लोडिंग कॉइल

बेलग्रेड (सर्बिया) में पीटीटी संग्रहालय में पुपिन कुंडली

भारण कुंडली या भार कुंडली एक प्रेरक है जिसे एक विद्युत परिपथ में उसके प्रेरकत्व को प्रवर्धित करने के लिए समायोजित किया जाता है। लंबी दूरी के टेलीग्राफ प्रसारण तारों में संकेत विरूपण को रोकने के लिए उपयोग किए जाने वाले प्रेरकों के लिए 19वीं शताब्दी में यह शब्द उत्पन्न हुआ। इस शब्द का उपयोग ऐन्टेना में प्रेरकों के लिए या ऐन्टेना और इसकी प्रभरण वाहिका के मध्य किया जाता है, जिससे इसकी संकार्य आवृत्ती पर विद्युत परिपथ से अनुनादी ऐन्टेना निर्मित किया जा सके।

1860 के दशक में पहली अटलांटिक पार टेलीग्राफ तारों की धीमी संकेतन गति की समस्या का अध्ययन करते हुए भारण कुंडलीयों की अवधारणा की खोज ओलिवर हीविसाइड ने की थी। उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि प्रेषित संकेत के आयाम और समय विलंब विरूपण को रोकने के लिए अतिरिक्त प्रेरकत्व आवश्यक था। विरूपण मुक्त संचरण के लिए गणितीय स्थिति को हीविसाइड स्थिति के रूप में जाना जाता है। पूर्व प्रायोजित टेलीग्राफ प्रणालियाँ स्थलीय या छोटी थीं और इसलिए उनमें देरी कम थी, और अतिरिक्त प्रेरकत्व की आवश्यकता उतनी बड़ी नहीं थी। पनडुब्बी संचार तार विशेष रूप से समस्या के अधीन हैं, परंतु संतुलित युग्मों का उपयोग करते हुए 20 वीं शताब्दी के प्रारंभ में प्रायः लोहे के तार या टेप के साथ भारण कुंडली के साथ भारित किया जाता था, जिससे पारीबंधन की समस्या से बचा जाता था।

भारण कुंडलीयों को ऐतिहासिक रूप से मिहाजलो इडवोर्स्की पुपिन के बाद पुपिन कुंडली के रूप में भी जाना जाता है, विशेष रूप से जब हेविसाइड स्थिति के लिए उपयोग किया जाता है और उनके समायोजन की प्रक्रिया को कभी-कभी प्यूपिनाइजेशन कहा जाता है।

अनुप्रयोग

एक संतुलित भरी हुई दूरभाष लाइन का आरेख। संधारित्र असतत घटक नहीं हैं, परंतु लाइन के निकट स्थित तार संचालकों के मध्य वितरित संधारित्र का प्रतिनिधित्व करते हैं, यह बिंदीदार रेखाओं द्वारा इंगित किया जाता है। भारण कुंडली श्रव्य संकेत को लाइन संधारण द्वारा विकृत होने से रोकते हैं। भारण कुंडली की वाइंडिंग इस तरह से होती है कि कोर में प्रेरित चुंबकीय प्रवाह दोनों वाइंडिंग के लिए एक ही दिशा में होता है।

दूरभाष लाइनें

(left) Toroidal 0.175 H loading coil for an AT&T long distance telephone trunkline from New York to Chicago 1922. Each of the 108 twisted pairs in the cable required a coil. The coils were enclosed in an oil-filled steel tank (right) on the telephone pole. The cable required loading coils every 6000 ft (1.83 km).

भारण कुंडलीयों का एक सामान्य उपयोग दूरभाष तारों में व्यावर्तित युग्म तार के ध्वनि-आवृत्ति विशेषताओं को सुधारना होता है। क्योंकि व्यावर्तित युग्म एक संतुलित रेखा प्रारूप है, संतुलन बनाए रखने के लिए युग्म के प्रत्येक चरण में आधा भारण कुंडली समायोजित की जानी चाहिए। इन दोनों वाइंडिंग्स का एक ही कोर पर बनना साधारण बात है। यह चुंबकीय प्रवाह संयोजन को बढ़ाता है, जिसके बिना कुंडली पर घुमावों की संख्या को बढ़ाना अनिवार्य हों जाता है। सामान्य कोर के उपयोग के बाद भी, ऐसे भारण कुंडलीयों में ट्रांसफार्मर सम्मिलित नहीं होते हैं, क्योंकि वे अन्य परिपथों को विद्युतकीय युग्मन प्रदान नहीं करते हैं।

किसी युग्म के साथ अनुक्रम में निर्धारित समय-समय पर जोड़े गए भारित कुंडली ऊँचे ध्वनि आवृत्तियों पर अधिकतम अल्पविराम फ़िल्टर द्वारा निर्मित लो-पास फ़िल्टर की कटऑफ आवृत्ति तक ऊँचे ध्वनि आवृत्तियों में छायांकन को कम करते हैं। कटऑफ आवृत्ति से ऊपर, छायांकन त्वरित रूप से बढ़ता है। कुंडली के बीच की दूरी जितनी कम होगी, आपूर्ती बंद करने की आवृत्ति उतनी ही अधिक होगी। कटऑफ प्रभाव पिंडित प्रेरकों का उपयोग करने की एक शिल्पकृति है। निरंतर वितरित-तत्व प्रारूप प्रेरकत्व का उपयोग करके भारण विधियों के साथ कोई कटऑफ नहीं है।

कुंडलीयों को भारित किए बिना, लाइन की प्रतिक्रिया प्रतिरोध और लाइन के संधारित्र पर आधारित होती है, जिसमें क्षीणन आवृत्ति के साथ धीरे-धीरे बढ़ता है। सही प्रेरकत्व के भारण कुंडली के साथ, न तो संधारित्र और न ही प्रेरकत्व आधारित होता है: प्रतिक्रिया सपाट होती है, तरंग अपरिवर्तित रहते हैं और विशिष्ट प्रतिबाधा कटऑफ आवृत्ति तक प्रतिरोधक होती है। एक श्रव्य आवृत्ति फिल्टर का संयोग गठन भी उस कोलाहल को कम करने में लाभप्रद है।

डीएसएल

भारण कुंडलीयों के साथ, संचार लाइन के पासबैंड के भीतर संकेतों के लिए किसी परिपथ का संकेत क्षीणन कम रहता है परंतु श्रव्य कटऑफ आवृत्ति के ऊपर आवृत्तियों के लिए तीव्रता से बढ़ता है। यदि दूरभाष लाइन को बाद में उन अनुप्रयोगों जैसे एनालॉग या डिजिटल वाहक प्रणाली या डीएसएल में का समर्थन करने के लिए पुन: उपयोग किया जाता है जिनके लिए उच्च आवृत्तियों की आवश्यकता होती है तों भारण कुंडलीयों को हटा दिया जाना चाहिए या प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। समांतर संधारित्र के साथ कुंडलीयों का उपयोग एम-व्युत्पन्न फ़िल्टर के टोपोलॉजी के साथ एक फ़िल्टर बनाता है और कट ऑफ के ऊपर आवृत्तियों का एक बैंड भी पारित किया जाता है। हटाने के अतिरिक्त, विस्तारित दूरी पर ग्राहकों के लिए, उदाहरण के लिए, केंद्रीय कार्यालय से 4 मील (6.4 किमी) से अधिक, डीएसएल का समर्थन नहीं किया जा सकता है।

वाहक तंत्र

प्रारम्भिक और मध्य 20वीं सदी के अमेरिकी दूरभाष तारों में एक मील (1.61 किमी) के अंतराल पर भार कुंडली होते थे। उच्च आवृत्तियों को पारित करने के लिए कुंडली को हटाया जाना था, परंतु कुंडली के परिप्रेक्ष्य ने डिजिटल टी वाहक तंत्र के पुनरावर्तकों के लिए सुविधाजनक स्थान प्रदान किया, जो तब 1.5 Mbit/s संकेत को उस दूरी पर प्रसारित कर सकता था। संकरी गलियां और तांबे की उच्च लागत के कारण, यूरोपीय तारों में पतले तार होते थे और निकट दूरी पर उपयोग किए जाते थे। एक किलोमीटर के अंतराल ने यूरोपीय प्रणालियों को 2 Mbit/s ले जाने की अनुमति दी।

रेडियो एंटीना

केंद्र में स्थित भारण कुंडली के साथ एक विशिष्ट मोबाइल एंटीना

1912 में न्यू जर्सी में एक शक्तिशाली लॉन्गवेव रेडियो टेलीग्राफी स्टेशन में उपयोग किया जाने वाला एक विशाल एंटीना भारण कुंडली।

एक अन्य प्रकार के भारण कुंडली का उपयोग रेडियो एंटीना में किया जाता है। एकलध्रुवऔर द्विध्रुवीय रेडियो एंटीना एंटेना रेडियो तरंगों के लिए अनुनादी यंत्र के रूप में कार्य करने के लिए प्ररूपित किए गए हैं; एंटीना की संचरण लाइन के माध्यम से एंटीना पर समायोजित प्रेषक स ऊर्जा, एंटीना तत्व में विभव और धारा की खड़ी तरंगों को उत्तेजित करती है। "स्वाभाविक रूप से" अनुनादी होने के लिए, ऐन्टेना की भौतिक लंबाई रेडियो तरंगों के तरंग दैर्ध्य के एक चौथाई की भौतिक लंबाई होनी चाहिए। विषम अनुनाद पर, ऐन्टेना विद्युत रूप से एक शुद्ध विद्युत प्रतिरोध के रूप में कार्य करता है, प्रेषक से उस पर समायोजित सभी ऊर्जा को अवशोषित करता है।

कई स्थितियों में, व्यावहारिक कारणों से, एंटीना को अनुनादी लंबाई से छोटा करना आवश्यक होता है, इसे विद्युत रूप से छोटा एंटीना कहा जाता है। एक चौथाई तरंग दैर्ध्य से छोटा एंटीना संचार लाइन के लिए धारिता प्रतिघात प्रस्तुत करता है। लागू की गई कुछ ऊर्जा वापस संचार लाइन में परिलक्षित होती है और प्रेषक की ओर वापस जाती है। एक ही आवृत्ति पर विपरीत दिशाओं में चलने वाली दो धाराएँ संचरण लाइन पर खड़ी तरंगों का कारण बनती हैं और इन्हे एक से अधिक स्थायी तरंग अनुपात (SWR) के रूप में मापा जाता है। उन्नत धाराएं तार को गर्म करके ऊर्जा नष्ट करती हैं, और प्रेषक को ज़्यादा गरम भी कर सकती हैं।

किसी विद्युतकीय रूप से छोटे एंटीना को संवेदी बनाने के लिए, एंटीना के साथ श्रृंखला में एक भारण कुंडली को समायोजित किया जाता है। कुंडली छोटे ऐन्टेना के धारिता प्रतिघात के समान और विपरीत एक आगमनात्मक प्रतिक्रिया के लिए निर्मित किया गया है, इसलिए अभिक्रिया का संयोजन रद्द हो जाता है। जब इतना भार समायोजित किया जाता है तो ऐन्टेना संचार लाइन के लिए एक शुद्ध प्रतिरोध प्रस्तुत करता है तथा ऊर्जा को परावर्तित होने से रोकता है। भारण कुंडली को प्रायः एंटीना के आधार पर, इसके और संचार लाइन के मध्य रखा जाता है, परंतु अधिक कुशल विकिरण के लिए, इसे कभी-कभी एंटीना तत्व के मध्य बिंदु के पास समायोजित किया जाता है।

शक्तिशाली प्रेषकों के लिए कुंडली भारित करने में विशेष रूप से कम आवृत्तियों पर चुनौतीपूर्ण प्रारूप आवश्यकताएं हो सकती हैं। छोटे एंटेना का विकिरण प्रतिरोध बहुत कम जैसे कम आवृत्ति या बहुत कम आवृत्ति बैंड में कुछ ओम हो सकता है, जहां एंटेना सामान्यतः छोटे होते हैं और आगमनात्मक भारण की सबसे अधिक आवश्यकता होती है। क्योंकि कुंडली वाइंडिंग में प्रतिरोध विकिरण, प्रतिरोध के बराबर है, या उससे अधिक है, अत्यधिक विद्युत रूप से छोटे एंटेना के लिए भारण कुंडली में संकार्य आवृत्ति पर बेहद कम एसी विद्युत प्रतिरोध होना चाहिए। त्वचा के प्रभाव के नुकसान को कम करने के लिए, एकल परत वाइंडिंग के साथ, निकटता प्रभाव प्रतिरोध को कम करने के लिए अलग-अलग घुमावों के साथ कुंडल प्रायः टयूबिंग या लिट्ज तार से बना होता है। उन्हें प्रायः उच्च विभव को संभालना पड़ता है। परावैद्युत हानि में विद्युतकीय हानि को कम करने के लिए, तार को प्रायः पतली सिरेमिक पट्टियों पर समर्थित वायु में निलंबित कर दिया जाता है। कम आवृत्तियों पर उपयोग किए जाने वाले धारिता भारित एंटेना में अत्यधिक संकीर्ण बैंडविंड होते हैं, और इसलिए यदि आवृत्ति परिवर्तित की जाती है तो एंटीना को नई प्रेषक आवृत्ति के साथ प्रतिध्वनित करने के लिए भारण कुंडली को समायोजित किया जाना चाहिए और इसीलिए प्रेरक प्रायः उपयोग किया जाता है।

थोक विद्युत संचार

लंबी दूरी तक बल्क बिजली ट्रांसमिशन लाइन पर उच्च धारिता के कारण होने वाले हानियों को कम करने के लिए, एक लचीला एसी संचरण प्रणाली (एफएसीतीएस), एक स्थिर वार प्रतिकारक, या एक स्थिर समकालिक शृंखला प्रतिकारक के साथ परिपथ में प्रेरकत्व प्रस्तुत किया जा सकता है। यदि यह परिपथ को प्रेरकत्व की आपूर्ति कर रहा है तों श्रृंखला प्रतिकारक को श्रृंखला में परिपथ से युग्मित एक प्रेरक के रूप में माना जा सकता है।

कैंपबेल समीकरण

कैंपबेल समीकरण एक भारित लाइन के प्रसार स्थिरांक का अनुमान लगाने के लिए जॉर्ज एशले कैंपबेल द्वारा दिया गया एक समीकरण है। यह इस प्रकार है;

$\cosh \left(\gamma 'd\right)=\cosh(\gamma d)+{\frac {Z}{2Z_{0}}}\sinh(\gamma d)$

जहाँ,

$\gamma \!\,$ अभारित लाइन का प्रसार स्थिरांक है

$\gamma '\!\,$ भारित लाइन का प्रसार स्थिरांक है

$d\!\,$ भार लाइन पर कुंडली के बीच का अंतराल है

$Z\!\,$ एक भारण कुंडली का प्रतिबाधा है और

$Z_{0}\!\,$ अभारित लाइन की विशेषता प्रतिबाधा है।

अभियांत्रिकी के अनुकूल एक और नियम है कि भारण कुंडलीयों के अनुमानित अंतराल का अनुमान लगाने के लिए, अधिकतम आवृत्ती के तरंगदैर्ध्य प्रति दस कुंडलियों की आवश्यकता होती है जो प्रेषित की जा रही है। भारित लाइन को स्थिर k फिल्टर के रूप में मानकर और उस पर छवि प्रतिबाधा लागू करके इस सन्निकटन पर पहुंचा जा सकता है। आधारभूत छवि फिल्टर सिद्धांत से कोणीय कटऑफ आवृत्ति और कम-पास फिल्टर की विशेषता प्रतिबाधा k फिल्टर द्वारा दिया जाता है;

$\omega _{c}={\frac {1}{\sqrt {L_{\frac {1}{2}}C_{\frac {1}{2}}}}}$ और, $Z_{0}={\sqrt {\frac {L_{\frac {1}{2}}}{C_{\frac {1}{2}}}}}$

जहाँ ${\textstyle L_{\frac {1}{2}}}$ और $C_{\frac {1}{2}}$ आधा खंड तत्व मान हैं।

इन आधारभूत समीकरणों से आवश्यक भारण कुंडली प्रेरकत्व और कुंडली अंतराल पाई जा सकती है;

$L={\frac {Z_{0}}{\omega _{c}}}$ और, $d={\frac {2}{\omega _{c}Z_{0}C}}$

जहाँ C लाइन की प्रति इकाई लंबाई की धारिता है।

कटऑफ तरंगदैर्ध्य उत्पाद प्रति कुंडली की संख्या के संदर्भ में इसे व्यक्त करना;

${\frac {\lambda _{c}}{d}}=\pi vZ_{0}C$

जहाँ v विचाराधीन तार के प्रसार का वेग है।

तब से ${\textstyle v={1 \over Z_{0}C}}$ तब

${\frac {\lambda _{c}}{d}}=\pi$.

कैंपबेल इस अभिव्यक्ति पर 1898 में चार्ल्स गॉडफ्रे द्वारा वर्णित भार के साथ समय-समय पर भरी हुई एक यांत्रिक रेखा के साथ सादृश्य द्वारा पहुंचे, जिन्होंने एक समान परिणाम प्राप्त किया। इस तरह की यांत्रिक भार लाइनों का अध्ययन सबसे पहले जोसेफ-लुई लाग्रेंज (1736-1813) ने किया था।

कटऑफ की घटना जिससे कटऑफ आवृत्ति से ऊपर की आवृत्तियों को प्रसारित नहीं किया जाता है, भारण कुंडली का एक अवांछनीय दुष्प्रभाव है। यद्यपि यह निष्क्रिय एनालॉग फिल्टर विकास में अत्यधिक उपयोगी साबित हुआ। कटऑफ के निरंतर भारण के उपयोग से बचा जाता है क्योंकि यह भारण कुंडलीयों की पिंडित प्रकृति से उत्पन्न होता है।

इतिहास

ओलिवर हीविसाइड

ओलिवर हीविसाइड

भारण कुंडली की उत्पत्ति संचार लाइनों के सिद्धांत पर ओलिवर हीविसाइड के कार्य में पाई जा सकती है। हीविसाइड (1881) ने असीम रूप से छोटे परिपथ तत्वों के नेटवर्क के रूप में रेखा का प्रतिनिधित्व किया। इस नेटवर्क के विश्लेषण के लिए अपने परिचालन कलन को लागू करके उन्होंने (1887) की खोज की जिसे हीविसाइड स्थिति के रूप में जाना जाता है। यह वह शर्त है जिसे पारेषण लाइन को विरूपण से मुक्त करने के लिए पूरा किया जाना चाहिए। हीविसाइड स्थिति यह है कि श्रृंखला विद्युत प्रतिबाधा, Z, सभी आवृत्तियों पर विद्युत उपमार्ग प्रवेश्यता, Y के समानुपाती होनी चाहिए। प्राथमिक रेखा गुणांक के संदर्भ में निम्नलिखित स्थिति है:

${\frac {R}{G}}={\frac {L}{C}}$

जहाँ:

$R$ प्रति इकाई लंबाई लाइन का श्रृंखला प्रतिरोध है

$L$ प्रति इकाई लंबाई की रेखा का स्व-प्रेरकत्व श्रृंखला है

$G$ विद्युत उपमार्ग रिसाव विद्युत प्रतिरोध और प्रति इकाई लंबाई लाइन अवरोधक का संचालन है

$C$ लाइन संचालक प्रति इकाई लंबाई के बीच विद्युत उपमार्ग धारिता है

हीविसाइड को पता था कि उनके दिन में व्यावहारिक टेलीग्राफ तारों में यह स्थिति पूरी नहीं हुई थी। सामान्यतः, एक वास्तविक तार में,

${\frac {R}{G}}\gg {\frac {L}{C}}$

यह मुख्य रूप से तार अवरोधक के माध्यम से रिसाव के कम मूल्य के कारण है, जो कि आधुनिक तारों में और भी अधिक स्पष्ट है, जिसमें हीविसाइड के दिनों की तुलना में उपयुक्त अवरोधक हैं। शर्त को पूरा करने के लिए, विकल्प हैं कि G या L को बढ़ाने या R या C को कम करने का प्रयास किया जाए इसीलिए R को कम करने के लिए बड़े संचालकों की आवश्यकता होती है। तांबा पहले से ही टेलीग्राफ तारों में उपयोग में था और यह चांदी के अतिरिक उपयोग करने के लिए उपलब्ध सबसे अच्छा संचालक है। घटते आर का अर्थ है अधिक तांबे और अधिक महंगी तार का उपयोग करना। घटते सी का मतलब एक बड़ा तार भी होगा, यद्यपि जरूरी नहीं कि इसमे अधिक तांबा हो। जी बढ़ाना अत्यधिक अवांछनीय है; जबकि यह विकृति को कम करेगा, यह उसी समय संकेत हानि को बढ़ाएगा। हीविसाइड ने इस संभावना पर विचार किया, परंतु इसे अस्वीकृत कर दिया, जिसने उसे विरूपण को कम करने के विधि के रूप में एल बढ़ाने की रणनीति के साथ छोड़ दिया।

हीविसाइड(1887) ने प्रेरकत्व को बढ़ाने के कई विधियों का प्रस्ताव किया, जिसमें संचालकों को और अलग करना और अवरोधकों को लोहे की धूल से भारित करना सम्मिलित था। अंत में, हीविसाइड ने लाइन के साथ अंतराल पर असतत प्रेरकों का उपयोग करने का प्रस्ताव (1893) दिया। यद्यपि, वह इस विचार को अपनाने के लिए ब्रिटिश सामान्य डाकघर को मनाने में कभी सफल नहीं हुए। ब्रिटैन इसका श्रेय विशेष तार मापदंडों के लिए कुंडली के आकार और रिक्ति पर अभियांत्रिकी विवरण प्रदान करने में हीविसाइड की विफलता को प्रदर्शित करता है। हीविसाइड के उत्केंद्री चरित्र और स्वयं को प्रतिष्ठान से अलग करने से भी उनकी अनदेखी में उनकी भूमिका हो सकती है।

जॉन स्टोन

जॉन एस. स्टोन ने अमेरिकी दूरभाष और टेलीग्राफ कंपनी (एटी एंड टी) के लिए कार्य किया और यह हीविसाइड के विचारों को वास्तविक दूरसंचार पर लागू करने का प्रयास करने वाले प्रथम व्यक्ति थे। स्टोन का विचार (1896) एक द्विधात्विक लोहा-तांबा तार का उपयोग करना था जिसका उन्होंने एकस्व कराया था। स्टोन की यह तार लौह सामग्री के कारण लाइन प्रेरकत्व को बढ़ाएगी और इसमें हीविसाइड की स्थिति को पूरा करने की क्षमता थी। यद्यपि, स्टोन ने 1899 में कंपनी छोड़ दी और इस विचार को कभी लागू नहीं किया गया। स्टोन की तार निरंतर भारण का उदाहरण थी। यह एक ऐसा सिद्धांत था जिसे अंततः अन्य रूपों में व्यवहार में लाया गया था।

जॉर्ज कैंपबेल

जॉर्ज एशले कैंपबेल एक अन्य एटी एंड टी इंजीनियर थे जो उनकी बोस्टन समूह में कार्य कर रहे थे। कैंपबेल को स्टोन की द्विधात्विक तार की जांच जारी रखने का कार्य सौंपा गया था, परंतु जल्द ही इसे भारण कुंडली के पक्ष में छोड़ दिया गया। उनकी एक स्वतंत्र खोज थी: कैम्पबेल को हीविसाइड की स्थिति की खोज में हीविसाइड के कार्य के बारे में पता था, परंतु इसे पूरा करने के लिए एक लाइन को सक्षम करने के लिए भारण कुंडली का उपयोग करने के हीविसाइड के सुझाव से अनजान थे। दिशा परिवर्तन की प्रेरणा कैंपबेल का सीमित बजट था।

कैंपबेल आवंटित किए गए बजट के साथ एक वास्तविक दूरभाष मार्ग पर एक व्यावहारिक प्रदर्शन स्थापित करने के लिए संघर्ष कर रहा था। यह विचार करने के बाद कि उनके कृत्रिम रेखा अनुरूपक वास्तविक रेखा में पाए जाने वाले वितरित-तत्व प्रारूप मात्राओं के अतिरिक्त गांठ-तत्व प्रारूप घटकों का उपयोग करते हैं, उन्होंने सोचा कि क्या वह स्टोन की वितरित रेखा का उपयोग करने के अतिरिक्त गांठ वाले घटकों के साथ प्रेरकत्व सम्मिलित नहीं कर सकते। जब उनकी गणना से पता चला कि दूरभाष मार्गों पर नरविवर पर्याप्त रूप से एक साथ बंद थे, तो बिना मार्ग को खोदने या नए तार बिछाने के खर्च के बिना भारण कुंडली समायोजित करने में सक्षम थे, उन्होंने इस नई योजना को बदल दिया। दूरभाष तार पर कुंडली भारित करने का सबसे पहला प्रदर्शन तथाकथित पिट्सबर्ग तार की 46-मील लंबाई पर था। यह परीक्षण वास्तव में बोस्टन में था, तार को पहले पिट्सबर्ग में परीक्षण के लिए 6 सितंबर 1899 को स्वयं कैंपबेल और उनके सहायक द्वारा उपयोग किया गया था। सार्वजनिक सेवा में डाली गई भरी हुई लाइनों का उपयोग करने वाली पहली दूरभाष तार 18 मई 1900 को बोस्टन में जमैका प्लेन और वेस्ट न्यूटन के बीच थी।

भारण कुंडली पर कैंपबेल के कार्य ने फिल्टर पर उनके बाद के कार्य के लिए सैद्धांतिक आधार प्रदान किया जो आवृत्ति-विभाजन बहुसंकेतन के लिए बहुत महत्वपूर्ण साबित हुआ। भारण कुंडली की कट-ऑफ घटना, एक अवांछनीय दुष्प्रभाव था जिसका उपयोग वांछित फ़िल्टर आवृत्ति प्रतिक्रिया उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है।

माइकल पुपिन

भारण कुंडली का पुपिन का डिज़ाइन

संयुक्त राज्य अमेरिका के आविष्कारक और सर्बियाई आप्रवासी मिहाजलो इदवोर्स्की पुपिन ने भी भारण कुंडली की कहानी में एक भूमिका निभाई। पुपिन ने कैंपबेल के प्रतिद्वंद्वी एक एकस्व दायर किया। पुपिन का यह एकस्व 1899 का है। इससे पहले का एक एकस्व (1894, दिसंबर 1893 में प्रस्तुत) जिसे कभी-कभी पुपिन के भारण कुंडली एकस्व के रूप में उद्धृत किया जाता है, परंतु वास्तव में, यह कुछ भिन्न है। इस भ्रम को समझना सरल है, पुपिन स्वयं दावा करते हैं कि उन्होंने पहली बार 1894 में एक पहाड़ पर चढ़ते समय कुंडली भारित करने के विचार के बारे में सोचा था, यद्यपि उस समय उससे कुछ भी प्रकाशित नहीं हुआ है।

पुपिन का 1894 का एकस्व प्रेरकों के अतिरिक्त धारिता के साथ लाइन को भारित करता है, एक ऐसी योजना जिसकी सैद्धांतिक रूप से त्रुटिपूर्ण होने के कारण आलोचना की गई है और इन्हे कभी व्यवहार में नहीं लाया गया। भ्रम के निवारण के लिए, पुपिन द्वारा प्रस्तावित धारिता योजना के एक संस्करण में कुंडलीयां हैं। यद्यपि, इनका विचार किसी भी तरह से लाइन की भरपाई करना नहीं है। वे वहां केवल डीसी निरंतरता को लाइन में बहाल करने के लिए हैं जिससे मानक उपकरणों के साथ इसका परीक्षण किया जा सके। पुपिन का कहना है कि प्रेरकत्व इतना बड़ा होना चाहिए कि यह 50 हर्ट्ज से ऊपर के सभी एसी संकेत को अवरोधित कर दे। नतीजतन, केवल धारिता लाइन में यह महत्वपूर्ण प्रतिबाधा को युग्मित करता है और कुंडली पहले उल्लेखित परिणामों पर किसी भी भौतिक प्रभाव का प्रयोग नहीं करती है।

कानूनी लड़ाई

हीविसाइड ने कभी अपने विचार का एकस्व नहीं कराया; वास्तव में, उन्होंने अपने किसी भी कार्य का कोई व्यावसायिक लाभ नहीं उठाया। इस आविष्कार के आसपास के कानूनी विवादों के अतिरिक्त, यह निर्विवाद है कि कैंपबेल भारण कुंडली का उपयोग करके वास्तव में एक दूरभाष परिपथ का निर्माण करने वाला पहला व्यक्ति था। इसमें भी कोई संदेह नहीं हो सकता है कि हीविसाइड सबसे पहले प्रकाशित हुआ था और कई लोग पुपिन की प्राथमिकता पर विवाद करते हैं।

एटी एंड टी ने अपने दावे को लेकर पुपिन के साथ कानूनी लड़ाई लड़ी। पुपिन पहले एकस्व कराने वाले थे, परंतु इससे पहले कि पुपिन अपना एकस्व (दिसंबर 1899) दायर करते, कैंपबेल ने पहले ही व्यावहारिक प्रदर्शन किया था। एकस्व प्रस्तुत करने में कैंपबेल की देरी एटी एंड टी की धीमी आंतरिक योजनाओ के कारण थी।

यद्यपि, एटी एंड टी ने मूर्खतापूर्ण विधि से कैंपबेल के प्रस्तावित एकस्व आवेदन से उन सभी तालिकाओं और आरेखों को हटा दिया, जो एकस्व जमा करने से पहले आवश्यक प्रेरकत्व के सटीक मूल्य का विवरण देते हैं। चूंकि पुपिन के एकस्व में एक सूत्र सम्मिलित था, एटी एंड टी अपूर्ण प्रकटीकरण के दावों के लिए खुला था। इस डर से कि एक जोखिम था कि हेविसाइड के पूर्व प्रकाशन के कारण आविष्कार को अप्राप्य घोषित किए जाने के साथ लड़ाई समाप्त हो जाएगी, उन्होंने चुनौती से दूर रहने और पुपिन के एकस्व पर एक वार्षिक शुल्क के लिए एक विकल्प खरीदने का फैसला किया ताकि एटी एंड टी दोनों एकस्व को नियंत्रित कर सके। जनवरी 1901 तक पुपिन को $200,000 (2011 में $13 मिलियन) का भुगतान किया गया था और 1917 तक, जब एटी एंड टी एकाधिकार समाप्त हो गया और भुगतान बंद हो गया, तो उसे कुल $455,000 (2011 में $25 मिलियन) प्राप्त हुए थे।.

एटी एंड टी को लाभ

यह आविष्कार एटी एंड टी के लिए बहुत महत्वपूर्ण था। दूरभाष तारों को अब पहले से दुगुनी दूरी के लिए प्रयोग किया जा सकता है, या वैकल्पिक रूप से, पिछली गुणवत्ता (और लागत) के आधे भाग को उसी दूरी पर प्रयोग किया जा सकता है। यह विचार करते समय कि क्या कैंपबेल को प्रदर्शन के साथ आगे बढ़ने की अनुमति दी जाए, उनके अभियंताओ ने अनुमान लगाया था कि वे अकेले न्यूयॉर्क और न्यू जर्सी में नई स्थापना लागतों में $700,000 बचाने के लिए खड़े थे। यह अनुमान लगाया गया है कि 20वीं सदी की पहली तिमाही में एटी एंड टी ने $100 मिलियन की बचत की। हेवीसाइड, जिसने यह सब प्रारंभ किया, से उन्हे कुछ भी प्राप्त नहीं हुआ। उन्हे एक सांकेतिक भुगतान की प्रस्तुत की गई थी, परंतु उन्होंने स्वीकार नहीं किया, वह अपने कार्य का श्रेय चाहते थे। उन्होंने विडंबनापूर्ण ढंग से टिप्पणी की कि यदि उनके पूर्व प्रकाशन को स्वीकार कर लिया गया था तो यह हस्तक्षेप करेंगे।

जलमग्न तार

जलमग्न संचार तारों के लिए विरूपण एक विशेष समस्या है, क्योंकि आंशिक रूप से उनकी बड़ी लंबाई अधिक विरूपण को बनाने की अनुमति देती है, बल्कि इसलिए भी कि वे अवरोधक सामग्री की विशेषताओं के कारण ध्रुवों पर खुले तारों की तुलना में विरूपण के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं। संकेत की विभिन्न तरंग दैर्ध्य, सामग्री में विभिन्न वेगों पर यात्रा करती है जिससे फैलाव होता है। यह पहली टेलीग्राफ तार पर समस्या थी जिसने हीविसाइड को समस्या का अध्ययन करने और समाधान खोजने के लिए प्रेरित किया।

भारित कुंडली, विस्पंडन की समस्या को हल करते हैं, और उनका पहला उपयोग समुद्री तार केबल पर 1906 में सीमेंस और हाल्स्के द्वारा किया गया था जो बोधेंज़े के झील के आधीवासी केबल के लिए था। भारी पनडुब्बी तारों के साथ भारण कुंडलीयों का उपयोग करने में कई कठिनाइयां हैं I भारण कुंडली का उभार तार जहाजो के तार बिछाने के उपकरण से सरलता से नहीं गुजर सकता था और भारण कुंडली बिछाने के समय जहाज को धीमा करना पड़ता था। बिछाने के समय जहां कुंडली स्थापित किए गए थे, वहां से तार में तनाव उत्पन्न हो गया था। बहुत सावधानी के बिना, तार विखंडित हुए मरम्मत करना मुश्किल था। एक और समस्या यह थी कि उस समय के भौतिक विज्ञान में समुद्री जल के प्रवेश के विरुद्ध कुंडली और तार के बीच के जोड़ को सील करने में कठिनाइयाँ थीं। इस समय तार क्षतिग्रस्त हो जाती थी । इन समस्याओं को दूर करने के लिए निरंतर भारण का विकास किया गया, जिसमें कटऑफ आवृत्ती न होने का भी लाभ है।

क्रुप तार

एक डेनिश अभियांत्रिकी, कार्ल एमिल क्रारुप ने निरंतर भारित होने वाली तार के एक रूप का आविष्कार किया, जिसने असतत भारण कुंडली की समस्याओं को हल किया। क्रारुप तार में केंद्रीय तांबे के संचालक के चारों ओर एक दूसरे के संपर्क में आसन्न घुमावों के साथ लोहे के तार होते हैं। यह तार किसी भी दूरसंचार तार पर लगातार लोडिंग का पहला प्रयोग था। 1902 में, क्रुप ने इस विषय पर अपना लेख प्रकाशित किया और हेलसिंगोर और हेलसिंगबर्ग के बीच पहली तार की स्थापना को सम्पन्न किया।

परमलॉय तार

परमलॉय तार निर्माण

भले ही क्ररुप तार ने लाइन में प्रेरकत्व जोड़ा, यह हीविसाइड स्थिति को पूरा करने के लिए अपर्याप्त था। एटी एंड टी ने उच्च पारगम्यता के साथ बेहतर सामग्री की खोज की। 1914 में, गुस्ताव एल्मेन ने परमलॉय की खोज की, जो एक चुंबकीय निकल-लौह एनीलेड मिश्र धातु है। 1915, ओलिवर ई. बकले, हेरोल्ड डी. अर्नोल्ड और एल्मेन ने बेल प्रयोगशाला में, तांबे के संचालकों के चारों ओर लिपटे परमालॉय पट्टी का उपयोग करके पनडुब्बी संचार तार के निर्माण की एक विधि का सुझाव देकर संचरण गति में अत्यधिक सुधार किया।

1923 में बरमूडा में एक परीक्षण में इस तार का परीक्षण किया गया था। सितंबर 1924 में न्यूयॉर्क शहर और हॉर्टा से जुड़ी पहली स्थायी तार को सेवा में रखा गया था। पनडुब्बी टेलीग्राफ तारों पर परमलॉय तार सक्षम संकेतन गति को एक समय में 400 शब्द/मिनट तक बढ़ाया जा सकता था जहाँ 40 शब्द/मिनट को अच्छा माना जाता था। पहली ट्रान्साटलांटिक तार ने केवल दो शब्द/मिनट प्राप्त किए।

म्यू-धातु तार

File:Mu metal submarine telegraph cable construction.svg

म्यू-धातु तार निर्माण

म्यू-मेटल में परमलॉय के समान चुंबकीय गुण होते हैं परंतु मिश्रधातु में तांबा मिश्रित करने से लचीलापन बढ़ जाता है और धातु को तार में खींचा जा सकता है। परमलॉय तार की तुलना में म्यू-मेटल तार का निर्माण करना सरल है, मूल तांबा संचालक के चारों ओर म्यू-मेटल ठीक उसी तरह लिपटा होता है जिस तरह क्रारुप तार में लोहे का तार होता है। म्यू-मेटल तार के साथ एक और लाभ यह है कि निर्माण स्वयं को एक चर भारण प्रकृति को संदर्भित करता है जिससे लोडिंग सिरों की ओर पतला हो जाता है।

म्यू-मेटल का आविष्कार 1923 में टेलीग्राफ निर्माण और रखरखाव कंपनी , लंदन द्वारा किया गया था। जिन्होंने प्रारंभ में वेस्टर्न यूनियन के लिए तार बनाया था। वेस्टर्न यूनियन एटी एंड टी और पश्चिमी विद्युत समूह के साथ प्रतिस्पर्धा में थे जो परमालॉय का उपयोग कर रहे थे। परमलॉय का एकस्व वेस्टर्न विद्युत के पास था जिसने वेस्टर्न यूनियन को इसका उपयोग करने से रोक दिया था।

पैच भारण

तारों का निरंतर भारण महंगा होता है और इसलिए इसे केवल तभी किया जाता है जब पूर्णतः आवश्यक हो। कुंडलीयों के साथ पिंडित भारण सस्ता है परंतु इसमें कठिन मुहरों और एक निश्चित कटऑफ आवृत्ति की हानि है। इन सभी समस्याओ का हल पैच भारण है जिससे तार को बारम्बार खंडों में लगातार भारित किया जाता है। जिस से बीच वाले भाग खाली रह जाते हैं।

वर्तमान प्रयोग

भारित तार उपमहासागरीय संचार केबलों के लिए अब और उपयोगी तकनीक नहीं है। यह पहले विद्युतकीय उपकरण से संचार केबल का सह-अक्षीय केबल द्वारा उनके स्थानांतरणकर्ताओं के बीच उपयोग होता था और फिर तंतु प्रकाशिकी तारों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था। 1930 के दशक में भारित तार के निर्माण में गिरावट आई और फिर द्वितीय विश्व युद्ध के बाद की अन्य तकनीकों ने इसका स्थान ले लिया। भारण कुंडलीयों आज भी कुछ दूरभाष लैंडलाइन में पाए जा सकते हैं परंतु नए प्रतिष्ठान अधिक आधुनिक तकनीक का उपयोग करते हैं।

यह भी देखें

• विद्युत लम्बाई
• एंटीना ट्यूनर
• लगातार k फ़िल्टर
• अनलोडेड फैंटम

ग्रन्थसूची

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•  This article incorporates public domain material from Federal Standard 1037C. General Services Administration. (in support of MIL-STD-188).

बाहरी संबंध

• Allan Green, "150 Years Of Industry & Enterprise At Enderby's Wharf", History of the Atlantic Cable & Undersea Communications. Includes photographs of continuously loaded cable.