पैराबोलिक डिश एंटेना, जो लंबी दूरी के संचार में सामान्य हैं, उच्च गेन (30–40 dBi) और संकीर्ण बीमविड्थ (1–2° हाफ-पावर) की विशेषता रखते हैं, जो कई किलोमीटर तक संकेतों को केंद्रित करने के लिए आदर्श हैं। 2–40 GHz (जैसे, सैटेलाइट लिंक) पर काम करते हुए, 1 मीटर व्यास वाली डिश पाथ लॉस (path loss) को कम करती है; सटीक पॉइंटिंग (<0.1° एलाइनमेंट) मजबूत रिसेप्शन सुनिश्चित करती है, जो दूरस्थ ट्रांसमिशन में सर्वदिशीय (omnidirectional) एंटेना से 20–30 dB बेहतर प्रदर्शन करती है।
Table of Contents
मीलों तक बात करने के लिए एंटेना
VHF या UHF संकेतों के विपरीत जो सीधी रेखाओं में यात्रा करते हैं, HF रेडियो तरंगें (3 से 30 MHz तक) पृथ्वी के आयनमंडल (ionosphere) और जमीन के बीच टकराकर वापस आती हैं। यह स्काईवेव प्रोपेगेशन (skywave propagation) एक छोटे ट्रांसमीटर को, केवल 100 वाट बिजली (एक चमकीले लाइट बल्ब के बराबर) का उपयोग करके, महासागरों के पार संकेत भेजने में सक्षम बनाता है। उदाहरण के लिए, एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया 20-मीटर डायपोल एंटीना 1,000 से 4,000 किमी की दूरी पर विश्वसनीय रूप से वॉयस और डेटा लिंक स्थापित कर सकता है। इस संचार की दक्षता काफी हद तक एंटीना के डिज़ाइन और दिन के समय पर निर्भर करती है; दिन के समय संचार 21 MHz जैसी उच्च आवृत्तियों पर सबसे अच्छा होता है, जबकि रात के समय 7 MHz जैसे निचले बैंड बेहतर होते हैं। यह HF को लंबी दूरी के संचार के लिए एक लागत प्रभावी समाधान बनाता है जहाँ उपग्रह या फाइबर ऑप्टिक्स जैसे बुनियादी ढांचे उपलब्ध नहीं हैं या बहुत महंगे हैं, एक मजबूत स्टेशन के लिए शुरुआती सेटअप लागत $200 से $2,000 तक होती है।
20-मीटर एमेच्योर रेडियो बैंड (14.0-14.35 MHz) के लिए, इसका मतलब लगभग 10 मीटर (33 फीट) लंबा तार है, जिसे अच्छे प्रदर्शन के लिए कम से कम 6 मीटर (20 फीट) की ऊंचाई पर दो सपोर्ट के बीच बांधा जाता है। इसकी दक्षता स्थापना की ऊंचाई और आसपास के इलाके के आधार पर 30% से 60% तक हो सकती है। अधिक केंद्रित शक्ति और अधिक रेंज के लिए, यागी-उदा (Yagi-Uda) जैसे दिशात्मक एंटेना का उपयोग किया जाता है। 20-मीटर बैंड के लिए 3-एलिमेंट यागी में लगभग 7 dBi का फॉरवर्ड गेन हो सकता है, जो डायपोल की तुलना में प्रभावी विकीर्ण शक्ति (effective radiated power) को तीन गुना कर देता है। यह इसे संकेतों को और आगे धकेलने और कमजोर संकेतों को खींचने की अनुमति देता है। हालांकि, ये बड़े और अधिक जटिल होते हैं; एक 3-एलिमेंट यागी की बूम लंबाई 5-6 मीटर हो सकती है और वजन 25 किलोग्राम से अधिक हो सकता है, जिसे घुमाने के लिए एक मजबूत और अक्सर महंगे मस्तूल (mast) या टावर की आवश्यकता होती है।
| एंटीना प्रकार | विशिष्ट आवृत्ति रेंज | अनुमानित गेन | मुख्य लाभ | सामान्य उपयोग का मामला |
|---|---|---|---|---|
| डायपोल (Dipole) | 3-30 MHz | 0 dBi (संदर्भ) | सरल, कम लागत, सर्वदिशीय | शुरुआती सेटअप, पोर्टेबल संचालन |
| वर्टिकल (Vertical) | 3-30 MHz | -1 to 3 dBi | छोटा पदचिह्न, 360-डिग्री कवरेज | समुद्री मोबाइल, सीमित स्थान वाली स्थापनाएँ |
| यागी-उदा (Yagi-Uda) | 14-30 MHz | 7-12 dBi | उच्च दिशात्मक गेन और चयनात्मकता | एक विशिष्ट क्षेत्र को लक्षित करने वाले फिक्स्ड स्टेशन |
| लॉग-पेरियोडिक (Log-Periodic) | 3-30 MHz | 5-8 dBi | विस्तृत आवृत्ति कवरेज, दिशात्मक | निगरानी स्टेशन, सरकारी/व्यावसायिक उपयोग |
सर्वदिशीय (omnidirectional) कवरेज के लिए, एक वर्टिकल या डायपोल पर्याप्त है। लेकिन 5,000 किमी से अधिक दूर एक विशिष्ट महाद्वीप को लक्षित करने के लिए, एक बड़े यागी एरे से 15 dBi गेन एक फुसफुसाहट और एक स्पष्ट संकेत के बीच का अंतर पैदा कर सकता है, जो प्राप्त करने वाले छोर पर आपके सिग्नल की ताकत को प्रभावी रूप से 30 के कारक से बढ़ा देता है। ये सिस्टम एमेच्योर रेडियो, समुद्री तट स्टेशनों और दूरस्थ सरकारी चौकियों में मुख्य आधार हैं, जो एक लचीला संचार लिंक प्रदान करते हैं जो कमजोर बुनियादी ढांचे से स्वतंत्र है।
वैश्विक कॉलों के लिए बड़े डिश
जब आपकी संचार ज़रूरतें पृथ्वी के वायुमंडल से बाहर तक फैल जाती हैं, तो आपको एक बड़े डिश की आवश्यकता होती है। पैराबोलिक रिफ्लेक्टर एंटेना, जिन्हें आमतौर पर “डिश” कहा जाता है, उपग्रह और गहरे अंतरिक्ष संचार के मुख्य साधन हैं। ये विशाल संरचनाएं, जो घरेलू सैटेलाइट टीवी के लिए कॉम्पैक्ट 1.2-मीटर मॉडल से लेकर नासा के डीप स्पेस नेटवर्क एंटेना के विशाल 70-मीटर व्यास तक होती हैं, माइक्रोवेव संकेतों को अत्यधिक सटीकता के साथ केंद्रित करके काम करती हैं। वे मुख्य रूप से 3 GHz से 30 GHz (10 सेमी से 1 सेमी की तरंग दैर्ध्य) तक सुपर हाई-फ्रीक्वेंसी (SHF) बैंड में काम करते हैं। यह उच्च-आवृत्ति फोकस उन्हें अंतरग्रहीय दूरियों पर भारी मात्रा में डेटा भेजने की अनुमति देता है। एक मानक 3.8-मीटर वाणिज्यिक सैटेलाइट डिश 12 GHz पर लगभग 48 dBi का गेन प्राप्त कर सकती है। इस अविश्वसनीय केंद्रित शक्ति का अर्थ है कि इस तरह के डिश से जुड़ा एक 20-वाट ट्रांसमीटर अपने लक्षित दिशा में 1.2 मेगावाट से अधिक बिजली प्रभावी ढंग से विकीर्ण कर सकता है, जो 36,000 किमी दूर जियोस्टेशनरी ऑर्बिट में उपग्रहों को 100 मेगाबिट प्रति सेकंड से अधिक की गति से विश्वसनीय डेटा लिंक सक्षम बनाता है।
इन एंटेना के पीछे का मूल सिद्धांत आने वाली और बाहर जाने वाली रेडियो तरंगों को एक एकल फोकल बिंदु (focal point) पर केंद्रित करने की पैराबोलिक रिफ्लेक्टर की क्षमता है जहाँ एक फीड हॉर्न रखा जाता है। डिश का आकार प्रदर्शन के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक है; व्यास के वर्ग के साथ गेन बढ़ता है। व्यास को 3 मीटर से बढ़ाकर 6 मीटर करने से गेन चार गुना हो जाता है, जिससे लगभग 6 dB जुड़ जाता है, जो भारी बारिश के दौरान लिंक बनाए रखने या उसे खो देने के बीच का अंतर हो सकता है।
Ku-बैंड (12-18 GHz) में काम करने वाले उपग्रह के लिए, 60 सेमी का डिश साफ मौसम में एक स्थिर लिंक प्रदान कर सकता है, लेकिन लगातार बारिश वाले क्षेत्रों में विश्वसनीय सेवा के लिए 1.2 मीटर का डिश अक्सर न्यूनतम आवश्यकता होती है, क्योंकि बारिश सिग्नल को 10-20 dB तक कम कर सकती है। डिश की सतह की सटीकता भी महत्वपूर्ण है; उच्च-आवृत्ति Ka-बैंड (26-40 GHz) संचालन के लिए, दक्षता को 60% से ऊपर बनाए रखने के लिए पैनल में विचलन 1 मिमी से कम होना चाहिए। यही कारण है कि बड़े डिश कम तापीय विस्तार गुणांक (thermal expansion coefficients) वाली एल्युमीनियम या फाइबरग्लास जैसी सामग्रियों से बनाए जाते हैं, जिससे 40° सेल्सियस के तापमान परिवर्तन के तहत प्रदर्शन सुसंगत बना रहता है।
टेलीपोर्ट संचालन के लिए उपयोग किए जाने वाले वाणिज्यिक 5-मीटर डिश की लागत $50,000 से $150,000 के बीच हो सकती है, जिसमें विशाल कंक्रीट की नींव और मोटर चालित ट्रैकिंग सिस्टम शामिल नहीं हैं, जो आकाश में चलते लक्ष्य पर 0.05 डिग्री से कम की सटीकता के साथ इसे केंद्रित रखने के लिए आवश्यक हैं। ये सिस्टम वैश्विक टेलीविजन प्रसारण, अंतर्राष्ट्रीय टेलीफोनी और मौसम उपग्रह डेटा रिसेप्शन के लिए मौलिक हैं, जो हर दिन टेराबाइट्स डेटा को 10e-12 से बेहतर बिट एरर रेट (BER) के साथ संभालते हैं।
लंबी दूरियों के लिए वायर लूप
दशकों से, रेडियो उत्साही और पेशेवरों ने कुशल लंबी दूरी के संचार के लिए लूप एंटेना का उपयोग किया है, विशेष रूप से चुनौतीपूर्ण लो-फ्रीक्वेंसी (LF) और मीडियम-फ्रीक्वेंसी (MF) बैंड में। एक साधारण वायर डायपोल के विपरीत, लूप एंटीना में तार का एक कॉइल होता है, जो अक्सर गोलाकार या चौकोर होता है, जो अपने ऑपरेटिंग तरंग दैर्ध्य के सापेक्ष काफी कॉम्पैक्ट हो सकता है। 160-मीटर बैंड (1.8-2.0 MHz) के लिए एक विशिष्ट छोटा ट्रांसमिटिंग लूप व्यास में केवल 3 मीटर का हो सकता है, जो 80-मीटर की आधी तरंग दैर्ध्य का एक छोटा हिस्सा है, फिर भी यह उच्च-वोल्टेज कैपेसिटर से फीड किए जाने पर प्रभावी ढंग से सिग्नल विकीर्ण कर सकता है। ये एंटेना अपने रिसेप्शन पैटर्न में गहरे नल (deep nulls) के लिए प्रसिद्ध हैं, जो विशिष्ट दिशाओं से आने वाले स्टैटिक और हस्तक्षेप को खारिज करने में अविश्वसनीय रूप से प्रभावी होते हैं, अक्सर सिग्नल-टू-नॉइज़ रेशियो (SNR) में 15-20 dB का सुधार करते हैं। जबकि उनकी विकिरण दक्षता स्वाभाविक रूप से कम होती है—अक्सर आकार और आवृत्ति के आधार पर 2% और 40% के बीच—उनका छोटा आकार और दिशात्मक चयनात्मकता उन्हें शहर की बालकनियों या दूरस्थ क्षेत्रों के संचालन के लिए एक अनूठा उपकरण बनाती है जहाँ स्थान की कमी होती है।
परिचालन सिद्धांत लूप के भीतर एक उच्च सर्कुलेटिंग करंट पर टिका होता है। 7.2 MHz पर ट्यून किए गए 2-मीटर व्यास के लूप के लिए, सर्कुलेटिंग करंट फीडलाइन करंट से 10 से 20 गुना अधिक हो सकता है। इसके लिए तीव्र RF क्षेत्रों को संभालने के लिए कम से कम 5,000 वोल्ट की वोल्टेज रेटिंग वाले उच्च-गुणवत्ता वाले वैक्यूम वेरिएबल कैपेसिटर के उपयोग की आवश्यकता होती है, जो अकेला ही $200 और $600 के बीच खर्च हो सकता है। एक छोटे लूप की दक्षता भौतिक विज्ञान द्वारा सख्ती से शासित होती है: यह लूप के क्षेत्रफल और घुमावों (turns) की संख्या के वर्ग के गुणनफल के समानुपाती होती है। हालांकि, घुमावों की संख्या को दोगुना करने से RF प्रतिरोध चार गुना हो जाता है, इसलिए मोटे 25 मिमी तांबे के टयूबिंग से बना सिंगल टर्न लूप लगभग हमेशा पतले तार से बने मल्टी-टर्न लूप से बेहतर प्रदर्शन करता है। 14 MHz पर 1-मीटर लूप के लिए, विकिरण प्रतिरोध मात्र 0.01 ओम हो सकता है, जिसका अर्थ है कि 20% दक्षता रेटिंग प्राप्त करने के लिए भी कंडक्टर और लॉस रेजिस्टेंस को 0.05 ओम से नीचे रखा जाना चाहिए। यही कारण है कि सामग्री का चुनाव महत्वपूर्ण है।
1.5 मीटर परिधि वाले और 30 मिमी एल्युमीनियम टयूबिंग से निर्मित एक छोटे लूप एंटीना ने, जब एक मैचिंग नेटवर्क के साथ 3.85 MHz पर ट्यून किया गया, तो मात्र 3 kHz की -3 dB बैंडविड्थ प्रदर्शित की। इसके लिए हर बार आवृत्ति के 1.5 kHz से अधिक बदलने पर पुन: ट्यूनिंग (retuning) की आवश्यकता होती थी।
लूप एंटीना तैनात करने के लिए मुख्य विचार:
- ट्यूनिंग यूनिट: लूप की स्वाभाविक रूप से संकीर्ण बैंडविड्थ को दूर करने के लिए एक अनिवार्य आवश्यकता, जो 160 मीटर बैंड पर 10 kHz से कम हो सकती है। बार-बार बैंड बदलने के लिए मोटर चालित रिमोट ट्यूनिंग अक्सर आवश्यक होती है।
- स्थान: पास की धातु की वस्तुओं और संरचनाओं से लूप का प्रदर्शन गंभीर रूप से खराब हो जाता है। जमीन से ऊपर ऊंचाई (न्यूनतम 0.1 तरंग दैर्ध्य) ग्राउंड लॉस को काफी कम कर देती है, जो कुल सिस्टम नुकसान का 50% से अधिक हो सकता है।
- अनुप्रयोग: हालांकि उच्च-शक्ति प्रसारण के लिए कम कुशल हैं, वे शोर स्रोतों के दिशात्मक नलिंग (directional nulling) के लिए और गुप्त कम-शक्ति (QRP) संचालन के लिए असाधारण हैं जहाँ एक बड़ा डायपोल अव्यावहारिक है।
अपनी चुनौतियों के बावजूद, $200 से कम की सामग्री में निर्मित एक अच्छी तरह से बना लूप एंटीना केवल 10 वाट बिजली का उपयोग करके 2,000 किमी से अधिक के संपर्क की सुविधा प्रदान कर सकता है, यह साबित करते हुए कि वैश्विक पहुंच प्राप्त करने के लिए केवल भौतिक आकार ही एकमात्र कारक नहीं है।
आवृत्ति बैंड द्वारा चुनाव
40-मीटर एमेच्योर बैंड (7.0-7.3 MHz) के लिए अनुकूलित एक डायपोल लगभग 20 मीटर लंबा होगा, जबकि 2.4 GHz वाई-फाई एंटीना केवल कुछ सेंटीमीटर का होता है। आकार और आवृत्ति का यह संबंध तरंग दैर्ध्य (λ) द्वारा शासित होता है, जिसकी गणना 300 / MHz में आवृत्ति के रूप में की जाती है, जो मीटर में परिणाम देता है। एंटीना की दक्षता सीधे इस बात से जुड़ी होती है कि उसके आयाम इस तरंग दैर्ध्य के साथ कितनी अच्छी तरह प्रतिध्वनित (resonate) होते हैं। उदाहरण के लिए, एक हाफ-वेव डायपोल को वेग कारक (velocity factor) नामक वास्तविक दुनिया के प्रभाव के कारण गणना की गई आधी तरंग दैर्ध्य का लगभग 95% होना चाहिए। अपने डिज़ाइन किए गए बैंड के बाहर एंटीना को संचालित करने से उच्च स्टैंडिंग वेव रेशियो (SWR) होता है, जो अक्सर 3:1 से ऊपर होता है, जो आपके ट्रांसमीटर की 25% से अधिक बिजली को उसके एम्पलीफायर चरणों में वापस परावर्तित कर सकता है, जिससे संभावित रूप से क्षति हो सकती है और आपकी प्रभावी विकीर्ण शक्ति आधी से अधिक कम हो सकती है।
निचली आवृत्तियाँ, 3 MHz से 30 MHz (HF) तक, अंतरमहाद्वीपीय संचार के लिए आयनमंडलीय अपवर्तन (ionospheric refraction) पर निर्भर करती हैं। इन बैंडों के लिए एंटेना बड़े होते हैं; एक पूर्ण आकार का 80 मीटर डायपोल 40 मीटर तक फैला होता है। उच्च आवृत्तियाँ, 30 MHz से 300 MHz (VHF) और 300 MHz से 3 GHz (UHF) तक, आमतौर पर सीधी रेखाओं (लाइन-ऑफ-साइट) में यात्रा करती हैं। यहाँ एंटेना छोटे होते हैं लेकिन उन्हें ऊंचाई और स्पष्ट रास्तों की आवश्यकता होती है। 3 GHz (SHF/EHF) से ऊपर, सिग्नल वायुमंडलीय अवशोषण के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं लेकिन विशाल डेटा क्षमता और बहुत छोटे एंटेना की अनुमति देते हैं, जिनका उपयोग सैटेलाइट लिंक और 5G के लिए किया जाता है। मुख्य समझौता भौतिक आकार और डेटा बैंडविड्थ के बीच है; एक 1.2-मीटर सैटेलाइट डिश 12 GHz पर 50 Mbps डेटा स्ट्रीम को संभाल सकता है, जबकि 20-मीटर लंबा HF तार केवल 3 kHz बैंडविड्थ संभाल सकता है जो SSB वॉयस के लिए उपयुक्त है।
[Image showing the scale of different antennas from a long wire HF antenna to a tiny microwave patch antenna]
| आवृत्ति बैंड | तरंग दैर्ध्य रेंज | प्रमुख एंटीना प्रकार | विशिष्ट गेन रेंज | प्राथमिक उपयोग का मामला |
|---|---|---|---|---|
| HF (3-30 MHz) | 100m – 10m | डायपोल, वर्टिकल, यागी | 0 dBi to 15 dBi | लंबी दूरी का स्काईवेव संचार |
| VHF (30-300 MHz) | 10m – 1m | J-Pole, यागी (5-8 तत्व) | 3 dBi to 12 dBi | FM रेडियो, स्थानीय टू-वे रेडियो (लाइन-ऑफ-साइट) |
| UHF (300 MHz-3 GHz) | 1m – 10cm | पैनल, पैच, हेलिकल | 8 dBi to 24 dBi | TV, GPS, GSM, वाई-फाई, ब्लूटूथ |
| SHF (3-30 GHz) | 10cm – 1cm | पैराबोलिक डिश, हॉर्न | 20 dBi to 50 dBi | सैटेलाइट, रडार, पॉइंट-टू-पॉइंट माइक्रोवेव लिंक |
बैंड द्वारा चुनाव करते समय मुख्य विचार:
- भौतिक आकार: 146 MHz के लिए एक VHF एंटीना लगभग 1 मीटर लंबा होता है, जबकि 440 MHz के लिए UHF एंटीना लगभग 34 सेमी का होता है। स्थापना स्थान अक्सर व्यवहार्य बैंड और एंटीना प्रकार निर्धारित करता है।
- गेन और रेडिएशन पैटर्न: कम गेन वाले सर्वदिशीय एंटेना स्थानीय संपर्कों के लिए 360-डिग्री कवरेज प्रदान करते हैं, जबकि उच्च-गेन यागी या डिश दूर के संकेतों को लक्षित करने के लिए 10 डिग्री जितनी संकीर्ण बीमविड्थ में शक्ति केंद्रित करते हैं।
- सामग्री और निर्माण लागत: HF एंटेना $50 से कम में तार से बनाए जा सकते हैं, जबकि सेलुलर बेस स्टेशनों के लिए सटीक-निर्मित, वेदरप्रूफ UHF सेक्टर पैनल एंटेना की कीमत प्रति यूनिट $2,000 से अधिक हो सकती है।
- वायुमंडलीय अवशोषण: 10 GHz से ऊपर की आवृत्तियों पर, भारी बारिश के दौरान बारिश का प्रभाव (rain fade) 20 dB से अधिक सिग्नल क्षीणन का कारण बन सकता है, जो बारिश वाले जलवायु में सैटेलाइट इंटरनेट विश्वसनीयता के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है।
दिशात्मक बनाम सर्वदिशीय एंटेना
एक सर्वदिशीय (omnidirectional) एंटीना, जैसे कि एक सामान्य वर्टिकल व्हिप, सभी क्षैतिज दिशाओं में समान रूप से शक्ति विकीर्ण करता है (एक डोनट की तरह), जो 360-डिग्री कवरेज प्रदान करता है। यह मोबाइल अनुप्रयोगों के लिए या अलग-अलग स्थानों में कई स्टेशनों के साथ संवाद करते समय आदर्श है। हालांकि, यह सुविधा एक कीमत पर आती है: इसका गेन आमतौर पर कम होता है, जो -1 से 5 dBi तक होता है, क्योंकि यह ट्रांसमीटर की सीमित शक्ति को सभी दिशाओं में फैला देता है।
इसके विपरीत, एक दिशात्मक एंटीना, जैसे यागी या पैनल, अपनी ऊर्जा को एक संकीर्ण बीम में केंद्रित करता है, जो अक्सर 30 से 60 डिग्री चौड़ा होता है। यह फोकस एक महत्वपूर्ण शक्ति लाभ (gain) प्रदान करता है, जो दूसरों को अनदेखा करते हुए एक विशिष्ट दिशा में आपके सिग्नल को प्रभावी रूप से बढ़ाता है। उदाहरण के लिए, 432 MHz बैंड के लिए एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया 8-एलिमेंट यागी 14 dBi का फॉरवर्ड गेन प्रदान कर सकता है, जो अपने मुख्य लोब में 100-वाट ट्रांसमीटर की प्रभावी विकीर्ण शक्ति को 25 के कारक से गुणा करता है, जिससे दूर के संकेत 20 गुना अधिक मजबूत दिखाई देते हैं। यह दिशात्मक एंटेना को फिक्स्ड पॉइंट-टू-पॉइंट लिंक, सैटेलाइट ट्रैकिंग और कमजोर सिग्नल चुनौतियों पर काबू पाने के लिए मुख्य आधार बनाता है।
एक दिशात्मक एंटीना गेन और रिजेक्शन (rejection) के लिए कवरेज का त्याग करता है। यह रिजेक्शन एक प्रमुख लाभ है; एक यागी पक्षों या पीछे से आने वाले अवांछित संकेतों और शोर को 15 से 25 dB तक कम कर सकता है, जिससे प्राप्त ऑडियो और डेटा नाटकीय रूप से साफ हो जाता है। इसे फ्रंट-टू-बैक रेशियो (front-to-back ratio) द्वारा मापा जाता है, जो गुणवत्तापूर्ण डिज़ाइनों के लिए अक्सर 15 dB और 30 dB के बीच होता है। भौतिक आकार भी एक बाधा है। 144 MHz सर्वदिशीय वर्टिकल एक पतला 1-मीटर लंबा एंटीना हो सकता है, जबकि 10 dBi गेन के साथ उसी बैंड के लिए एक दिशात्मक यागी 3 मीटर से अधिक लंबा हो सकता है और उसके 15 किलोग्राम वजन को घुमाने के लिए एक भारी-भरकम रोटेटर की आवश्यकता हो सकती है।
| एंटीना प्रकार | विशिष्ट गेन | बीमविड्थ (डिग्री) | मुख्य लाभ | सर्वश्रेष्ठ उपयोग का मामला |
|---|---|---|---|---|
| सर्वदिशीय (Omnidirectional) | 0 dBi to 5 dBi | 360 (क्षैतिज) | सादगी, पूर्ण कवरेज | मोबाइल संचालन, AP कवरेज, चलते लक्ष्यों से बात करना |
| दिशात्मक (Yagi) | 8 dBi to 19 dBi | 30 to 60 | उच्च फॉरवर्ड गेन और सिग्नल रिजेक्शन | फिक्स्ड पॉइंट-टू-पॉइंट लिंक, DXing, सैटेलाइट संचार |
| दिशात्मक (Panel) | 10 dBi to 17 dBi | 30 to 50 | फ्लैटर प्रोफाइल, आसान माउंटिंग | Wi-Fi ब्रिजिंग, बेस स्टेशनों के लिए सेक्टर कवरेज |
| दिशात्मक (Dish) | 20 dBi to 50 dBi | 5 to 15 | उच्चतम संभव गेन और दिशात्मकता | सैटेलाइट डाउनलिंक, लॉन्ग-हॉल माइक्रोवेव लिंक |
यदि आपको 50 किमी दूर एक एकल रिमोट बेस स्टेशन के साथ संवाद करने की आवश्यकता है, तो एक दिशात्मक एंटीना निर्विवाद रूप से बेहतर है; यह आपको कम शक्ति का उपयोग करने और अधिक विश्वसनीय लिंक मार्जिन प्राप्त करने की अनुमति देगा, जो अक्सर 10 dB या उससे अधिक होता है। यदि आप एक पूरे बैंड में सामान्य गतिविधि की निगरानी कर रहे हैं या यात्रा करते समय संवाद कर रहे हैं, तो सर्वदिशीय एंटीना ही एकमात्र व्यावहारिक विकल्प है।
स्थायी प्रतिष्ठानों के लिए, एक हाइब्रिड दृष्टिकोण सामान्य है: सामान्य निगरानी के लिए एक सर्वदिशीय एंटीना और गंभीर लंबी दूरी के काम के लिए रोटेटर पर एक दिशात्मक एंटीना, जिससे ऑपरेटर 30 सेकंड से कम समय में सुविधा और प्रदर्शन के बीच स्विच कर सके।
लंबी दूरी के प्रकारों के प्रमुख लक्षण
सैकड़ों या हजारों किलोमीटर की दूरी पर विश्वसनीय संचार प्राप्त करने के लिए केवल आकार ही नहीं, बल्कि दक्षता के लिए अनुकूलित एंटेना की आवश्यकता होती है। सबसे महत्वपूर्ण गुण गेन (gain) है, जो इस बात का माप है कि एक एंटीना वांछित दिशा में कितनी प्रभावी ढंग से शक्ति केंद्रित करता है। लंबी दूरी के HF संचार के लिए, एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया यागी-उदा एरे 12 से 15 dBi का गेन प्रदान कर सकता है, जो अपने मुख्य बीम में 100-वाट ट्रांसमीटर के आउटपुट को 30 से 60 के कारक से प्रभावी रूप से गुणा कर देता है।
यह फोकस इसकी हाफ-पावर बीमविड्थ द्वारा मापा जाता है, जो ऐसे एंटीना के लिए केवल 60 डिग्री एज़िमुथ और 40 डिग्री एलिवेशन हो सकता है। हालांकि, दूसरे महत्वपूर्ण गुण के बिना उच्च गेन बेकार है: लो एंगल रेडिएशन (low angle radiation)। 10-डिग्री एलिवेशन एंगल पर लक्षित सिग्नल 30 डिग्री पर विकीर्ण सिग्नल (लगभग 1,200 किमी) की तुलना में एक ही हॉप में अधिक दूरी (3,500 किमी तक) तय करते हैं। जमीन से ऊपर एंटीना की ऊंचाई इसे सीधे नियंत्रित करती है; 14 MHz बैंड के लिए एक डायपोल को कम से कम 12 मीटर (0.3 तरंग दैर्ध्य) तक ऊंचा किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि इसका अधिकतम विकिरण 30 डिग्री से नीचे हो, जबकि मुख्य लोब को 15 डिग्री से नीचे धकेलने के लिए 20 मीटर (0.5 तरंग दैर्ध्य) आदर्श है।
गेन और रेडिएशन एंगल के अलावा, सिस्टम दक्षता प्रदर्शन को निर्धारित करती है। इसमें कंडक्टर लॉस, मैचिंग नेटवर्क लॉस और ग्राउंड सिस्टम लॉस शामिल हैं। एक यागी में 5% कंडक्टर लॉस हो सकता है, लेकिन एक खराब कोएक्सियल केबल फीडलाइन सिग्नल के एंटीना तक पहुंचने से पहले ही 40% (1.5 dB) अतिरिक्त नुकसान जोड़ सकती है। वर्टिकल एंटीना के लिए, ग्राउंड सिस्टम सर्वोपरि है; एक सिंगल 2.5-मीटर लंबा रेडियल तार उच्च प्रतिरोध प्रदान करता है, लेकिन 120 रेडियल तारों का नेटवर्क, जिनमें से प्रत्येक 10 मीटर लंबा हो, ग्राउंड लॉस को 95% से घटाकर 20% से नीचे कर सकता है, जिससे प्रभावी विकीर्ण शक्ति 6 dB बढ़ जाती है। ऑपरेटिंग बैंडविड्थ एक और व्यावहारिक बाधा है। एक बड़े, उच्च-गेन वाले HF यागी की 28 MHz बैंड पर 2:1 SWR बैंडविड्थ केवल 80 kHz हो सकती है, जिसके लिए निरंतर आवृत्ति कवरेज के लिए एक रिमोट ऑटोमैटिक ट्यूनर की आवश्यकता होती है, जिससे सिस्टम की लागत में $400 जुड़ जाते हैं।
स्थायी स्थापनाओं के लिए, हवा का भार (wind load) और वजन जैसे स्थायित्व लक्षणों को मापा जाता है; एक 5-एलिमेंट 14 MHz यागी 0.5 वर्ग मीटर से अधिक हवा का भार प्रस्तुत करता है और इसका वजन 25 किलोग्राम हो सकता है, जिसके लिए 130 किमी/घंटा की हवाओं में जीवित रहने के लिए 3:1 के सुरक्षा कारक के साथ 50 किलोग्राम भार संभालने में सक्षम मस्तूल की आवश्यकता होती है। ये मूर्त पैरामीटर—dBi में गेन, डिग्री में एलिवेशन एंगल, ओम में ग्राउंड लॉस रेजिस्टेंस, और न्यूटन में विंड लोड—वे निश्चित मेट्रिक्स हैं जो एक औसत दर्जे के संपर्क को एक ठोस 5,000 किमी सर्किट से अलग करते हैं।
