huawei) AAU5285 उपकरण ने पीक ऑवर्स के दौरान अचानक ओवरहीट सुरक्षा को ट्रिगर कर दिया, जिससे एंटीना पैनल का तापमान 87℃ (मापा गया मान: 86.7±1.3℃) तक बढ़ गया। इससे ट्रांसमिट पावर में 15dB की गिरावट आई, जिससे आस-पास के उपयोगकर्ता टिकटॉक तक सुचारू रूप से स्क्रॉल नहीं कर पा रहे थे। हम एगिलेंट N9020B स्पेक्ट्रम विश्लेषक के साथ वहाँ पहुँचे और पाया कि 28GHz बैंड में मानक हॉर्न एंटीना का बीम विरूपण डिज़ाइन मान से 2.8 गुना अधिक था (3GPP 38.901 प्रोटोकॉल के अनुसार, अधिकतम स्वीकार्य ±1.5dB उतार-चढ़ाव)।

अब आप समझ गए कि बेस स्टेशन एंटेना को फिर से डिज़ाइन करने की आवश्यकता क्यों है? पारंपरिक एल्यूमीनियम मिश्र धातु हॉर्न मिलीमीटर-वेव बैंड में मूल रूप से माइक्रोवेव स्टीमर हैं। हमारे परीक्षणों से पता चला है कि जब वेवगाइड की भीतरी दीवार का खुरदरापन Ra > 0.4μm (एक बाल के व्यास के 1/200वें हिस्से के बराबर) होता है, तो 94GHz सिग्नल स्प्यूरियस मोड विकसित करते हैं, जो बीम पॉइंटिंग सटीकता को 3.2° तक झुका सकते हैं — प्रभावी रूप से सिग्नल बीम को पड़ोसी इमारत के शौचालय की ओर लक्षित कर देते हैं।

हमारा समाधान सीधा था — पारंपरिक धातुओं को एल्यूमीनियम नाइट्राइड सिरेमिक से बदलें। इस सामग्री का डाइलेक्ट्रिक स्थिरांक 9.8 (@28GHz) है और थर्मल चालकता 320W/m·K है, जो एल्यूमीनियम मिश्र धातु से छह गुना अधिक है। वास्तविक दुनिया के परिनियोजन डेटा से पता चलता है कि समान ट्रांसमिट पावर के तहत, एंटीना पैनल का तापमान 55℃ के भीतर रखा जाता है, जिससे थर्मल ड्रिफ्ट 82% कम हो जाता है।

जो चीज़ वास्तव में ऑपरेटरों को पसंद आती है, वह है डायनेमिक हीट डिसिपेशन आर्किटेक्चर। हमने रेडिएटिंग यूनिट के पीछे 48 माइक्रो हीट पाइप एम्बेड किए, जो चैनल ऑक्युपेंसी 75% से अधिक होने पर स्वचालित रूप से फेज-चेंज कूलिंग को सक्रिय कर देते हैं। इसने ZTE AXON एंटीना MTBF (विफलताओं के बीच औसत समय) को 50,000 घंटे से बढ़ाकर 87,000 घंटे कर दिया, जो सैन्य-ग्रेड GJB 899A-2009 मानकों को पूरा करता है।

अब बीम प्रबंधन के बारे में बात करते हैं। प्रत्येक हॉर्न में ट्यून करने योग्य फेज शिफ्टर्स जोड़कर, हमने 0.25° सटीक बीम ट्यूनिंग प्राप्त की। गुआंगज़ौ टॉवर पर फील्ड परीक्षणों से पता चला कि भारी बारिश (50mm/h) के दौरान, इस डिज़ाइन वाले बेस स्टेशनों ने -87dBm एज कवरेज स्तर बनाए रखा, जो पारंपरिक डिज़ाइन की तुलना में 9dB अधिक था।

• इसमें कंजूसी न करें: एक विक्रेता ने लागत बचाने के लिए कोलिजन डिटेक्शन रडार हटा दिया, जिसके परिणामस्वरूप एंटीना ऐरे बिना अलार्म ट्रिगर किए 2° झुक गया, जिससे पूरे नेटवर्क की हैंडओवर सफलता दर 99.2% से गिरकर 91% हो गई।
• इंस्टालेशन के लिए ज़रूरी बातें: फीडर इंटरफेस को टॉर्क रिंच के साथ ठीक 5N·m तक कसा जाना चाहिए। पिछली बार, एक निर्माण चालक दल ने एक नियमित रिंच का उपयोग किया था, जिससे सभी 32 चैनलों पर VSWR सीमा से अधिक हो गया।

अंत में, परिनियोजन से पहले फुल-बैंड फ्रीक्वेंसी स्वीप के लिए हमेशा वेक्टर नेटवर्क विश्लेषक (VNA) का उपयोग करें। हमने सबसे खराब स्थिति देखी है: कांच के पर्दे की दीवारों के पास एक बेस स्टेशन ने मल्टीपाथ हस्तक्षेप पैदा किया, जिससे बिट एरर दर मानक मानों से 47 गुना बढ़ गई। इसे एक एडेप्टिव फिल्टर जोड़कर ठीक किया गया था, लेकिन प्रोजेक्ट की स्वीकृति में 23 दिनों की देरी हुई।