प्रतिरूप लीड

300 ओम प्रतिरूप लीड

प्रतिरूप लीड केबल एक द्वि-सुचालक समान्य केबल है जिसका उपयोग रेडियो आवृत्ति (RF) सिग्नल ले जाने के लिए संतुलित संचरण लाइन के रूप में किया जाता है। यह दो गुंफित, ठोस तांबे या तांबे से आच्छादित स्टील के तारों से बना होता है, जो एक प्लास्टिक (आमतौर पर पॉलीथीन) रिबन द्वारा अलग-अलग दूरी पर होता है। तारों की एकसमान दूरी एक संचरण लाइन के रूप में केबल के प्रकार्य का सूचक है; अंतरण में कोई अचानक परिवर्तन स्रोत की ओर कुछ संकेत वापस प्रदर्शित करेगा। प्लास्टिक तारों को आवरण और विसंवाहक भी करता है। यह विशिष्ट प्रतिबाधा के कई अलग-अलग मानो के साथ उपलब्ध है, सबसे सामान्य प्रकार 300 ओम है।

रेडियो अभिग्राही और प्रेषक को उनके ऐन्टेना से जोड़ने के लिए जुड़वां सीसा मुख्य रूप से लघु तरंग और वीएचएफ आवृत्तियों पर ऐन्टेना फीडलाइन के रूप में उपयोग किया जाता है। इसमें छोटी लचीली समाक्षीय केबल की तुलना में कम सिग्नल हानि हो सकती है, इन आवृत्तियों पर फीडलाइन का मुख्य वैकल्पिक प्रकार; उदाहरण के लिए, प्रकार RG-58 समाक्षीय केबल 30 MHz पर प्रति 100 m 6.6 dB नष्ट करता है, जबकि 300 ओम प्रतिरूप लीड केवल 0.55 dB नष्ट करता है। 300 ओम जुड़वां सीसा व्यापक रूप से एफएम रेडियो को उनके एंटेना से जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है, और पहले टेलीविजन एंटेना को टेलीविजन से जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता था जब तक कि इसे समाक्षीय केबल द्वारा प्रतिस्थापित नहीं किया गया था। हालांकि, यह व्यतिकरण के प्रति असुरक्षित है; धातु की वस्तुओं से सामीप्य सिग्नल को प्रतिरूप लीड में अन्तःक्षेप करेगी जो समाक्षीय केबल द्वारा अवरुद्ध हो जाएगी। इसलिए इसमें धातु के समर्थन मस्तूलों के साथ वृष्टि गटर और गतिरोध विसंवाहक के आसपास की दूरी की आवश्यकता होती है।

विशेषताएं और उपयोग

जुड़वां सीसा और अन्य प्रकार की समानांतर-संवाहक संचरण लाइनका उपयोग मुख्य रूप से रेडियो संचरण और रेडियो अभिग्राही को उनके एंटेना से जोड़ने के लिए किया जाता है। समानांतर संचरण लाइनका यह फायदा है कि प्रति एकांक लम्बाई में इसका नुकसान समाक्षीय केबल की तुलना में छोटे परिमाण का एक क्रम है, जो संचरण लाइनका मुख्य वैकल्पिक रूप है। इसका नुकसान यह है कि यह रेडियो आवृत्ति व्यतिकरण के प्रति असुरक्षित है, और इसे धातु की वस्तुओं से दूर रखा जाना चाहिए जिससे ऊर्जा की हानि हो सकती है। इस कारण से, जब इमारतों के बाहर और एंटीना मस्तूल पर स्थापित किया जाता है, तो गतिरोधक विसंवाहक का उपयोग किया जाना चाहिए। रेखा में किसी भी प्रेरित असंतुलन को और अस्वीकार करने के लिए लंबे समय तक स्वतंत्र रूप से स्थायी लंबाई पर जुड़वां सीसा को मोड़ना भी आम बात है।

600, 450, 300, और 75 ओम विशिष्ट प्रतिबाधा के मानो के साथ प्रतिरूप लीड की आपूर्ति कई अलग-अलग आकारों में की जाती है। सबसे आम, 300 ओम प्रतिरूप लीड, एक बार व्यापक रूप से टेलीविजन सेट और एफएम रेडियो को उनके अभिग्राही ऐन्टेना से जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता था। टेलीविजन संस्थापन के लिए 300 ओम प्रतिरूप लीड को बड़े पैमाने पर 75 ओम समाक्षीय केबल फीडलाइन से बदल दिया गया है। रेडियो आवृत्ति सिग्नलके संतुलित प्रसारण के लिए संचरण लाइनके रूप में अव्यावसायिक प्रसारण केन्द्रों में प्रतिरूप लीड का भी उपयोग किया जाता है।

प्रतिरूप लीड की विशिष्ट प्रतिबाधा तार के व्यास और उसके अंतरालन का एक फलन है; 300 ओम प्रतिरूप लीड में, सबसे सामान्य प्रकार, तार आमतौर पर 20 या 22 गेज (0.52 or 0.33 mm2) होता है, लगभग 7.5 mm (0.30 इंच) अलग होता है। यह वलित द्विध्रुव ऐन्टेना की प्राकृतिक प्रतिबाधा से अच्छी तरह सुमेलित है, जो सामान्य रूप से लगभग 275 ओम होता है। प्रतिरूप लीड में आमतौर पर अन्य सामान्य संचरण तार, समाक्षीय केबल (समाक्ष) की तुलना में अधिक प्रतिबाधा होती है। व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले RG-6 समाक्ष में 75 ओम की विशिष्ट प्रतिबाधा होती है, जिसे सामान्य एंटेना प्रकारों के साथ उपयोग किए जाने पर प्रतिबाधा से सुमेल करने के लिए बलून के उपयोग की आवश्यकता होती है।

यह कैसे काम करता है

एक 300 से 75 ओम बलून, दाहिनी ओर प्रतिरूप लीड दिखा रहा है

जुड़वां सीसा समानांतर-तार संतुलित रेखा का एक रूप है। प्रतिरूप लीड में दो तारों के बीच की दूरी तार पर ले जाने वाली रेडियो आवृत्ति (RF) सिग्नलकी तरंग दैर्ध्य से कम होती है। एक तार में RF विद्युत धारा परिमाण में बराबर और दूसरे तार में RF धारा की दिशा के विपरीत होती है। इसलिए, संचरण लाइनसे दूर क्षेत्र में, एक तार से निकलने वाली रेडियो तरंगें परिमाण में बराबर होती हैं, लेकिन चरण में विपरीत (180 ° चरण से बाहर) दूसरे तार से निकलने वाली तरंगों के लिए होती हैं, इसलिए वे एक दूसरे को अध्यारोपण करती हैं और अन्य रद्द करती हैं। परिणाम यह है कि रेखा द्वारा लगभग कोई शुद्ध विकिरण ऊर्जा विकिरित नहीं की जाती है।

इसी तरह, कोई भी व्यतिकरण करने वाली बाहरी रेडियो तरंगें दो तारों में एक ही दिशा में गमन करते हुए, चरण RF धाराओं में समान रूप से प्रेरित होंगी। चूंकि गंतव्य सीमा पर विद्युत भार तारों की ओर जुड़ा हुआ है, केवल अवकल, तारों में विपरीत-दिष्ट धाराएं विद्युत भार में विद्युत प्रवाह उत्पन्न करती हैं। इस प्रकार व्यतिकरण करने वाली धाराएं रद्द हो जाती हैं, इसलिए जुड़वां सीसा रेडियो रव नहीं उठाते हैं।

हालांकि, अगर धातु का एक टुकड़ा तार की दूरी के बराबर दूरी के अंदर एक प्रतिरूप लीड रेखा के पास पर्याप्त रूप से स्थित है, तो यह दूसरे की तुलना में एक तार के काफी करीब होगा। फलस्वरूप, एक तार द्वारा धातु की वस्तु में प्रेरित RF धारा दूसरे तार द्वारा प्रेरित विपरीत धारा से अधिक होगा, इसलिए धाराएँ अब रद्द नहीं होंगी। इस प्रकार आस-पास की धातु की वस्तुएँ प्रेरित धाराओं द्वारा उष्मा के रूप में क्षयित ऊर्जा के माध्यम से जुड़वाँ सीसा रेखा में ऊर्जा हानि का कारण बन सकती हैं। इसी तरह, प्रतिरूप लीड रेखा के पास स्थित केबलों या धातु की वस्तुओं में उत्पन्न होने वाला रेडियो रव तारों में असंतुलित धाराओं को उत्पन्न कर सकता है, जो रव को रेखा में जोड़ता है। इसलिए रेखा को धातु की वस्तुओं जैसे गटर और छड़ से कुछ दूरी पर रखना चाहिए।

उच्च SWR और अदक्षता के कारण, रेखा की विद्युत भार सीमा से ऊर्जा को प्रतिबिंबित होने से रोकने के लिए, विद्युत भार में एक प्रतिबाधा होनी चाहिए जो रेखा की विशिष्ट प्रतिबाधा से सुमेलित हो। यह भार विद्युत रूप से रेखा निरंतरता के समान दिखाई देता है, प्रतिबिंब को रोकता है। इसी तरह, ऊर्जा को दक्षता से रेखा में स्थानांतरित करने के लिए, स्रोत को विशिष्ट प्रतिबाधा से भी सुमेलित होना चाहिए। एक संतुलित संचरण लाइनको समाक्षीय केबल जैसी असंतुलित रेखा से जोड़ने के लिए, एक उपकरण जिसे बलून कहा जाता है, का उपयोग किया जाना चाहिए।

सोपानी रेखा

300 Ω जुड़वां-सीसा या दो तार रिबन केबल। ध्यान दें कि तारों के बीच प्लास्टिक सुरक्षित है - कोई "विंडोज़" नहीं।

नाममात्र 450 ओम "विंडो लाइन"। तारों के बीच प्रारंभ वाला कटाव "विंडोज़" में से एक है।

समानांतर तार रेखा तीन अलग-अलग रूपों में आती है:

• जुड़वां सीसा, या (दो तार) रिबन केबल,
  जिसकी चर्चा ऊपर अनुभाग में की गई है
• विंडो लाइन
• सोपानी रेखा या खुली तार लाइन

विंडो रेखा जुड़वां सीसा का एक प्रकार है जो समान रूप से निर्मित होता है, सिवाय इसके कि तारों के बीच पॉलीथीन फ़ीता होता है जो उन्हें अलग रखता है जिसमें आयतीय विवृत (विंडोज़) होता हैं। रिबन में "विंडो" संपादन के फायदों में से एक यह है कि संपादन के आकार को समायोजित करके केबल निर्माताओं को फीडलाइन के विद्युत गुणों में ठीक समायोजन करने का साधन प्रदान करता है। विंडोज़ रेखा को हल्का करते हैं, और उस सतह की मात्रा को कम करती हैं जिस पर गंदगी और नमी जमा हो सकती है, जिससे विंडोज़ अपनी विशिष्ट प्रतिबाधा में मौसम-प्रेरित परिवर्तनों के प्रति कुछ हद तक कम असुरक्षित हो जाती हैं।सबसे सामान्य प्रकार नाममात्र 450 ओम विंडो रेखा है, जिसमें लगभग एक इंच की चालकता अंतरण होती है; इसकी वास्तविक प्रतिबाधा 400 Ω के करीब हो सकती है।इसे नाममात्र 350 ओम प्रतिबाधा में भी बनाया जाता है।

500 ~ 600 Ω "सोपानी रेखा", या "खुली तार लाइन"। तारों के बीच विद्युतरोधी अन्तरालक सोपानी के "छड़" हैं।

500 ~ 600 Ω "खुली तार लाइन" या "सोपानी रेखा" एक उच्च तार एंटीना साधक है।

सोपानी रेखा समानांतर-तार लाइन का एक पुराना, सरल रूप है जिसमें दो तार (आमतौर पर विद्युत् रोधी) होते हैं, जिसमें रोधी प्लास्टिक (पूर्व में उपचारित लकड़ी या चीनी मिट्टी) के छड़ होते हैं, जो उन्हें हर कुछ इंच पर एक साथ पकड़ते हैं, जिससे यह डोरी की सीढ़ी का रूप देता है। एक सोपानी रेखा भी निर्मित हो सकती है या एक खुली तार लाइन के रूप में DIY-निर्मित हो सकती है, जिसमें दो समानांतर तार होते हैं जिनमें व्यापक रूप से दूरी वाले प्लास्टिक या चीनी मिट्टी के विद्युत् रोधी छड़ होते हैं और विद्युत्‍रोधन या तार अंतरण के आधार पर 500 ओम या उससे अधिक विशिष्ट प्रतिबाधा होती है, हालांकि आमतौर पर 600 ओम से अधिक नहीं होती है/

प्रतिबाधा सुमेलन

Main article: प्रतिबाधा सुमेलन

संचरण लाइनकी तरह, संचरण दक्षता तब अधिकतम होगी जब एंटीना की विद्युत प्रतिबाधा, प्रतिरूप लीड रेखा की विशिष्ट प्रतिबाधा और उपकरण की प्रतिबाधा समान हो। इस कारण से, जब एक समाक्षीय केबल जोड़ने के लिए एक प्रतिरूप लीड रेखा संलग्न करते हैं, जैसे कि एक घरेलू टेलीविजन ऐन्टेना से 300 ओम प्रतिरूप लीड टेलीविजन के 75 ओम समाक्षीय ऐन्टेना निवेश में, 4: 1 अनुपात वाला एक बलून आमतौर पर उपयोग किया जाता है। इसका उद्देश्य द्विगुण है: पहला, यह प्रतिरूप लीड के 300 ओम प्रतिबाधा को 75 ओम समाक्षीय केबल प्रतिबाधा से सुमेलन करने के लिए परिवर्तित करता है; और दूसरा, यह संतुलित, सममित संचरण लाइनको असंतुलित समाक्ष निविष्‍टि में परिवर्तित करता है। सामान्य तौर पर, जब फीडलाइन के रूप में उपयोग किया जाता है, तो फीडलाइन और स्रोत (या सिंक) के बीच एक प्रतिबाधा बेमेल होने पर प्रतिरूप लीड (विशेष रूप से सोपानी लाइन संस्करण) में समाक्षीय केबल की तुलना में उच्च दक्षता होती है। केवल-प्राप्त करने का अर्थ केवल यह है कि प्रणाली थोड़ी कम इष्टतम स्थितियों में संचार कर सकती है; संचारित उपयोग के लिए, यह अक्सर संचरण लाइनमें ऊष्मा के रूप में काफी कम ऊर्जा नष्ट करता है।

प्रतिरूप लीड भी एक उपयुक्त सामग्री के रूप में काम कर सकता है जिसके साथ एक साधारण वलित द्विध्रुवीय एंटीना बनाया जा सकता है। इस तरह के एंटेना को या तो 300 ओम प्रतिरूप लीड प्रभरक का उपयोग करके या 300-से-75-ओम बलून का उपयोग करके और समाक्षीय फीडलाइन का उपयोग करके सिंचित किया जा सकता है और आमतौर पर ज़्यादा गरम किए बिना मध्यम बिजली भार को संभालेगा।

विशिष्ट प्रतिबाधा

जुड़वां सीसा या सोपानी रेखा जैसी समांतर-तार संचरण लाइनकी विशिष्ट प्रतिबाधा इसके आयामों पर निर्भर करती है; तारों का व्यास d और उनका पृथक्करण D। यह नीचे व्युत्पन्न है।

किसी भी संचरण लाइनकी विशिष्ट प्रतिबाधा Zo द्वारा दी जाती है

$Z_{\mathsf {o}}={\sqrt {{\frac {R+j\,\omega \,L}{\;G+j\,\omega \,C\;}}\,}}$

जहां प्रतिरूप लीड रेखा के लिए प्राथमिक रेखा स्थिरांक हैं

$R={\frac {\,2\,R_{\mathsf {s}}\,}{\pi \,d}}$

$L={\frac {\mu }{\,\pi \,}}\,\operatorname {arcosh} \left({\frac {\,D\,}{d}}\right)$

$G={\frac {\pi \,\sigma }{\,\operatorname {arcosh} \left({\frac {\,D\,}{d}}\right)\,}}$

$C={{\pi \,\varepsilon } \over {\,\operatorname {arcosh} \left({\frac {\,D\,}{d}}\right)\,}}$

जहां d तार व्यास है और D उनकी केंद्र-रेखाओं के बीच मापे गए तारों का पृथक्करण है, ε तारों के बीच निरपेक्ष विद्युत् शीलता है, और जहां तारों की सतह का प्रतिरोध दिया जाता है

$R_{\mathsf {s}}={\sqrt {{\frac {\,\pi \,f\,\mu _{\mathsf {c}}\,}{\sigma _{\mathsf {c}}}}\;}}~.$

तार का प्रतिरोध R और क्षरण चालकता G की उपेक्षा करना, यह देता है

$Z_{\mathsf {o}}={\frac {\zeta _{\mathsf {o}}}{\,\pi {\sqrt {\varepsilon _{\mathsf {R}}\,}}\,}}\,\operatorname {arcosh} \left({\frac {\,D\,}{d}}\right)={\frac {\zeta _{\mathsf {o}}}{\,\pi {\sqrt {\varepsilon _{\mathsf {R}}\,}}\,}}\,\ln {\Biggl [}\,{\tfrac {\,D\,}{d}}+{\sqrt {\left({\tfrac {\,D\,}{d}}\right)^{2}-1~}}\,{\Biggr ]}~.$

$\quad ={\frac {\zeta _{\mathsf {o}}}{\,\pi {\sqrt {\varepsilon _{\mathsf {R}}\,}}\,}}\left[\ln \left({\frac {\,2\,D\,}{d}}\right)-\left({\frac {d}{\,2\,D\,}}\right)^{2}-\operatorname {\mathcal {O}} \left\{\left({\tfrac {d}{\,2\ D\,}}\right)^{4}\right\}\right]$

$\quad \approx {\frac {\,119.92\,{\mathsf {\Omega }}\,}{\sqrt {\varepsilon _{\mathsf {R}}\,}}}\left[\ln \left({\frac {\,2\,D\,}{d}}\right)-\left({\frac {d}{\,2\,D\,}}\right)^{2}\right]\approx {\frac {\,119.92\,{\mathsf {\Omega }}\,}{\sqrt {\varepsilon _{\mathsf {R}}\,}}}\,\ln \left({\frac {\,2\,D\,}{d}}\right)~.$

जहां ζ_o मुक्त आकाश की प्रतिबाधा है (लगभग 376.74 ओम), ε_R सापेक्ष परावैद्युतांक है (जो हवा के लिए 1.00054 है)।

जब पृथक्करण D तार के व्यास d से कई गुना अधिक होता है तो आर्कोश फलन को लगभग एक प्राकृतिक लघुगणक द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है (इसके तर्क को दोगुना करके):

$Z_{\mathsf {o}}={\frac {119.92\,{\mathsf {\Omega }}}{\,{\sqrt {\varepsilon _{\mathsf {R}}\,}}\,}}\,\operatorname {arcosh} \left({\frac {\,D\,}{d}}\right)\approx {\frac {\,119.92\,{\mathsf {\Omega }}\,}{\,{\sqrt {\varepsilon _{\mathsf {R}}\,}}\,}}\,\ln \left({\frac {\,2\,D\,}{d}}\right)\approx {\frac {\,276\,{\mathsf {\Omega }}\,}{\sqrt {\varepsilon _{\mathsf {R}}\,}}}\,\log _{10}\left({\frac {\,2\,D\,}{d}}\right)~.$

इसलिए दो तारों के माध्यम से विशिष्ट प्रतिबाधा Z प्राप्त करने के लिए पृथक्करण आवश्यक है

$D\approx d\,\cosh \left({\frac {\,\pi \,Z_{\mathsf {o}}{\sqrt {\varepsilon _{\mathsf {R}}\,}}\,}{\zeta _{\mathsf {o}}}}\right)~.$

दो चालकों के बीच या तो प्रतिरूप लीड या सोपानी रेखा के बीच की असंवाहक सामग्री सभी हवा नहीं है। एक "मिश्रित" परावैद्युत, कुछ हवा और कुछ पॉलीथीन या अन्य प्लास्टिक का प्रभाव यह है कि वास्तविक प्रतिबाधा सभी हवा या सभी पॉलीथीन को मानते हुए गणना किए गए मान के बीच कहीं गिर जाएगी। Zo के लिए प्रकाशित, सावधानीपूर्वक मापे गए मान आमतौर पर सूत्रों के अनुमानों की तुलना में अधिक सटीक होंगे।

एंटेना

प्रतिरूप लीड को उपयुक्त रूप से रूपांकित किए गए एंटीना से सीधे जोड़ा जा सकता है:

विंडम ऐन्टेना

एक बहु-अनुनाद एंटीना जिसका अनुनाद प्रतिबाधा लगभग 300 ओम क्लस्टर करता है।

वलित द्विध्रुव

द्विक-तार द्विध्रुव जिसकी विशिष्ट प्रतिबाधा मुक्त आकाश में लगभग 400 ओम है।

द्विध्रुवीय

हालांकि अनुनाद पर केंद्र प्रतिबाधा मुक्त आकाश में लगभग 73 ओम है, वास्तविक उपयोग में यह 30–100 ओम के बीच भिन्न होता है, जो आधार से ऊपर की ऊंचाई पर निर्भर करता है, इसलिए उच्च-प्रतिबाधा फीडलाइन के साथ एक टी-संयोजन या वाई-संयोजन प्रभरण संभवतः आवश्यक होगा /

यागी-यूडीए एंटेना

यागी और सरल मोक्सन ऐन्टेना, और अन्य दिशिक ऐन्टेना; किसी भी केबिल तंत्र के लिए फीडपॉइंट पर कुछ विशिष्ट प्रतिबाधा सुमेलन व्यवस्था आवश्यक है, क्योंकि सम निकट-अनुनाद ऐन्टेना खंडों के औसतन निकट-दूरी के बीच व्यतिकरण कम फीडपॉइंट प्रतिरोध के साथ-साथ ऐन्टेना को अधिक दिशात्मक बनाता है।