प्रतिरूप लीड

300 ओम ट्विन-लीड

जुड़वां-सीसा केबल एक द्वि-सुचालक समान्य केबल है जिसका उपयोग रेडियो आवृत्ति (RF) संकेत ले जाने के लिए संतुलित संचरण लाइन के रूप में किया जाता है। यह दो गुंफित या ठोस तांबे या तांबे से ढके स्टील के तारों से बने होते है, जो एक प्लास्टिक (आमतौर पर पॉलीथीन) रिबन द्वारा अलग-अलग दूरी पर होते है। एक संचरण लाइन के रूप में केबल के प्रकार्य के लिए तारों की समान दूरी महत्वपूर्ण है; अंतरण में कोई अचानक परिवर्तन स्रोत की ओर कुछ संकेत वापस प्रदर्शित करेगा। प्लास्टिक तारों को भी आच्छादित और अवरोधित 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 जुड़वां-सीसा 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 जुड़वां-सीसा 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 लाइन का उपयोग मुख्य रूप से रेडियो संचरण और रेडियो अभिग्राही को उनके एंटेना से जोड़ने के लिए किया जाता है। समानांतर संचरण लाइन का यह फायदा है कि प्रति एकांक लम्बाई में इसका नुकसान समाक्षीय केबल की तुलना में छोटे परिमाण का एक क्रम है, जो संचरण लाइन का 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 बिजली 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। लाइन 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 (यूनिट) विशेषता प्रतिबाधा के मूल्यों के साथ ट्विन-लेड की आपूर्ति कई अलग-अलग आकारों में की जाती है। सबसे आम, 300 ओम ट्विन-लीड, एक समय व्यापक रूप से टेलीविजन सेट और एफएम रेडियो को उनके रिसीविंग एंटीना (इलेक्ट्रॉनिक्स) से जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता था। टेलीविज़न इंस्टॉलेशन के लिए 300 ओम ट्विन-लीड को मोटे तौर पर 75 ओम समाक्षीय केबल फीडलाइन से बदल दिया गया है। रेडियो आवृत्ति हस्तक्षेप के संतुलित लाइन ट्रांसमिशन के लिए ट्रांसमिशन लाइन के रूप में शौकिया रेडियो स्टेशनों में ट्विन-लीड का भी उपयोग किया जाता है।

ट्विन-लीड की विशेषता विद्युत प्रतिबाधा तार के व्यास और उसके अंतर का एक कार्य है; 300 ओम ट्विन-लेड में, सबसे सामान्य प्रकार, तार आमतौर पर 20 या 22 तार मापक (0.52 या 0.33 मिमी) होता है²), लगभग 7.5 मिमी (0.30 इंच) अलग। यह मुड़े हुए द्विध्रुवीय एंटीना के प्राकृतिक प्रतिबाधा से अच्छी तरह मेल खाता है, जो सामान्य रूप से लगभग 275 ओम होता है। ट्विन-लेड में आमतौर पर अन्य सामान्य ट्रांसमिशन वायरिंग, समाक्षीय केबल (कोएक्स) की तुलना में अधिक प्रतिबाधा होती है। व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले RG-6 कोक्स में 75 ओम की विशेषता प्रतिबाधा होती है, जिसके लिए सामान्य एंटेना प्रकारों के साथ उपयोग किए जाने पर प्रतिबाधा से मिलान करने के लिए balun के उपयोग की आवश्यकता होती है।

यह कैसे काम करता है

एक 300 से 75 ओम बलून, दाहिनी ओर जुड़वां-सीसा दिखा रहा है

जुड़वां सीसा समानांतर-तार संतुलित रेखा का एक रूप है। तार पर किए गए रेडियो फ्रीक्वेंसी (RF) सिग्नल की तरंग दैर्ध्य की तुलना में ट्विन-लीड में दो तारों के बीच का अलगाव छोटा होता है। एक तार में RF विद्युत धारा परिमाण में बराबर और दूसरे तार में RF धारा की दिशा के विपरीत होती है। इसलिए, ट्रांसमिशन लाइन से दूर क्षेत्र 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 सुपरपोज़िशन सिद्धांत और रद्द करती हैं एक-दूसरे से। नतीजा यह है कि लाइन द्वारा लगभग कोई शुद्ध रेडियो ऊर्जा विकीर्ण नहीं की जाती है।

इसी तरह, कोई भी हस्तक्षेप करने वाली बाहरी रेडियो तरंगें दो तारों में एक ही दिशा में यात्रा करते हुए, चरण RF धाराओं में समान रूप से प्रेरित होंगी। चूंकि गंतव्य छोर पर लोड तारों के पार जुड़ा हुआ है, केवल अंतर, तारों में विपरीत-निर्देशित धाराएं लोड में करंट पैदा करती हैं। इस प्रकार हस्तक्षेप करने वाली धाराएं रद्द हो जाती हैं, इसलिए जुड़वां लीड रेडियो शोर नहीं उठाते हैं।

हालांकि, अगर धातु का एक टुकड़ा तार की दूरी के तुलनीय दूरी के भीतर एक जुड़वां-लीड लाइन के पास पर्याप्त रूप से स्थित है, तो यह दूसरे की तुलना में एक तार के काफी करीब होगा। नतीजतन, एक तार द्वारा धातु की वस्तु में प्रेरित RF करंट 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 रेखाओं में शक्ति हानि का कारण बन सकती हैं। इसी तरह, ट्विन-लीड लाइन के पास स्थित केबलों या धातु की वस्तुओं में उत्पन्न होने वाला रेडियो शोर तारों में असंतुलित धाराओं को उत्पन्न कर सकता है, जो शोर को लाइन में जोड़ता है। इसलिए लाइन को धातु की वस्तुओं जैसे गटर और मस्तूल से कुछ दूरी पर रखना चाहिए।

लाइन के लोड अंत से बिजली को प्रतिबिंबित होने से रोकने के लिए, उच्च स्थायी तरंग अनुपात और अक्षमता के कारण, लोड में एक विद्युत प्रतिबाधा होनी चाहिए जो लाइन की विशेषता प्रतिबाधा से मेल खाती हो। यह लोड को विद्युत रूप से लाइन की निरंतरता के समान दिखाई देता है, प्रतिबिंब को रोकता है। इसी प्रकार, शक्ति को प्रभावी ढंग से लाइन में स्थानांतरित करने के लिए, स्रोत को विशेषता प्रतिबाधा से भी मेल खाना चाहिए। एक संतुलित संचरण लाइन को समाक्षीय केबल जैसी असंतुलित रेखा से जोड़ने के लिए, एक उपकरण जिसे बालन कहा जाता है, का उपयोग किया जाना चाहिए।

<स्पैन क्लास=एंकर आईडी= लैडर_लाइन>सीढ़ी लाइन

300 Ω twin lead or two wire ribbon cable. Note the plastic between the wires is unbroken – no "windows".

Nominal 450 ohm "window line". The opening cut between the wires is one of the "windows".

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

• जुड़वां सीसा, या (दो तार) रिबन केबल,
  ऊपर अनुभाग में चर्चा की गई
• विंडो लाइन
• सीढ़ी लाइन या ओपन वायर लाइन

विंडो लाइन ट्विन लेड का एक प्रकार है जो समान रूप से निर्मित होता है, सिवाय इसके कि तारों के बीच पॉलीथीन बद्धी होती है जो उन्हें अलग रखती है जिसमें आयताकार उद्घाटन (खिड़कियां) होती हैं। रिबन में खिड़कियां काटने के फायदों में से एक यह है कि कटौती के आकार को समायोजित करके केबल निर्माताओं को फीडलाइन के विद्युत गुणों में ठीक समायोजन करने का साधन प्रदान करता है। खिड़कियाँ रेखा को हल्का करती हैं, और उस सतह की मात्रा को कम करती हैं जिस पर गंदगी और नमी जमा हो सकती है, जिससे खिड़कियाँ अपनी विशिष्ट प्रतिबाधा में मौसम-प्रेरित परिवर्तनों के प्रति कुछ हद तक कम संवेदनशील हो जाती हैं।सबसे सामान्य प्रकार नॉमिनल 450 ओम (यूनिट)|Ω विंडो लाइन है, जिसमें लगभग एक इंच की कंडक्टर रिक्ति होती है; इसकी वास्तविक प्रतिबाधा 400 Ω के करीब हो सकती है।इसे नाममात्र 350 Ω प्रतिबाधा में भी बनाया जाता है।

500~600 Ω "ladder line", or "open wire line". The insulating spacers between the wires are the "rungs" of the ladder.

500~600 Ω "open wire line" or "ladder line" feeding a high wire antenna.

लैडर लाइन समानांतर-वायर लाइन का एक पुराना, सरल रूप है जिसमें दो तार (आमतौर पर इंसुलेटेड) होते हैं, जिसमें इंसुलेटिंग प्लास्टिक (पूर्व में उपचारित लकड़ी या सिरेमिक) के डंडे होते हैं, जो उन्हें हर कुछ इंच पर एक साथ पकड़ते हैं, जिससे यह रस्सी की सीढ़ी का रूप देता है। लैडर लाइन को 'ओपन वायर लाइन' के रूप में निर्मित या DIY-निर्मित भी किया जा सकता है, जिसमें दो समानांतर तार होते हैं जिनमें व्यापक रूप से दूरी वाले प्लास्टिक या सिरेमिक इंसुलेटिंग बार होते हैं और 500 ओहम (यूनिट)|Ω या अधिक की विशेषता प्रतिबाधा होती है, जो इस पर निर्भर करता है। इन्सुलेशन और वायर स्पेसिंग, हालांकि आमतौर पर 600 ओम (यूनिट) से अधिक नहीं|Ω।

प्रतिबाधा मिलान

Main article: Impedance matching

ट्रांसमिशन लाइन के रूप में, ट्रांसमिशन दक्षता तब अधिकतम होगी जब एंटीना की विद्युत प्रतिबाधा, ट्विन-लीड लाइन की विशेषता प्रतिबाधा और उपकरण की प्रतिबाधा समान हो। इस कारण से, जब एक समाक्षीय केबल कनेक्शन के लिए एक ट्विन-लीड लाइन संलग्न करते हैं, जैसे कि एक घरेलू टेलीविजन एंटीना से 300 ओम ट्विन-लीड, टेलीविजन के 75 ओम कोक्स एंटीना इनपुट के लिए, 4:1 अनुपात वाला एक बलून आमतौर पर प्रयोग किया जाता है। इसका उद्देश्य दोहरा है: पहला, यह ट्विन-लेड के 300 ओम प्रतिबाधा को 75 ओम समाक्षीय केबल प्रतिबाधा से मिलान करने के लिए रूपांतरित करता है; और दूसरा, यह संतुलित, सममित संचरण लाइन को असंतुलित कॉक्स इनपुट में बदल देता 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 ट्विन-लीड (विशेष रूप से सीढ़ी लाइन संस्करण) में समाक्षीय केबल की तुलना में उच्च दक्षता होती है। केवल-प्राप्त करने के लिए इसका तात्पर्य केवल यह है कि सिस्टम थोड़ी कम इष्टतम स्थितियों में संचार कर सकता है; संचारित उपयोग के लिए, यह अक्सर संचरण लाइन में गर्मी के रूप में काफी कम ऊर्जा खो सकता है।

ट्विन-लेड भी एक सुविधाजनक सामग्री के रूप में काम कर सकता है जिसके साथ एक सरल द्विध्रुवीय एंटीना # मुड़ा हुआ द्विध्रुवीय एंटीना बनाया जा सकता है। ऐसे एंटेना को या तो 300 ओम ट्विन-लीड फीडर का उपयोग करके या 300-से-75-ओम बलून का उपयोग करके और समाक्षीय फीडलाइन का उपयोग करके खिलाया जा सकता है और आमतौर पर ज़्यादा गरम किए बिना मध्यम बिजली भार को संभालेगा।

विशेषता प्रतिबाधा

जुड़वां लीड या सीढ़ी लाइन जैसी समांतर-तार संचरण लाइन की विशेषता प्रतिबाधा इसके आयामों पर निर्भर करती है; तारों का व्यास d और उनका अलगाव D. यह नीचे व्युत्पन्न है।

विशेषता प्रतिबाधा Z_o किसी भी संचरण लाइन द्वारा दिया जाता है

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

जहां जुड़वां-लीड लाइन के लिए प्राथमिक लाइन स्थिरांक हैं

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

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

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

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

कहाँ d तार व्यास है और D उनकी केंद्र-रेखाओं के बीच मापे गए तारों का पृथक्करण है, ε तारों के बीच पारगम्यता 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 प्रतिरोध की उपेक्षा करना R और रिसाव चालन G, यह देता है

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

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

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

कहाँ ζ_o मुक्त स्थान का प्रतिबाधा है (लगभग 376.74 Ω), ε_R सापेक्ष पारगम्यता है (जो हवा के लिए 1.00054 है)।

जब जुदाई D तार के व्यास से कई गुना अधिक है d फिर arcosh फ़ंक्शन को लगभग एक प्राकृतिक लघुगणक द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है (इसके तर्क को दोगुना करके):

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

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

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

दो कंडक्टरों के बीच या तो ट्विन-लीड या लैडर लाइन के बीच की ढांकता हुआ सामग्री सभी हवा नहीं है। मिश्रित डाइइलेक्ट्रिक, 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। के लिए प्रकाशित, सावधानीपूर्वक मापे गए मान Z_o आमतौर पर सूत्रों के अनुमानों से अधिक सटीक होगा।

एंटेना

ट्विन-लीड को उपयुक्त रूप से डिज़ाइन किए गए एंटीना से सीधे जोड़ा जा सकता है:

शॉर्टवेव ब्रॉडबैंड एंटीना#विंडोम_एंकर

एक बहु-अनुनाद एंटीना जिसका अनुनाद प्रतिबाधा क्लस्टर के आसपास होता है 300 Ω.

द्विध्रुवीय एंटीना # मुड़ा हुआ द्विध्रुवीय

डबल-वायर द्विध्रुवीय जिसका मुक्त स्थान में विशिष्ट प्रतिबाधा चारों ओर है 400 Ω.

द्विध्रुवीय एंटीना

हालांकि अनुनाद पर केंद्र प्रतिबाधा लगभग है 73 Ω मुक्त स्थान में, वास्तविक उपयोग में यह बीच भिन्न होता है 30–100 Ω, जमीन से ऊपर की ऊंचाई पर निर्भर करता है, इसलिए उच्च-प्रतिबाधा फीडलाइन के साथ एक टी-मैच या वाई-मैच फीड संभवतः आवश्यक होगा।

यागी-जैसे एंटीना

यागी और सरल मोक्सन एंटीना, और अन्य दिशात्मक एंटेना; फ़ीड बिंदु पर कुछ विशेष प्रतिबाधा मिलान व्यवस्था किसी भी केबलिंग के लिए आवश्यक है, क्योंकि समानांतर निकट-अनुनाद एंटीना खंडों के आम तौर पर निकट-दूरी के बीच हस्तक्षेप कम फीडपॉइंट प्रतिरोध के साथ-साथ एंटीना को अधिक दिशात्मक बनाता है।