પ્રશ્ન 1(અ) [3 ગુણ]#
બીમ વિસ્તાર અને બીમની કાર્યક્ષમતા વ્યાખ્યાયિત કરો.
જવાબ:
બીમ વિસ્તાર: એ ઘન કોણ છે જેના માધ્યમથી એન્ટેના દ્વારા વિકિરણિત તમામ પાવર પસાર થશે જો રેડિએશન ઇન્ટેન્સિટી આ કોણ પર સમાન હોય અને મહત્તમ મૂલ્યની બરાબર હોય.
બીમ કાર્યક્ષમતા: મુખ્ય બીમમાં રહેલી શક્તિનો એન્ટેના દ્વારા વિકિરણિત કુલ શક્તિ સાથેનો ગુણોત્તર.
આકૃતિ:
graph LR
A[બીમ વિસ્તાર] --> B[વિકિરણિત પાવરનો<br>મોટાભાગનો ઘન કોણ]
C[બીમ કાર્યક્ષમતા] --> D[મુખ્ય બીમ પાવર/કુલ પાવર]
D --> E[ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા = બેહતર એન્ટેના]
મેમરી ટ્રીક: “BEAM: બેહતર કાર્યક્ષમતા આદર્શ મહત્તમ કામગીરી”
પ્રશ્ન 1(બ) [4 ગુણ]#
EM ક્ષેત્ર શું છે? સેન્ટર ફેડ ડાયપોલ માંથી તેના કિરણોત્સર્જનને સમજાવો.
જવાબ:
EM ક્ષેત્ર એક ભૌતિક ક્ષેત્ર છે જે વિદ્યુત ચાર્જ વાળી વસ્તુઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે અને ચાર્જ કણો પર બળ સાથે અસર કરે છે.
આકૃતિ:
- ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ: એન્ટેના અક્ષને લંબરૂપે, એન્ટેનાના છેડા પર મહત્તમ
- ચુંબકીય ક્ષેત્ર: એન્ટેના અક્ષની આસપાસ વર્તુળાકાર
- રેડિએશન પદ્ધતિ: અલ્ટરનેટિંગ કરંટ સમય-ભિન્ન ક્ષેત્રો બનાવે છે
- ફિલ્ડ વર્તન: નિયર ફિલ્ડ (રિએક્ટિવ) → ઇન્ટરમીડિયેટ → ફાર ફિલ્ડ (રેડિએટિંગ)
મેમરી ટ્રીક: “CERD: કરંટ એક્સાઇટ્સ રેડિએટિંગ ડાયપોલ”
પ્રશ્ન 1(ક) [7 ગુણ]#
પોઈન્ટિંગ વેક્ટરનો ઉપયોગ કરીને પ્રાથમિક ડાયપોલ દ્વારા વિકિરણ થતી શક્તિ સમજાવો.
જવાબ:
પ્રાથમિક ડાયપોલ દ્વારા વિકિરણિત શક્તિની ગણતરી પોઈન્ટિંગ વેક્ટર દ્વારા થઈ શકે છે, જે પાવર ફ્લો ઘનતાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.
કોષ્ટક: પોઈન્ટિંગ વેક્ટર વિશ્લેષણના મુખ્ય પગલાં
| પગલું | વર્ણન |
|---|---|
| 1 | E-ફિલ્ડ ઘટકોની ગણતરી કરો (Eθ, Eφ) |
| 2 | H-ફિલ્ડ ઘટકોની ગણતરી કરો (Hθ, Hφ) |
| 3 | પોઈન્ટિંગ વેક્ટર નક્કી કરો: P = E × H |
| 4 | ગોળાકાર સપાટી પર ઇન્ટિગ્રેટ કરો |
આકૃતિ:
graph LR
A[પોઈન્ટિંગ વેક્ટર<br>P = E × H] --> B[સમય-સરેરાશ<br>પાવર ઘનતા]
B --> C[સ્ફિયર પર ઇન્ટિગ્રેટ<br>P = ∫∫P·ds]
C --> D[વિકિરણિત પાવર<br>P = 80π²I²l²/λ²]
- ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ: E = (jη I₀dl/2λr) sin θ e⁻ʲᵏʳ
- ચુંબકીય ક્ષેત્ર: H = (j I₀dl/2λr) sin θ e⁻ʲᵏʳ
- પોઈન્ટિંગ વેક્ટર: P = E × H* = (η|I₀|²|dl|²/8π²r²) sin² θ
- કુલ પાવર: P = (η|I₀|²|dl|²/12π) = 80π²I²l²/λ²
મેમરી ટ્રીક: “PEHP: પોઈન્ટિંગ એક્સપ્લેન્સ હાઉ પાવર પ્રોપેગેટ્સ”
પ્રશ્ન 1(ક) અથવા [7 ગુણ]#
એન્ટેના, રેડિયેશન પેટર્ન, ડાયરેક્ટિવિટી, ગેઇન, FBR, આઇસોટ્રોપિક રેડિએટર અને ઇફેક્ટિવ એપર્ચર વ્યાખ્યાયિત કરો.
જવાબ:
કોષ્ટક: મુખ્ય એન્ટેના પેરામીટર્સ
| પેરામીટર | વ્યાખ્યા |
|---|---|
| એન્ટેના | એક ઉપકરણ જે ગાઇડેડ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક વેવ્સને ફ્રી-સ્પેસ વેવ્સમાં અને વિપરીત રૂપાંતર કરે છે |
| રેડિએશન પેટર્ન | સ્પેસ કોઓર્ડિનેટ્સના ફંક્શન તરીકે રેડિએશન પ્રોપર્ટીની ગ્રાફિકલ રજૂઆત |
| ડાયરેક્ટિવિટી | અપાયેલી દિશામાં રેડિએશન ઇન્ટેન્સિટીનો સરેરાશ રેડિએશન ઇન્ટેન્સિટી સાથેનો ગુણોત્તર |
| ગેઇન | રેડિએશન ઇન્ટેન્સિટીનો સમાન ઇનપુટ પાવર સાથે આઇસોટ્રોપિક સ્રોતના ઇન્ટેન્સિટી સાથેનો ગુણોત્તર |
| FBR (ફ્રન્ટ-ટુ-બેક રેશિયો) | ફોરવર્ડ દિશામાં વિકિરણિત શક્તિનો બેકવર્ડ દિશામાં વિકિરણિત શક્તિ સાથેનો ગુણોત્તર |
| આઇસોટ્રોપિક રેડિએટર | સૈદ્ધાંતિક એન્ટેના જે બધી દિશામાં સમાન રીતે વિકિરણ કરે છે |
| ઇફેક્ટિવ એપર્ચર | એન્ટેના દ્વારા પ્રાપ્ત શક્તિનો આવતી પાવર ઘનતા સાથેનો ગુણોત્તર |
આકૃતિ:
pie
title "એન્ટેના પરફોર્મન્સ ફેક્ટર્સ"
"ડાયરેક્ટિવિટી" : 25
"ગેઇન" : 25
"ઇફેક્ટિવ એપર્ચર" : 20
"રેડિએશન પેટર્ન" : 15
"FBR" : 15
મેમરી ટ્રીક: “DIAGRAM: ડાયરેક્ટિવિટી ઇમ્પ્રુવ્સ એન્ટેના ગેઇન, રેડિએશન એન્ડ મોર”
પ્રશ્ન 2(અ) [3 ગુણ]#
પેટર્ન ગુણાકારનો સિદ્ધાંત સમજાવો.
જવાબ:
પેટર્ન ગુણાકાર સિદ્ધાંત જણાવે છે કે એરેનું રેડિએશન પેટર્ન એલિમેન્ટ પેટર્ન અને એરે ફેક્ટરનું ગુણનફળ હોય છે.
આકૃતિ:
graph LR
A[એરે પેટર્ન] --> B["એલિમેન્ટ પેટર્ન × એરે ફેક્ટર"]
B --> C[કુલ ફિલ્ડ પેટર્ન]
C --> D[ડાયરેક્ટિવિટી એન્હેંસમેન્ટ]
- એલિમેન્ટ પેટર્ન: સિંગલ એલિમેન્ટનું રેડિએશન પેટર્ન
- એરે ફેક્ટર: એલિમેન્ટ્સની ગોઠવણીને કારણે આવતું પેટર્ન
- પરિણામ: વધુ તીક્ષ્ણ બીમ, વધુ ડાયરેક્ટિવિટી
મેમરી ટ્રીક: “PEAM: પેટર્ન ઈક્વલ્સ એરે ટાઇમ્સ એલિમેન્ટ મેથડ”
પ્રશ્ન 2(બ) [4 ગુણ]#
લૂપ એન્ટેના દોરો અને સમજાવો.
જવાબ:
લૂપ એન્ટેના એક બંધ સર્કિટ એન્ટેના છે જેમાં તારના એક અથવા વધુ પૂર્ણ આંટા હોય છે.
આકૃતિ:
- નાનો લૂપ: પરિઘ < λ/10, ફિગર-8 પેટર્ન
- મોટો લૂપ: પરિઘ ≈ λ, સપાટીને લંબરૂપે મહત્તમ રેડિએશન
- ઉપયોગો: દિશા શોધવી, AM રેડિયો રિસેપ્શન
- રેડિએશન રેઝિસ્ટન્સ: નાના લૂપ માટે (પરિઘ/λ)⁴ ના પ્રમાણમાં
મેમરી ટ્રીક: “LOOP: લો આઉટપુટ, ઓરિએન્ટેશન પ્રિસાઇઝ”
પ્રશ્ન 2(ક) [7 ગુણ]#
યાગી-ઉડા એન્ટેના ડિઝાઇન કરો અને તેને સમજાવો.
જવાબ:
યાગી-ઉડા એ એક દિશાત્મક એન્ટેના છે જેમાં ડ્રાઇવન એલિમેન્ટ, રિફ્લેક્ટર અને ડાયરેક્ટર્સ હોય છે.
કોષ્ટક: યાગી-ઉડા એન્ટેના ડિઝાઇન ગાઇડલાઇન્સ
| એલિમેન્ટ | લંબાઈ | ડ્રાઇવન એલિમેન્ટથી અંતર |
|---|---|---|
| રિફ્લેક્ટર | 0.5λ × 1.05 | 0.15λ - 0.25λ |
| ડ્રાઇવન એલિમેન્ટ | 0.5λ | સંદર્ભ બિંદુ |
| ડાયરેક્ટર 1 | 0.5λ × 0.95 | 0.1λ - 0.15λ |
| ડાયરેક્ટર 2 | 0.5λ × 0.92 | 0.2λ - 0.3λ |
| વધારાના ડાયરેક્ટર્સ | ઘટતા | 0.3λ - 0.4λ |
આકૃતિ:
- કાર્ય: રિફ્લેક્ટર સિગ્નલને પરાવર્તિત કરે છે, ડાયરેક્ટર્સ તેને આગળ માર્ગદર્શન આપે છે
- ગેઇન: ડાયરેક્ટર્સની સંખ્યા સાથે વધે છે (ઘટતા વળતર સાથે)
- ઇમ્પિડન્સ: 20-30 ઓહ્મ (સામાન્ય રીતે બેલન સાથે મેચ કરાયેલ)
- ઉપયોગો: TV રિસેપ્શન, પોઇન્ટ-ટુ-પોઇન્ટ કોમ્યુનિકેશન
મેમરી ટ્રીક: “YARD: યાગી એચિવ્સ રેડિકલ ડાયરેક્ટિવિટી”
પ્રશ્ન 2(અ) અથવા [3 ગુણ]#
બ્રોડ ફાયર અને એન્ડ ફાયર એરે એન્ટેનાની સરખામણી કરો.
જવાબ:
કોષ્ટક: બ્રોડ સાઇડ અને એન્ડ ફાયર એરેની સરખામણી
| પેરામીટર | બ્રોડ સાઇડ એરે | એન્ડ ફાયર એરે |
|---|---|---|
| મહત્તમ રેડિએશનની દિશા | એરે એક્સિસને લંબરૂપે | એરે એક્સિસ સાથે |
| ફેઝ તફાવત | 0° | 180° ± βd |
| બીમ પહોળાઈ | સાંકડી | પહોળી |
| ડાયરેક્ટિવિટી | ઉચ્ચ | નીચી |
| ઉપયોગો | બ્રોડકાસ્ટિંગ | પોઇન્ટ-ટુ-પોઇન્ટ લિંક્સ |
આકૃતિ:
graph LR
A[એરે એન્ટેના] --> B[બ્રોડ સાઇડ]
A --> C[એન્ડ ફાયર]
B --> D[મહત્તમ રેડિએશન એરે એક્સિસને<br>લંબરૂપે]
C --> E[મહત્તમ રેડિએશન એરે એક્સિસ<br>સાથે]
મેમરી ટ્રીક: “BEPS: બ્રોડસાઇડ એમિટ્સ પર્પેન્ડિક્યુલરલી, સાઇડવેઝ”
પ્રશ્ન 2(બ) અથવા [4 ગુણ]#
ફોલ્ડેડ ડિપોલ એન્ટેના દોરો અને સમજાવો.
જવાબ:
ફોલ્ડેડ ડિપોલમાં અર્ધ-તરંગ લંબાઈનો ડિપોલ હોય છે જેના છેડા પાછા વાળીને જોડાયેલા હોય છે, જે એક સાંકડો લૂપ બનાવે છે.
આકૃતિ:
- ઇમ્પિડન્સ: સ્ટાન્ડર્ડ ડિપોલ કરતાં 4 ગણો વધારે (≈300Ω)
- બેન્ડવિડ્થ: સરળ ડિપોલ કરતાં વધુ પહોળી
- ઉપયોગો: TV એન્ટેના, FM રિસીવિંગ એન્ટેના
- ફાયદો: ઓછી નોઇઝ સંવેદનશીલતા
મેમરી ટ્રીક: “FIBER: ફોલ્ડેડ ઇમ્પિડન્સ બૂસ્ટર એન્હેંસિસ રિસેપ્શન”
પ્રશ્ન 2(ક) અથવા [7 ગુણ]#
બિન-રેઝોનન્ટ એન્ટેનાના નામ આપો અને કોઈપણ એકને તેની રેડિએશન પેટર્ન સાથે વિગતવાર સમજાવો.
જવાબ:
બિન-રેઝોનન્ટ એન્ટેનામાં રોમ્બિક, V એન્ટેના, ટર્મિનેટેડ ફોલ્ડેડ ડિપોલ, બેવરેજ અને લોંગ-વાયર એન્ટેનાનો સમાવેશ થાય છે.
રોમ્બિક એન્ટેના વિગતવાર:
આકૃતિ:
કોષ્ટક: રોમ્બિક એન્ટેનાની ખાસિયતો
| પેરામીટર | વર્ણન |
|---|---|
| સ્ટ્રક્ચર | ચાર લાંબા તાર રોમ્બસ આકારમાં ગોઠવેલા |
| ટર્મિનેશન | દૂરના છેડે રેઝિસ્ટિવ લોડ (બિન-રેઝોનન્ટ) |
| ડાયરેક્ટિવિટી | ઉચ્ચ (8-15 dB) |
| ફ્રિક્વન્સી રેન્જ | વિશાળ બેન્ડવિડ્થ (મલ્ટી-ઓક્ટેવ) |
| રેડિએશન પેટર્ન | એકદિશીય, શંકુ આકારનું |
| ઉપયોગો | HF પોઇન્ટ-ટુ-પોઇન્ટ કોમ્યુનિકેશન |
- ફાયદા: ઉચ્ચ ગેઈન, વિશાળ બેન્ડવિડ્થ, સરળ બનાવટ
- નુકસાન: મોટા ભૌતિક કદ, ટર્મિનેટિંગ રેઝિસ્ટરમાં પાવર નુકસાન
- પેટર્ન: મુખ્ય લોબ રોમ્બસની મુખ્ય અક્ષ સાથે
મેમરી ટ્રીક: “RHOMBIC: વિશ્વસનીય ઉચ્ચ-આઉટપુટ મલ્ટી-બેન્ડ અદ્ભુત કોમ્યુનિકેશન”
પ્રશ્ન 3(અ) [3 ગુણ]#
વિવિધ રેઝોનન્ટ વાયર એન્ટેનાની રેડિએશન પેટર્નની તુલના કરો.
જવાબ:
કોષ્ટક: રેઝોનન્ટ વાયર એન્ટેનાની રેડિએશન પેટર્ન
| એન્ટેના પ્રકાર | પેટર્ન આકાર | ડાયરેક્ટિવિટી | પોલરાઈઝેશન |
|---|---|---|---|
| હાફ-વેવ ડિપોલ | ફિગર-8 (ડોનટ) | 2.15 dBi | લિનિયર |
| ફુલ-વેવ ડિપોલ | ચાર-લોબ્ડ | 3.8 dBi | લિનિયર |
| 3λ/2 ડિપોલ | છ-લોબ્ડ | 4.2 dBi | લિનિયર |
| 2λ ડિપોલ | આઠ-લોબ્ડ | 4.5 dBi | લિનિયર |
આકૃતિ:
graph TD
A[રેઝોનન્ટ વાયર એન્ટેના] --> B[હાફ-વેવ ડિપોલ<br>ફિગર-8 પેટર્ન]
A --> C[ફુલ-વેવ ડિપોલ<br>ચાર-લોબ્ડ પેટર્ન]
A --> D[મલ્ટી-વેવલેન્થ ડિપોલ<br>મલ્ટી-લોબ્ડ પેટર્ન]
મેમરી ટ્રીક: “MOLD: વધુ તરંગલંબાઈથી ઘણા ડાયરેક્ટિવિટી લોબ્સ બને છે”
પ્રશ્ન 3(બ) [4 ગુણ]#
V અને ઇન્વર્ટેડ V એન્ટેના રેડીએશન પેટર્ન સાથે દોરો.
જવાબ:
આકૃતિ: V-એન્ટેના
આકૃતિ: ઇન્વર્ટેડ V-એન્ટેના
- V-એન્ટેના: V-આકારમાં બે તાર, દ્વિ-દિશાત્મક પેટર્ન
- ઇન્વર્ટેડ V: હાફ-વેવ ડિપોલ જેના આર્મ્સ નીચેની તરફ ઢળતા, ઓમ્નીડાયરેક્શનલ
- ઉપયોગો: એમેચ્યોર રેડિયો, FM રિસેપ્શન
- ફાયદા: સરળ, લવચીક ઇન્સ્ટોલેશન વિકલ્પો
મેમરી ટ્રીક: “VIPS: V-આકાર પેટર્ન પસંદગીમાં સુધારો કરે છે”
પ્રશ્ન 3(ક) [7 ગુણ]#
મોર્સ કોડ અને પ્રેક્ટિસ ઓસિલેટર સમજાવો.
જવાબ:
મોર્સ કોડ એ ડોટ્સ અને ડેશનાં પ્રમાણિત ક્રમનો ઉપયોગ કરીને ટેક્સ્ટ ટ્રાન્સમિટ કરવાની એક પદ્ધતિ છે.
કોષ્ટક: મૂળભૂત મોર્સ કોડ તત્વો
| તત્વ | સમય | ધ્વનિ |
|---|---|---|
| ડોટ (.) | 1 યુનિટ | ટૂંકો બીપ |
| ડેશ (-) | 3 યુનિટ | લાંબો બીપ |
| તત્વો વચ્ચે અંતર | 1 યુનિટ | ટૂંકી શાંતિ |
| અક્ષરો વચ્ચે અંતર | 3 યુનિટ | મધ્યમ શાંતિ |
| શબ્દો વચ્ચે અંતર | 7 યુનિટ | લાંબી શાંતિ |
આકૃતિ: સરળ મોર્સ કોડ પ્રેક્ટિસ ઓસિલેટર
- ઘટકો: 555 ટાઇમર, રેઝિસ્ટર્સ, કેપેસિટર્સ, કી, સ્પીકર
- કાર્ય: કી બંધ થવાથી સર્કિટ પૂર્ણ થાય છે, ઓસિલેશન બને છે
- ફ્રિક્વન્સી: સામાન્ય રીતે 600-800 Hz (R2 સાથે એડજસ્ટેબલ)
- ઉપયોગો: હેમ રેડિયો ટ્રેનિંગ, ઇમરજન્સી કોમ્યુનિકેશન
મેમરી ટ્રીક: “TEMPO: ટાઇમિંગ એલિમેન્ટ્સ મેક પરફેક્ટ ઓસિલેશન”
પ્રશ્ન 3(અ) અથવા [3 ગુણ]#
માઈક્રોસ્ટ્રિપ પેચ એન્ટેના દોરો અને સમજાવો.
જવાબ:
માઈક્રોસ્ટ્રિપ પેચ એન્ટેનામાં ગ્રાઉન્ડેડ સબસ્ટ્રેટ પર ધાતુનો પેચ હોય છે.
આકૃતિ:
- સ્ટ્રક્ચર: ડાયલેક્ટ્રિક સબસ્ટ્રેટ પર ગ્રાઉન્ડ પ્લેન સાથે ધાતુનો પેચ
- ફાયદા: ઓછી પ્રોફાઇલ, હળવું વજન, સરળ ઉત્પાદન, અનુરૂપ
- નુકસાન: સાંકડી બેન્ડવિડ્થ, ઓછી કાર્યક્ષમતા, ઓછી પાવર હેન્ડલિંગ
- ઉપયોગો: મોબાઇલ ડિવાઇસિસ, RFID, સેટેલાઇટ કોમ્યુનિકેશન
મેમરી ટ્રીક: “MAPS: માઈક્રોસ્ટ્રિપ એન્ટેના પેચિસ આર સિમ્પલ”
પ્રશ્ન 3(બ) અથવા [4 ગુણ]#
હોર્ન એન્ટેના દોરો અને સમજાવો.
જવાબ:
હોર્ન એન્ટેના એ ફ્લેર્ડ ઓપન એન્ડ સાથેનો વેવગાઇડ છે જે રેડિયો વેવ્સને એક બીમમાં નિર્દેશિત કરે છે.
આકૃતિ:
- પ્રકારો: E-પ્લેન, H-પ્લેન, પિરામિડલ, કોનિકલ
- ફ્રિક્વન્સી રેન્જ: માઇક્રોવેવ (1-20 GHz)
- ફાયદા: ઉચ્ચ ગેઇન, વિશાળ બેન્ડવિડ્થ, ઓછો VSWR
- ઉપયોગો: સેટેલાઇટ કોમ્યુનિકેશન, રડાર, રેડિયો એસ્ટ્રોનોમી
મેમરી ટ્રીક: “HEWB: હોર્ન્સ એન્હેન્સ વેવગાઇડ બીમવિડ્થ”
પ્રશ્ન 3(ક) અથવા [7 ગુણ]#
પેરાબોલિક રિફ્લેક્ટર એન્ટેના માટે વિવિધ ફીડ સિસ્ટમની યાદી બનાવો અને કોઈપણ એકને સમજાવો.
જવાબ:
કોષ્ટક: પેરાબોલિક રિફ્લેક્ટર ફીડ સિસ્ટમ્સ
| ફીડ સિસ્ટમ | પોઝિશન | ખાસિયતો |
|---|---|---|
| ફ્રન્ટ ફીડ | ફોકસ પર, ડિશની સામે | સરળ, થોડું બ્લોકેજ |
| કેસેગ્રેન | સેકન્ડરી રિફ્લેક્ટર સાથે ડિશના કેન્દ્રમાં ફીડ | ઘટાડેલ નોઇઝ, કોમ્પેક્ટ |
| ગ્રેગોરિયન | સેકન્ડરી કોન્કેવ રિફ્લેક્ટર | બેહતર ગેઇન, મોટું કદ |
| ઓફસેટ ફીડ | મુખ્ય અક્ષથી ઓફસેટ ફીડ | કોઈ બ્લોકેજ નહીં, એસિમેટ્રિક |
| વેવગાઇડ ફીડ | ફોકસ પર ડાયરેક્ટ વેવગાઇડ | સરળ, સીમિત લવચીકતા |
ફ્રન્ટ ફીડ સિસ્ટમ (વિગતવાર):
આકૃતિ:
graph LR
A[પેરાબોલિક રિફ્લેક્ટર] --- B[ફોકલ પોઇન્ટ]
B --- C[ફીડ હોર્ન]
C --- D[વેવગાઇડ/કોએક્સ]
D --- E[રિસીવર/ટ્રાન્સમિટર]
- કાર્ય: ફોકલ પોઇન્ટ પર ફીડ મુકાય છે, રિફ્લેક્ટરને પ્રકાશિત કરે છે
- ફાયદા: સરળ ડિઝાઇન, સરળ એલાઇનમેન્ટ, મહત્તમ કાર્યક્ષમતા
- નુકસાન: ફીડ અને સપોર્ટ સ્ટ્રક્ચર એપર્ચરનો ભાગ અવરોધે છે
- ઉપયોગો: સેટેલાઇટ ડિશ, રેડિયો ટેલિસ્કોપ, રડાર
મેમરી ટ્રીક: “FACTS: ફોકસ્ડ એપર્ચર કેપ્ચર્સ ટ્રાન્સમિટેડ સિગ્નલ્સ”
પ્રશ્ન 4(અ) [3 ગુણ]#
HAM રેડિયોના કાર્યકારી સિદ્ધાંતને સમજાવો.
જવાબ:
HAM રેડિયો (એમેચ્યોર રેડિયો) બિન-વ્યાવસાયિક સંચાર માટે નિયુક્ત ફ્રિક્વન્સી બેન્ડ પર કાર્ય કરે છે.
આકૃતિ:
graph LR
A[ટ્રાન્સમીટર] --> B[એન્ટેના]
B --> C[પ્રોપેગેશન માધ્યમ]
C --> D[રિસીવર એન્ટેના]
D --> E[રિસીવર]
- કાર્ય: ટ્રાન્સમીટર RF સિગ્નલ જનરેટ કરે છે, એન્ટેના સિગ્નલ વિકિરણિત કરે છે
- ફ્રિક્વન્સી બેન્ડ: HF (3-30 MHz), VHF (30-300 MHz), UHF (300-3000 MHz)
- મોડ્સ: AM, FM, SSB, CW (મોર્સ), ડિજિટલ મોડ્સ
- લાઇસન્સ: કાયદેસર સંચાલન માટે જરૂરી (કૌશલ્ય આધારિત સ્તર)
મેમરી ટ્રીક: “TEAM: ટ્રાન્સમિશન એનેબલ્સ એમેચ્યોર મેસેજીસ”
પ્રશ્ન 4(બ) [4 ગુણ]#
ડક્ટ પ્રોપેગેશન સમજાવો.
જવાબ:
ડક્ટ પ્રોપેગેશન ત્યારે થાય છે જ્યારે રેડિયો તરંગો વિવિધ રિફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ધરાવતા વાતાવરણીય સ્તરોમાં ફસાય છે.
આકૃતિ:
- રચના: તાપમાન ઇન્વર્ઝન રિફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ ગ્રેડિયન્ટ બનાવે છે
- ફ્રિક્વન્સી રેન્જ: VHF, UHF, માઇક્રોવેવ ફ્રિક્વન્સી
- ફાયદા: વિસ્તૃત કોમ્યુનિકેશન રેન્જ (ક્ષિતિજથી આગળ)
- ઘટના: સમુદ્રો પર સામાન્ય, હવામાન સાથે બદલાય છે
મેમરી ટ્રીક: “TRIP: ટ્રેપ્ડ રેઝ ઇન એટમોસ્ફિરિક પાથ્સ”
પ્રશ્ન 4(ક) [7 ગુણ]#
ટ્રોપોસ્ફેરિક સ્કેટર્ડ પ્રોપેગેશન વિગતવાર સમજાવો.
જવાબ:
ટ્રોપોસ્ફેરિક સ્કેટર ક્ષિતિજથી આગળના કોમ્યુનિકેશન માટે ટ્રોપોસ્ફિયરની સ્કેટરિંગ પ્રોપર્ટીનો ઉપયોગ કરે છે.
કોષ્ટક: ટ્રોપોસ્ફેરિક સ્કેટર ખાસિયતો
| પેરામીટર | વર્ણન |
|---|---|
| મેકેનિઝમ | ટ્રોપોસ્ફેરિક અનિયમિતતાઓ દ્વારા રેડિયો તરંગોનું ફોરવર્ડ સ્કેટરિંગ |
| ફ્રિક્વન્સી રેન્જ | 300 MHz થી 10 GHz (UHF/SHF) |
| રેન્જ | 100-800 km |
| પાથ લોસ | ઉચ્ચ (ઉચ્ચ-પાવર ટ્રાન્સમિટર્સની જરૂર પડે છે) |
| વિશ્વસનીયતા | હવામાન પરિસ્થિતિઓથી અસરગ્રસ્ત |
આકૃતિ:
graph LR
A[ટ્રાન્સમીટર] --> B[હાઈ ગેઇન એન્ટેના]
B --> C[ટ્રોપોસ્ફિયરમાં<br>સ્કેટરિંગ વોલ્યુમ]
C --> D[રિસીવિંગ એન્ટેના]
D --> E[રિસીવર]
F[ફેક્ટર્સ] --> G[હવામાન]
F --> H[ફ્રિક્વન્સી]
F --> I[એન્ટેના સાઈઝ]
- મેકેનિઝમ: રિફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ અનિયમિતતાઓ દ્વારા સિગ્નલ સ્કેટર થાય છે
- ઇક્વિપમેન્ટ: હાઇ-પાવર ટ્રાન્સમીટર્સ, મોટા એન્ટેના, સંવેદનશીલ રિસીવર્સ
- ઉપયોગો: મિલિટરી, બેકઅપ કોમ્યુનિકેશન, દૂરસ્થ વિસ્તારો
- ફાયદા: લાઇન-ઓફ-સાઇટથી આગળ, પ્રમાણમાં સ્થિર
મેમરી ટ્રીક: “STARS: સ્કેટર ટ્રોપોસ્ફેરિક અલાઉઝ રેન્જ બિયોન્ડ સાઇટ”
પ્રશ્ન 4(અ) અથવા [3 ગુણ]#
ટર્નસ્ટાઇલ અને સુપર ટર્નસ્ટાઇલ એન્ટેના દોરો.
જવાબ:
આકૃતિ: ટર્નસ્ટાઇલ એન્ટેના
આકૃતિ: સુપર ટર્નસ્ટાઇલ (બેટવિંગ) એન્ટેના
- ટર્નસ્ટાઇલ: જમણા ખૂણે બે ડિપોલ, સર્ક્યુલર પોલરાઇઝેશન
- સુપર ટર્નસ્ટાઇલ: વધારેલી બેન્ડવિડ્થ માટે મલ્ટિપલ એલિમેન્ટ્સ
- ઉપયોગો: TV બ્રોડકાસ્ટિંગ, FM બ્રોડકાસ્ટિંગ, સેટેલાઇટ કોમ્યુનિકેશન
- ફાયદો: ઓમ્નિડાયરેક્શનલ હોરિઝોન્ટલ પેટર્ન
મેમરી ટ્રીક: “TACO: ટર્નસ્ટાઇલ એન્ટેના ક્રિએટ ઓમ્નિડાયરેક્શનલ પેટર્ન”
પ્રશ્ન 4(બ) અથવા [4 ગુણ]#
MUF, LUF અને OUF નું સંપૂર્ણ સ્વરૂપ આપો.
જવાબ:
કોષ્ટક: આયનોસ્ફેરિક પ્રોપેગેશન પેરામીટર્સ
| સંક્ષિપ્ત નામ | સંપૂર્ણ નામ | વર્ણન |
|---|---|---|
| MUF | Maximum Usable Frequency | ઉચ્ચતમ ફ્રિક્વન્સી જે આયનોસ્ફિયર દ્વારા પરાવર્તિત થઈ શકે છે |
| LUF | Lowest Usable Frequency | ન્યૂનતમ ફ્રિક્વન્સી જે પૂરતો સિગ્નલ-ટુ-નોઇઝ રેશિયો પ્રદાન કરે છે |
| OUF | Optimum Usable Frequency | શ્રેષ્ઠ કાર્યકારી ફ્રિક્વન્સી (MUF નો 85%) |
આકૃતિ:
graph TD
A[આયનોસ્ફેરિક ફ્રિક્વન્સી] --> B[MUF]
A --> C[LUF]
A --> D[OUF]
B --> E[ઉચ્ચતમ ફ્રિક્વન્સી<br>જે પૃથ્વી પર પાછી આવે છે]
C --> F[ન્યૂનતમ ફ્રિક્વન્સી<br>પૂરતા SNR સાથે]
D --> G[શ્રેષ્ઠ કાર્યકારી ફ્રિક્વન્સી<br>MUF નો 85%]
મેમરી ટ્રીક: “MLO: મેક્સિમમ અને લોવેસ્ટ ઓપ્ટિમમ નક્કી કરે છે”
પ્રશ્ન 4(ક) અથવા [7 ગુણ]#
વર્ચ્યુઅલ ઊંચાઈ, ક્રિટિકલ ફ્રિક્વન્સી અને સ્કીપ ડિસ્ટન્સ વિગતવાર સમજાવો.
જવાબ:
કોષ્ટક: મુખ્ય આયનોસ્ફેરિક પ્રોપેગેશન પેરામીટર્સ
| પેરામીટર | વ્યાખ્યા | મહત્વ |
|---|---|---|
| વર્ચ્યુઅલ ઊંચાઈ | સીધી-લાઇન પ્રસારણ ધારીને દેખાતી પરાવર્તન ઊંચાઈ | મહત્તમ સંચાર રેન્જ નક્કી કરે છે |
| ક્રિટિકલ ફ્રિક્વન્સી | ઊભા આપાત પર પરાવર્તિત મહત્તમ ફ્રિક્વન્સી | આયનાઇઝેશન ઘનતા દર્શાવે છે |
| સ્કીપ ડિસ્ટન્સ | ન્યૂનતમ અંતર જ્યાં આયનોસ્ફેરિક સિગ્નલ્સ પ્રાપ્ત થઈ શકે છે | “સ્કીપ ઝોન” બનાવે છે જેમાં કોઈ રિસેપ્શન નથી |
આકૃતિ:
- વર્ચ્યુઅલ ઊંચાઈ: સામાન્ય રીતે F લેયર માટે 300-400 km, સમય/સિઝન સાથે બદલાય છે
- ક્રિટિકલ ફ્રિક્વન્સી: સામાન્ય રીતે F2 લેયર માટે 5-10 MHz, સૌર પ્રવૃત્તિ પર આધાર રાખે છે
- સ્કીપ ડિસ્ટન્સ: D = 2h tan θ દ્વારા આપવામાં આવે છે, જ્યાં h એ વર્ચ્યુઅલ ઊંચાઈ અને θ આપાત કોણ છે
મેમરી ટ્રીક: “VCS: વર્ચ્યુઅલ ઊંચાઈ સ્કીપ ડિસ્ટન્સ નિયંત્રિત કરે છે”
પ્રશ્ન 5(અ) [3 ગુણ]#
સુઘડ આકૃતિ સાથે વિવિધ આયોનોસ્ફીયર સ્તરો દર્શાવો.
જવાબ:
આકૃતિ: આયનોસ્ફેરિક લેયર્સ
- D લેયર: 60-90 km, HF તરંગોને શોષે છે, રાત્રે અદૃશ્ય થાય છે
- E લેયર: 90-150 km, MF/નીચા HF પરાવર્તિત કરે છે, રાત્રે નબળી પડે છે
- F1 લેયર: 150-220 km, માત્ર દિવસ સમયે હાજર
- F2 લેયર: 220-400 km, મુખ્ય પરાવર્તન સ્તર, દિવસ/રાત હાજર
મેમરી ટ્રીક: “DEAF: નીચેથી ઉપર - D, E, And F લેયર્સ”
પ્રશ્ન 5(બ) [4 ગુણ]#
વિવિધ પ્રકારની સેટેલાઇટ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમના નામ આપો અને તેની સરખામણી કરો.
જવાબ:
કોષ્ટક: સેટેલાઇટ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ
| સિસ્ટમ પ્રકાર | ફ્રિક્વન્સી બેન્ડ | ઉપયોગો | ખાસિયતો |
|---|---|---|---|
| ટેલિકોમ્યુનિકેશન | C, Ku, Ka બેન્ડ | ફોન, ડેટા, ઇન્ટરનેટ | ગ્લોબલ કવરેજ, ઉચ્ચ ક્ષમતા |
| બ્રોડકાસ્ટિંગ | Ku, C બેન્ડ | TV, રેડિયો ટ્રાન્સમિશન | હાઇ પાવર, વિશાળ કવરેજ |
| ડેટા કોમ્યુનિકેશન | L, S, Ka બેન્ડ | IoT, VSAT, M2M | ઓછી થી મધ્યમ ડેટા દર |
| મિલિટરી | X, EHF બેન્ડ | સિક્યોર કોમ્યુનિકેશન | એનક્રિપ્ટેડ, જામ-રેસિસ્ટન્ટ |
| નેવિગેશન | L બેન્ડ | GPS, GLONASS, ગેલિલિયો | ચોક્કસ ટાઇમિંગ, પોઝિશનિંગ |
આકૃતિ:
pie
title "સેટેલાઇટ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સ"
"ટેલિકોમ્યુનિકેશન" : 30
"બ્રોડકાસ્ટિંગ" : 25
"ડેટા કોમ્યુનિકેશન" : 20
"મિલિટરી" : 15
"નેવિગેશન" : 10
મેમરી ટ્રીક: “TBDMN: ટેલિકોમ, બ્રોડકાસ્ટિંગ, ડેટા, મિલિટરી, નેવિગેશન”
પ્રશ્ન 5(ક) [7 ગુણ]#
DTH રીસીવર સિસ્ટમ દોરો અને સમજાવો.
જવાબ:
DTH (ડાયરેક્ટ-ટુ-હોમ) સિસ્ટમ સેટેલાઇટ મારફતે સીધા દર્શકોને ટેલિવિઝન પ્રોગ્રામિંગ ડિલિવર કરે છે.
આકૃતિ:
કોષ્ટક: DTH સિસ્ટમ કોમ્પોનન્ટ્સ
| કોમ્પોનન્ટ | કાર્ય | સ્પેસિફિકેશન |
|---|---|---|
| ડિશ એન્ટેના | સેટેલાઇટ સિગ્નલ્સ એકત્રિત કરે છે | 45-120 cm વ્યાસ |
| LNB (લો નોઇઝ બ્લોક) | ઉચ્ચ ફ્રિક્વન્સીને નીચા IF માં રૂપાંતરિત કરે છે | નોઇઝ ફિગર: 0.3-1.0 dB |
| કોએક્સિયલ કેબલ | IF સિગ્નલને રિસીવર સુધી લઈ જાય છે | RG-6 પ્રકાર, 75 ઓહ્મ |
| સેટ-ટોપ બોક્સ | સિગ્નલ્સ ડિમોડ્યુલેટ/ડિકોડ કરે છે | MPEG-2/4 ડિકોડર |
| TV સેટ | પ્રોગ્રામિંગ દર્શાવે છે | HDMI/કોમ્પોનન્ટ ઇનપુટ |
- ફ્રિક્વન્સી: Ku-બેન્ડ (10.7-12.75 GHz) અથવા C-બેન્ડ (3.7-4.2 GHz)
- મોડ્યુલેશન: QPSK અથવા 8PSK ડિજિટલ મોડ્યુલેશન
- સિગ્નલ પ્રોસેસિંગ: ડિજિટલ કમ્પ્રેશન (MPEG-2/4)
- ફીચર્સ: EPG (ઇલેક્ટ્રોનિક પ્રોગ્રામ ગાઇડ), PVR (રેકોર્ડિંગ)
મેમરી ટ્રીક: “DOCS: ડિશ ઓબ્ટેઇન્સ, કન્વર્ટ્સ અને શોઝ સિગ્નલ્સ”
પ્રશ્ન 5(અ) અથવા [3 ગુણ]#
સ્માર્ટ એન્ટેનાની જરૂર શું છે? તેના ઉપયોગો લખો.
જવાબ:
સ્માર્ટ એન્ટેના એડેપ્ટિવ સિગ્નલ પ્રોસેસિંગનો ઉપયોગ કરીને ડાયનામિકલી રેડિએશન પેટર્ન ઓપ્ટિમાઇઝ કરે છે.
જરૂરિયાતો:
- ભીડભાડવાળા નેટવર્કમાં વધારેલી ક્ષમતા
- સુધારેલ સિગ્નલ ક્વોલિટી અને કવરેજ
- ઘટાડેલો ઇન્ટરફેરન્સ અને મલ્ટિપાથ ફેડિંગ
- વધારેલી સ્પેક્ટ્રલ એફિશિયન્સી
આકૃતિ:
graph TD
A[સ્માર્ટ એન્ટેના] --> B[એડેપ્ટિવ<br>બીમફોર્મિંગ]
A --> C[સ્પેશિયલ<br>મલ્ટિપ્લેક્સિંગ]
A --> D[ઇન્ટરફેરન્સ<br>સપ્રેશન]
ઉપયોગો:
- મોબાઇલ કોમ્યુનિકેશન નેટવર્ક (4G/5G)
- ઉચ્ચ ડેટા દર માટે MIMO સિસ્ટમ્સ
- વધુ સારી ટાર્ગેટ ડિટેક્શન સાથે રડાર સિસ્ટમ્સ
- સુધારેલા કવરેજ સાથે વાયરલેસ LAN
મેમરી ટ્રીક: “SAFE: સ્માર્ટ એન્ટેના ફોર એફિશિયન્સી”
પ્રશ્ન 5(બ) અથવા [4 ગુણ]#
કેપ્લરનો ત્રીજો નિયમ સમજાવો.
જવાબ:
કેપ્લરનો ત્રીજો નિયમ સેટેલાઇટની ભ્રમણ કાળનો તેના સેમી-મેજર એક્સિસ સાથેનો સંબંધ દર્શાવે છે.
ફોર્મ્યુલા: T² = (4π²/GM) × a³
જ્યાં:
- T = ભ્રમણ કાળ
- a = સેમી-મેજર એક્સિસ
- G = ગુરુત્વાકર્ષણ અચળાંક
- M = કેન્દ્રીય પિંડનો દ્રવ્યમાન
આકૃતિ:
graph LR
A[કેપ્લરનો ત્રીજો નિયમ] --> B["T² ∝ a³"]
B --> C[T = ભ્રમણ કાળ]
B --> D[a = સેમી-મેજર એક્સિસ]
E[ઉપયોગો] --> F[સેટેલાઇટ ઓર્બિટ નિર્ધારણ]
E --> G[સ્પેસક્રાફ્ટ મિશન પ્લાનિંગ]
- અર્થ: મોટા ઓર્બિટને લાંબો ભ્રમણ કાળ હોય છે
- ઉપયોગ: સેટેલાઇટ ઓર્બિટની ખાસિયતો નક્કી કરે છે
- જિયોસ્ટેશનરી ઓર્બિટ: ભ્રમણ કાળ = 24 કલાક, ઊંચાઈ ≈ 35,786 km
મેમરી ટ્રીક: “CAP: ક્યુબ ઓફ એક્સિસ ઈક્વલ્સ પીરિયડ સ્ક્વેર્ડ”
પ્રશ્ન 5(ક) અથવા [7 ગુણ]#
ટેરેસ્ટ્રીયલ મોબાઈલ કોમ્યુનિકેશન માટે એન્ટેનાના વિવિધ પ્રકારો ઓળખો અને વિગતવાર સમજાવો.
જવાબ:
કોષ્ટક: ટેરેસ્ટ્રીયલ મોબાઇલ કોમ્યુનિકેશન એન્ટેના
| એન્ટેના પ્રકાર | ટિપિકલ ગેઇન | પોલરાઇઝેશન | ઉપયોગો |
|---|---|---|---|
| બેઝ સ્ટેશન એન્ટેના | 10-18 dBi | વર્ટિકલ/ડ્યુઅલ | સેલ ટાવર્સ, ફિક્સ્ડ ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર |
| મોબાઇલ સ્ટેશન એન્ટેના | 0-3 dBi | વર્ટિકલ | સ્માર્ટફોન, વાહનો, પોર્ટેબલ ડિવાઇસિસ |
| રિપીટર એન્ટેના | 5-10 dBi | સર્ક્યુલર/ડ્યુઅલ | સિગ્નલ બૂસ્ટિંગ, કવરેજ એક્સટેન્શન |
| ડાયવર્સિટી એન્ટેના | વેરિએબલ | મલ્ટિપલ | મલ્ટિપાથ મિટિગેશન, MIMO સિસ્ટમ્સ |
બેઝ સ્ટેશન એન્ટેના (વિગતવાર):
આકૃતિ:
- પ્રકારો: પેનલ એરે, કોલિનિયર એરે, સેક્ટર એન્ટેના
- ખાસિયતો:
- ઉચ્ચ ગેઇન (10-18 dBi)
- દિશાત્મક રેડિએશન પેટર્ન (60°-120° સેક્ટર)
- ડાઉનટિલ્ટ ક્ષમતા (ઇલેક્ટ્રિકલ/મિકેનિકલ)
- મલ્ટિપલ-બેન્ડ ઓપરેશન
- અદ્યતન ફીચર્સ:
- મલ્ટિપલ-ઇનપુટ મલ્ટિપલ-આઉટપુટ (MIMO)
- રિમોટ ઇલેક્ટ્રિકલ ટિલ્ટ (RET)
- ઇન્ટિગ્રેટેડ ડિપ્લેક્સર/ટ્રિપ્લેક્સર
મોબાઇલ સ્ટેશન એન્ટેના:
- કોમ્પેક્ટ સાઇઝ (આંતરિક/બાહ્ય)
- ઓમ્નિડાયરેક્શનલ પેટર્ન
- મલ્ટિપલ બેન્ડ સપોર્ટ (700-2600 MHz)
- ઇમ્પ્લિમેન્ટેશન: PIFA, હેલિકલ, મોનોપોલ ડિઝાઇન
મેમરી ટ્રીક: “BEST: બેઝ-સ્ટેશન્સ એમ્પ્લોય સેક્ટર ટેકનોલોજી”