මුදල් නොගෙවා සැටලයිට් ටීවී බලන හැටි - 3

දැන් අපි බලමු ඇයි සැටලයිට් ටීවී වලදී දීසියක් ආකාරයෙන් ඇන්ටනා සාදා තිබෙන්නේ කියා. ඊට හේතු දෙකක් තිබේ.

 

සරලතම සම්මත ඇන්ටනාව dipole antenna හෙවත් half wavelength antenna එක වේ. එම ඇන්ටනාව සාදන්නේ ග්‍රහනය කිරීමට (හෝ සම්ප්‍රේෂනය කිරීමට) අවශ්‍ය සංඥාවේ තරංග ආයාමයෙන් හරි අඩක දිගක් පවතින තඹ හෝ ඇලුමිනියම් (හෝ වෙනත් ලෝහයකින් සෑදූ) බටයකිනි. එම බටය හරියටම දෙකට කඩා පහත රූපයේ ආකාරයට ඇන්ටනා කේබලයේ වයර්/සන්නායක කොටස් දෙක සවි කරන්න. මෙම ඩයිපෝල් ඇන්ටනාව පහත රූපයේ ආකාරයට තිරස්ව හෝ සිරස්ව හෝ තැබිය හැකියි.

තවත් අවස්ථාවකදී (වියදම අඩු කර ගැනීමට හෝ ඉඩකඩ අඩු නිසා හෝ) තරංග ආයාමයෙන් ¼ක දිගක් ඇති ලෝහ කූරක්ද ඇන්ටනාව (quarter wavelength antenna හෙවත් monopole antenna) ලෙස යොදා ගැනේ. එවිට, ඇන්ටනා වයරයේ මැද/ප්‍රධාන කම්බිය එම ඇන්ටනා කූරේ යටින් සම්බන්ද කර, අනෙක් අග්‍රය භූගත කරන්න. මෙම ඇන්ටනා කූර හැමවිටම සිරස්වයි තබන්නේ.

 

සාමාන්‍ය රේඩියෝ හා ටීවී සංඥා ග්‍රහනය (හෝ සම්ප්‍රේෂනය) කිරීමට ඉහත ආකාරයට සැකසූ ඇන්ටනාවකට හැකිය. එහෙත් චන්ද්‍රිකා සන්නිවේදනයේදී යොදා ගන්නේ ගිගාහර්ට්ස් වැනි ඉතා අධික සංඛ්‍යාත පරාසයකි. ඒවායේ තරංග ආයාමය (wavelength) ඉතා කුඩා අගයන් වේ (සෙන්ටිමීටර් ගණනක්). ඉතිං එවැනි කුඩා අගයක අඩක් හෝ කාලක් වන සේ යම් කම්බයක දිගක් ගත් විට එම ඇන්ටනාව ඉතාම කුඩා එකක් වේවි (හරියට ගිනිකූරක් වගේ). එය කුඩා වීමේදී ඇති වන ගැටලුව තමයි, අවකාශයේ පැතිර තිබෙන රේඩියෝ සංඥා එම ඇන්ටනාවේ “වදින්නේ” ඉතා අඩු ප්‍රමානයක් වීම (ඇන්ටනාව එතරම්ම කුඩා නිසා). ඒ කියන්නේ ඇන්ටනාවට හසු වන්නේ ඉතාම ස්වල්ප සංඥා ප්‍රමානයකි.

 

දෙවැනි කාරණයත් සරලය. පෙර විස්තර කළා චන්ද්‍රිකාවකට විදුලි බලය සූර්යකෝෂවලින් සැපයෙන නිසා එම අගය කුඩා බව. ඉතිං එවැනි කුඩා බලයකින් සෑදෙන සංඥා ඉබේම දුර්වල වේ (දළ වශයෙන් එක් ටීපී එකක් සඳහා වොට් 120ක් පමන). 

 

සම්ප්‍රේෂක ඇන්ටනාව මඟින් යම් යම් වෙනස්කම් ඇතිව (උදාහරණයක් ලෙස, එකම පැත්තකට පමනක් සංඥා යොමු වන සේ දීසි පරාවර්තකයක් සවි කිරීම) සංඥා සම්ප්‍රේෂනය කරන විට, එම සංඥාවේ “ඇත්තටම දැනෙන ජවය හෙවත් වොට් ගණන” EIRP (Effective Isotropic Radiation Power) ලෙස හැඳින්වේ. චන්ද්‍රිකාවල සම්ප්‍රේෂන ජවය ගැන සටහන් කරන බොහෝ තැන්වල මෙම වචනය ඔබට දක්නට ලැබේවි. ඒ අනුව ඇන්ටනාවකට හැකියාවක් තිබෙනවා රේඩියෝ සංඥාව ප්‍රබල කරන්නටත් (එය antenna gain ලෙස හැඳින්වේ). මෙහිදී සංඥාව වර්ධනය කරන්නේ ඈම්ප් එකක් ලෙස නොවේ. සෑම දිශාවක් ඔස්සේම යන සංඥා යම් පරාවර්තකයක් මඟින් එක පටු දිශාවකට යොමු කරන විට, එම දිශාව ඔස්සේ වැඩි/ප්‍රබල සංඥා ඉබේම සෑදේ (ටෝච් එකෙන් කරන වැඩේමයි). එවිට එම සංඥා වැටෙන ප්‍රදේශයේ ප්‍රබල සංඥා හසු වේ (ඒ කියන්නේ වැඩි වොට් ගණනකින් සංඥා එව්වා සේ දැනේ). ඒ කියන්නේ ඕනෑම දීසි ඇන්ටනාවක ගේන් එක ඉතා ඉහලය. ඉතිං EIRP යන වචනය භාවිතා වන්නේ එනිසාය.

 

අලි මදිවට කොටි කියන්නා සේ, දැනටමත් කුඩා වොට් ගණනක් පවතින එම රේඩියෝ සංඥා විශාල ප්‍රදේශයක් පුරාවට පතුරුවයි (සැටලයිට් ටීවී වලදී රීජනල් හෝ ස්පොට් බීම් එකක් ලෙස). එවිට එම සංඥා තවත් දියාරු වේ (හරියට ලුනු අහුරක් වැවකට දැමූ විට ලුනු රස ඉතාම දියාරු වන්නා සේ).

 

ඉතිං ඉහත හේතු දෙකෙන්ම කියන්නේ පොලොවේ සිට තරමක් විශාල සංඥා ප්‍රමාණයක් ඇහිද ගැනීමට අවශ්‍ය වන බවයි. ඒ සඳහා තමයි දීසිය වැනි කොටස තිබෙන්නේ. එම දීසි කොටසින් කරන්නේ ඊට වදින රේඩියෝ සංඥා එම දීසිය ඉදිරියේ තිබෙන ඇන්ටනාවට යොමු කිරීමයි (නාභිගත කිරීමයි - focus). ඇත්තටම, දීසි හැඩැති පරාවර්තකය (reflector) ඇන්ටනාව නොව ඇන්ටනාව වෙතට සංඥා විශාල ප්‍රමාණයක් ඒකරාශි කරන කොටස පමනි. සත්‍ය ලෙසම ඉතාම කුඩා ඇන්ටනාව තිබෙන්නේ එම දීසිය ඉදිරියේ ඇති LNBF එකේය.

දීසි ඇන්ටනාව (dish antenna) හෝ පරාවලයික ඇන්ටනාව (parabolic antenna) ලෙස හඳුන්වන මෙම ඇන්ටනාවේ මූලක කොටස් පහත දැක්වේ.

 

 

එහි එකවර පෙනෙන විශාල කොටස පරාවතකයක් බව දැන් ඔබ දන්නවා. පරාවර්තකය නිෂ්පාදනය කරන්නේම ඊට වැටෙන සියලු රේඩියෝ තරංග යම් නාභියකට පරාවර්තනය වන පරිදිය. එනිසා, දීසි කොටසේ තැනින් තැන තැලී පොඩි වී තිබුණොත් එම ස්ථානවලින් පරාවතර්නය වන කිරණ නාභියට ඇතුලු නොවේවි; එවිට දීසියේ ප්‍රයෝජනවත්බව අඩු වේ. තැනින් තැන ටිකක් මලකඩ බැඳී තිබීම එතරම් ගැටලුවක් නොවේ (එම මලකඩ සියුම් වැලිකඩදාසියකින් කපා පෘෂ්ඨය සුමට කර ගන්න). 

 

මෙම තැටිය මත සාමාන්‍යයෙන් දිස්නය නොගහන තීන්තයක් (එනම් මැට් තීන්ත ආලේපනයක්) ආලේප කර තිබේ. ඊට හේතුව දිස්නය සහිත නම්, දවල් කාලයේදී සූර්ය රශ්මියද LNBF උපාංගය මතට නාභි ගත කෙරේ (දීසිය දැන් සූර්ය තාපයෙන් උයන සූර්ත තාප උදුනක් බදු වේවි). එවිට, එය ඉතා ඉක්මනින් අධිකව රත් වී විනාශ වී යයි.

 

දීසියේ සයිස් එක විවිධ වේ. එම සයිස් එක අනුව මිලද වෙනස් වේ. ඩයලොග් සමාගමෙන් සවි කරන සයිස් එකේ දීසි ඇන්ටනා (පාවිච්චි කරපු) නම් නොමිලේම හෝ එහි ලෝහ බරේ වටිනාකමට (රුපියල් සියයක් දෙසීයක් වැනි) ලබා ගත හැකිය. එහෙත් දීසිය විශාල වන්නට වන්නට ඊට තරමක අධික මිලක් ලැබේ. දීසියක සයිස් එක හෙවත් විශ්කම්භය (diameter) මනින්නේ එහි දිග පැත්තේ වාටි දෙක අතර දුර ටේප් එකකින් මැනීමෙනි.

දීසියේ තිබිය යුතු විශාලත්වය ඊට වැටෙන සංඥාවේ ප්‍රබලතාව මත සාමාන්‍යයෙන් තීරණය වෙනවානෙ. සංඥා දුර්වල නම් විශාල දීසියක අවශ්‍යතාව ඇති වේ. තවද, සංඥාවේ සංඛ්‍යාතය/තරංග ආයාමය කුමක් වුවත් එකම දීසියක් යොදා ගත හැකිය (එනම්, දීසියේ විශාලත්වය හා සංඥාවේ සංඛ්‍යාතය අතර ඍජු දැඩි සම්බන්දතාවක් නැත). කෙසේ වෙතත් සංඥා ප්‍රබල වුවද, දීසිය ඕනවට වඩා කුඩා විය නොහැකිය. එනිසා, ප්‍රබල සංඥා සඳහා වුවද දීසියක විශාලත්වය දළ වශයෙන් ග්‍රහනය කිරීමට බලාපොරොත්තු වන සංඥාවේ තරංග ආයාමය මෙන් 10 ගුණයක් හෝ ඊට වඩා වැඩි වීම සුදුසුය. C band සඳහා වන දීසියක් සාමාන්‍යයෙන් අඩි 8කට වඩා විශාල විය යුත්තේත්, Ku band සඳහා වන දීසියක් අඩි දෙකක් පමන වන්නෙත් මෙම හේතුව නිසාය. දීසියේ විශාලත්වය වැඩි වෙනවා යනු ඇන්ටනා ගේන් එක වැඩි වෙනවා කියන එකයි.

 

දීසිය ප්‍රයිම් ෆෝකස් හා ඕෆ්සෙට් යන මූලික ආකාර දෙකකින් බහුලව දක්නට ලැබේ (මීට අමතරව, තවත් එතරම් ප්‍රචලිත නැති Cassegrain හා Gregorian යන ආකාර දෙකක් ඇත). ග්‍රෙගරියන් ක්‍රමයේදී මූලික විශාල දීසියෙන් පරාවර්තනය වන සංඥා නාභිගත කෙරෙන්නේ ඉතා කුඩා අවතල (ඇතුලට බොක්ක ගැහුනු) පරාවර්තකයක් වෙත වන අතර, එමඟින් නැවත සංඥා විශාල දීසියේ හරි මැද පිහිටි කොටසකට නාභිගත කෙරේ (මෙවිට ඇත්තටම LNB එක සවි වන්නේ ප්‍රධාන දීසියේ මැද කොටසේය). කැසග්‍රේන් දීසියකදීත් ග්‍රෙගරියන් දීසියකදී වෙච්ච දේම සිදු වුවත්, එහිදී කුඩා පරාවර්තකය උත්තල පරාවර්තකයකි.

ප්‍රයිම් ෆෝකස් (prime focus) හෙවත් axial feed හෙවත් front-feed feed ක්‍රමයේදී දීසියේ නාභිය (එනම් සංඥා දීසියට වැදී එක් තැන් වන තැන) හරියටම දීසියේ ඉදිරියෙන් එහි මැද පිහිටයි. මෙම ක්‍රමයේදී දීසිය මතට වැටෙන සංඥාවලට යම් සුලු බාධාවක් ඇති වේ දීසිය ඉදිරියේ එහි මැද LNBF කොටස හා එය හොඳින් රැඳවීමට අවශ්‍ය යකඩ දඬු (support beams, support arms, LNB arm, booms, feed arms යන නම්වලින් මෙම ලෝහ දඬු හැඳින්වේ) තිබීම නිසා. ඕෆ්සෙට් ෆීඩ් (offset feed) හෙවත් off-axis feed ක්‍රමයේදී නාභිය තිබෙන්නේ දීසියේ තරමක් පහලට වන්නටයි. සපෝට් බීම් තිබෙන්නේද ඊටත් පහලිනි. එනිසා ඉන් බාධා වන සංඥා ප්‍රමාණය ඉතාම අල්ප වේ. විශාල දීසි සාමාන්‍යයෙන් ප්‍රයිම් ෆෝකස් ක්‍රමයටයි සාදන්නේ.

 

මෙම ඇන්ටනාව දීසී ඇන්ටනාව (dish antenna) යැයි කියන්නේ එහි පෙනුම නිසානෙ. එම පෙනුමට ගනිතයේදී කියන්නේ පරාවලය (parabola) කියාය. පාසලේ සාමන්‍ය පෙල ගනිතයේදී  y = x² වැනි වර්ගජ ශ්‍රිත ප්‍රස්ථාරගත කළා මතකද? අන්න එම ප්‍රස්ථාරයේ ඇඳෙන හැඩයට තමයි පරාවලය කියන්නේ. පරාවලයක මූලික අංග පහත රූපයේ පෙන්වා ඇත.

පරාවල හැඩයේ ඇති විශේෂත්වය වන්නේ යම් කිරණයක් එහි අක්ෂයට සමාන්තරව එන විට, එම කිරණ සියල්ල නාභිය (focus) වෙතට යොමු වේ. ඉහත පරාවලය හැඩැති “කෝප්පය” සමමිතිකව කපා ගත් විට (රතුපාට වර්ණ පරාවල කොටස), එය තමයි ප්‍රයිම් ෆෝකස් පරාවර්තකය වන්නේ. එම පරාවලයෙන්ම අසමමිතික වන පරිදි (කොල පාට වර්ණ පරාවල කොටස) ගත් විට තමයි ඕෆ්සෙට් පරාවර්තකයක් වන්නේ.

 

කුඩා දීසි සාමාන්‍යයෙන් තනි ලෝහයකින් සාදයි. එහෙත් විශාල දීසි සමහරවිට ලෝක දැලක් (mesh) සේ සාදා තිබෙනුද දක්නට ලැබේ. එහෙත් එය තනි ලෝහයකින් සාදන තරම්ම කාර්යක්ෂම නැත. මෙවිට ලෝහ දැලේ සිඳුරක විශාලත්වය (විශ්කම්භය) එය ඇන්ටනාව භාවිතා කිරීමට යන රේඩියෝ තරංගයේ තරංග ආයාමය මෙන් 1/10 ක ගුණයකට වඩා අඩු විය යුතුය. උදාහරණයක් ලෙස, ගිගිහර්ට්ස් 1ක රේඩියෝ තරංගවල තරංග ආයාමය සෙන්ටිමීටර් 30ක් වන නිසා, එම සංඛ්‍යාතය සඳහා යොදා ගන්නේ නම් දීසි දැලේ සිඳුරේ විශාලත්වය සෙන්ටිමීටර් 3ක් හෝ ඊට අඩු විය යුතුය. මෙම දැලේ සිඳුරේ විශාලත්වය අඩු වන තරමට හොඳය.

 

දීසියෙන් එක්කහු කර නාභිගත කරපු රේඩියෝ සංඥා ඇතුලු වන්නේ Feed horn නම් සරල උපාංගයටයි. එහි රාජකාරිය වන්නේ එම සංඥා පරිස්සමින් LNB එක වෙතට ඇතුලු කිරීමයි.

 

එම සංඥා ෆීඩ්හෝර්න් එක තුල ගමන් කරන්නේ නිදහස් අවකාශයේය (එනම් වයර් එකක් දිගේ නොවේ). සාමාන්‍යයෙන් විදුලි සංඥා ගමන් කරන්නේ තඹ වැනි සන්නායකයක්/වයරයක් තුලින් බව ඔබ දන්නවා. එහෙත් එසේ යන විදුලි සංඥාවේ සංඛ්‍යාතය වැනි වන විට අපූරු දෙයක්/සංසිද්ධියක් සිදු වෙනවා. එය චර්මීය ආචරණය (skin effect) ලෙස නම් කෙරේ. සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට කම්බියේ මැදින් විදුලි සංඥා ගමන් කිරීමට මැලි කමක් දක්වයි; එවිට සංඥා කම්බිය වටේට එහි මතුපිටින් ගමන් කරයි. මේ නිසා තමයි, ඔබේ නිවසේ තිබෙන සාමාන්‍ය ඇන්ටනාවේ එහි කූරුවල මැද හිස්ව තිබෙන්නේ (බටයක් ලෙස තිබෙන්නේ). ටීවී සඳහා යොදා ගන්නා VHF, UHF සංඛ්‍යාතයන් චර්මීය ආචරණය හේතුවෙන් කම්බියේ මතුපිටින් ගමන් කරන නිසා, කම්බියේ මැද කොටස හරහා සංඥා විදුලිය ගමන් නොකරන නිසා එම මැද කොටස ඉවත් කළ හැකියි; ඉන් කම්බියේ බර අඩු වන අතර, මිලද අඩු වේ. පහත රූපයේ දැක්වෙන පරිදි සංඥා ධාරාව (නිල්පාට වලල්ල) ක්‍රමයෙන් සිහින් වී මතුපිට මත පිහිටනවා සංඥා සංඛ්‍යාතය වැඩි වන විට.

 

ඉතිං, සංඛ්‍යාතය තව තවත් වැඩි වන විට චර්මීය ආචරණය කොතරම් ප්‍රබලද කිවහොත් සංඥාව කම්බියේ ඉතාම සිහින් මතුපිටක් තුලින් ගමන් කරයි; සංඥාව කම්බියෙන් ඉවත්ව යෑමට දඟලයි. එනිසා ගිගාහර්ට්ස් කලාපයේ විදුලි සංඥා යැවීමේදී වයර් වෙනුවට ලෝහ බටයක් (රවුම් බටයක් හෝ හතරැස් බටයක්) තුලින් සංඥා නිදහස් අවකාශය තුලින් යෑමට සලස්වයි. මෙම බටය waveguide ලෙස හැඳින්වෙනවා.

 

වේව්ගයිඩ් එක තුල ඇති අවකාශයේ තමයි සංඥා ගමන් කරන්නේ. යවන සංඥාවේ සංඛ්‍යාතයට අනුව එම බටයේ විශ්කම්භය තීරණය වේ. ඉතිං ෆීඩ්හෝන් එක තුලද ඇත්තේ වේව්ගයිඩ් එකකි. ඒ නිසා සී බෑන්ඩ් සඳහා භාවිතා කරන ෆීඩ්හෝර්න් එකක් කූ බෑන්ඩ් සඳහා භාවිතා කළ නොහැකියි නේද (සංඛ්‍යාතයන් වෙනස් නිසා)?