समतल पारेषण लाइन

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मुद्रित परिपथ प्लानर ट्रांसमिशन लाइनों का उपयोग फ़िल्टर (सिग्नल प्रोसेसिंग) बनाने के लिए किया जाता है 20 GHz स्पेक्ट्रम विश्लेषक। बाईं ओर की संरचना को हेयरपिन फ़िल्टर कहा जाता है और यह बंदपास छननी का एक उदाहरण है। दाईं ओर की संरचना एक ठूंठ (इलेक्ट्रॉनिक्स) फ़िल्टर है और एक लो पास फिल्टर है। ऊपर और नीचे की थ्रू बाड़ ट्रांसमिशन लाइनें नहीं हैं, बल्कि परिपथ के लिए विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण हैं।

समतल पारेषण लाइन संवाहक वाली पारेषण लाइन हैं, या कुछ परिस्थितियों में अचालक (इन्सुलेट) स्ट्रिप्स, जो सपाट, रिबन के आकार की लाइनें हैं। इनका उपयोग मुद्रित परिपथ और माइक्रोवेव आवृत्तियों पर काम करने वाले एकीकृत परिपथ पर घटकों को इंटरकनेक्ट करने के लिए किया जाता है क्योंकि इन घटकों के निर्माण के तरीकों के साथ प्लानर प्रकार अच्छी तरह से फिट बैठता है। पारेषण लाइन केवल अंतर्संबंधों से कहीं अधिक हैं। सरल अंतर्संबंधों के साथ, तार के साथ विद्युत चुम्बकीय तरंग का प्रसार इतना तेज होता है कि उसे तात्कालिक माना जा सकता है, और तार के प्रत्येक छोर पर वोल्टेज को समान माना जा सकता है। यदि तार तरंग दैर्ध्य के एक बड़े अंश से अधिक लंबा है (दसवां भाग प्रायः अंगूठे के नियम के रूप में उपयोग किया जाता है), तो ये धारणाएं अब सत्य नहीं हैं और इसके स्थान पर ट्रांसमिशन लाइन सिद्धांत का उपयोग किया जाना चाहिए। ट्रांसमिशन लाइनों के साथ, लाइन की ज्यामिति को सटीक रूप से नियंत्रित किया जाता है (ज्यादातर मामलों में, क्रॉस-सेक्शन को लंबाई के साथ स्थिर रखा जाता है) ताकि इसका विद्युत व्यवहार अत्यधिक पूर्वानुमानित हो सके। कम आवृत्तियों पर, ये विचार केवल उपकरणों के विभिन्न हिस्सों को जोड़ने वाले केबलों के लिए आवश्यक हैं, लेकिन माइक्रोवेव आवृत्तियों पर जिस दूरी पर ट्रांसमिशन लाइन सिद्धांत आवश्यक हो जाता है उसे मिलीमीटर में मापा जाता है। इसलिए, परिपथ के भीतर संचरण लाइनों की आवश्यकता होती है।

सबसे प्रारंभिक प्रकार की समतल पारेषण लाइन की कल्पना द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान रॉबर्ट एम. बैरेट द्वारा की गई थी। इसे स्ट्रिपलाइन के रूप में जाना जाता है, और यह माइक्रोस्ट्रिप, सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन और समतलीय वेवगाइड के साथ आधुनिक उपयोग में आने वाले चार मुख्य प्रकारों में से एक है। इन सभी चार प्रकारों में संवाहकों की एक युग्म होती है (हालाँकि उनमें से तीन में, इनमें से एक संवाहक समतल ज़मीन है)। नतीजतन, उनके पास संचरण का एक प्रमुख तरीका है (सामान्य मोड विद्युत चुम्बकीय तरंग का क्षेत्र पैटर्न है) जो तारों की एक युग्म में पाए जाने वाले मोड के समान, या लगभग-समान है। अन्य समतल प्रकार की ट्रांसमिशन लाइन, जैसे स्लॉटलाइन, फिनलाइन और छविरेखा , अचालक की एक पट्टी के साथ संचारित होती हैं, और सब्सट्रेट-एकीकृत वेवगाइड पोस्ट की पंक्तियों के साथ सब्सट्रेट (इलेक्ट्रॉनिक्स) के भीतर अचालक वेवगाइड बनाता है। ये प्रकार तारों की एक युग्म के समान मोड का समर्थन नहीं कर सकते हैं, और परिणामस्वरूप उनके पास अलग-अलग ट्रांसमिशन गुण होते हैं। इनमें से कई प्रकारों में संकीर्ण बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) होती है और सामान्य तौर पर संवाहकों के जोड़े की तुलना में अधिक सिग्नल विरूपण उत्पन्न होता है। उनके फायदे तुलना किए जा रहे सटीक प्रकारों पर निर्भर करते हैं, लेकिन इसमें कम प्रविष्टि हानि और विशेषता प्रतिबाधा की बेहतर श्रृंखला सम्मिलित हो सकती है।

समतल पारेषण लाइनों का उपयोग घटकों के निर्माण के साथ-साथ उन्हें आपस में जोड़ने के लिए भी किया जा सकता है। माइक्रोवेव आवृत्तियों पर प्रायः ऐसा होता है कि परिपथ में अलग-अलग घटक स्वयं तरंग दैर्ध्य के एक महत्वपूर्ण अंश से बड़े होते हैं। इसका मतलब यह है कि उन्हें अब एकमुश्त-तत्व मॉडल के रूप में नहीं माना जा सकता है, अर्थात ऐसा माना जा सकता है जैसे कि वे एक ही बिंदु पर उपस्थित थे। विकट निष्क्रिय घटक प्रायः माइक्रोवेव आवृत्तियों पर अव्यावहारिक होते हैं, या तो इस कारण से, या क्योंकि आवश्यक मान निर्माण के लिए अव्यावहारिक रूप से छोटे होते हैं। इन घटकों के समान कार्य के लिए ट्रांसमिशन लाइनों के एक पैटर्न का उपयोग किया जा सकता है। संपूर्ण परिपथ, जिसे वितरित-तत्व परिपथ कहा जाता है, इस तरह से बनाया जा सकता है। इस विधि का उपयोग प्रायः वितरित-तत्व फ़िल्टर के लिए किया जाता है। यह विधि विशेष रूप से मुद्रित और एकीकृत परिपथ के साथ उपयोग के लिए आकर्षक है क्योंकि इन संरचनाओं को मौजूदा सब्सट्रेट पर पैटर्न लागू करके बाकी असेंबली के समान प्रक्रियाओं के साथ निर्मित किया जा सकता है। इससे समतलीय प्रौद्योगिकियों को समाक्षीय केबल जैसे अन्य प्रकारों की तुलना में बड़ा आर्थिक लाभ मिलता है।

कुछ लेखक ट्रांसमिशन लाइन, लाइन जो संवाहकों की एक युग्म का उपयोग करती है, और वेवगाइड के बीच अंतर करते हैं, ऐसी लाइन जो या तो संवाहकों का बिल्कुल भी उपयोग नहीं करती है, या तरंग को रोकने के लिए केवल एक संवाहक का उपयोग करती है। डाइलेक्टरिक. अन्य लोग इन शब्दों का पर्यायवाची रूप से उपयोग करते हैं। इस लेख में दोनों प्रकार सम्मिलित हैं, परंतु वे समतल रूप में हों। उपयोग किए गए नाम सामान्य हैं और आवश्यक रूप से संवाहकों की संख्या का संकेत नहीं देते हैं। वेवगाइड शब्द का प्रयोग जब बिना अलंकरण के किया जाता है, तो इसका अर्थ खोखला, या अचालक भरा हुआ, धातु प्रकार का वेवगाइड (विद्युत चुंबकत्व) होता है, जो समतल रूप नहीं है।

सामान्य गुण

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एक आरएफ पावर एम्पलीफायर जिसमें प्लेनर परिपथ संरचनाएं सम्मिलित हैं। बाईं ओर का एम्पलीफायर केंद्र में वितरित-तत्व फ़िल्टर के एक सेट में अपना आउटपुट फ़ीड करता है। दाईं ओर तीसरा परिपथ ब्लॉक एम्पलीफायर को एंटीना (रेडियो) से वापस पावर की संचालन लाइनों पर सिग्नल के आकस्मिक प्रतिबिंब से बचाने के लिए एक फैलानेवाला है।

समतल पारेषण लाइनें वे पारेषण लाइनें हैं जिनमें चालक अनिवार्य रूप से समतल होते हैं। संवाहकों में सपाट स्ट्रिप्स होती हैं, और सामान्यतः संवाहकों की सपाट सतह के समानांतर एक या अधिक ग्राउंड समतल होते हैं। संवाहकों को जमीन के तल से अलग किया जाता है, कभी-कभी उनके बीच हवा होती है लेकिन अधिक बार ठोस अचालक पदार्थ होता है। ट्रांसमिशन लाइनों का निर्माण तार या समाक्षीय केबल जैसे गैर-प्लानर प्रारूपों में भी किया जा सकता है। इंटरकनेक्शन के साथ-साथ, परिपथ की एक विस्तृत श्रृंखला है जिसे ट्रांसमिशन लाइनों में लागू किया जा सकता है। इनमें वितरित-तत्व फ़िल्टर, पावर डिवाइडर और दिशात्मक कप्लर्स; पावर डिवाइडर, दिशात्मक कप्लर्स, प्रतिबाधा मिलान नेटवर्क और सक्रिय घटकों को पूर्वाग्रह प्रदान करने के लिए चोक (इलेक्ट्रॉनिक्स) परिपथ सम्मिलित हैं। समतल प्रकारों का मुख्य लाभ यह है कि उन्हें मुद्रित परिपथ और एकीकृत परिपथ बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली समान प्रक्रियाओं का उपयोग करके निर्मित किया जा सकता है, विशेष रूप से फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया के माध्यम से। इस प्रकार समतल प्रौद्योगिकियां ऐसे घटकों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए विशेष रूप से उपयुक्त हैं।[1]

ट्रांसमिशन लाइनों से परिपथ तत्व बनाना माइक्रोवेव आवृत्तियों पर सबसे उपयोगी है। कम आवृत्तियों पर लंबी तरंग दैर्ध्य इन घटकों को बहुत भारी बना देती है। उच्चतम माइक्रोवेव आवृत्तियों पर प्लेनर ट्रांसमिशन लाइन प्रकार सामान्यतः बहुत अधिक सम्मिलन हानि होते हैं और इसके स्थान पर वेवगाइड का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, वेवगाइड भारी है और निर्माण में अधिक महंगा है। अभी भी उच्च आवृत्तियों पर अचालक वेवगाइड (जैसे ऑप्टिकल फाइबर) पसंद की तकनीक बन जाता है, लेकिन अचालक वेवगाइड के समतल प्रकार उपलब्ध हैं।[2] सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली प्लेनर ट्रांसमिशन लाइनें (किसी भी प्रकार की) स्ट्रिपलाइन, माइक्रोस्ट्रिप, सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन और कॉपलनार वेवगाइड हैं।[3]

मोड

पारेषण लाइन के लिए एक महत्वपूर्ण पैरामीटर नियोजित पारेषण का तरीका है। यह मोड ट्रांसमिशन संरचना की ज्यामिति के कारण होने वाले विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र पैटर्न का वर्णन करता है।[4] एक ही लाइन में एक से अधिक मोड का एक साथ उपस्थित होना संभव है। सामान्यतः, वांछित मोड को छोड़कर सभी मोड को दबाने के लिए कदम उठाए जाते हैं।[5] लेकिन कुछ उपकरण, जैसे कि डुअल-मोड फ़िल्टर, एक से अधिक मोड के ट्रांसमिशन पर निर्भर करते हैं।[6]

टीईएम मोड

सामान्य प्रवाहकीय तारों और केबलों पर पाया जाने वाला मोड अनुप्रस्थ विद्युतचुंबकीय मोड (टीईएम मोड) है। यह कुछ समतल पारेषण लाइनों पर भी प्रमुख मोड है। टीईएम मोड में, विद्युत क्षेत्र और चुंबकीय क्षेत्र के लिए क्षेत्र शक्ति वेक्टर दोनों तरंग की यात्रा की दिशा के अनुप्रस्थ और एक दूसरे के ओर्थोगोनल होते हैं। टीईएम मोड की महत्वपूर्ण गुण यह है कि इसका उपयोग कम आवृत्तियों पर, शून्य से नीचे (यानी प्रत्यक्ष धारा) तक किया जा सकता है।[7]

टीईएम मोड की एक अन्य विशेषता यह है कि एक आदर्श ट्रांसमिशन लाइन (जो हेविसाइड स्थिति को पूरा करती है) पर ट्रांसमिशन की आवृत्ति के साथ लाइन ट्रांसमिशन पैरामीटर (विशेषता प्रतिबाधा और सिग्नल समूह वेग) में कोई बदलाव नहीं होता है। इस वजह से, आदर्श टीईएम ट्रांसमिशन लाइनें विस्तार (प्रकाशिकी) से ग्रस्त नहीं होती हैं, जो विकृति का एक रूप है जिसमें विभिन्न आवृत्ति घटक अलग-अलग वेग से यात्रा करते हैं। विस्तार लाइन की लंबाई की दिशा में तरंग आकार (जो प्रेषित जानकारी का प्रतिनिधित्व कर सकता है) को फैलाता है। अन्य सभी मोड विस्तार से ग्रस्त हैं, जो प्राप्त करने योग्य बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) पर एक सीमा लगाता है।[8]

अर्ध-टीईएम मोड

कुछ तलीय प्रकार, विशेष रूप से माइक्रोस्ट्रिप, में एक सजातीय अचालक नहीं होता है; यह लाइन के ऊपर और नीचे भिन्न है। ऐसी ज्यामितियाँ सच्चे टीईएम मोड का समर्थन नहीं कर सकतीं; लाइन की दिशा के समानांतर विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का कुछ घटक होता है, हालांकि संचरण लगभग टीईएम हो सकता है। ऐसे मोड को अर्ध-टीईएम कहा जाता है। टीईएम लाइन में, अंतराल और पोस्ट (फिल्टर और अन्य उपकरणों के निर्माण के लिए उपयोग किए जाने वाले) जैसे असंततताओं में एक विद्युत प्रतिबाधा होती है जो विशुद्ध रूप से विद्युत प्रतिक्रिया होती है: वे ऊर्जा को संग्रहीत कर सकते हैं, लेकिन इसे नष्ट नहीं करते हैं। अधिकांश अर्ध-टीईएम लाइनों में, इन संरचनाओं में प्रतिबाधा के लिए विद्युत प्रतिरोध घटक भी होता है। यह प्रतिरोध संरचना से विद्युत चुम्बकीय विकिरण का परिणाम है और परिपथ को हानिपूर्ण बनाता है। यही समस्या लाइन के मोड़ों और कोनों पर भी होती है। सब्सट्रेट (इलेक्ट्रॉनिक्स) के रूप में एक उच्च पारगम्यता पदार्थ का उपयोग करके इन समस्याओं को कम किया जा सकता है, जो अचालक में तरंग के उच्च अनुपात को समाहित करता है, जिससे अधिक सजातीय संचरण माध्यम और टीईएम के करीब एक मोड बनता है।[9]

अनुप्रस्थ मोड

Main article: अनुप्रस्थ मोड

खोखले धातु वेवगाइड्स और ऑप्टिकल वेवगाइड में, असीमित संख्या में अन्य अनुप्रस्थ मोड हो सकते हैं। हालाँकि, टीईएम मोड का समर्थन नहीं किया जा सकता क्योंकि इसे प्रसारित करने के लिए दो या दो से अधिक अलग-अलग कंडक्टरों की आवश्यकता होती है। अनुप्रस्थ मोड को या तो अनुप्रस्थ विद्युत (टीई, या एच मोड) या अनुप्रस्थ चुंबकीय (टीएम, या ई मोड) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, क्रमशः, सभी विद्युत क्षेत्र, या सभी चुंबकीय क्षेत्र अनुप्रस्थ हैं। किसी न किसी क्षेत्र का हमेशा एक अनुदैर्ध्य घटक होता है। सटीक मोड की पहचान निर्दिष्ट अनुप्रस्थ आयामों के साथ तरंग दैर्ध्य या आधे-तरंग दैर्ध्य की संख्या की गणना करने वाले सूचकांकों की एक युग्म द्वारा की जाती है। ये सूचकांक सामान्यतः बिना विभाजक के लिखे जाते हैं: उदाहरण के लिए, TE10। सटीक परिभाषा इस बात पर निर्भर करती है कि वेवगाइड आयताकार है, गोलाकार है या दीर्घवृत्तीय है। वेवगाइड रेज़ोनेटर के लिए अनुदैर्ध्य दिशा में आधे-तरंग दैर्ध्य के लिए मोड में एक तीसरा सूचकांक पेश किया जाता है।[10]

टीई और टीएम मोड की एक विशेषता यह है कि एक निश्चित कटऑफ आवृत्ति होती है जिसके नीचे ट्रांसमिशन नहीं होगा। कटऑफ़ आवृत्ति मोड पर निर्भर करती है और सबसे कम कटऑफ़ आवृत्ति वाले मोड को प्रमुख मोड कहा जाता है। मल्टी-मोड प्रसार सामान्यतः अवांछनीय है। इस वजह से, परिपथ को प्रायः अगले उच्चतम मोड के कटऑफ से नीचे आवृत्तियों पर प्रमुख मोड में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया जाता है। इस बैंड में केवल एक मोड, प्रमुख मोड, उपस्थित हो सकता है।[11] कुछ समतल प्रकार जिन्हें टीईएम उपकरणों के रूप में संचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, वे टीई और टीएम मोड का भी समर्थन कर सकते हैं जब तक कि उन्हें दबाने के लिए कदम नहीं उठाए जाते। ग्राउंड समतल या परिरक्षण बाड़े खोखले वेवगाइड के रूप में व्यवहार कर सकते हैं और इन तरीकों का प्रचार कर सकते हैं। दमन ग्राउंड समतल के बीच शॉर्टिंग स्क्रू का रूप ले सकता है या परिपथ की परिचालन आवृत्तियों जितनी कम आवृत्तियों का समर्थन करने के लिए बाड़े को बहुत छोटा डिजाइन कर सकता है। इसी प्रकार, समाक्षीय केबल गोलाकार टीई और टीएम मोड का समर्थन कर सकती है जिसके लिए केंद्र संवाहक को प्रसारित करने की आवश्यकता नहीं होती है, और इन मोड को केबल के व्यास को कम करके दबाया जा सकता है।[12]

अनुदैर्ध्य-अनुभाग मोड

Main article: अनुदैर्ध्य-अनुभाग मोड

कुछ ट्रांसमिशन लाइन संरचनाएं शुद्ध टीई या टीएम मोड का समर्थन करने में असमर्थ हैं, लेकिन उन मोड का समर्थन कर सकती हैं जो टीई और टीएम मोड का सुपरपोजिशन सिद्धांत हैं। दूसरे शब्दों में, उनमें विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र दोनों का एक अनुदैर्ध्य घटक होता है। ऐसे मोड को हाइब्रिड इलेक्ट्रोमैग्नेटिक (एचईएम) मोड कहा जाता है। एचईएम मोड का एक उपसमूह अनुदैर्ध्य-अनुभाग मोड है। ये दो किस्मों में आते हैं; अनुदैर्ध्य-खंड विद्युत (एलएसई) मोड और अनुदैर्ध्य-खंड चुंबकीय (एलएसएम) मोड। एलएसई मोड में एक विद्युत क्षेत्र होता है जो एक अनुप्रस्थ दिशा में शून्य होता है, और एलएसएम मोड में एक चुंबकीय क्षेत्र होता है जो एक अनुप्रस्थ दिशा में शून्य होता है। एलएसई और एलएसएम मोड गैर-सजातीय ट्रांसमिशन मीडिया के साथ प्लेनर ट्रांसमिशन लाइन प्रकारों में हो सकते हैं। जो संरचनाएं शुद्ध टीई या टीएम मोड का समर्थन करने में असमर्थ हैं, यदि वे ट्रांसमिशन का समर्थन करने में सक्षम हैं, तो उन्हें हाइब्रिड मोड के साथ ऐसा करना चाहिए।[13]

अन्य महत्वपूर्ण पैरामीटर

लाइन की विशिष्ट प्रतिबाधा, लाइन के साथ यात्रा करने वाली तरंग द्वारा सामना की जाने वाली प्रतिबाधा है; यह केवल लाइन ज्यामिति और सामग्रियों पर निर्भर करता है और लाइन समाप्ति से नहीं बदलता है। समतल लाइन की विशिष्ट प्रतिबाधा का उन प्रणालियों की प्रतिबाधा से मिलान करना आवश्यक है जिनसे यह जुड़ा हुआ है। कई फ़िल्टर डिज़ाइनों के लिए कई अलग-अलग विशिष्ट प्रतिबाधाओं वाली लाइनों की आवश्यकता होती है, इसलिए किसी तकनीक के लिए प्राप्त करने योग्य प्रतिबाधाओं की एक अच्छी श्रृंखला होना एक फायदा है। संकीर्ण रेखाओं में चौड़ी रेखाओं की तुलना में अधिक प्रतिबाधा होती है। प्राप्त की जाने वाली उच्चतम प्रतिबाधा विनिर्माण प्रक्रिया के रिज़ॉल्यूशन द्वारा सीमित होती है जो इस बात पर सीमा लगाती है कि लाइनें कितनी संकीर्ण बनाई जा सकती हैं। निचली सीमा लाइन की चौड़ाई से निर्धारित होती है जिस पर अवांछित अनुप्रस्थ अनुनाद मोड उत्पन्न हो सकते हैं।[14]

Q कारक (या केवल Q) प्रति चक्र संग्रहीत ऊर्जा और व्ययित ऊर्जा का अनुपात है। यह अनुनादकों की गुणवत्ता को दर्शाने वाला मुख्य पैरामीटर है। ट्रांसमिशन लाइन परिपथ में, फिल्टर और अन्य उपकरणों के निर्माण के लिए गुंजयमान यंत्र प्रायः ट्रांसमिशन लाइन अनुभागों का निर्माण किया जाता है। उनका Q कारक फिल्टर स्कर्ट (फ़िल्टरिंग) की स्थिरता और इसकी चयनात्मकता (रेडियो) को सीमित करता है। समतल प्रकार के Q को निर्धारित करने वाले मुख्य कारक अचालक की विद्युतशीलता (उच्च विद्युतशीलता Q बढ़ जाती है) और अचालक क्षति हैं, जो Q को कम करते हैं। Q को कम करने वाले अन्य कारक संवाहक का विद्युत प्रतिरोध और विकिरण हानि हैं।[15]

समतलीय प्रकारों की प्रमुख विशेषताओं का सारांश
लाइन टाइप डोमिनेंट मोड विशिष्ट अधिकतम. आवृत्ति विशेषता प्रतिबाधा अनलोडेड Q फैक्टर
स्ट्रिपलाइन टीईएम 60 GHz[16] 30–250 Ω[17] at εr = 4.3[18] 400[19]
सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन टीईएम, quasi-टीईएम 220 GHz[16] 40–150 Ω at εr = 10[20] 600 at 30 GHz, εr = 10[20]
माइक्रोस्ट्रिप    Quasi-टीईएम 110 GHz[16] 10–110 Ω at εr = 10[20] 250 at 30 GHz, εr = 10[20]
समतलीय वेवगाइड    Quasi-टीईएम 110 GHz[16] 40–110 Ω at εr = 10[20] 200 at 30 GHz, εr = 10[20]
स्लॉटलाइन    Quasi-TE 110 GHz[16] 35–250 Ω at εr = 10[20] 200 at 30 GHz, εr = 10[20]
फिनलाइन    LSE, LSM 220 GHz[16] 10–400 Ω at εr = 10[20] 550 at 30 GHz, εr = 10[20]
इमेजलाइन    TE, TM >100 GHz[21] ≈26 Ω at εr = 10[20] 2500 at 30 GHz, εr = 10[20]

• εr सब्सट्रेट की सापेक्ष पारगम्यता है।

सबस्ट्रेट्स

सब्सट्रेट्स की एक विस्तृत श्रृंखला है जिसका उपयोग प्लेनर प्रौद्योगिकियों के साथ किया जाता है। मुद्रित परिपथ के लिए, ग्लास-प्रबलित एपॉक्सी (FR-4 ग्रेड) का सामान्यतः उपयोग किया जाता है। उच्च परमिटिटिविटी सिरेमिक-पीटीएफई लैमिनेट्स (जैसे रोजर्स कॉर्पोरेशन 6010 बोर्ड) स्पष्ट रूप से माइक्रोवेव अनुप्रयोगों के लिए अभिप्रेत हैं। उच्च माइक्रोवेव आवृत्तियों पर, हाइब्रिड माइक्रोवेव इंटीग्रेटेड परिपथ (एमआईसी) के लिए एल्यूमीनियम ऑक्साइड (एल्यूमिना) जैसी सिरेमिक पदार्थ का उपयोग किया जा सकता है। उच्चतम माइक्रोवेव आवृत्तियों पर, मिलीमीटर बैंड में, नीलम या क्वार्ट्ज जैसे क्रिस्टलीय सब्सट्रेट का उपयोग किया जा सकता है। मोनोलिथिक माइक्रोवेव इंटीग्रेटेड परिपथ (एमएमआईसी) में अर्धचालक पदार्थ से बने सब्सट्रेट होंगे जिससे चिप का निर्माण किया जाता है जैसे कि सिलिकॉन या गैलियम आर्सेनाइड, या चिप पर जमा ऑक्साइड जैसे सिलिकॉन डाइऑक्साइड।[22]

सबसे अधिक रुचि वाले सब्सट्रेट के विद्युत गुण सापेक्ष पारगम्यता (εr) और हानि स्पर्शरेखा (δ) हैं। सापेक्ष पारगम्यता किसी दी गई लाइन की चौड़ाई की विशेषता प्रतिबाधा और उस पर यात्रा करने वाले संकेतों के समूह वेग को निर्धारित करती है। उच्च पारगम्यता के परिणामस्वरूप छोटे मुद्रित घटक बनते हैं, जिससे लघुकरण में सहायता मिलती है। अर्ध-टीईएम प्रकारों में, परमिटिटिविटी यह निर्धारित करती है कि क्षेत्र का कितना हिस्सा सब्सट्रेट के भीतर समाहित होगा और कितना इसके ऊपर की हवा में है। हानि स्पर्शरेखा अचालक क्षति का एक उपाय है। इसे जितना संभव हो उतना छोटा रखना वांछनीय है, खासकर उन सर्किटों में जिन्हें उच्च Q की आवश्यकता होती है।[23]

रुचि के यांत्रिक गुणों में सब्सट्रेट की आवश्यक मोटाई और यांत्रिक शक्ति सम्मिलित है। कुछ प्रकारों में, जैसे सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन और फिनलाइन, सब्सट्रेट को जितना संभव हो उतना पतला बनाना फायदेमंद होता है। लचीले सब्सट्रेट पर लगे नाजुक अर्धचालक घटक क्षतिग्रस्त हो सकते हैं। इस समस्या से बचने के लिए आसान-से-मशीन बोर्ड के स्थान पर क्वार्ट्ज जैसी कठोर, कठोर पदार्थ को सब्सट्रेट के रूप में चुना जा सकता है। अन्य प्रकारों में, जैसे सजातीय स्ट्रिपलाइन में, यह अधिक मोटा हो सकता है। मुद्रित एंटीना के लिए, जो उपकरण के आकार के अनुरूप हों, लचीले हों, इसलिए बहुत पतले हों, सब्सट्रेट की आवश्यकता होती है। विद्युत प्रदर्शन के लिए आवश्यक मोटाई पदार्थ की विद्युतशीलता पर निर्भर करती है। सतही फिनिश एक मुद्दा है; धातुकरण के आसंजन को सुनिश्चित करने के लिए कुछ खुरदरेपन की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन बहुत अधिक होने से कंडक्टर हानि होती है (क्योंकि धातुकरण की परिणामी स्किन की गहराई की तुलना में महत्वपूर्ण हो जाती है)। तापीय गुण महत्वपूर्ण हो सकते हैं। थर्मल विस्तार लाइनों के विद्युत गुणों को बदल देता है और छिद्रों के माध्यम से प्लेट टूट सकती है।[24]

सामान्य सब्सट्रेट पदार्थ के गुण[25]
सब्सट्रेट εr δ
सिलिकॉन 11.9 0.015
गैलियम आर्सेनाइड 12.9 0.002
FR-4 04.3 0.022
6010 10.2 0.002
एल्यूमिना 09.8 0.0001
नीलमणि 09.4 0.0001
क्वार्ट्ज 03.8 0.0001


प्रकार

स्ट्रिपलाइन

Main article: स्ट्रिपलाइन

स्ट्रिपलाइन एक स्ट्रिप संवाहक है जो दो ग्राउंड समतल के बीच अचालक में एम्बेडेड होता है। इसका निर्माण सामान्यतः एक शीट के एक तरफ स्ट्रिपलाइन पैटर्न के साथ अचालक की दो शीटों के रूप में किया जाता है। अपने प्रमुख प्रतिद्वंद्वी, माइक्रोस्ट्रिप पर स्ट्रिपलाइन का मुख्य लाभ यह है कि ट्रांसमिशन पूरी तरह से टीईएम मोड में होता है और कम से कम स्ट्रिपलाइन अनुप्रयोगों में आने वाली दूरी पर विस्तार से मुक्त होता है। स्ट्रिपलाइन टीई और टीएम मोड का समर्थन करने में सक्षम है लेकिन इनका सामान्यतः उपयोग नहीं किया जाता है। मुख्य क्षति यह है कि अलग-अलग घटकों को सम्मिलित करना माइक्रोस्ट्रिप जितना आसान नहीं है। जो भी सम्मिलित किया गया है, उसके लिए अचालक में कटआउट प्रदान करना होगा और एक बार इकट्ठे होने के बाद वे पहुंच योग्य नहीं होंगे।[26]


सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन

Main article: एयर स्ट्रिपलाइन

सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन एक प्रकार की हवाई पट्टी है जिसमें सब्सट्रेट को ऊपर और नीचे हवा के अंतराल के साथ जमीन के विमानों के बीच सस्पेंडेड कर दिया जाता है। विचार हवा के माध्यम से तरंग की यात्रा करके अचालक क्षति को कम करना है। अचालक का उद्देश्य केवल संवाहक पट्टी के यांत्रिक समर्थन के लिए है। चूंकि तरंग हवा और अचालक के मिश्रित मीडिया के माध्यम से यात्रा कर रही है, ट्रांसमिशन मोड वास्तव में टीईएम नहीं है, लेकिन एक पतली अचालक इस प्रभाव को नगण्य बना देता है। सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन का उपयोग मध्य माइक्रोवेव आवृत्तियों में किया जाता है जहां यह क्षति के संबंध में माइक्रोस्ट्रिप से बेहतर है, लेकिन वेवगाइड जितना भारी या महंगा नहीं है।[27]


अन्य स्ट्रिपलाइन वेरिएंट

दो संवाहक स्ट्रिपलाइन का विचार दो सब्सट्रेट्स के बीच हवा के अंतराल की भरपाई करना है। विनिर्माण सहनशीलता और संवाहक की मोटाई के कारण छोटे वायु अंतराल अपरिहार्य हैं। ये अंतराल जमीनी सतहों के बीच की लाइन से दूर विकिरण को बढ़ावा दे सकते हैं। दोनों बोर्डों पर समान संवाहकों को प्रिंट करने से यह सुनिश्चित होता है कि फ़ील्ड दोनों सबस्ट्रेट्स में समान हैं और दो लाइनों के कारण अंतराल में विद्युत क्षेत्र रद्द हो जाता है। सामान्यतः, लाइन को प्रभावी ढंग से चौड़ा करने वाले छोटे गलत संरेखण को रोकने के लिए, और परिणामस्वरूप विशेषता प्रतिबाधा को कम करने के लिए लाइन को थोड़ा छोटा बनाया जाता है।[28] मानक सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन की तुलना में, द्विपक्षीय सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन में हवा में अधिक क्षेत्र होता है और सब्सट्रेट में लगभग कोई नहीं होता है, जिससे उच्च Q होता है। ऐसा करने का क्षति यह है कि दोनों रेखाओं को एक चौथाई तरंग दैर्ध्य से कम अंतराल पर एक साथ बांधना पड़ता है। द्विपक्षीय संरचना का उपयोग दो स्वतंत्र रेखाओं को उनके चौड़े हिस्से में जोड़ने के लिए भी किया जा सकता है। यह साइड-बाय-साइड कपलिंग की तुलना में अधिक मजबूत युग्मन (इलेक्ट्रॉनिक्स) देता है और युग्मित-लाइन फ़िल्टर और दिशात्मक युग्मक परिपथ को साकार करने की अनुमति देता है जो मानक स्ट्रिपलाइन में संभव नहीं है।[29]

माइक्रोस्ट्रिप

Main article: माइक्रोस्ट्रिप

माइक्रोस्ट्रिप में अचालक परत की ऊपरी सतह पर स्ट्रिप संवाहक और अचालक की निचली सतह पर ग्राउंड समतल होता है। विद्युत चुम्बकीय तरंग आंशिक रूप से अचालक में और आंशिक रूप से संवाहक के ऊपर हवा में यात्रा करती है जिसके परिणामस्वरूप अर्ध-टीईएम संचरण होता है। अर्ध-टीईएम मोड की कमियों के बावजूद, मुद्रित परिपथ के साथ इसकी आसान संगतता के लिए माइक्रोस्ट्रिप को प्रायः पसंद किया जाता है। किसी भी स्थिति में, लघु परिपथ में ये प्रभाव इतने गंभीर नहीं होते हैं।[30]

माइक्रोस्ट्रिप का एक और दोष यह है कि यह प्राप्त की जा सकने वाली विशिष्ट बाधाओं की सीमा में अन्य प्रकारों की तुलना में अधिक सीमित है। कुछ परिपथ डिज़ाइनों के लिए विशिष्ट प्रतिबाधाओं की आवश्यकता होती है 150 Ω या अधिक। माइक्रोस्ट्रिप सामान्यतः इतनी ऊंचाई तक जाने में सक्षम नहीं है, इसलिए या तो वे परिपथ डिजाइनर के लिए उपलब्ध नहीं हैं या उच्च प्रतिबाधा की आवश्यकता वाले घटक के लिए किसी अन्य प्रकार में ट्रांजिशन प्रदान करना होगा।[31]

माइक्रोस्ट्रिप की विकिरण करने की प्रवृत्ति सामान्यतः इस प्रकार का एक क्षति है, लेकिन जब एंटीना (रेडियो) बनाने की बात आती है तो यह सकारात्मक लाभ है। माइक्रोस्ट्रिप में पैच एंटीना बनाना बहुत आसान है, और पैच का एक प्रकार, तलीय उलटा-F एंटीना, मोबाइल उपकरणों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एंटीना है।[32]

माइक्रोस्ट्रिप वेरिएंट

सस्पेंडेड माइक्रोस्ट्रिप का उद्देश्य सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन के समान है; क्षति और विस्तार को कम करने के लिए क्षेत्र को अचालक के स्थान पर हवा में रखना। कम पारगम्यता के परिणामस्वरूप बड़े मुद्रित घटक बनते हैं, जो लघुकरण को सीमित करता है, लेकिन घटकों के निर्माण को आसान बनाता है। सब्सट्रेट को सस्पेंडेड करने से अधिकतम आवृत्ति बढ़ जाती है जिस पर प्रकार का उपयोग किया जा सकता है।[33] उल्टे माइक्रोस्ट्रिप में सस्पेंडेड माइक्रोस्ट्रिप के समान गुण होते हैं, अतिरिक्त लाभ के साथ कि अधिकांश क्षेत्र संवाहक और ग्राउंडप्लेन के बीच हवा में समाहित होता है। अन्य घटकों से जुड़ने के लिए सब्सट्रेट के ऊपर बहुत कम भटका हुआ क्षेत्र उपलब्ध है। फंसी हुई उलटी माइक्रोस्ट्रिप तीन तरफ से लाइन को ढाल देती है जिससे कुछ उच्च क्रम के मोड को रोका जा सकता है जो अधिक खुली संरचनाओं के साथ संभव है। लाइन को एक संरक्षित बॉक्स में रखने से पूरी तरह से किसी भी भटके हुए युग्मन से बचा जा सकता है, लेकिन बॉक्स में फिट होने के लिए सब्सट्रेट को अब काटा जाना चाहिए। इस संरचना का उपयोग करके एक बड़े सब्सट्रेट पर संपूर्ण उपकरण बनाना संभव नहीं है।[34]

समतलीय वेवगाइड और समतलीय स्ट्रिप्स

Main article: समतलीय वेवगाइड

कॉपलनार वेवगाइड (सीपीडब्ल्यू) में मुख्य लाइन के समान तल में सब्सट्रेट के शीर्ष पर रिटर्न संवाहक होते हैं, स्ट्रिपलाइन और माइक्रोस्ट्रिप के विपरीत जहां रिटर्न संवाहक सब्सट्रेट के ऊपर या नीचे ग्राउंड समतल होते हैं। रिटर्न संवाहकों को मुख्य लाइन के दोनों ओर रखा जाता है और इतना चौड़ा बनाया जाता है कि उन्हें अनंत तक विस्तारित माना जा सकता है। माइक्रोस्ट्रिप की तरह, CPW में अर्ध-टीईएम प्रसार होता है।[35]

CPW का निर्माण करना आसान है; धातुकरण का केवल एक ही तल है और घटक सतह-माउंट तकनीक से हो सकते हैं, चाहे वे श्रृंखला में जुड़े हों (लाइन में एक ब्रेक फैलाते हुए) या शंट (लाइन और जमीन के बीच)। स्ट्रिपलाइन और माइक्रोस्ट्रिप में शंट घटकों को सब्सट्रेट के नीचे से कनेक्शन की आवश्यकता होती है। सीपीडब्ल्यू को छोटा करना भी आसान है; इसकी विशिष्ट प्रतिबाधा लाइन की चौड़ाई के पूर्ण मान के स्थान पर लाइन की चौड़ाई और रिटर्न संवाहक के बीच की दूरी के अनुपात पर निर्भर करती है।[36]

अपने फायदों के बावजूद, सीपीडब्ल्यू लोकप्रिय साबित नहीं हुआ है। एक क्षति यह है कि रिटर्न संवाहक बड़ी मात्रा में बोर्ड क्षेत्र लेते हैं जिसका उपयोग बढ़ते घटकों के लिए नहीं किया जा सकता है, हालांकि कुछ डिज़ाइनों में माइक्रोस्ट्रिप की तुलना में घटकों का अधिक घनत्व प्राप्त करना संभव है। अधिक गंभीरता से, सीपीडब्ल्यू में एक दूसरा मोड है जिसमें शून्य आवृत्ति कटऑफ है जिसे स्लॉटलाइन मोड कहा जाता है। चूँकि इस मोड को इसके नीचे संचालित करके टाला नहीं जा सकता है, और कई मोड अवांछनीय हैं, इसलिए इसे दबाने की आवश्यकता है। यह एक अजीब मोड है, जिसका अर्थ है कि दो रिटर्न संवाहकों पर विद्युत क्षमताएं समान और विपरीत हैं। इस प्रकार, दो रिटर्न संवाहकों को एक साथ जोड़कर इसे दबाया जा सकता है। इसे बॉटम ग्राउंड समतल (संवाहक-समर्थित कॉपलनार वेवगाइड, सीबीसीपीडब्ल्यू) और छेद के माध्यम से आवधिक प्लेटेड, या बोर्ड के शीर्ष पर आवधिक विकट: एयरब्रिज के साथ प्राप्त किया जा सकता है। ये दोनों समाधान सीपीडब्ल्यू की बुनियादी सादगी को कम करते हैं।[37]

समतलीय वैरिएंट

समतलीय स्ट्रिप्स (समतलीय पट्टीरेखा भी)।[38] या विभेदक लाइन[39]) सामान्यतः केवल माइक्रोवेव बैंड के नीचे आकाशवाणी आवृति अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है। ग्राउंड समतल की कमी के कारण फ़ील्ड पैटर्न खराब रूप से परिभाषित होता है, और माइक्रोवेव आवृत्तियों पर भटके हुए फ़ील्ड से नुकसान बहुत अधिक होता है। दूसरी ओर, जमीनी विमानों की कमी का मतलब है कि इस प्रकार को बहु-परत संरचनाओं में एम्बेड किया जा सकता है।[40]

स्लॉटलाइन

स्लॉटलाइन सब्सट्रेट के शीर्ष पर धातुकरण में काटा गया एक स्लॉट है। यह माइक्रोस्ट्रिप का दोहरा भाग है, एक अचालक लाइन जो अचालक से घिरी हुई एक संचालन लाइन के स्थान पर संवाहक से घिरी होती है।[41] प्रमुख प्रसार मोड विद्युत क्षेत्र के एक छोटे अनुदैर्ध्य घटक के साथ हाइब्रिड, अर्ध-टीई है।[42] स्लॉटलाइन अनिवार्य रूप से एक संतुलित लाइन है, स्ट्रिपलाइन और माइक्रोस्ट्रिप के विपरीत, जो असंतुलित रेखाएं हैं। यह प्रकार शंट में घटकों को लाइन से जोड़ना विशेष रूप से आसान बनाता है; सतह पर लगे घटकों को लाइन के पार स्थापित किया जा सकता है। स्लॉटलाइन का एक अन्य लाभ यह है कि उच्च प्रतिबाधा रेखाओं को प्राप्त करना आसान होता है। विशेषता प्रतिबाधा लाइन की चौड़ाई के साथ बढ़ती है (माइक्रोस्ट्रिप की तुलना करें जहां यह चौड़ाई के साथ घटती है) इसलिए उच्च प्रतिबाधा लाइनों के लिए मुद्रण रिज़ॉल्यूशन के साथ कोई समस्या नहीं है।[43]

स्लॉटलाइन का एक क्षति यह है कि विशेषता प्रतिबाधा और समूह वेग दोनों आवृत्ति के साथ दृढ़ता से भिन्न होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप स्लॉटलाइन माइक्रोस्ट्रिप की तुलना में अधिक फैलावदार होती है। स्लॉटलाइन में भी अपेक्षाकृत कम Q है।[44]

स्लॉटलाइन वेरिएंट

एंटीपोडल स्लॉटलाइन का उपयोग वहां किया जाता है जहां बहुत कम विशेषता प्रतिबाधा की आवश्यकता होती है। अचालक लाइनों के साथ, कम प्रतिबाधा का अर्थ है संकीर्ण रेखाएं (संचालन लाइनों के स्थिति के विपरीत) और लाइन की पतलीता की एक सीमा होती है जिसे मुद्रण रिज़ॉल्यूशन के कारण प्राप्त किया जा सकता है। एंटीपोडल संरचना के साथ, संवाहक शॉर्ट-सर्किटिंग के खतरे के बिना भी ओवरलैप हो सकते हैं। द्विपक्षीय स्लॉटलाइन के द्विपक्षीय एयर स्ट्रिपलाइन के समान फायदे हैं।[45]

सब्सट्रेट-एकीकृत वेवगाइड

Main article: सब्सट्रेट-एकीकृत वेवगाइड

सब्सट्रेट-इंटीग्रेटेड वेवगाइड (SIW), जिसे लेमिनेटेड वेवगाइड या पोस्ट-वॉल वेवगाइड भी कहा जाता है, एक वेवगाइड है जो सब्सट्रेट अचालक में पोस्ट की दो पंक्तियों के बीच तरंग को रोककर या सब्सट्रेट के ऊपर और नीचे छेद और ग्राउंड समतल के माध्यम से चढ़ाया जाता है। प्रमुख मोड एक अर्ध-टीई मोड है। एसआईडब्ल्यू का उद्देश्य इसके कई लाभों को बरकरार रखते हुए खोखले धातु वेवगाइड का सस्ता विकल्प है। सबसे बड़ा लाभ यह है कि, प्रभावी रूप से संलग्न वेवगाइड के रूप में, इसमें माइक्रोस्ट्रिप की तुलना में काफी कम विकिरण हानि होती है। अन्य परिपथ घटकों के साथ आवारा क्षेत्रों का कोई अवांछित युग्मन नहीं है। एसआईडब्ल्यू में उच्च Q और उच्च शक्ति हैंडलिंग भी है, और, प्लानर तकनीक के रूप में, अन्य घटकों के साथ एकीकृत करना आसान है।[46]

एसआईडब्ल्यू को मुद्रित परिपथ बोर्डों पर या कम तापमान वाले सह-जलाया हुआ सिरेमिक (एलटीसीसी) के रूप में लागू किया जा सकता है। उत्तरार्द्ध विशेष रूप से SIW को लागू करने के लिए उपयुक्त है। सक्रिय परिपथ को सीधे एसआईडब्ल्यू में लागू नहीं किया जाता है: सामान्य तकनीक स्ट्रिपलाइन-टू-एसआईडब्ल्यू ट्रांजिशन के माध्यम से स्ट्रिपलाइन में सक्रिय भाग को लागू करना है। ग्राउंड समतल में स्लॉट काटकर सीधे एसआईडब्ल्यू में एंटीना बनाया जा सकता है। वेवगाइड के अंत में पदों की पंक्तियों को भड़काकर हॉर्न एंटीना बनाया जा सकता है।[47]

एसआईडब्ल्यू वेरिएंट

रिज वेवगाइड का एक SIW संस्करण है। रिज वेवगाइड एक आयताकार खोखला धातु वेवगाइड है जिसमें ई-प्लेन के पार एक आंतरिक अनुदैर्ध्य दीवार होती है। रिज वेवगाइड का मुख्य लाभ यह है कि इसमें बहुत व्यापक बैंडविड्थ है। रिज एसआईडब्ल्यू को मुद्रित परिपथ बोर्डों में लागू करना बहुत आसान नहीं है क्योंकि रिज के समतुल्य पदों की एक लाइन है जो बोर्ड के माध्यम से केवल आंशिक रूप से जाती है। लेकिन एलटीसीसी में संरचना अधिक आसानी से बनाई जा सकती है।[48]

फिनलाइन

फिनलाइन में एक आयताकार धातु वेवगाइड के ई-प्लेन में डाली गई धातुकृत अचालक की एक शीट होती है। इस मिश्रित प्रारूप को कभी-कभी अर्ध-तलीय भी कहा जाता है।[49] डिज़ाइन का उद्देश्य आयताकार वेवगाइड में वेवगाइड मोड उत्पन्न करना नहीं है: इसके स्थान पर, अचालक को उजागर करने वाले धातुकरण में एक लाइन काट दी जाती है और यह वह है जो ट्रांसमिशन लाइन के रूप में कार्य करती है। फिनलाइन इस प्रकार एक प्रकार का अचालक वेवगाइड है और इसे एक परिरक्षित स्लॉटलाइन के रूप में देखा जा सकता है।[50] फिनलाइन रिज वेवगाइड के समान है जिसमें सब्सट्रेट का धातुकरण रिज (फिन) का प्रतिनिधित्व करता है और फिनलाइन अंतराल का प्रतिनिधित्व करता है। पैटर्न में रिज की ऊंचाई को अलग-अलग करके रिज वेवगाइड में फिल्टर का निर्माण किया जा सकता है। इनके निर्माण का एक सामान्य तरीका यह है कि धातु की एक पतली शीट लें जिसके टुकड़े कटे हुए हों (सामान्यतः, आयताकार छेदों की श्रृंखला) और इसे वेवगाइड में फिनलाइन की तरह ही डालें। फिनलाइन फ़िल्टर मनमानी जटिलता के पैटर्न को लागू करने में सक्षम है जबकि मेटल इंसर्ट फ़िल्टर यांत्रिक समर्थन और अखंडता की आवश्यकता से सीमित है।[51]

तक की आवृत्तियों पर फिनलाइन का उपयोग किया गया है 220 GHz और प्रयोगात्मक रूप से कम से कम परीक्षण किया गया 700 GHz.[52] इन आवृत्तियों पर इसके कम क्षति के कारण माइक्रोस्ट्रिप की तुलना में इसका काफी लाभ है और इसे समान कम लागत वाली मुद्रित परिपथ तकनीकों के साथ निर्मित किया जा सकता है। यह विकिरण से भी मुक्त है क्योंकि यह आयताकार वेवगाइड में पूरी तरह से घिरा हुआ है। मेटल इंसर्ट डिवाइस में और भी कम क्षति होता है क्योंकि यह वायु अचालक है, लेकिन इसमें परिपथ जटिलता बहुत सीमित है। जटिल डिजाइन के लिए एक पूर्ण वेवगाइड समाधान वायु अचालक के कम क्षति को बरकरार रखता है, लेकिन यह फिनलाइन की तुलना में बहुत अधिक भारी होगा और निर्माण के लिए काफी महंगा होगा। फिनलाइन का एक और लाभ यह है कि यह विशेष रूप से विशिष्ट बाधाओं की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त कर सकता है। ट्रांजिस्टर और डायोड का बायसिंग मुख्य ट्रांसमिशन लाइन के नीचे बायस करंट को फीड करके फिनलाइन में प्राप्त नहीं किया जा सकता है, जैसा कि स्ट्रिपलाइन और माइक्रोस्ट्रिप में किया जाता है, क्योंकि फिनलाइन एक संवाहक नहीं है। फिनलाइन में पक्षपात के लिए अलग से व्यवस्था करनी होगी.[53]

फिनलाइन वेरिएंट

एकतरफा फिनलाइन सबसे सरल डिजाइन है और निर्माण में आसान है लेकिन द्विपक्षीय फिनलाइन में कम क्षति होता है, जैसा कि द्विपक्षीय सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन और समान कारणों से होता है। द्विपक्षीय फिनलाइन का उच्च Q प्रायः इसे फ़िल्टर अनुप्रयोगों के लिए विकल्प बनाता है। एंटीपोडल फिनलाइन का उपयोग वहां किया जाता है जहां बहुत कम विशेषता प्रतिबाधा की आवश्यकता होती है। दोनों तलों के बीच युग्मन जितना मजबूत होगा, प्रतिबाधा उतनी ही कम होगी। इंसुलेटेड फिनलाइन का उपयोग उन सर्किटों में किया जाता है जिनमें बायस लाइनों की आवश्यकता वाले सक्रिय घटक होते हैं। इंसुलेटेड फिनलाइन का Q अन्य फिनलाइन प्रकारों की तुलना में कम है इसलिए इसका सामान्यतः उपयोग नहीं किया जाता है।[54]

इमेजलाइन

"इमेज लाइन" redirects here. For बेल्जियम की सॉफ्टवेयर कंपनी, see इमेज-लाइन.

इमेजलाइन, इमेज लाइन या इमेज गाइड भी, अचालक स्लैब वेवगाइड का समतल रूप है। इसमें धातु की शीट पर अचालक, प्रायः एल्यूमिना की एक पट्टी होती है। इस प्रकार में, सभी क्षैतिज दिशाओं में कोई अचालक सब्सट्रेट नहीं होता है, केवल अचालक लाइन होती है। इसे ऐसा इसलिए कहा जाता है क्योंकि ग्राउंड समतल दर्पण के रूप में कार्य करता है जिसके परिणामस्वरूप एक ऐसी लाइन बनती है जो ग्राउंड समतल की ऊंचाई से दोगुनी ऊंचाई के बिना अचालक स्लैब के बराबर होती है। यह उच्च माइक्रोवेव आवृत्तियों पर उपयोग के लिए वादा दिखाता है 100 GHz, लेकिन यह अभी भी काफी हद तक प्रायोगिक है। उदाहरण के लिए, हजारों में Q कारक सैद्धांतिक रूप से संभव हैं, लेकिन अचालक-धातु चिपकने वाले में मोड़ और क्षति से विकिरण इस आंकड़े को काफी कम कर देता है। इमेजलाइन का एक क्षति यह है कि विशेषता प्रतिबाधा लगभग के 26 Ω एकल मान पर तय होती है।[55]

इमेजलाइन TE और TM मोड को सपोर्ट करता है। प्रमुख टीई और टीएम मोड में शून्य की कटऑफ आवृत्ति होती है, खोखले धातु वेवगाइड के विपरीत, जिनके टीई और टीएम मोड में सभी की एक सीमित आवृत्ति होती है जिसके नीचे प्रसार नहीं हो सकता है। जैसे-जैसे आवृत्ति शून्य के करीब पहुंचती है, क्षेत्र का अनुदैर्ध्य घटक कम हो जाता है और मोड स्पर्शोन्मुख रूप से टीईएम मोड तक पहुंच जाता है। इस प्रकार इमेजलाइन टीईएम प्रकार की रेखाओं के साथ मनमाने ढंग से कम आवृत्तियों पर तरंगों को प्रसारित करने में सक्षम होने की गुण साझा करती है, हालांकि यह वास्तव में टीईएम तरंग का समर्थन नहीं कर सकती है। इसके बावजूद, इमेजलाइन कम आवृत्तियों पर उपयुक्त तकनीक नहीं है। इमेजलाइन का एक दोष यह है कि इसे सटीक रूप से मशीनीकृत किया जाना चाहिए क्योंकि सतह खुरदरापन विकिरण हानि को बढ़ाता है।[56]

इमेजलाइन वेरिएंट और अन्य अचालक लाइनें

इंसुलर इमेजलाइन में मेटल ग्राउंड समतल पर कम परमिटिटिविटी इंसुलेटर की एक पतली परत जमा की जाती है और इसके ऊपर उच्च परमिटिटिविटी इमेजलाइन सेट की जाती है। इन्सुलेशन परत में संवाहक हानि को कम करने का प्रभाव होता है। इस प्रकार में सीधे खंडों पर विकिरण हानि कम होती है, लेकिन मानक इमेजलाइन की तरह, मोड़ और कोनों पर विकिरण हानि अधिक होती है। ट्रैप्ड इमेजलाइन इस कमी को दूर करती है, लेकिन निर्माण के लिए यह अधिक जटिल है क्योंकि यह समतलीय संरचना की सादगी को बाधित करती है।[57]

रिबलाइन एक अचालक लाइन है जिसे सब्सट्रेट से एक टुकड़े के रूप में मशीनीकृत किया जाता है। इसमें इंसुलर इमेजलाइन के समान गुण हैं। इमेजलाइन की तरह, इसे सटीक रूप से मशीनीकृत किया जाना चाहिए। स्ट्रिप अचालक गाइड एक कम परमिटिटिविटी स्ट्रिप (सामान्यतः प्लास्टिक) है जो एल्यूमिना जैसे उच्च परमिटिटिविटी सब्सट्रेट पर रखा जाता है। क्षेत्र काफी हद तक पट्टी और जमीन के तल के बीच सब्सट्रेट में समाहित है। इस वजह से, इस प्रकार में मानक इमेजलाइन और रिबलाइन की सटीक मशीनिंग आवश्यकताएं नहीं होती हैं। उल्टे पट्टी अचालक गाइड में संवाहक हानि कम होती है क्योंकि सब्सट्रेट में क्षेत्र संवाहक से दूर चला गया है, लेकिन इसमें विकिरण हानि अधिक होती है।[58]

एकाधिक परतें

बहुपरत परिपथ का निर्माण मुद्रित परिपथ या मोनोलिथिक इंटीग्रेटेड परिपथ में किया जा सकता है, लेकिन एलटीसीसी प्लेनर ट्रांसमिशन लाइनों को बहुपरत के रूप में लागू करने के लिए सबसे उपयुक्त तकनीक है। बहुपरत परिपथ में कम से कम कुछ लाइनें दबी हुई होंगी, जो पूरी तरह से अचालक से घिरी होंगी। इसलिए, अधिक खुली तकनीक के साथ क्षति उतना कम नहीं होगा, लेकिन बहुपरत एलटीसीसी के साथ बहुत कॉम्पैक्ट परिपथ प्राप्त किए जा सकते हैं।[59]

ट्रांजिशन

किसी सिस्टम के विभिन्न हिस्सों को अलग-अलग प्रकारों में सर्वोत्तम रूप से कार्यान्वित किया जा सकता है। इसलिए विभिन्न प्रकारों के बीच ट्रांजिशन आवश्यक है। असंतुलित प्रवाहकीय लाइनों का उपयोग करके प्रकारों के बीच ट्रांजिशन सीधा है: यह ज्यादातर ट्रांजिशन के माध्यम से संवाहक की निरंतरता प्रदान करने और अच्छा प्रतिबाधा मैच सुनिश्चित करने का मामला है। समाक्षीय जैसे गैर-तलीय प्रकारों में ट्रांजिशन के लिए भी यही कहा जा सकता है। स्ट्रिपलाइन और माइक्रोस्ट्रिप के बीच ट्रांजिशन को यह सुनिश्चित करने की आवश्यकता है कि स्ट्रिपलाइन के दोनों ग्राउंड समतल माइक्रोस्ट्रिप ग्राउंड समतल से पर्याप्त रूप से विद्युत रूप से जुड़े हुए हैं। इनमें से एक ग्राउंडप्लेन ट्रांजिशन के दौरान निरंतर हो सकता है, लेकिन दूसरा ट्रांजिशन पर समाप्त होता है। आरेख में C पर दिखाए गए माइक्रोस्ट्रिप से CPW ट्रांजिशन के साथ भी ऐसी ही समस्या है। प्रत्येक प्रकार में केवल एक ही ग्राउंड समतल होता है लेकिन यह ट्रांजिशन के समय सब्सट्रेट के एक तरफ से दूसरी तरफ बदलता है। सब्सट्रेट के विपरीत किनारों पर माइक्रोस्ट्रिप और सीपीडब्ल्यू लाइनों को प्रिंट करके इससे बचा जा सकता है। इस स्थिति में, सब्सट्रेट के तरफ ग्राउंड समतल निरंतर होता है लेकिन ट्रांजिशन के समय लाइन पर एक वाया (इलेक्ट्रॉनिक्स) की आवश्यकता होती है।[60] प्रवाहकीय रेखाओं और अचालक रेखाओं या वेवगाइड्स के बीच ट्रांजिशन अधिक जटिल होते हैं। इन मामलों में, मोड में बदलाव की आवश्यकता होती है। इस प्रकार के बदलावों में एक प्रकार के एंटीना का निर्माण सम्मिलित होता है जो नए प्रकार में लॉन्चर के रूप में कार्य करता है। इसके उदाहरण कॉपलनार वेवगाइड (सीपीडब्ल्यू) या माइक्रोस्ट्रिप हैं जिन्हें स्लॉटलाइन या सब्सट्रेट-इंटीग्रेटेड वेवगाइड (एसआईडब्ल्यू) में परिवर्तित किया गया है। वायरलेस उपकरणों के लिए, बाहरी एंटीना में ट्रांजिशन की भी आवश्यकता होती है।[61] फिनलाइन में और वहां से बदलाव को स्लॉटलाइन के समान तरीके से माना जा सकता है। हालाँकि, फिनलाइन ट्रांज़िशन के लिए वेवगाइड पर जाना अधिक स्वाभाविक है; वेवगाइड पहले से ही वहां उपस्थित है। वेवगाइड में एक सरल ट्रांजिशन में एक संकीर्ण लाइन से वेवगाइड की पूरी ऊंचाई तक फिनलाइन का एक चिकनी घातीय टेपर (विवाल्डी एरियल) होता है। फिनलाइन का सबसे पहला अनुप्रयोग सर्कुलर वेवगाइड में लॉन्च करना था।[62]

संतुलित से असंतुलित लाइन में ट्रांजिशन के लिए बैलून परिपथ की आवश्यकता होती है। इसका एक उदाहरण सीपीडब्ल्यू टू स्लॉटलाइन है। आरेख में उदाहरण D इस प्रकार के ट्रांजिशन को दर्शाता है और इसमें अचालक रेडियल स्टब से युक्त एक बैलून दिखाया गया है। इस परिपथ में इनलाइन प्रतीक के रूप में दिखाया गया घटक एक वायु पुल है जो दो सीपीडब्ल्यू ग्राउंड समतल को एक साथ जोड़ता है। सभी बदलावों में कुछ सम्मिलन हानि होती है और डिज़ाइन की जटिलता बढ़ जाती है। कभी-कभी संपूर्ण डिवाइस के लिए एकल एकीकृत प्रकार के साथ डिज़ाइन करना फायदेमंद होता है ताकि संक्रमणों की संख्या को कम किया जा सके, तब भी जब समझौता प्रकार प्रत्येक घटक परिपथ के लिए इष्टतम नहीं है।[63]

इतिहास

प्लानर प्रौद्योगिकियों का विकास सबसे पहले अमेरिकी सेना की जरूरतों से प्रेरित था, लेकिन आज वे बड़े पैमाने पर उत्पादित घरेलू वस्तुओं जैसे चल दूरभाष और उपग्रह दूरदर्शन रिसीवर में पाए जा सकते हैं।[64] थॉमस एच. ली (इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियर)|थॉमस एच. ली के अनुसार, हेरोल्ड ए. व्हीलर ने 1930 के दशक की प्रारम्भ में समतलीय रेखाओं के साथ प्रयोग किया होगा, लेकिन पहली प्रलेखित समतलीय ट्रांसमिशन लाइन स्ट्रिपलाइन थी, जिसका आविष्कार रॉबर्ट एम. बैरेट ने किया था। वायु सेना कैम्ब्रिज अनुसंधान केंद्र, और 1951 में बैरेट और बार्न्स द्वारा प्रकाशित। हालाँकि प्रकाशन 1950 के दशक तक नहीं हुआ था, स्ट्रिपलाइन का उपयोग वास्तव में द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान किया गया था। बैरेट के अनुसार, पहला स्ट्रिपलाइन पावर डिवाइडर इस अवधि के दौरान वी. एच. रुम्सी और एच. डब्ल्यू. जेमिसन द्वारा बनाया गया था। अनुबंध जारी करने के साथ-साथ, बैरेट ने एयरबोर्न इंस्ट्रूमेंट्स लेबोरेटरी इंक. (एआईएल) सहित अन्य संगठनों में अनुसंधान को प्रोत्साहित किया। इसके तुरंत बाद 1952 में माइक्रोस्ट्रिप का प्रचलन हुआ और यह ग्रिग और एंगेलमैन के कारण है। सामान्य अचालक सामग्रियों की गुणवत्ता पहले माइक्रोवेव परिपथ के लिए पर्याप्त अच्छी नहीं थी, और परिणामस्वरूप, 1960 के दशक तक उनका उपयोग व्यापक नहीं हुआ। स्ट्रिपलाइन और माइक्रोस्ट्रिप व्यावसायिक प्रतिद्वंद्वी थे। स्ट्रिपलाइन एआईएल का ब्रांड नाम था जिसने एयर स्ट्रिपलाइन बनाई थी। माइक्रोस्ट्रिप ITT Corporation द्वारा बनाया गया था। बाद में, सैंडर्स एसोसिएट्स द्वारा ट्राइप्लेट ब्रांड नाम के तहत अचालक-भरी स्ट्रिपलाइन का निर्माण किया गया। स्ट्रिपलाइन अचालक भरी स्ट्रिपलाइन के लिए एक सामान्य शब्द बन गया है और एयर स्ट्रिपलाइन या सस्पेंडेड स्ट्रिपलाइन का उपयोग अब मूल प्रकार को अलग करने के लिए किया जाता है।[65]

विस्तार के मुद्दे के कारण प्रारम्भ में स्ट्रिपलाइन को अपने प्रतिद्वंद्वी पर प्राथमिकता दी गई थी। 1960 के दशक में, एमआईसी में लघु ठोस-अवस्था घटकों को सम्मिलित करने की आवश्यकता ने संतुलन को माइक्रोस्ट्रिप में बदल दिया। लघुकरण से माइक्रोस्ट्रिप को भी फायदा मिलता है क्योंकि लघु परिपथ में इसके क्षति इतने गंभीर नहीं होते हैं। स्ट्रिपलाइन को अभी भी चुना जाता है जहां एक विस्तृत बैंड पर ऑपरेशन की आवश्यकता होती है।[66] पहली समतलीय स्लैब अचालक लाइन, इमेजलाइन, 1952 में किंग की देन है।[67] किंग ने प्रारम्भ में अर्धवृत्ताकार इमेजलाइन का उपयोग किया, जिससे यह पहले से ही अच्छी तरह से अध्ययन किए गए गोलाकार रॉड अचालक के बराबर हो गया।[68] स्लॉटलाइन, पहली मुद्रित तलीय अचालक लाइन प्रकार, 1968 में कोहन के कारण है।[69] कॉपलानर वेवगाइड 1969 में वेन के कारण है।[70] फ़िनलाइन, एक मुद्रित तकनीक के रूप में, 1972 में मेयर की देन है,[71] हालाँकि रॉबर्टसन ने धातु के आवेषण के साथ बहुत पहले (1955-56) फिनलाइन जैसी संरचनाएँ बनाई थीं। रॉबर्टसन ने डिप्लेक्सर और कप्लर्स के लिए परिपथ तैयार किए और फिनलाइन शब्द गढ़ा।[72] SIW का वर्णन पहली बार 1998 में हिरोकावा और एंडो द्वारा किया गया था।[73]

सबसे पहले, समतल प्रकार में बने घटकों को एक साथ जुड़े हुए अलग-अलग हिस्सों के रूप में बनाया जाता था, सामान्यतः समाक्षीय रेखाओं और कनेक्टर्स के साथ। यह तुरंत महसूस किया गया कि एक ही आवास के भीतर समतल रेखाओं के साथ घटकों को सीधे जोड़कर परिपथ के आकार को काफी कम किया जा सकता है। इसने हाइब्रिड इंटीग्रेटेड परिपथ एमआईसी की अवधारणा को जन्म दिया: हाइब्रिड क्योंकि लुम्प्ड-एलिमेंट मॉडल घटकों को प्लानर लाइनों के साथ जुड़े डिजाइनों में सम्मिलित किया गया था। 1970 के दशक के बाद से, लघुकरण और बड़े पैमाने पर उत्पादन में सहायता के लिए बुनियादी समतल प्रकारों की नई विविधताओं का काफी प्रसार हुआ है। मोनोलिथिक माइक्रोवेव इंटीग्रेटेड परिपथ की शुरूआत के साथ और अधिक लघुकरण संभव हो गया। इस तकनीक में, प्लेनर ट्रांसमिशन लाइनों को सीधे सेमीकंडक्टर स्लैब में सम्मिलित किया जाता है जिसमें एकीकृत परिपथ घटकों का निर्माण किया गया है। पहला एमएमआईसी, एक्स बैंड एम्पलीफायर, 1976 में पेंगेली और टर्नर ऑफ प्लेसी की देन है।[74]

परिपथ गैलरी

समतलीय ट्रांसमिशन लाइनों के साथ बनाए जा सकने वाले कई सर्किटों का एक छोटा चयन चित्र में दिखाया गया है। इस तरह के परिपथ वितरित-तत्व परिपथ का वर्ग हैं।[75] दिशात्मक युग्मकों के माइक्रोस्ट्रिप और स्लॉटलाइन प्रकार क्रमशः ए और बी पर दिखाए गए हैं। सामान्यतः, स्ट्रिपलाइन या माइक्रोस्ट्रिप जैसी कंडक्टिंग लाइनों में परिपथ फॉर्म में अचालक लाइन में दोहरा रूप होता है जैसे कि स्लॉटलाइन या फिनलाइन जिसमें कंडक्टर और इंसुलेटर की भूमिकाएं उलट जाती हैं। दोनों प्रकार की रेखाओं की चौड़ाई विपरीत रूप से संबंधित हैं; संकीर्ण प्रवाहकीय रेखाओं के परिणामस्वरूप उच्च प्रतिबाधा होती है, लेकिन अचालक रेखाओं में, परिणाम कम प्रतिबाधा होती है। दोहरे परिपथ का एक अन्य उदाहरण बैंडपास फिल्टर है जिसमें सी पर कंडक्टर के रूप में और D पर अचालक रूप में दिखाई गई युग्मित लाइनें सम्मिलित हैं।[76]

लाइन का प्रत्येक अनुभाग युग्मित लाइन फिल्टर में एक अनुनादक के रूप में कार्य करता है। एक अन्य प्रकार का रेज़ोनेटर E पर SIW बैंडपास फ़िल्टर में दिखाया गया है। यहां वेवगाइड के केंद्र में रखे गए पोस्ट रेज़ोनेटर के रूप में कार्य करते हैं।[77] आइटम F स्लॉटलाइन हाइब्रिड रिंग है जिसमें सीपीडब्ल्यू और स्लॉटलाइन दोनों का मिश्रण इसके पोर्ट में होता है। इस परिपथ के माइक्रोस्ट्रिप संस्करण के लिए रिंग के खंड की लंबाई तीन-चौथाई तरंग दैर्ध्य होनी चाहिए। स्लॉटलाइन/सीपीडब्ल्यू संस्करण में सभी अनुभाग एक-चौथाई तरंग दैर्ध्य हैं क्योंकि स्लॉटलाइन जंक्शन पर 180° चरण उलटा होता है।[78]

संदर्भ

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    • Ishii, p. 1223

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