ट्रांसमिशन लाइन और वेवगाइड्स | 3+ प्रकार का विश्लेषण | महत्वपूर्ण समीकरण

ट्रांसमिशन लाइन और वेवगाइड्स | 3+ प्रकार का विश्लेषण | महत्वपूर्ण समीकरण

ट्रांसमिशन लाइन्स और वेवगाइड्स

छवि क्रेडिट: मैथ्यू टी राडार, https://matthewtrader.comपूर्वी टेक्सास में सूर्यास्त के समय ट्रांसमिशन टावर और लाइनेंसीसी द्वारा एसए 4.0

चर्चा के बिंदु: ट्रांसमिशन लाइनें और वेवगाइड

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ट्रांसमिशन लाइन्स (TL) और वेवगाइड (WG) के लिए परिचय

उच्च आवृत्ति पर बिजली के कम-नुकसान संचरण के लिए ट्रांसमिशन लाइनों और अन्य तरंगों के आविष्कार और विकास माइक्रोवेव इंजीनियरिंग के इतिहास में सबसे शुरुआती मील के पत्थर हैं। पहले रेडियो फ्रीक्वेंसी और संबंधित अध्ययनों को विभिन्न प्रकार के ट्रांसमिशन माध्यमों के चारों ओर घूमता था। उच्च शक्ति को नियंत्रित करने के लिए इसके फायदे हैं। लेकिन दूसरी ओर, आवृत्तियों के निम्न मूल्यों को नियंत्रित करने में यह अक्षम है।

दो तारों की लाइनों की लागत कम होती है, लेकिन उनके पास कोई परिरक्षण नहीं होता है। समाक्षीय केबल होते हैं जिन्हें परिरक्षित किया जाता है, लेकिन जटिल माइक्रोवेव घटकों को बनाना मुश्किल होता है। प्लानर लाइन का लाभ यह है कि इसके विभिन्न संस्करण हैं। स्लॉट लाइनें, सह प्लांटर लाइनें, माइक्रो-स्ट्रिप लाइनें इसके कुछ रूप हैं। इस प्रकार की संचरण लाइनें सक्रिय सर्किट उपकरणों के साथ कॉम्पैक्ट, किफायती और आसानी से पूर्ण होती हैं।

निरंतरता, विशेषता प्रतिबाधा, क्षीणन स्थिरांक जैसे पैरामीटर मानते हैं कि ट्रांसमिशन लाइन कैसे व्यवहार करेगी। इस लेख में, हम उनमें से विभिन्न प्रकारों के बारे में जानेंगे। लगभग सभी ट्रांसमिशन लाइनें (जिनके पास कई कंडक्टर हैं) अनुप्रस्थ विद्युत चुम्बकीय तरंगों का समर्थन करने में सक्षम हैं। अनुदैर्ध्य क्षेत्र के घटक उनके लिए अनुपलब्ध हैं। यह विशेष गुण TEM लाइनों और तरंग-गाइड की विशेषता है। उनके पास एक अद्वितीय वोल्टेज, वर्तमान और विशेषता प्रतिबाधा मूल्य है। एकल कंडक्टर वाले वेवगाइड, टीई (अनुप्रस्थ विद्युत) या टीएम (अनुप्रस्थ चुंबकीय), या दोनों का समर्थन कर सकते हैं। अब के विपरीत, ट्रांसवर्स इलेक्ट्रिक और ट्रांसवर्स मैग्नेटिक मोड में उनके संबंधित अनुदैर्ध्य क्षेत्र घटक होते हैं। उनका प्रतिनिधित्व उस संपत्ति से होता है।  

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वेवगाइड्स के प्रकार

हालांकि कई प्रकार के वेवगाइड हैं, कुछ सबसे लोकप्रिय नीचे सूचीबद्ध हैं।

ट्रांसमिशन लाइन्स के प्रकार

ट्रांसमिशन लाइन्स के कुछ प्रकार नीचे सूचीबद्ध हैं।

  • stripline
  • माइक्रोस्ट्रिप लाइन
  • समाक्षीय रेखा

समानांतर प्लेट वेवगाइड

समानांतर प्लेट वेवगाइड, लोकप्रिय प्रकार के वेवगाइड में से एक है, जो ट्रांसवर्स इलेक्ट्रिक और ट्रांसवर्स मैग्नेटिक मोड दोनों को नियंत्रित करने में सक्षम हैं। समानांतर प्लेट वेवगाइड की लोकप्रियता के पीछे एक कारण यह है कि उनके पास लाइनों में अधिक से अधिक-ऑर्डर मोड के लिए मॉडल बनाने में एप्लिकेशन हैं।

ट्रांसमिशन लाइन और वेवगाइड्स
समानांतर प्लेट्स वेवगाइड्स, ट्रांसमिशन लाइन्स और वेवगाइड्स का ज्यामितीय प्रतिनिधित्व - १

उपरोक्त छवि (ट्रांसमिशन लाइन्स और वेवगाइड्स) समानांतर प्लेट वेवगाइड की ज्यामिति को दर्शाती है। यहाँ, पट्टी की चौड़ाई W है और इसे d के पृथक्करण से अधिक महत्वपूर्ण माना जाता है। यही कारण है कि फ्रिंजिंग क्षेत्र और किसी भी एक्स चर को रद्द किया जा सकता है। दो प्लेटों के बीच की दूरी ε की पारगम्यता two और पारगम्यता की सामग्री द्वारा भरी जाती है।

टीईएम मोड

टीईएम मोड के समाधान की गणना लाप्लास के समीकरण के समाधान की सहायता से की जाती है। समीकरण की गणना इलेक्ट्रोस्टैटिक वोल्टेज के लिए कारक पर विचार की जाती है जो कंडक्टर प्लेटों के बीच स्थित है।

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समीकरण, ट्रांसमिशन लाइनें और वेवगाइड - 2

सॉल्विंग, समीकरण, अनुप्रस्थ विद्युत क्षेत्र इस प्रकार है:

e- (x, y) = =t y (x, y) = - y^ Vo / डी।

फिर, कुल विद्युत क्षेत्र है: E- (x, y, z) = एच- (x, y) ई- jkz = य^ (Vo / डे-जक

k प्रचार प्रसार का प्रतिनिधित्व करता है। यह इस प्रकार है: k = w √ (μ * √)

चुंबकीय क्षेत्र का समीकरण इस प्रकार है:

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यहाँ, which माध्यम के आंतरिक प्रतिबाधा को संदर्भित करता है जो समानांतर प्लेट तरंगों के कंडक्टर प्लेटों के बीच स्थित है। इसे इस प्रकार दिया गया है: η = √ (μ /:)

टीएम मोड्स

अनुप्रस्थ चुंबकीय या टीएम मोड एच की विशेषता हो सकती हैz = 0 और एक परिमित विद्युत क्षेत्र मूल्य।

(∂2 / y2 + के2c) औरz (एक्स, वाई) = 0

यहाँ kc कट-ऑफ वेवम्बर है और इसके द्वारा दिया गया है kc = = (के2 - β2)

समीकरण के समाधान के बाद, इलेक्ट्रिक ने ई दर्ज कियाX के रूप में आता है:

Ez (x, y, z) = एn पाप (एन * * वाई / डी) * ई- jβz

अनुप्रस्थ क्षेत्र के घटकों के रूप में लिखा जा सकता है:

Hx = (jw (/ kc) एकn cos (nπy / d) e- jβz

Ey = - -जेबी / केc) एकn cos (nπy / d) e- jβz

Ex = एचy = 0.

टीएम मोड की कट ऑफ फ्रीक्वेंसी इस प्रकार लिखी जा सकती है:

fc= केc / (2 = * √ (με)) = n / (2d * ε (με))

लहर प्रतिबाधा के रूप में आता है ZTM = = / ωε

चरण वेग: vp = = / β

गाइड तरंग दैर्ध्य: λg = 2 = / β

टीई मोड्स

Hz (x, y) = बीn cos (nπy / d) e- jβz

अनुप्रस्थ क्षेत्रों के समीकरण नीचे सूचीबद्ध हैं।

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प्रसार स्थिरांक β = d (k2 - (nβ / d)2)

कटऑफ आवृत्ति: fc = n / (2d √ (με))

टीएम मोड की बाधा: ZTE = ईx / एचy = केn/ ω = βμ / ω

आयताकार waveguide

आयताकार वेवगाइड माइक्रोवेव संकेतों को प्रसारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले वेवगाइड के प्राथमिक प्रकारों में से एक है, और फिर भी, उनका उपयोग किया गया है।

लघु विकास के साथ, वेवगाइड को प्लानेर ट्रांसमिशन लाइनों जैसे स्ट्रिप लाइन और माइक्रोस्ट्रिप लाइनों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है। अनुप्रयोग जो अत्यधिक रेटेड शक्ति का उपयोग करते हैं, जो मिलीमीटर तरंग प्रौद्योगिकियों का उपयोग करते हैं, कुछ विशिष्ट उपग्रह प्रौद्योगिकियां अभी भी वेवगाइड का उपयोग करती हैं।

जैसा कि आयताकार वेवगाइड में दो से अधिक कंडक्टर नहीं हैं, यह केवल ट्रांसवर्स मैग्नेटिक और ट्रांसवर्स इलेक्ट्रिक मोड्स में सक्षम है।

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आयताकार वेवगाइड की ज्यामिति, ट्रांसमिशन लाइनें और वेवगाइड - 3

टीई मोड्स

एच के लिए समाधानz के रूप में आता है: Hz (x, y, z) = एmn cos (mπx / a) cos (nπy / b) e- jβz

अम्न एक स्थिरांक है।

टीम मोड के क्षेत्र घटक नीचे सूचीबद्ध हैं:

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प्रचार स्थिरांक है,

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टीएम मोड्स

ई के लिए समाधानz के रूप में आता है: Ez (x, y, z) = बीmn sin (mπx / a) sin (nπy / b) e- jβz

Bmn स्थिर है।

टीएम मोड के क्षेत्र घटक की गणना नीचे दी गई है।

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प्रसार निरंतर :

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लहर प्रतिबाधा: ZTM = ईx / एचy =- ईy / एचx = b = * η / के

वृताकार वेवगाइड

वृताकार वेवगाइड एक मुड़ा हुआ, गोल पाइप संरचना है। यह TE और TM मोड दोनों को सपोर्ट करता है। नीचे की छवि एक गोलाकार वेवगाइड के ज्यामितीय विवरण का प्रतिनिधित्व करती है। इसका एक आंतरिक त्रिज्या 'a' है, और यह बेलनाकार निर्देशांक में नियोजित है।

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सर्कुलर वेवगाइड की ज्यामिति, ट्रांसमिशन लाइनें और वेवगाइड - 4

Eρ = - ( j/ क2c) [∂ ∂Ez/ ∂ρ + (ωµ / ρ) (एचz/ ]

Eϕ = - ( j/ क2c) [∂ ∂Ez/ ∂ρ - (ωµ / ρ) (एचz/ ]

Hρ = (जे / के2c) [(.e / ρ) ωEz / / - ∂φ β एचz/ ]

Hϕ = -जे / के २c) [(.e / ρ) ωEz / / + ∂φ β एचz/ ]

टीई मोड्स

लहर समीकरण है:

2Hz + के2Hz = 0.

कश्मीर: μe

प्रसार स्थिरांक: Bmn = = (के2 - कc2)

आपूर्ती बंद करने की आवृत्ति: fcnm = केc / (2 / * √ (με))

अनुप्रस्थ क्षेत्र के घटक हैं:

Ep = - (jωµn / k2cρ) * (एक cos nφ - B sin n J) Jn (kcρ) ई- jβz

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Hφ = - (jβn / k2cρ) (ए कॉस एन - बी पाप एन J) जेn (kcρ) ई- jβz

लहर प्रतिबाधा है:

ZTE = ईp / एचϕ = - ईϕ / एचp = =k / β

टीएम मोड्स

ट्रांसवर्स मैग्नेटिक मोड में काम कर रहे सर्कुलर वेवगाइड के लिए आवश्यक समीकरणों को निर्धारित करने के लिए, वेव समीकरण को हल किया जाता है और ईज़ी के मूल्य की गणना की जाती है। समीकरण बेलनाकार निर्देशांक में हल किया जाता है।

[∂2 / ∂ρ2 + (1 / ρ) ∂ / 1ρ + (XNUMX / ρ)2)2/2 + के2ग] ईz = 0,

TMnm मोड का प्रसार लगातार ->

√nm = β (के2 - के.सी.2) = K (के2 - (पीnm/ए)2)

कटऑफ आवृत्ति: एफसी.एम.एन. = केc / (2 /) = पीnm / (2πa με)

अनुप्रस्थ क्षेत्र हैं:

Eρ = - (जेβ / केc) (ए पाप n (+ B cos nφ) जेn/ (kcρ) ई- jβz

Eφ = - (jβn / k2cρ) (ए कॉस एन - बी पाप एन J) जेn (kcρ) ई- jβz

Hρ = (jωen / k2 cρ) (ए कॉस एन - बी पाप एन J) जेn (kcρ) ई- jβz

Hφ = - (jωe / kc) (A पाप n (+ B cos nφ) Jn` (kcρ) ई- jβz

लहर प्रतिबाधा Z हैTM = ईp / एचφ = - ईϕ/Hp = k / के

stripline

प्लांटर टाइप ट्रांसमिशन लाइन का एक उदाहरण स्ट्रिपलाइन है। यह माइक्रोवेव सर्किट के अंदर शामिल करने के लिए फायदेमंद है। स्ट्रिपलाइन दो प्रकार के हो सकते हैं - एसिमेट्रिक स्ट्रिपलाइन और इनहोमोजेनस स्ट्रिपलाइन। चूंकि स्ट्रिपलाइन में दो कंडक्टर होते हैं, इस प्रकार यह टीईएम मोड का समर्थन करता है। ज्यामितीय प्रतिनिधित्व को निम्न आकृति में दर्शाया गया है।

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ट्रांसमिशन लाइन और वेवगाइड्स | 3+ प्रकार का विश्लेषण | महत्वपूर्ण समीकरणमैं एक इलेक्ट्रॉनिक्स उत्साही हूं और वर्तमान में इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार के क्षेत्र में समर्पित हूं।
एआई और मशीन लर्निंग जैसी आधुनिक तकनीकों की खोज में मेरी गहरी दिलचस्पी है।
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