आरएफ और माइक्रोवेव फिल्टर: Difference between revisions
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* [[ उच्च पास फिल्टर ]]: कटऑफ फ्रीक्वेंसी से ऊपर की फ्रीक्वेंसी को ही पास होने | * [[ उच्च पास फिल्टर ]]: कटऑफ फ्रीक्वेंसी से ऊपर की फ्रीक्वेंसी को ही पास होने दें। | ||
== फ़िल्टर प्रौद्योगिकियाँ == | == 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 की जा सकती 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। | |||
=== गांठ-तत्व LC फ़िल्टर === | === गांठ-तत्व LC फ़िल्टर === | ||
आरएफ एवंमाइक्रोवेव फिल्टर में | आरएफ एवंमाइक्रोवेव फिल्टर में उपयोग की जा सकने वाली सबसे सरल गुंजयमान संरचना एक एलसी [[टैंक सर्किट]] है जिसमें समानांतर या श्रृंखला प्रेरक एवंकैपेसिटर होते हैं। इन्हें बहुत कॉम्पैक्ट होने का फायदा है, लेकिन गुंजयमान यंत्रों का निम्न गुणवत्ता कारक अपेक्षाकृत खराब प्रदर्शन की ओर ले जाता है। | ||
Lumped-Element LC फ़िल्टर में ऊपरी एवंनिचली आवृत्ति रेंज दोनों होती हैं। जैसा कि आवृत्ति बहुत कम हो जाती है, कम kHz से Hz रेंज में टैंक सर्किट में उपयोग किए जाने वाले प्रेरकों का आकार निषेधात्मक रूप से बड़ा हो जाता है। इस समस्या को दूर करने के लिए बहुत कम आवृत्ति वाले फिल्टर | Lumped-Element LC फ़िल्टर में ऊपरी एवंनिचली आवृत्ति रेंज दोनों होती हैं। जैसा कि आवृत्ति बहुत कम हो जाती है, कम kHz से Hz रेंज में टैंक सर्किट में उपयोग किए जाने वाले प्रेरकों का आकार निषेधात्मक रूप से बड़ा हो जाता है। इस समस्या को दूर करने के लिए बहुत कम आवृत्ति वाले फिल्टर प्रायः क्रिस्टल के साथ डिजाइन किए जाते हैं। | ||
जैसे-जैसे आवृत्ति अधिक होती जाती है, 600 मेगाहर्ट्ज एवंउच्च श्रेणी में, टैंक सर्किट में प्रेरक व्यावहारिक होने के लिए बहुत छोटे हो जाते हैं। चूँकि एक निश्चित अधिष्ठापन के एक प्रारंभ करनेवाला की [[विद्युत प्रतिक्रिया]] आवृत्ति के संबंध में रैखिक रूप से बढ़ती है, उच्च आवृत्तियों पर, समान प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए, निषेधात्मक रूप से कम अधिष्ठापन की आवश्यकता हो सकती है। | जैसे-जैसे आवृत्ति अधिक होती जाती है, 600 मेगाहर्ट्ज एवंउच्च श्रेणी में, टैंक सर्किट में प्रेरक व्यावहारिक होने के लिए बहुत छोटे हो जाते हैं। चूँकि एक निश्चित अधिष्ठापन के एक प्रारंभ करनेवाला की [[विद्युत प्रतिक्रिया]] आवृत्ति के संबंध में रैखिक रूप से बढ़ती है, उच्च आवृत्तियों पर, समान प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए, निषेधात्मक रूप से कम अधिष्ठापन की आवश्यकता हो सकती है। | ||
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=== ढांकता हुआ फिल्टर === | === ढांकता हुआ फिल्टर === | ||
[[File:RF Dielectric Filter.jpg|thumbnail|1994 के मोटोरोला मोबाइल फोन से एक आरएफ डाइइलेक्ट्रिक फिल्टर]]गुंजयमान यंत्र बनाने के लिए विभिन्न [[ढांकता हुआ]] पदार्थों से बने पक का भी उपयोग किया जा सकता है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्रों की प्रकार, फिल्टर के समग्र आकार को कम करने के लिए उच्च-ढांकता हुआ निरंतर सामग्री का उपयोग किया जा सकता है। कम नुकसान वाली डाइलेक्ट्रिक सामग्री के साथ, ये पहले चर्चा की गई अन्य | [[File:RF Dielectric Filter.jpg|thumbnail|1994 के मोटोरोला मोबाइल फोन से एक आरएफ डाइइलेक्ट्रिक फिल्टर]]गुंजयमान यंत्र बनाने के लिए विभिन्न [[ढांकता हुआ]] पदार्थों से बने पक का भी उपयोग किया जा सकता है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्रों की प्रकार, फिल्टर के समग्र आकार को कम करने के लिए उच्च-ढांकता हुआ निरंतर सामग्री का उपयोग किया जा सकता है। कम नुकसान वाली डाइलेक्ट्रिक सामग्री के साथ, ये पहले चर्चा की गई अन्य प्रौद्योगिकीों की तुलना में उल्लेखनीय रूप से उच्च प्रदर्शन की पेशकश कर सकते हैं। | ||
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[[piezoelectricity]] पर आधारित इलेक्ट्रोकॉस्टिक रेज़ोनेटर का उपयोग फ़िल्टर के लिए किया जा सकता है। चूँकि दी गई आवृत्ति पर ध्वनिक तरंग दैर्ध्य विद्युत तरंग दैर्ध्य की तुलना में कम परिमाण के कई क्रम होते हैं, इलेक्ट्रोकॉस्टिक रेज़ोनेटर सामान्यतः इलेक्ट्रोमैग्नेटिक समकक्षों जैसे कैविटी रेज़ोनेटर की तुलना में आकार एवंवजन में छोटे होते हैं। | [[piezoelectricity]] पर आधारित इलेक्ट्रोकॉस्टिक रेज़ोनेटर का उपयोग फ़िल्टर के लिए किया जा सकता है। चूँकि दी गई आवृत्ति पर ध्वनिक तरंग दैर्ध्य विद्युत तरंग दैर्ध्य की तुलना में कम परिमाण के कई क्रम होते हैं, इलेक्ट्रोकॉस्टिक रेज़ोनेटर सामान्यतः इलेक्ट्रोमैग्नेटिक समकक्षों जैसे कैविटी रेज़ोनेटर की तुलना में आकार एवंवजन में छोटे होते हैं। | ||
इलेक्ट्रोकॉस्टिक रेज़ोनेटर का एक सामान्य उदाहरण [[क्वार्ट्ज थरथरानवाला]] है जो अनिवार्य रूप से इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी द्वारा जकड़े हुए पीजोइलेक्ट्रिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल का एक कट है। यह | इलेक्ट्रोकॉस्टिक रेज़ोनेटर का एक सामान्य उदाहरण [[क्वार्ट्ज थरथरानवाला]] है जो अनिवार्य रूप से इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी द्वारा जकड़े हुए पीजोइलेक्ट्रिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल का एक कट है। यह प्रौद्योगिकी कुछ दसियों मेगाहर्ट्ज़ तक सीमित है। माइक्रोवेव आवृत्तियों के लिए, सामान्यतः 100 मेगाहर्ट्ज से अधिक, अधिकांश फिल्टर पतली फिल्म प्रौद्योगिकियों जैसे [[सतह ध्वनिक तरंग]]|सतह ध्वनिक तरंग (SAW) एवंपतली-फिल्म बल्क ध्वनिक अनुनादक (FBAR, TFBAR) आधारित संरचनाओं का उपयोग कर रहे हैं। | ||
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===ऊर्जा टनलिंग-आधारित फ़िल्टर=== | ===ऊर्जा टनलिंग-आधारित फ़िल्टर=== | ||
ये अत्यधिक ट्यून करने योग्य माइक्रोवेव फिल्टर की नई श्रेणी हैं। इन विशेष प्रकार के फिल्टर को वेवगाइड्स, SIW या कम लागत वाली PCB | ये अत्यधिक ट्यून करने योग्य माइक्रोवेव फिल्टर की नई श्रेणी हैं। इन विशेष प्रकार के फिल्टर को वेवगाइड्स, SIW या कम लागत वाली PCB प्रौद्योगिकी पर लागू किया जा सकता है एवंव्यापक ट्यूनिंग रेंज प्राप्त करने के लिए उपयुक्त स्थिति में डाले गए स्विच की मदद से किसी भी कम या उच्च आवृत्ति पर ट्यून किया जा सकता है।<ref>{{cite web |url=https://www.researchgate.net/publication/322103358_A_new_Class_of_MET_based_Tunable_Microwave_Filters |last1=Omar |first1=Muhammad |last2=Siddiqui |first2=Omar |last3=Ramzan |first3=Rashad |date=2017-12-28 |title=MET आधारित ट्यून करने योग्य माइक्रोवेव फ़िल्टर का एक नया वर्ग|via=[[ResearchGate]]}}</ref> | ||
Revision as of 20:56, 8 June 2023
आकाशवाणी आवृति (RF) एवंमाइक्रोवेव फ़िल्टर इलेक्ट्रॉनिक फिल्टर के वर्ग का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिसे मेगाहर्ट्ज़ से गीगाहर्ट्ज़ फ़्रीक्वेंसी रेंज (मध्यम आवृत्ति से अत्यधिक उच्च फ़्रीक्वेंसी) में सिग्नल पर संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह फ़्रीक्वेंसी रेंज अधिकांश प्रसारण रेडियो, टेलीविज़न, वायरलेस संचार (सेलफ़ोन, वाई-फाई, आदि) द्वारा उपयोग की जाने वाली सीमा है, एवं इस प्रकार अधिकांश RF एवंमाइक्रोवेव उपकरणों में प्रेषित या प्राप्त संकेतों पर किसी प्रकार का निस्पंदन सम्मिलित होगा। इस प्रकार के फिल्टर सामान्यतः डुप्लेक्सर्स एवं डिप्लेक्सर्स के लिए कई फ्रीक्वेंसी बैंड्स को मिलाने या भिन्न करने के लिए बिल्डिंग ब्लॉक्स के रूप में उपयोग किए जाते हैं।[1]
फ़िल्टर कार्य
चार सामान्य फ़िल्टर कार्य वांछनीय हैं:
- बैंड-पास छननी: आवृत्तियों के केवल वांछित बैंड का चयन करें।
- बैंड-स्टॉप फ़िल्टर: फ़्रीक्वेंसी के अवांछित बैंड को विस्थापित कर दें।
- लो पास फिल्टर : आपूर्ती संवृत करने की आवृत्ति से नीचे की फ्रीक्वेंसी को ही पास होने दें।
- उच्च पास फिल्टर : कटऑफ फ्रीक्वेंसी से ऊपर की फ्रीक्वेंसी 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 की जा सकती 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।
गांठ-तत्व LC फ़िल्टर
आरएफ एवंमाइक्रोवेव फिल्टर में उपयोग की जा सकने वाली सबसे सरल गुंजयमान संरचना एक एलसी टैंक सर्किट है जिसमें समानांतर या श्रृंखला प्रेरक एवंकैपेसिटर होते हैं। इन्हें बहुत कॉम्पैक्ट होने का फायदा है, लेकिन गुंजयमान यंत्रों का निम्न गुणवत्ता कारक अपेक्षाकृत खराब प्रदर्शन की ओर ले जाता है।
Lumped-Element LC फ़िल्टर में ऊपरी एवंनिचली आवृत्ति रेंज दोनों होती हैं। जैसा कि आवृत्ति बहुत कम हो जाती है, कम kHz से Hz रेंज में टैंक सर्किट में उपयोग किए जाने वाले प्रेरकों का आकार निषेधात्मक रूप से बड़ा हो जाता है। इस समस्या को दूर करने के लिए बहुत कम आवृत्ति वाले फिल्टर प्रायः क्रिस्टल के साथ डिजाइन किए जाते हैं। जैसे-जैसे आवृत्ति अधिक होती जाती है, 600 मेगाहर्ट्ज एवंउच्च श्रेणी में, टैंक सर्किट में प्रेरक व्यावहारिक होने के लिए बहुत छोटे हो जाते हैं। चूँकि एक निश्चित अधिष्ठापन के एक प्रारंभ करनेवाला की विद्युत प्रतिक्रिया आवृत्ति के संबंध में रैखिक रूप से बढ़ती है, उच्च आवृत्तियों पर, समान प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए, निषेधात्मक रूप से कम अधिष्ठापन की आवश्यकता हो सकती है।
प्लानर फिल्टर
प्लानर ट्रांसमिशन लाइन्स, जैसे कि microstrip , समतलीय वेवगाइड एवंस्ट्रिपलाइन, अच्छे गुंजयमान यंत्र एवंफिल्टर भी बना सकते हैं। माइक्रोस्ट्रिप सर्किट के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाएं मुद्रित सर्किट बोर्डों के निर्माण के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं के समान ही होती हैं एवंइन फिल्टरों में बड़े पैमाने पर प्लानर होने का लाभ होता है।
प्रेसिजन प्लानर फिल्टर पतली फिल्म प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित होते हैं। क्वार्ट्ज या नीलम जैसे सब्सट्रेट के लिए कम नुकसान वाले स्पर्शरेखा ढांकता हुआ सामग्री एवंसोने जैसे कम प्रतिरोध धातुओं का उपयोग करके उच्च क्यू कारक प्राप्त किए जा सकते हैं।
समाक्षीय फिल्टर
समाक्षीय संचरण लाइनें तलीय संचरण लाइनों की तुलना में उच्च गुणवत्ता कारक प्रदान करती हैं,[citation needed] एवंइस प्रकार उपयोग किया जाता है जब उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्र अपने समग्र आकार को कम करने के लिए उच्च-ढांकता हुआ निरंतर सामग्री का उपयोग कर सकते हैं।
गुहा फिल्टर
अभी भी व्यापक रूप से 40 मेगाहर्ट्ज से 960 मेगाहर्ट्ज आवृत्ति रेंज में उपयोग किया जाता है, अच्छी प्रकार से निर्मित कैविटी फिल्टर कम से कम एक मेगावाट के बिजली भार के तहत 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 गुहाओं की आंतरिक मात्रा को बढ़ाकर प्राप्त की जा सकती है।
पारंपरिक कैविटी फिल्टर की भौतिक लंबाई 40 मेगाहर्ट्ज रेंज में 205 सेमी से अधिक, 900 मेगाहर्ट्ज रेंज में 27.5 सेमी से कम हो सकती है।
माइक्रोवेव रेंज (1000 मेगाहर्ट्ज एवंऊपर) में, कैविटी फिल्टर आकार के मामले में अधिक व्यावहारिक हो जाते हैं एवंगांठ वाले तत्व रेज़ोनेटर एवंफिल्टर की तुलना में काफी उच्च गुणवत्ता वाले कारक होते हैं।
ढांकता हुआ फिल्टर
गुंजयमान यंत्र बनाने के लिए विभिन्न ढांकता हुआ पदार्थों से बने पक का भी उपयोग किया जा सकता है। समाक्षीय गुंजयमान यंत्रों की प्रकार, फिल्टर के समग्र आकार को कम करने के लिए उच्च-ढांकता हुआ निरंतर सामग्री का उपयोग किया जा सकता है। कम नुकसान वाली डाइलेक्ट्रिक सामग्री के साथ, ये पहले चर्चा की गई अन्य प्रौद्योगिकीों की तुलना में उल्लेखनीय रूप से उच्च प्रदर्शन की पेशकश कर सकते हैं।
विद्युत ध्वनिक फिल्टर
piezoelectricity पर आधारित इलेक्ट्रोकॉस्टिक रेज़ोनेटर का उपयोग फ़िल्टर के लिए किया जा सकता है। चूँकि दी गई आवृत्ति पर ध्वनिक तरंग दैर्ध्य विद्युत तरंग दैर्ध्य की तुलना में कम परिमाण के कई क्रम होते हैं, इलेक्ट्रोकॉस्टिक रेज़ोनेटर सामान्यतः इलेक्ट्रोमैग्नेटिक समकक्षों जैसे कैविटी रेज़ोनेटर की तुलना में आकार एवंवजन में छोटे होते हैं।
इलेक्ट्रोकॉस्टिक रेज़ोनेटर का एक सामान्य उदाहरण क्वार्ट्ज थरथरानवाला है जो अनिवार्य रूप से इलेक्ट्रोड की एक जोड़ी द्वारा जकड़े हुए पीजोइलेक्ट्रिक क्वार्ट्ज क्रिस्टल का एक कट है। यह प्रौद्योगिकी कुछ दसियों मेगाहर्ट्ज़ तक सीमित है। माइक्रोवेव आवृत्तियों के लिए, सामान्यतः 100 मेगाहर्ट्ज से अधिक, अधिकांश फिल्टर पतली फिल्म प्रौद्योगिकियों जैसे सतह ध्वनिक तरंग|सतह ध्वनिक तरंग (SAW) एवंपतली-फिल्म बल्क ध्वनिक अनुनादक (FBAR, TFBAR) आधारित संरचनाओं का उपयोग कर रहे हैं।
वेवगाइड फ़िल्टर
वफ़ल-लौह फ़िल्टर एक उदाहरण है।
ऊर्जा टनलिंग-आधारित फ़िल्टर
ये अत्यधिक ट्यून करने योग्य माइक्रोवेव फिल्टर की नई श्रेणी हैं। इन विशेष प्रकार के फिल्टर को वेवगाइड्स, SIW या कम लागत वाली PCB प्रौद्योगिकी पर लागू किया जा सकता है एवंव्यापक ट्यूनिंग रेंज प्राप्त करने के लिए उपयुक्त स्थिति में डाले गए स्विच की मदद से किसी भी कम 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.
