असंतुलित लाइन
सामान्यतः दूरसंचार और विद्युत अभियन्त्रण में, असंतुलित लाइन विद्युत संकेतों को ले जाने के उद्देश्य से संवाहको की युग्म होती है, जिनकी लंबाई और समतल और अन्य परिपथों में असमान विद्युत प्रतिबाधा होती है। इस प्रकार असंतुलित लाइनओ के उदाहरण समाक्षीय केबल या टेलीग्राफ के लिए आविष्कृत ऐतिहासिक पृथ्वी-प्रतिवर्ती टेलीग्राफ प्रणाली हैं, किन्तु आज संभवतः ही कभी इसका उपयोग किया जाता है। असंतुलित लाइनओं की तुलना संतुलित लाइनओं से की जानी चाहिए, जैसे प्रतिरूप नेतृत्व या ट्विस्टेड युग्म जो पूरी लाइन में प्रतिबाधा संतुलन बनाए रखने के लिए दो समान संवाहको का उपयोग करती है। संतुलित और असंतुलित लाइनओं को बलून नामक उपकरण का उपयोग करके आपस में जोड़ा जा सकता है।
असंतुलित लाइन प्रारूप का मुख्य लाभ निवेश दक्षता है। एक ही केबल में प्रति लाइन संवाहक और सामान्य प्रतिवर्ती संवाहक, सामान्यतः परिरक्षित केबल के साथ अनेक असंतुलित लाइनएं प्रदान की जा सकती हैं। इसी तरह, अनेक माइक्रोस्ट्रिप परिपथ प्रतिवर्ती पथ के लिए एक ही समतल ज़मीन का उपयोग कर सकते हैं। यह संतुलित केबलिंग के साथ अच्छी तरह से तुलना करता है जिसके लिए प्रत्येक लाइन के लिए दो संवाहको की आवश्यकता होती है, लगभग दोगुने असंतुलित लाइनओ का अन्य लाभ यह है कि उन्हें सही विधि से संचालित करने के लिए अधिक मूल्यवान, संतुलित चालक और रिसीवर परिपथ की आवश्यकता नहीं होती है।
असंतुलित लाइनएं कभी-कभी सिंगल-एंडेड सिग्नलिंग के साथ भ्रमित हो जाती हैं, किन्तु यह पूरी तरह से भिन्न अवधारणाएं हैं। पहली केबलिंग योजना है जबकि दूसरी सिग्नलिंग योजना है। चूंकि, सिंगल-एंडेड सिग्नलिंग सामान्यतः असंतुलित लाइनओ पर भेजी जाती है। असंतुलित लाइनओ को एकल-टेलीग्राफ-संचरण लाइन के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए जो प्रतिवर्ती पथ का पूर्ण रूप से उपयोग नहीं करती हैं।
सामान्य विवरण
कोई भी लाइन जिसमें प्रतिवर्ती पथ की भिन्न प्रतिबाधा होती है, उसे असंतुलित लाइन माना जा सकता है। चूंकि, असंतुलित लाइनओ में सामान्यतः संवाहक होता है जिसे संकेत लाइन माना जाता है और अन्य संवाहक जो समतल (विद्युत) होता है, या समतल ही होता है। समतल संवाहक अधिकांशतः समतल ज़मीन या संरक्षित केबल का रूप लेता है। समतल संवाहक अनेक स्वतंत्र परिपथों के लिए सामान्य हो सकता है, और अधिकांशतः होता है। इस कारण से समतल संवाहक को सामान्य कहा जा सकता है।
टेलीग्राफ लाइनएं
असंतुलित संचरण लाइनओ का सबसे पहला उपयोग विद्युत टेलीग्राफ संचार के लिए किया गया था। इनमें खंभों के मध्य फंसे एकल टेलीग्राफ सम्मिलित थे। धारा के लिए प्रतिवर्ती पथ मूल रूप से भिन्न संवाहक द्वारा प्रदान किया गया था। कुछ प्रारंभिक टेलीग्राफ प्रणालियाँ, जैसे कि पावेल शिलिंग या शिलिंग का 1832 प्रायोगिक सुई टेलीग्राफ और कुक और व्हीटस्टोन टेलीग्राफ या 1837 ब्रिटिश रेलवे द्वारा उपयोग किए जाने वाले कुक और व्हीटस्टोन पांच-सुई टेलीग्राफ के लिए अनेक कोड टेलीग्राफों की आवश्यकता होती थी। मूलतः, वह समानांतर बस कोडिंग थे। इन प्रणालियों में प्रतिवर्ती संवाहक की निवेश इतनी महत्वपूर्ण नहीं थी (शिलिंग के प्रारंभिक सुई टेलीग्राफ के लिए सात में से संवाहक) [1] और कुक और व्हीटस्टोन टेलीग्राफ के लिए छह में से संवाहक [2]) किन्तु उत्तम प्रणालियों के साथ कोडिंग संवाहको की संख्या उत्तरोत्तर कम होती गई। जल्द ही डेटा को सीरियल बस में प्रसारित करने के लिए केवल कोडिंग टेलीग्राफ की आवश्यकता थी। इन एकल-टेलीग्राफ प्रणालियों के महत्वपूर्ण उदाहरण मोर्स टेलीग्राफ (1837) और कुक और व्हीटस्टोन टेलीग्राफ या कुक और व्हीटस्टोन एकल-सुई टेलीग्राफ (1843) थे। ऐसी प्रणालियों में प्रतिवर्ती संवाहक की निवेश केबल निवेश का पूरी तरह से 50 प्रतिशत थी। यह पता चला कि समतल (विद्युत) स्पाइक्स का उपयोग करके प्रतिवर्ती संवाहक को पृथ्वी के माध्यम से प्रतिवर्ती पथ से परिवर्तित जा सकता है। पृथ्वी प्रतिवर्ती का उपयोग करना महत्वपूर्ण निवेश बचत था और तेजी से आदर्श बन गया था।
बड़े भवनों में या स्टेशनों के मध्य भूमिगत टेलीग्राफ केबलों को अधिकांशतः अनेक स्वतंत्र टेलीग्राफ लाइनओ को ले जाने की आवश्यकता होती है। इन केबलों ने धातु स्क्रीन और समग्र सुरक्षात्मक जैकेट से घिरे अनेक इंसुलेटेड संवाहको का रूप ले लिया था। ऐसे केबलों में स्क्रीन को प्रतिवर्ती संवाहक के रूप में उपयोग किया जा सकता है। समुद्र के नीचे टेलीग्राफ केबल सामान्यतः स्टील-तार कवच या स्टील-तार कवच द्वारा संरक्षित एकल संवाहक होते थे, जो प्रभावी रूप से समाक्षीय केबल होते थे। इस तरह की पहली ट्रान्साटलांटिक केबल 1866 में बनकर तैयार हुई थी।
प्रारंभिक टेलीफ़ोन लाइनओ (टेलीफोन का आविष्कार 1876 में हुआ) में असंतुलित एकल टेलीग्राफों के टेलीग्राफ के समान संचरण लाइन योजना का उपयोग किया गया था। चूंकि, विद्युत विद्युत लाइनओ के व्यापक प्रसार के बाद टेलीफोन संचार प्रभावित होने लगा। इस समस्या से निपटने के लिए टेलीफोन संचरण ने संतुलित लाइन का उपयोग करना प्रारंभ कर दिया और टेलीफोन प्रस्तुति के लिए आधुनिक मानक संतुलित ट्विस्टेड पेयर केबल है।
समाक्षीय लाइनएँ
समाक्षीय केबल (कोएक्स) में केंद्रीय संकेत संवाहक होता है जो बेलनाकार प्रवणता संवाहक से घिरा होता है। प्रवणता संवाहक सामान्यतः समतल होता है। समाक्षीय प्रारूप को द्वितीय विश्व युद्ध के समय राडार में उपयोग के लिए विकसित किया गया था। इसका निर्माण मूल रूप से कठोर तांबे के पाइपों से किया गया था, किन्तु आज इसका सामान्य रूप लचीली केबल है जिसमें ब्रेडेड स्क्रीन है। कॉक्स के लाभ सैद्धांतिक रूप से परिपूर्ण स्थिरविद्युत जांच और उच्च पूर्वानुमानित संचरण मापदंड हैं। उत्तरार्द्ध प्रारूप की निश्चित ज्यामिति का परिणाम है जो ढीले टेलीग्राफों के साथ नहीं पाई जाने वाली स्पष्टता की ओर ले जाता है। संवाहक के चारों ओर क्षेत्रीय क्रम को परिवर्तित करने वाली आस-पास की वस्तुओं से विवृत टेलीग्राफ प्रणाली भी प्रभावित होते हैं। कॉक्स को इससे कोई हानि नहीं होता है क्योंकि आस-पास की स्क्रीन के कारण फ़ील्ड पूरी तरह से केबल के अन्दर समाहित हो जाती है।
समाक्षीय लाइनएं रेडियो ट्रांसमीटरों और उनके एंटीना के मध्य संयोजन के लिए मानक हैं, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के अंतर्संबंध के लिए जहां उच्च आवृत्ति या उससे ऊपर सम्मिलित है, और इस उद्देश्य के लिए व्यावर्तित युग्म के लोकप्रिय होने से पहले स्थानीय क्षेत्र नेटवर्क बनाने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था।
त्रिअक्षीय केबल (ट्रायएक्स) कोएक्स का प्रकार है जिसमें पहले के चारों ओर दूसरा प्रवणता संवाहक होता है जिसके मध्य में इन्सुलेशन की परत होती है। अतिरिक्त परिरक्षण प्रदान करने के साथ-साथ, बाहरी संवाहको का उपयोग अन्य उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है जैसे कि उपकरण या नियंत्रण संकेत को बल प्रदान करना होता है। टेलीविजन स्टूडियो में कैमरों के संयोजन के लिए ट्राइएक्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
समतलीय प्रौद्योगिकियाँ
समतल प्रारूप संचरण लाइनएं सब्सट्रेट पर अनेक तकनीकों द्वारा निर्मित समतल संवाहक हैं। वह लगभग सदैव असंतुलित प्रारूप होते हैं। प्रारंभिक टेलीग्राफ की कम संचरण गति पर परिपथ डिजाइन के लिए टेलीग्राफर के समीकरणों पर विचार करना केवल तभी आवश्यक था जब संचरण गति मील से अधिक होटी है। इसी प्रकार, टेलीफोन द्वारा उपयोग की जाने वाली ऑडियो आवृत्ति अपेक्षाकृत कम होती है और संचरण लाइन सिद्धांत केवल भवनों के मध्य की दूरी के लिए ही महत्वपूर्ण हो जाता है। चूंकि, उच्च आकाशवाणी आवृति और माइक्रोवेव आवृत्ति संचरण लाइन पर विचार उपकरण के अंदर महत्वपूर्ण हो सकते हैं, केवल सेंटीमीटर का स्थिति आधुनिक कंप्यूटर प्रोसेसर द्वारा संरक्षण की जाने वाली बहुत उच्च डेटा दरों पर, संचरण लाइन विचार व्यक्तिगत एकीकृत परिपथ के अंदर भी महत्वपूर्ण हो सकते हैं। इस प्रकार के छोटे आकार के अनुप्रयोगों के लिए प्लानर प्रौद्योगिकियों का विकास किया गया था और यह लंबी दूरी के प्रसारण के लिए बहुत उपयुक्त नहीं हैं।
स्ट्रीपलाइन समतल संवाहक है जिसमें संवाहक के ऊपर और नीचे दोनों पक्ष समतल ज़मीन होता है। स्ट्रीपलाइन का वह प्रकार जहां दो अर्थिंग सतहों के मध्य का स्थान पूरी तरह से परावैद्युत पदार्थ से भरा होता है, उसे कभी-कभी ट्रिपलेट के रूप में जाना जाता है। मुद्रित परिपथ बोर्ड पर संचरण लाइन क्रम को तराश कर स्ट्रीपलाइन का निर्माण किया जा सकता है। इस बोर्ड का निचला भाग पूरी तरह से तांबे से ढका हुआ है और निचला ज़मीनी तल बनाता है। दूसरा बोर्ड पहले के ऊपर लगाया गया है। इस दूसरे बोर्ड में नीचे की ओर कोई क्रम नहीं है और शीर्ष पर सादा तांबा है जो शीर्ष समतल ज़मीन बनाता है। दोनों समतल ज़मीन को विद्युत रूप से साथ शक्ति से जोड़ने के लिए दोनों बोर्डों के चारों ओर तांबे की पन्नी की शीट लपेटी जा सकती है। दूसरी ओर, रडार जैसे उच्च बल अनुप्रयोगों के लिए स्ट्रीपलाइन को आवधिक परावैद्युत समर्थन, अनिवार्य रूप से वायु परावैद्युत समर्थन के साथ ठोस धातु स्ट्रिप्स के रूप में बनाया जाएगा।
- माइक्रोस्ट्रिप
माइक्रोस्ट्रिप स्ट्रीपलाइन के समान है किन्तु संवाहक के ऊपर खुला होता है। संचरण लाइन के ऊपर कोई परावैद्युत या समतल ज़मीन नहीं है, केवल लाइन के नीचे परावैद्युत और समतल ज़मीन है। माइक्रोस्ट्रिप लोकप्रिय प्रारूप है, खासकर घरेलू उत्पादों में, क्योंकि माइक्रोस्ट्रिप अवयवो को मुद्रित परिपथ बोर्डों की स्थापित विनिर्माण तकनीकों का उपयोग करके बनाया जा सकता है। इस प्रकार डिजाइनर भिन्न-भिन्न अवयव परिपथ को माइक्रोस्ट्रिप अवयवो के साथ मिलाने में सक्षम होते हैं। इसके अतिरिक्त, चूंकि बोर्ड को वैसे भी बनाना होता है, इसलिए माइक्रोस्ट्रिप अवयवो की कोई अतिरिक्त विनिर्माण निवेश नहीं होती है। ऐसे अनुप्रयोगों के लिए जहां प्रदर्शन निवेश से अधिक महत्वपूर्ण है, मुद्रित परिपथ के अतिरिक्त सिरेमिक सब्सट्रेट का उपयोग किया जा सकता है। स्ट्रीपलाइन की तुलना में माइक्रोस्ट्रिप का और छोटा लाभ है; समान विद्युत प्रतिबाधा के लिए माइक्रोस्ट्रिप में लाइन की चौड़ाई अधिक होती है और इस प्रकार उच्च-प्रतिबाधा लाइनओ पर विनिर्माण सहनशीलता और न्यूनतम चौड़ाई कम महत्वपूर्ण होती है। माइक्रोस्ट्रिप का दोष यह है कि संचरण की विधि पूरी तरह से अनुप्रस्थ नहीं है। कड़ाई से बोलते हुए, मानक संचरण लाइन विश्लेषण प्रयुक्त नहीं होता है क्योंकि अन्य मोड विधि हैं, किन्तु यह उपयोगी अनुमान हो सकता है।
- एकीकृत परिपथ
एकीकृत परिपथ के अन्दर संयोजन सामान्यतः समतलीय होते हैं इसलिए जहां इनकी आवश्यकता होती है वहां समतलीय संचरण लाइनएं स्वाभाविक विकल्प हैं। संचरण लाइनओ की आवश्यकता सबसे अधिक बार माइक्रोवेव एकीकृत परिपथ (एमआईसी) में पाई जाती है। एमआईसी बनाने के लिए बहुत सारी पदार्थो और तकनीकों का उपयोग किया जाता है, और इनमें से किसी भी तकनीक में संचरण लाइनएं बनाई जा सकती हैं।
प्लेनर संचरण लाइनओ का उपयोग केवल अवयवो या इकाइयों को साथ जोड़ने से कहीं अधिक के लिए किया जाता है। इन्हें स्वयं अवयवो और इकाइयों के रूप में उपयोग किया जा सकता है। किसी भी संचरण लाइन प्रारूप का उपयोग इस तरह से किया जा सकता है, किन्तु समतल प्रारूपों के लिए यह अधिकांशतः उनका प्राथमिक उद्देश्य होता है। संचरण लाइनओ द्वारा कार्यान्वित विशिष्ट परिपथ ब्लॉकों में संचरण लाइन फ़िल्टर, पावर डिवाइडर और दिशात्मक कप्लर्स, और प्रतिबाधा मिलान सम्मिलित हैं। माइक्रोवेव में एफभिन्न-भिन्न अवयवो की आवश्यकता अव्यावहारिक रूप से छोटी होनी चाहिए और संचरण लाइन समाधान ही एकमात्र व्यवहार्य समाधान है। दूसरी ओर, ऑडियो अनुप्रयोगों जैसे कम आवृत्तियों पर, संचरण लाइन उपकरणों को अव्यवहारिक रूप से बड़ा होना आवश्यक है।
पावर संचरण
विद्युत ऊर्जा वितरण सामान्यतः संतुलित तीन-चरण संचरण के रूप में होता है। चूंकि, कुछ दूरस्थ के स्थानों में जहां अपेक्षाकृत कम मात्रा में विद्युत की आवश्यकता होती है, एकल-टेलीग्राफ पृथ्वी प्रतिवर्ती प्रणाली का उपयोग किया जा सकता है।
संदर्भ
ग्रन्थसूची
- Huurdeman, Anton A., The Worldwide History of Telecommunications, John Wiley & Sons, 2003 ISBN 0471205052.
- Curran, J.E.; Jeanes, R.; Sewell, H, "A Technology of Thin-Film Hybrid Microwave Circuits", IEEE Transactions on Parts, Hybrids, and Packaging, vol. 12, iss. 4, December 1976.