ट्रांसमिशन लाइन्स और वेवगाइड्स: 7 महत्वपूर्ण व्याख्याएं

चर्चा के बिंदु: ट्रांसमिशन लाइनें और वेवगाइड

• ट्रांसमिशन लाइनों और वेवगाइड्स का परिचय
• वेवगाइड्स के प्रकार
• पारेषण लाइनों के प्रकार
• समानांतर प्लेट वेवगाइड
• आयताकार वेवगाइड
• वृताकार 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।

• समानांतर प्लेट वेवगाइड
• आयताकार waveguide
• वृताकार वेवगाइड

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।

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।

सॉल्विंग, समीकरण, अनुप्रस्थ विद्युत क्षेत्र इस प्रकार है:

e^- (x, y) = =_t y (x, y) = - y^{^} V_o / डी।

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

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

चुंबकीय क्षेत्र का समीकरण इस प्रकार है:

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 है_z = 0 और एक परिमित विद्युत क्षेत्र मूल्य।

(∂² / y² + के²_c) और_z (एक्स, वाई) = 0

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

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

E_z (x, y, z) = ए_n पाप (एन * * वाई / डी) * ई^{- jβz}

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

H_x = (jw (/ k_c) एक_n cos (nπy / d) e^{- jβz}

E_y = - -जेबी / के_c) एक_n कॉस (एनπवाई / डी) ई^{- jβz}

E_x = एच_y = 0.

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

f_c= के_c / (2 = * √ (με)) = n / (2d * ε (με))

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

चरण वेग: v_p = = / β

गाइड तरंग दैर्ध्य: λ_g = 2 = / β

टीई मोड्स

H_z (x, y) = बी_n कॉस (एनπवाई / डी) ई^{- jβz}

अनुप्रस्थ क्षेत्रों के समीकरण नीचे सूचीबद्ध हैं।

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

कटऑफ आवृत्ति: f_c = n / (2d (με))

टीएम मोड की बाधा: Z_TE = ई_x / एच_y = के_n/ ω = βμ / ω

आयताकार waveguide

RSI आयताकार वेवगाइड माइक्रोवेव संकेतों को प्रसारित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्राथमिक प्रकार के वेवगाइड 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।

टीई मोड्स

एच के लिए समाधान_z के रूप में आता है: H_z (x, y, z) = ए_mn cos (mπx / a) cos (nπy / b) e^{- jβz}

अम्न एक स्थिरांक है।

टीम मोड के क्षेत्र घटक नीचे सूचीबद्ध हैं:

प्रचार स्थिरांक है,

टीएम मोड्स

ई के लिए समाधान_z के रूप में आता है: E_z (x, y, z) = बी_mn sin (mπx / a) sin (nπy / b) e^{- jβz}

बीएमएन स्थिर है.

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

प्रसार निरंतर :

लहर प्रतिबाधा: Z_TM = ई_x / एच_y =- ई_y / एच_x = 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।

E_ρ = - ( j/ क²_c) [∂ ∂E_z/ ∂ρ + (ωµ / ρ) (एच_z/ ]

E_ϕ = - ( j/ क²_c) [∂ ∂E_z/ ∂ρ - (ωµ / ρ) (एच_z/ ]

H_ρ = (जे / के²_c) [(.e / ρ) ωE_z / / - ∂φ β एच_z/ ]

H_ϕ = -जे / के २_c) [(.e / ρ) ωE_z / / + ∂φ β एच_z/ ]

टीई मोड्स

लहर समीकरण है:

∇²H_z + के²H_z = 0.

कश्मीर: μe

प्रसार स्थिरांक: B_mn = = (के² - क_c²)

आपूर्ती बंद करने की आवृत्ति: fc_nm = के_c / (2 / * √ (με))

अनुप्रस्थ क्षेत्र के घटक हैं:

E_p = - (jωµn / k²_cρ) * (एक cos nφ - B sin n J) J_n (k_cρ) ई^{- jβz}

H_φ = - (jβn / k²_cρ) (ए कॉस एन - बी पाप एन J) जे_n (k_cρ) ई^{- jβz}

लहर प्रतिबाधा है:

Z_TE = ई_p / एच_ϕ = - ई_ϕ / एच_p = =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] ई_z = 0,

TM_nm मोड का प्रसार लगातार ->

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

कटऑफ आवृत्ति: एफ_{सी.एम.एन.} = के_c / (2 /) = पी_nm / (2πa με)

अनुप्रस्थ क्षेत्र हैं:

E_ρ = - (जेβ / के_c) (ए पाप n (+ B cos nφ) जे_n^/ (k_cρ) ई^{- jβz}

E_φ = - (jβn / k²_cρ) (ए कॉस एन - बी पाप एन J) जे_n (k_cρ) ई^{- jβz}

H_ρ = (jωen / k² _cρ) (ए कॉस एन - बी पाप एन J) जे_n (k_cρ) ई^{- jβz}

H_φ = - (jωe / k_c) (A पाप n (+ B cos nφ) Jn` (k_cρ) ई^{- jβz}

लहर प्रतिबाधा Z है_TM = ई_p / एच_φ = - ई_ϕ/H_p = k / के

stripline

प्लैनर टाइप ट्रांसमिशन लाइन के उदाहरणों में से एक स्ट्रिपलाइन है। यह अंदर शामिल करने के लिए फायदेमंद है माइक्रोवेव सर्किट स्ट्रिपलाइन दो प्रकार की हो सकती है - एसिमेट्रिक स्ट्रिपलाइन और इनहोमोजेनियस स्ट्रिपलाइन। चूंकि स्ट्रिपलाइन में दो कंडक्टर होते हैं, इस प्रकार यह टीईएम मोड का समर्थन करता है। ज्यामितीय निरूपण को नीचे दिए गए चित्र में दर्शाया गया है।

सुदीप्त रॉय

नमस्ते, मैं सुदीप्त रॉय हूं। मैंने इलेक्ट्रॉनिक्स में बी.टेक किया है। मैं इलेक्ट्रॉनिक्स उत्साही हूं और वर्तमान में इलेक्ट्रॉनिक्स और संचार के क्षेत्र के लिए समर्पित हूं। मुझे एआई और मशीन लर्निंग जैसी आधुनिक तकनीकों की खोज में गहरी रुचि है। मेरा लेखन सभी शिक्षार्थियों को सटीक और अद्यतन डेटा प्रदान करने के लिए समर्पित है। किसी को ज्ञान प्राप्त करने में मदद करने से मुझे बहुत खुशी मिलती है।
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