आरएफ और माइक्रोवेव फिल्टर: Difference between revisions
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सामान्यतः, अधिकांश आरएफ एवं माइक्रोवेव फिल्टर प्रायः अधिक युग्मित गुंजयमान यंत्रों से बने होते हैं, एवं इस प्रकार कोई भी प्रौद्योगिकी जो गुंजयमान यंत्र बनाने के लिए उपयोग किये जा सकते है, इसका उपयोग फिल्टर बनाने के लिए भी किया जा सकता है। उपयोग किए जा रहे गुंजयमान यंत्रों का अनलोडेड [[गुणवत्ता कारक]] सामान्यतः [[चयनात्मकता (रेडियो)]] निर्धारित करेगा जिसे फ़िल्टर प्राप्त कर सकता है। मथेई, यंग एवं जोन्स की पुस्तक <ref>{{cite book |author1=Matthaei, George L. |author2=Jones, E. L. |author3=Young, Leo |title=माइक्रोवेव फिल्टर, प्रतिबाधा-मिलान नेटवर्क और युग्मन संरचनाएं|publisher=Artech House Books |location=Dedham, Mass |year=1980 |isbn=0-89006-099-1 }}</ref> आरएफ एवं माइक्रोवेव फिल्टर के डिजाइन एवं प्राप्ति के लिए उत्तम संदर्भ प्रदान करता है। सामान्यीकृत फिल्टर सिद्धांत माइक्रोवेव फिल्टर में [[गुंजयमान आवृत्ति]] एवं युग्मित अनुनादकों के युग्मन गुणांक के साथ संचालित होता है। | सामान्यतः, अधिकांश आरएफ एवं माइक्रोवेव फिल्टर प्रायः अधिक युग्मित गुंजयमान यंत्रों से बने होते हैं, एवं इस प्रकार कोई भी प्रौद्योगिकी जो गुंजयमान यंत्र बनाने के लिए उपयोग किये जा सकते है, इसका उपयोग फिल्टर बनाने के लिए भी किया जा सकता है। उपयोग किए जा रहे गुंजयमान यंत्रों का अनलोडेड [[गुणवत्ता कारक]] सामान्यतः [[चयनात्मकता (रेडियो)]] निर्धारित करेगा जिसे फ़िल्टर प्राप्त कर सकता है। मथेई, यंग एवं जोन्स की पुस्तक <ref>{{cite book |author1=Matthaei, George L. |author2=Jones, E. L. |author3=Young, Leo |title=माइक्रोवेव फिल्टर, प्रतिबाधा-मिलान नेटवर्क और युग्मन संरचनाएं|publisher=Artech House Books |location=Dedham, Mass |year=1980 |isbn=0-89006-099-1 }}</ref> आरएफ एवं माइक्रोवेव फिल्टर के डिजाइन एवं प्राप्ति के लिए उत्तम संदर्भ प्रदान करता है। सामान्यीकृत फिल्टर सिद्धांत माइक्रोवेव फिल्टर में [[गुंजयमान आवृत्ति]] एवं युग्मित अनुनादकों के युग्मन गुणांक के साथ संचालित होता है। | ||
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आरएफ एवं माइक्रोवेव फिल्टर में उपयोग की जा सकने वाली सबसे सरल गुंजयमान संरचना एलसी [[टैंक सर्किट|टैंक परिपथ]] है जिसमें समानांतर या श्रृंखला प्रेरक एवं संधारित्र होते हैं। इन्हें अधिक ठोस होने का लाभ है, किन्तु गुंजयमान यंत्रों का निम्न गुणवत्ता कारक अपेक्षाकृत निकृष्ट प्रदर्शन की ओर ले जाता है। | आरएफ एवं माइक्रोवेव फिल्टर में उपयोग की जा सकने वाली सबसे सरल गुंजयमान संरचना एलसी [[टैंक सर्किट|टैंक परिपथ]] है जिसमें समानांतर या श्रृंखला प्रेरक एवं संधारित्र होते हैं। इन्हें अधिक ठोस होने का लाभ है, किन्तु गुंजयमान यंत्रों का निम्न गुणवत्ता कारक अपेक्षाकृत निकृष्ट प्रदर्शन की ओर ले जाता है। | ||
लंपड-एलिमेंट एलसी फ़िल्टर में ऊपरी एवं निचली आवृत्ति सीमा दोनों होती हैं। जैसा कि आवृत्ति अधिक अर्घ्य हो जाती है, अर्घ्य kHz से Hz सीमा में टैंक परिपथ में उपयोग किए जाने वाले प्रेरकों का आकार निषेधात्मक रूप से बड़ा हो जाता है। इस समस्या को दूर करने के लिए अधिक अर्घ्य आवृत्ति वाले फिल्टर प्रायः क्रिस्टल के साथ डिजाइन किए जाते हैं। जैसे-जैसे आवृत्ति अधिक होती जाती है, 600 मेगाहर्ट्ज एवं उच्च श्रेणी में, टैंक परिपथ में प्रेरक व्यावहारिक होने के लिए अधिक अल्प हो जाते हैं। चूँकि निश्चित अधिष्ठापन के प्रारंभ करने वाले की [[विद्युत प्रतिक्रिया]] आवृत्ति के संबंध में रैखिक रूप से बढ़ती है, उच्च आवृत्तियों पर, समान प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए, निषेधात्मक रूप से अर्घ्य अधिष्ठापन की आवश्यकता हो सकती है। | |||
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[[प्लानर ट्रांसमिशन लाइन|तलीय संचरण रेखाएँ]], जैसे कि [[ microstrip | माइक्रोस्ट्रिप]] , [[समतलीय वेवगाइड]] एवं [[स्ट्रिपलाइन]], उत्तम गुंजयमान यंत्र एवं फिल्टर भी बना सकते हैं। माइक्रोस्ट्रिप परिपथ के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाएं मुद्रित परिपथ बोर्डों के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं के समान ही होती हैं एवं इन फिल्टरों में बड़े स्तर पर प्लानर होने का लाभ होता है। | [[प्लानर ट्रांसमिशन लाइन|तलीय संचरण रेखाएँ]], जैसे कि [[ microstrip | माइक्रोस्ट्रिप]], [[समतलीय वेवगाइड]] एवं [[स्ट्रिपलाइन]], उत्तम गुंजयमान यंत्र एवं फिल्टर भी बना सकते हैं। माइक्रोस्ट्रिप परिपथ के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाएं मुद्रित परिपथ बोर्डों के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं के समान ही होती हैं एवं इन फिल्टरों में बड़े स्तर पर प्लानर होने का लाभ होता है। | ||
प्रेसिजन प्लानर फिल्टर पतली परत प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित होते हैं। क्वार्ट्ज या | प्रेसिजन प्लानर फिल्टर पतली परत प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित होते हैं। क्वार्ट्ज या सफाया जैसे सब्सट्रेट के लिए अर्घ्य हानि वाले स्पर्शरेखा ढांकता हुआ सामग्री एवं सोने जैसे अर्घ्य प्रतिरोध धातुओं का उपयोग करके उच्च क्यू कारक प्राप्त किए जा सकते हैं। | ||
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समाक्षीय संचरण रेखाएँ तलीय संचरण रेखाओ की तुलना में उच्च गुणवत्ता कारक प्रदान करती हैं, एवं इस प्रकार उपयोग किया जाता है जब उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र अपने समग्र आकार को अर्घ्य करने के लिए उच्च-ढांकता हुआ निरंतर सामग्री का उपयोग कर सकते हैं। | समाक्षीय संचरण रेखाएँ तलीय संचरण रेखाओ की तुलना में उच्च गुणवत्ता कारक प्रदान करती हैं, एवं इस प्रकार उपयोग किया जाता है जब उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र अपने समग्र आकार को अर्घ्य करने के लिए उच्च-ढांकता हुआ निरंतर सामग्री का उपयोग कर सकते हैं। | ||
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अभी भी व्यापक रूप से 40 मेगाहर्ट्ज से 960 मेगाहर्ट्ज आवृत्ति सीमा में उपयोग किया जाता है, उत्तम प्रकार से निर्मित कैविटी फिल्टर अर्घ्य से अर्घ्य मेगावाट के विद्युत भार के अनुसार भी उच्च चयनात्मकता में सक्षम हैं।<ref>{{cite journal |author=R Lay |title=एस-बैंड मेगावॉट कैससेग्रेन डिप्लेक्सर और एस-बैंड मेगावाट ट्रांसमिट फ़िल्टर का चरण और समूह विलंब|journal=The Deep Space Network Progress Report |issue=DSN PR 42-37 |pages=198–203 |date=15 February 1977 |url=http://tmo.jpl.nasa.gov/progress_report2/42-37/37Z.PDF }}</ref> उच्च क्यू गुणवत्ता कारक, साथ ही निकट स्थान (75 kHz तक) आवृत्तियों पर प्रदर्शन स्थिरता में वृद्धि, फ़िल्टर | अभी भी व्यापक रूप से 40 मेगाहर्ट्ज से 960 मेगाहर्ट्ज आवृत्ति सीमा में उपयोग किया जाता है, उत्तम प्रकार से निर्मित कैविटी फिल्टर अर्घ्य से अर्घ्य मेगावाट के विद्युत भार के अनुसार भी उच्च चयनात्मकता में सक्षम हैं।<ref>{{cite journal |author=R Lay |title=एस-बैंड मेगावॉट कैससेग्रेन डिप्लेक्सर और एस-बैंड मेगावाट ट्रांसमिट फ़िल्टर का चरण और समूह विलंब|journal=The Deep Space Network Progress Report |issue=DSN PR 42-37 |pages=198–203 |date=15 February 1977 |url=http://tmo.jpl.nasa.gov/progress_report2/42-37/37Z.PDF }}</ref> उच्च क्यू गुणवत्ता कारक, साथ ही निकट स्थान (75 kHz तक) आवृत्तियों पर प्रदर्शन स्थिरता में वृद्धि, फ़िल्टर कैविटीओं की आंतरिक मात्रा को बढ़ाकर प्राप्त किये जा सकते है। | ||
पारंपरिक कैविटी फिल्टर की भौतिक लंबाई 40 मेगाहर्ट्ज सीमा में 205 सेमी से अधिक, 900 मेगाहर्ट्ज सीमा में 27.5 सेमी से अर्घ्य हो सकती है। | पारंपरिक कैविटी फिल्टर की भौतिक लंबाई 40 मेगाहर्ट्ज सीमा में 205 सेमी से अधिक, 900 मेगाहर्ट्ज सीमा में 27.5 सेमी से अर्घ्य हो सकती है। | ||
माइक्रोवेव सीमा (1000 मेगाहर्ट्ज एवं ऊपर) में, | माइक्रोवेव सीमा (1000 मेगाहर्ट्ज एवं ऊपर) में, कैविटी फिल्टर आकार के विषय में अधिक व्यावहारिक हो जाते हैं एवं लंपड वाले एलिमेंट गुंजयमान यंत्र एवं फिल्टर की तुलना में अधिक उच्च गुणवत्ता वाले कारक होते हैं। | ||
=== डाइलेक्ट्रिक फिल्टर === | === डाइलेक्ट्रिक फिल्टर === | ||
[[File:RF Dielectric Filter.jpg|thumbnail|1994 के मोटोरोला मोबाइल फोन से आरएफ डाइइलेक्ट्रिक फिल्टर]]गुंजयमान यंत्र बनाने के लिए विभिन्न [[ढांकता हुआ|डाइलेक्ट्रिक]] पदार्थों से बने पक का भी उपयोग किया जा सकता है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्रों | [[File:RF Dielectric Filter.jpg|thumbnail|1994 के मोटोरोला मोबाइल फोन से आरएफ डाइइलेक्ट्रिक फिल्टर]]गुंजयमान यंत्र बनाने के लिए विभिन्न [[ढांकता हुआ|डाइलेक्ट्रिक]] पदार्थों से बने पक का भी उपयोग किया जा सकता है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्रों के प्रकार, फिल्टर के समग्र आकार को अर्घ्य करने के लिए उच्च-ढांकता हुआ निरंतर सामग्री का उपयोग किया जा सकता है। अर्घ्य हानि वाली डाइलेक्ट्रिक सामग्री के साथ, ये पूर्व वर्णन किया गया अन्य प्रौद्योगिकीों की तुलना में उल्लेखनीय रूप से उच्च प्रदर्शन को प्रस्तुत कर सकते हैं। | ||
=== विद्युत ध्वनिक फिल्टर === | === विद्युत ध्वनिक फिल्टर === | ||
Revision as of 07:54, 9 June 2023
रेडियो आवृति ( आरएफ) एवं माइक्रोवेव फ़िल्टर इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर के वर्ग का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिसे मेगाहर्ट्ज़ से गीगाहर्ट्ज़ आवृति सीमा (मध्यम आवृत्ति से अत्यधिक उच्च फ़्रीक्वेंसी) में सिग्नल पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह आवृति सीमा अधिकांश प्रसारण रेडियो, टेलीविज़न, वायरलेस संचार (सेलफ़ोन, वाई-फाई, आदि) द्वारा उपयोग की जाने वाली सीमा है, एवं इस प्रकार अधिकांश आरएफ एवं माइक्रोवेव उपकरणों में प्रेषित या प्राप्त संकेतों पर किसी प्रकार का निस्पंदन सम्मिलित होगा। इस प्रकार के फिल्टर सामान्यतः डुप्लेक्सर्स एवं डिप्लेक्सर्स के लिए कई आवृति बैंड्स को मिलाने या भिन्न करने के लिए बिल्डिंग ब्लॉक्स के रूप में उपयोग किए जाते हैं।[1]
फ़िल्टरकार्य
चार सामान्य फ़िल्टर कार्य वांछनीय हैं:
- बैंड-पास फ़िल्टर : आवृत्ति यों के केवल वांछित बैंड का चयन करें।
- बैंड-स्टॉप फ़िल्टर: आवृति के अवांछित बैंड को विस्थापित कर दें।
- लो पास फिल्टर : आपूर्ती संवृत करने की आवृत्ति से नीचे की आवृति को ही पास होने दें।
- उच्च पास फिल्टर : कटऑफ आवृति से ऊपर की आवृति को ही पास होने दें।
फ़िल्टर प्रौद्योगिकियाँ
सामान्यतः, अधिकांश आरएफ एवं माइक्रोवेव फिल्टर प्रायः अधिक युग्मित गुंजयमान यंत्रों से बने होते हैं, एवं इस प्रकार कोई भी प्रौद्योगिकी जो गुंजयमान यंत्र बनाने के लिए उपयोग किये जा सकते है, इसका उपयोग फिल्टर बनाने के लिए भी किया जा सकता है। उपयोग किए जा रहे गुंजयमान यंत्रों का अनलोडेड गुणवत्ता कारक सामान्यतः चयनात्मकता (रेडियो) निर्धारित करेगा जिसे फ़िल्टर प्राप्त कर सकता है। मथेई, यंग एवं जोन्स की पुस्तक [2] आरएफ एवं माइक्रोवेव फिल्टर के डिजाइन एवं प्राप्ति के लिए उत्तम संदर्भ प्रदान करता है। सामान्यीकृत फिल्टर सिद्धांत माइक्रोवेव फिल्टर में गुंजयमान आवृत्ति एवं युग्मित अनुनादकों के युग्मन गुणांक के साथ संचालित होता है।
लंपड-एलिमेंट एलसी फ़िल्टर
आरएफ एवं माइक्रोवेव फिल्टर में उपयोग की जा सकने वाली सबसे सरल गुंजयमान संरचना एलसी टैंक परिपथ है जिसमें समानांतर या श्रृंखला प्रेरक एवं संधारित्र होते हैं। इन्हें अधिक ठोस होने का लाभ है, किन्तु गुंजयमान यंत्रों का निम्न गुणवत्ता कारक अपेक्षाकृत निकृष्ट प्रदर्शन की ओर ले जाता है।
लंपड-एलिमेंट एलसी फ़िल्टर में ऊपरी एवं निचली आवृत्ति सीमा दोनों होती हैं। जैसा कि आवृत्ति अधिक अर्घ्य हो जाती है, अर्घ्य kHz से Hz सीमा में टैंक परिपथ में उपयोग किए जाने वाले प्रेरकों का आकार निषेधात्मक रूप से बड़ा हो जाता है। इस समस्या को दूर करने के लिए अधिक अर्घ्य आवृत्ति वाले फिल्टर प्रायः क्रिस्टल के साथ डिजाइन किए जाते हैं। जैसे-जैसे आवृत्ति अधिक होती जाती है, 600 मेगाहर्ट्ज एवं उच्च श्रेणी में, टैंक परिपथ में प्रेरक व्यावहारिक होने के लिए अधिक अल्प हो जाते हैं। चूँकि निश्चित अधिष्ठापन के प्रारंभ करने वाले की विद्युत प्रतिक्रिया आवृत्ति के संबंध में रैखिक रूप से बढ़ती है, उच्च आवृत्तियों पर, समान प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए, निषेधात्मक रूप से अर्घ्य अधिष्ठापन की आवश्यकता हो सकती है।
प्लानर फिल्टर
तलीय संचरण रेखाएँ, जैसे कि माइक्रोस्ट्रिप, समतलीय वेवगाइड एवं स्ट्रिपलाइन, उत्तम गुंजयमान यंत्र एवं फिल्टर भी बना सकते हैं। माइक्रोस्ट्रिप परिपथ के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाएं मुद्रित परिपथ बोर्डों के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं के समान ही होती हैं एवं इन फिल्टरों में बड़े स्तर पर प्लानर होने का लाभ होता है।
प्रेसिजन प्लानर फिल्टर पतली परत प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित होते हैं। क्वार्ट्ज या सफाया जैसे सब्सट्रेट के लिए अर्घ्य हानि वाले स्पर्शरेखा ढांकता हुआ सामग्री एवं सोने जैसे अर्घ्य प्रतिरोध धातुओं का उपयोग करके उच्च क्यू कारक प्राप्त किए जा सकते हैं।
समाक्षीय फिल्टर
समाक्षीय संचरण रेखाएँ तलीय संचरण रेखाओ की तुलना में उच्च गुणवत्ता कारक प्रदान करती हैं, एवं इस प्रकार उपयोग किया जाता है जब उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र अपने समग्र आकार को अर्घ्य करने के लिए उच्च-ढांकता हुआ निरंतर सामग्री का उपयोग कर सकते हैं।
कैविटी फिल्टर
अभी भी व्यापक रूप से 40 मेगाहर्ट्ज से 960 मेगाहर्ट्ज आवृत्ति सीमा में उपयोग किया जाता है, उत्तम प्रकार से निर्मित कैविटी फिल्टर अर्घ्य से अर्घ्य मेगावाट के विद्युत भार के अनुसार भी उच्च चयनात्मकता में सक्षम हैं।[3] उच्च क्यू गुणवत्ता कारक, साथ ही निकट स्थान (75 kHz तक) आवृत्तियों पर प्रदर्शन स्थिरता में वृद्धि, फ़िल्टर कैविटीओं की आंतरिक मात्रा को बढ़ाकर प्राप्त किये जा सकते है।
पारंपरिक कैविटी फिल्टर की भौतिक लंबाई 40 मेगाहर्ट्ज सीमा में 205 सेमी से अधिक, 900 मेगाहर्ट्ज सीमा में 27.5 सेमी से अर्घ्य हो सकती है।
माइक्रोवेव सीमा (1000 मेगाहर्ट्ज एवं ऊपर) में, कैविटी फिल्टर आकार के विषय में अधिक व्यावहारिक हो जाते हैं एवं लंपड वाले एलिमेंट गुंजयमान यंत्र एवं फिल्टर की तुलना में अधिक उच्च गुणवत्ता वाले कारक होते हैं।
डाइलेक्ट्रिक फिल्टर
गुंजयमान यंत्र बनाने के लिए विभिन्न डाइलेक्ट्रिक पदार्थों से बने पक का भी उपयोग किया जा सकता है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्रों के प्रकार, फिल्टर के समग्र आकार को अर्घ्य करने के लिए उच्च-ढांकता हुआ निरंतर सामग्री का उपयोग किया जा सकता है। अर्घ्य हानि वाली डाइलेक्ट्रिक सामग्री के साथ, ये पूर्व वर्णन किया गया अन्य प्रौद्योगिकीों की तुलना में उल्लेखनीय रूप से उच्च प्रदर्शन को प्रस्तुत कर सकते हैं।
विद्युत ध्वनिक फिल्टर
पीजोइलेक्ट्रिक पर आधारित विद्युत ध्वनिक गुंजयमान यंत्र का उपयोग फ़िल्टर के लिए किया जा सकता है। चूँकि दी गई आवृत्ति पर ध्वनिक तरंग दैर्ध्य विद्युत तरंग दैर्ध्य की तुलना में अर्घ्य परिमाण के कई क्रम होते हैं, विद्युत ध्वनिक गुंजयमान यंत्र सामान्यतः विद्युत चुम्बकीय समकक्षों जैसे कैविटी गुंजयमान यंत्र की तुलना में आकार एवं भार में अल्प होते हैं।
विद्युत ध्वनिक गुंजयमान यंत्र का सामान्य उदाहरण क्वार्ट्ज थरथरानवाला है जो अनिवार्य रूप से विद्युतड की जोड़ी द्वारा जकड़े हुए पीजोइलेक्ट्रिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल का कट है। यह प्रौद्योगिकी कुछ दसियों मेगाहर्ट्ज़ तक सीमित है। माइक्रोवेव आवृत्तियों के लिए, सामान्यतः 100 मेगाहर्ट्ज से अधिक, अधिकांश फिल्टर पतली परत प्रौद्योगिकियों जैसे सतह ध्वनिक तरंग (SAW) एवं पतली परत बल्क ध्वनिक अनुनादक (एफबीएआर, टीएफबीएआर) आधारित संरचनाओं का उपयोग कर रहे हैं।
वेवगाइड फ़िल्टर
वफ़ल-लौह फ़िल्टर उदाहरण है।
ऊर्जा टनलिंग-आधारित फ़िल्टर
ये अत्यधिक ट्यून करने योग्य माइक्रोवेव फिल्टर की नई श्रेणी हैं। इन विशेष प्रकार के फिल्टर को वेवगाइड्स, एसआईडब्ल्यू या अर्घ्य व्यय वाली पीसीबी प्रौद्योगिकी पर प्रारम्भ किया जा सकता है एवं व्यापक ट्यूनिंग सीमा प्राप्त करने के लिए उपयुक्त स्थिति में डाले गए स्विच की सहायता से किसी भी अर्घ्य या उच्च आवृत्ति पर ट्यून किया जा सकता है।[4]
टिप्पणियाँ
- ↑ "RF / Microwave Filters, Diplexers, Duplexers, Switched Banks Vendors - RF Cafe".
- ↑ Matthaei, George L.; Jones, E. L.; Young, Leo (1980). माइक्रोवेव फिल्टर, प्रतिबाधा-मिलान नेटवर्क और युग्मन संरचनाएं. Dedham, Mass: Artech House Books. ISBN 0-89006-099-1.
- ↑ R Lay (15 February 1977). "एस-बैंड मेगावॉट कैससेग्रेन डिप्लेक्सर और एस-बैंड मेगावाट ट्रांसमिट फ़िल्टर का चरण और समूह विलंब" (PDF). The Deep Space Network Progress Report (DSN PR 42-37): 198–203.
- ↑ Omar, Muhammad; Siddiqui, Omar; Ramzan, Rashad (2017-12-28). "MET आधारित ट्यून करने योग्य माइक्रोवेव फ़िल्टर का एक नया वर्ग" – via ResearchGate.
