एयर स्ट्रिपलाइन
एयर स्ट्रिपलाइन इलेक्ट्रिकल प्लानर ट्रांसमिशन लाइन का रूप है जिससे पतली धातु की स्ट्रिप के रूप में कंडक्टर को दो सतही विमानों के बीच निलंबित कर दिया जाता है। डाइलेक्ट्रिक अनिवार्य रूप से वायु बनाने का विचार है। लाइन का यांत्रिक समर्थन पतला सब्सट्रेट, आवधिक इन्सुलेट समर्थन, या डिवाइस कनेक्टर और अन्य विद्युत आइटम हो सकता है।
एयर स्ट्रिपलाइन का उपयोग सामान्यतः माइक्रोवेव आवृति में किया जाता है, विशेषकर सी बैंड (आईईईई) में किया जाता है। मानक स्ट्रिपलाइन और अन्य प्लानर प्रौद्योगिकियों पर इसका लाभ यह है कि इसकी वायु डाइलेक्ट्रिक हानि से बचाती हैं। एयर स्ट्रिपलाइन के साथ कई उपयोगी परिपथ का निर्माण किया जा सकता है और इस तकनीक में घटकों के बीच अन्य प्लानर स्वरूपों की तुलना में कठोर युग्मन प्राप्त करना भी सरल है। इसका आविष्कार रॉबर्ट एम. बैरेट ने 1950 के दशक में किया था।
संरचना
एयर स्ट्रिपलाइन केंद्रीय कंडक्टर और ग्राउंड प्लेन के बीच डाइलेक्ट्रिक पदार्थ के रूप में वायु का उपयोग करके स्ट्रिपलाइन बनाया जाता है। डाइलेक्ट्रिक के रूप में वायु का उपयोग करने का लाभ यह है कि यह सामान्यतः डाइलेक्ट्रिक संचरण हानियों से बचाता है।[1]
एयर स्ट्रिपलाइन के निर्माण की दो मूल विधियाँ हैं। डाइलेक्ट्रिक समर्थित स्ट्रिपलाइन में, जिसे निलंबित स्ट्रिपलाइन या निलंबित सब्सट्रेट भी कहा जाता है, स्ट्रिप कंडक्टर को पतली ठोस डाइलेक्ट्रिक सब्सट्रेट पर एकत्र किया जाता है, कभी-कभी दोनों ओर और कंडक्टर बनाने के लिए एक साथ जुड़ा होता है।[2] इस सब्सट्रेट को दो सतही विमानों का समर्थन करने वाली दीवारों के बीच खाली स्थान में लगाया जाता है। इस पद्धति में स्ट्रिप को मुद्रित परिपथ तकनीकों द्वारा निर्मित किया जा सकता है, जिससे यह सस्ता हो जाता है और इससे आगे लाभ होता है कि अन्य घटकों को उसी ऑपरेशन में डाइलेक्ट्रिक पर मुद्रित किया जा सकता है। ठोस डाइलेक्ट्रिक का उद्देश्य कंडक्टर के लिए यांत्रिक समर्थन है,[3] लेकिन इसके विद्युत प्रभाव को कम करने के लिए इसे जितना संभव हो उतना पतला बनाया जाता है। सब्सट्रेट की चंचल प्रकृति का अर्थ है कि इसे सरलता से विकृत किया जा सकता है। इस कारण से, डिजाइन को थर्मल स्थिरता के उद्देश्यों पर ध्यान देने की आवश्यकता है।[4] उच्च एंड डिजाइन क्रिस्टलीय सब्सट्रेट का उपयोग कर सकते हैं, जैसे बोरॉन नाइट्राइड या नीलम, निलंबित सब्सट्रेट के रूप में।[5]
निर्माण की दूसरी विधि स्ट्रिप के रूप में अधिक पर्याप्त ठोस धातु स्ट्रिप का उपयोग करती है, जो समय-समय पर अंतराल वाले इंसुलेटर पर समर्थित होती है। यह विधि उच्च शक्ति अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हो सकती है। ऐसे अनुप्रयोगों में कंडक्टर क्रॉस-सेक्शन के कोनों को उच्च क्षेत्र की तीव्रता और उन बिंदुओं पर उत्पन्न होने से रोकने के लिए गोल किया जा सकता है।[6] इंसुलेटर विद्युत रूप से अवांछनीय हैं; वे विशुद्ध रूप से वायु डाइलेक्ट्रिक होने के लक्ष्य से अलग हो जाते हैं, लाइन में डिसकंटीनिटी (संचरण लाइनें) जोड़ते हैं, और संभावित रूप से एक बिंदु है, जिस पर ट्रैकिंग हो सकती है। कुछ घटकों में, ऐसे बिंदु होते हैं, जिन पर या तो सीधे या असतत घटक के माध्यम से लाइनों को ग्राउंडेड करने की आवश्यकता होती है। ऐसे परिपथ में ये ग्राउंडिंग बिंदु यांत्रिक समर्थन के रूप में दोगुने हो सकते हैं और इंसुलेटर का समर्थन करने की आवश्यकता से बचा जा सकता है।[7]
उपयोग
सी बैंड (4–8 GHz) में माइक्रोवेव आवृत्तियों पर एयर स्ट्रिपलाइन का सबसे बड़ा उपयोग होता है। इन आवृत्तियों पर और नीचे[8] इसमें वेवगाइड की तुलना में कॉम्पैक्टनेस का लाभ है। सी बैंड के बाहर एयर स्ट्रिपलाइन का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन उच्च कू बैंड पर (12–18 GHz) वेवगाइड अपनी कम हानि के कारण प्रभावी हो जाता है।[9]
माइक्रोवेव आवृत्तियों पर, वितरित-तत्व फ़िल्टर, विद्युत् डिवाइडर और दिशात्मक कप्लर्स जैसे निष्क्रिय परिपथ को वितरित-तत्व परिपथ के रूप में बनाया जाता है। इन परिपथों का निर्माण किसी भी संचरण लाइन प्रारूप का उपयोग करके किया जा सकता है। इस तरह के उपकरणों के निर्माण के लिए सामान्यतः इंटरकनेक्टिंग उपकरणों के लिए उपयोग किए जाने वाले समाक्षीय केबल प्रारूप का उपयोग किया गया है, लेकिन यह निर्माण के लिए सबसे सुविधाजनक प्रारूप नहीं है। परिपथ निर्माण के लिए स्ट्रिपलाइन को उत्तम समाधान के रूप में विकसित किया गया था और एयर स्ट्रिपलाइन भी इस भूमिका को पूरा करती है।[10] इन घटकों से बीम बनाने वाले नेटवर्क बनाने के लिए सी बैंड में एयर स्ट्रिपलाइन विशेष रूप से उपयोगी है।[11]
एयर स्ट्रिपलाइन इन घटकों में अन्य प्लानर प्रारूपों की तुलना में अधिक सरलता से कठोर अप्रत्यक्ष युग्मन प्राप्त कर सकती है। मानक स्ट्रिपलाइन में, सामान्यतः दूरी के लिए लाइनों को साथ-साथ चलाकर युग्मन प्राप्त किया जाता है। लाइनों के किनारों के बीच इस तरह से युग्मन अपेक्षाकृत अशक्त है और निकटतम दूरी से सीमित है, जो लाइनों को एक साथ सेट किया जा सकता है। यह सीमा मुद्रण प्रक्रिया के अधिकतम रिज़ॉल्यूशन और, विद्युत् अनुप्रयोगों में, लाइनों के बीच विद्युत क्षेत्र की शक्ति से नियंत्रित होती है। इस कारण से, स्ट्रिपलाइन समानांतर युग्मित लाइनों का उपयोग दिशात्मक कप्लर्स में किया जाता है, जिसमें युग्मन कारक −10 dB (दिशात्मक कप्लर्स) से अधिक नहीं होता है। विद्युत् स्प्लिटर्स, उनके युग्मन कारक −3 dB के साथ, प्रत्यक्ष युग्मन तकनीक का उपयोग करते हैं। एयर स्ट्रिपलाइन वैकल्पिक व्यवस्था का उपयोग करती है, जिसमें लाइनें एक के ऊपर एक खड़ी होती हैं। यह ब्रॉडसाइड कपलिंग एज कपलिंग की तुलना में बहुत कठोर है इसलिए समान कपलिंग फैक्टर को प्राप्त करने के लिए लाइनों को इतना निकट होने की आवश्यकता नहीं है। डाइलेक्ट्रिक समर्थित स्ट्रिपलाइन में, यह डाइलेक्ट्रिक के विपरीत दिशा में दो पंक्तियों को प्रिंट करके प्राप्त किया जा सकता है। ब्रॉडसाइड युग्मन, निश्चित रूप से, ठोस डाइलेक्ट्रिक भरी हुई स्ट्रिपलाइन के साथ-साथ दबी हुई रेखा तकनीकों के साथ प्राप्त किया जा सकता है, लेकिन इसके लिए अतिरिक्त डाइलेक्ट्रिक परतों और अतिरिक्त निर्माण प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है। कपलिंग को बढ़ाने के लिए एयर स्ट्रिपलाइन के लिए उपलब्ध अन्य तकनीक साइड कपलिंग को बढ़ाने के लिए मोटी आयताकार स्ट्रिप्स का उपयोग है। यह यांत्रिक समर्थन को भी सरल बनाता है क्योंकि लाइनें अधिक कठोर होती हैं।[12]
इतिहास
स्ट्रिपलाइन का आविष्कार अमेरिकी वायु सेना कैम्ब्रिज अनुसंधान केंद्र के रॉबर्ट एम बैरेट ने 1950 के दशक के प्रारंभ में किया था। पंजीकृत मार्क स्ट्रिपलाइन के अनुसार एयर स्ट्रिपलाइन को पहली बार निलंबित स्ट्रिपलाइन के रूप में एयरबोर्न इंस्ट्रूमेंट्स लेबोरेटरी (एआईएल) द्वारा व्यावसायिक रूप से निर्मित किया गया था। चूँकि, स्ट्रिपलाइन उस संरचना के लिए किसी भी डाइलेक्ट्रिक के साथ सामान्य शब्द बन गया है। बिना अलंकृत शब्द स्ट्रिपलाइन को अब ठोस डाइलेक्ट्रिक के साथ स्ट्रिपलाइन के रूप में माना जाएगा। प्रारंभ में, स्ट्रिपलाइन पसंद की प्लानर तकनीक थी, लेकिन अब अधिकांश सामान्य प्रयोजन के अनुप्रयोगों, विशेष रूप से बड़े पैमाने पर उत्पादित वस्तुओं के लिए माइक्रोस्ट्रिप द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।[13]
संदर्भ
- ↑ Maichen, pp. 87–88
- ↑ Oliner, p. 557–558
- ↑ Rosloniec, p. 253
- ↑ Han & Hwang, p. 21-60
- ↑ Bhat & Koul, p. 302
- ↑ Han & Hwang, p. 21-60
- Matthaei et al., p. 172–173
- ↑ Matthaei et al., pp. 422–423
- ↑ Pradhan & Barrow, 1977 for instance
- ↑ Han & Hwang, pp. 21–7, 21–50
- ↑ Besser & Gilmore, pp. 49-50
- ↑ Han & Hwang, p. 21-50
- ↑ Bhat & Koul, pp. 212, 280–287, 302–311
- ↑ Oliner, pp. 557–558
ग्रन्थसूची
- Bhat, Bharathi; Koul, Shiban K, Stripline-like Transmission Lines for Microwave Integrated Circuits, New Age International, 1989 ISBN 8122400523.
- Pradhan, B P; Barrow, E A, "Microwave air strip transmission line for S-band", IETE Journal of Research, vol. 23, iss. 10, pp. 618–619, 1977.
- Han, C C; Hwang, Y, "Satellite antennas", in, Lo, Y T; Lee, SW, Antenna Handbook: Volume III Applications, chapter 21, Springer, 1993 ISBN 0442015941.
- Maichen, Wolfgang, Digital Timing Measurements, Springer, 2006 ISBN 0387314199.
- Matthaei, George L; Young, Leo; Jones, E M T, Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures, McGraw-Hill 1964 OCLC 282667.
- Oliner, Arthur A, "The evolution of electromagnetic waveguides: from hollow metallic guides to microwave integrated circuits", chapter 16 in, Sarkar, Tapan K; Mailloux, Robert J; Oliner, Arthur A; Salazar-Palma, Magdalena; Sengupta, Dipak L, History of Wireless, Wiley, 2006 ISBN 0471783013.
- Rosloniec, Stanislaw, Fundamental Numerical Methods for Electrical Engineering, Springer, 2008 ISBN 3540795197.
