நுண்ணலைச் செலுத்தத் தொடர் வழிகள்
nuṇṇalaic celuttat toṭar vaḻikaḷ
மைக்ரோ அலை அதிர்வெண்ணுள்ள மின் காந்த ஆற்றலை ஓரிடத்திலிருந்து மற்றோரிடத்துக்குச் செலுத்தும் அமைப்புகள் நுண்ணலைச் செலுத்தத் தொடர் வழிகள் (microwave transmission lines) எனப் படும்.
மைக்ரோ அலை அதிர்வெண்ணுள்ள மின் காந்த ஆற்றலை ஓரிடத்திலிருந்து மற்றோரிடத்துக்குச் செலுத்தும் அமைப்புகள் நுண்ணலைச் செலுத்தத் தொடர் வழிகள் (microwave transmission lines) எனப் படும்.
மின் காந்தப் புலன்களை வெற்றிடத்தில் ஒரு புள்ளியிலிருந்து மற்றொரு புள்ளிக்கும் செலுத்தலாம். அவை வெற்றிடத்தில் ஒளியைப் போல, 3×108 மீட்டர் / நொடி என்னும் திசை வேகத்துடன் பரவும். ஓர் இழப்பற்ற மின் கடவாத் தன்மையுள்ள, காந்தத் தன்மையற்ற வேறு ஓர் ஊடகத்தில் அவை பரவும் போது, அவற்றின் திசை வேகம் ஊடகத்தின் சார்பு அனுமதிப்பின் இருமடி மூலம் ஒளித் திசை வேகம் ஆகியவற்றின் தகவுக்குச் சமமாயிருக்கும். மைக்ரோ அலைகள் வெற்றிடத்தில் 1 மீட்டருக்கும் குறைந்த அலை நீளங்களையும், 300 மெகா ஹெர்ட்சுக்கும் மேற்பட்ட அதிர்வெண்களையும் கொண்டிருக்கும்.
மின் கடத்துகிற அல்லது உலோக எல்லைப் பரப்புகளுக்கு இடையில் பரவுமாறு, மைக்ரோ அலைகளைச் செலுத்த முடியும். அந்த எல்லைப் பரப்புகள் இரண்டு அல்லது மேற்பட்ட எண்ணிக்கையிலானவையும், அவை பரவும் திசையில் சீரான குறுக்குப் பரப்பளவைக் கொண்டவையும் ஆன மின் கடத்தும் பரப்புகளால் ஆக்கப் பட்டிருந்தால், குறுக்கு மின் காந்தப் பாணியே (transverse mode) மிகவும் எளிதான அலைச் செலுத்தல் முறையாகும்.அலையின் திசை வேகம், எல்லைகளற்ற அதே ஊடகத்தில் அலை பரவும் திசை வேகத்திற்குச் சமமாகவேயிருக்கும். இரட்டைக் கம்பி மின் வழிகள், ஓரச்சுக் கம்பி வடங்கள், நாடா வகை மின் வழிகள் ஆகியவை இத்தகைய மின் கடத்து அமைப்புகள். மைக்ரோ அலை அதிர்வெண்களில் ஓரச்சுக் கம்பி வடங்கள் பெருமளவில் மின் கடத்தலுக்குப் பயன் படுகின்றன. நாடா வகை, கம்பி வழிகள் சம தள வடிவமைப்புள்ள மைக்ரோ அலைத் தொகுப்புச் சுற்றுகளில் பயன் படுகின்றன.
ஓரச்சு மின் வழிகஓர் உருளை வடிவ மின் கடத்தாப் பொருளின் வெளிப் பரப்பிலும் அச்சிலும் மின் கடத்தும் பரப்புகள் அமைந்திருக்கும். மின் காந்தப் புலங்கள் மின் கடத்தா ஊடகத்தின் மூலம் பரவும். கொள்கை அளவில், இத்தகைய மின் வழிகளில், குறுக்கு மின் காந்தப் பாணியில் சுழி முதல் வரம்பிலி வரையான அதிர்வெண்களுள்ள மின் காந்த அலைகளைச் செலுத்த முடியும். இவற்றில் மைக்ரோ அலைகளும் அடங்கும். அலைப் பரவல் குறுக்கு மின் காந்தப் பாணியில் மட்டுமே நிகழ வேண்டுமானால், கடத்து வழியின் சுற்றளவு ஓர் அலை நீளத்தை விடக் குறைவாக இருக்க வேண்டும். ஆனால், ஓரச்சு மின் வழியின் சுற்றளவை ஓரளவே குறைக்க முடியும். எனவே, ஒரு குறிப்பிட்ட மதிப்புக்கு மேற்பட்ட அதிர்வெண்ணுள்ள அலைகளைக் குறுக்கு மின் காந்தப் பாணியில் இந்த மின் வழிகள் மூலம் செலுத்த முடியாது. இந்த உச்ச வரம்புக்கு மேற்பட்ட அதிர்வெண்களுள்ள அலைகளின் அலை நீளம் மின் வழியின் சராசரிச் சுற்றளவை விடக் குறைவாகயிருக்கும் நிலையில், குறுக்கு மின் முறை, குறுக்குக் காந்த முறை ஆகியவை மின் வழியில் பரவும் அலை வழி காட்டிகளில் இதே வகையில் பரவுகின்றன.
பொதுவாக, ஓரச்சு மின் வழிகளில் மின் கடத்திகளில் புறப் பரப்பு இழப்புகளும், மின் கடத்தாப் பகுதியில் மின் கடத்தா இழப்புகளும் தோன்றுகின்றன. அதிர்வெண் அதிகரிக்கும் போது, புறப் படல இழப்பும் மிகுதியாவதால், ஓரச்சு மின் வழிகளில் ஓர் உச்ச வரம்புக்கு மேற்பட்ட அதிர்வெண்ணுள்ள அலைகளைச் செலுத்த முடியாது. ஓரச்சு மின் வழிகளில் மின் கடவாப் பகுதி நெகிழி, மின் கடத்தா மணிகள், விறைப்பான கால் அலை நீளப் புடைப்புகள் இவற்றில் ஏதேனும் ஒன்றாக இருக்கலாம். மின் கடவா மணிகள் அல்லது புடைப்புகள், விறைப்பான ஓரச்சு மின் வழிகளின் மின் கடத்தல் பண்புகளில் குறிப்பிடத் தக்க மாற்றம் எதையும் ஏற்படுத்தாது.
பட்டை நாடா மின் வழிகள். இவற்றில் இரண்டு அல்லது மூன்று உலோகப் பட்டைகள் ஒன்றின் மேலொன்றாக, இடையில் மின் கடத்தாப் படலங்களால் பிரிக்கப் பட்டு அமைந்திருக்கும்.
இரண்டு பட்டைகள் உள்ள மின் வழியில் அகலம் குறைவான பட்டை மின் கடத்தும் பட்டையாகவும், அகலம் அதிகமுள்ள பட்டை தரைத் தளமாகவும் செயல்படும். மூன்று பட்டைகள் கொண்ட அமைப்பில், நடுவில் உள்ள அகலம் குறைந்த பட்டை மின் கடத்தும் பட்டையாகவும், அகலம் அதிகமுள்ள பட்டை தரைத் தளங்களாகவும் செயல் படும்.
இவற்றைக் கொண்டு உருவாக்கப் படும் மைக்ரோ அலைத் தொகுப்புச் சுற்றுகளைப் பல்வேறு செயற்பாட்டு மின் சுற்றுக் கூறுகள் உள்ளடங்கியிருக்குமாறு, அமைக்க முடியும். செயலுறு மின் சுற்றுக் கூறுகளைப் பின்னர், அவற்றுடன் இணைத்து விடலாம். மைக்ரோ அலைத் தொகுப்புச் சுற்றுகளில் தொழில் நுட்பம் மேம்படும் போது, செயலுறு மைக்ரோ அலை அதிர்வெண் கருவிகளை நாடாப் பட்டை மின் வழிகளைப் பயன் படுத்தி மின் சுற்றுகளில் பெருமளவில் உருவாக்க முடியும் என நம்பலாம்.
அலை வழி காட்டிகள். பொதுவாக, அலை வழி காட்டிகள் உள்ளீடற்ற உருளை அல்லது செவ்வக வடிவக் குழல்களே. அவற்றில், ஒரு மின் கடத்தும் எல்லைப் பரப்பு மட்டுமே உள்ளன. எனவே அவற்றின் மூலம் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு மேற்பட்ட அதிர்வெண்ணுள்ள அலைகளை மட்டுமே அனுப்ப முடியும். அந்தச் சிறும வரம்பு அதிர்வெண் உள்ளீடற்ற குழலின் பரிமாணங்களைப் பொறுத்து அமையும்.
எனவே, குழலின் பரிமாணங்களும், சிறும அலை நீளமும் ஒரே பத்து மடங்கு வரிசையில் இருக்கும். ஓர் ஓரச்சு மின் வழியின் சுற்றளவு, ஓர் அலை நீளத்தை விடப் பெரியதாக இருக்கும் போது, ஓரச்சு மின் வழிகளிலும் சிறும அதிர்வெண் நரம்புள்ள பரவல் முறைகள் தென்படுகின்றன.
அலைகள் குறுக்கு மின் அல்லது குறுக்குக் காந்த முறையில் பரவும். அவற்றின் பரவல் திசை வேகம் அதிர் வெண்ணைச் சார்ந்து அமைகிறது. அனைத்துக் குறுக்கு மற்றும் குறுக்குக் காந்த முறைகளும் அதிர்வெண்ணைச் சார்ந்த திசை வேகங்களைப் பெற்றிருப்பதால், மின் வழி அல்லது அலை வழி காட்டியின் பரிமாணம் அல்லது வடிவமைப்பு விருப்பமான முறையை மட்டுமே கடத்தக் கூடிய வகையில் தேர்ந்தெடுக்கப் படுகிறது.
இந்தச் சிக்கலைத் தவிர்ப்பதற்காக, ஓரச்சுக் கம்பி வழிகள் பொதுவாகக் குறுக்கு மின் காந்த முறையில் மட்டுமே இயக்கப் படுகின்றன.
கட்டத் திசை வேகமும் குழுத் திசை வேகமும். அனைத்துத் தள அலைகளுக்கும், கட்டத் திசை வேகம் Vp, குழுத் திசை Vg என்னும் இரண்டு அளவுகள் உண்டு. அவையிரண்டும் β என்னும் கட்ட எண்ணையும், a என்னும் ரேடியன் கோண அதிர்வெண்ணையும் சார்ந்திருக்கும். அலை பரவும் திசையில் தொலைவுடன் கட்டம் மாறுகிற வீதம் ரேடியன் அதிர்வெண் எனப்படும். அது 2π/λவுக்குச் சமம். இங்கு, π அலை நீளத்தைக் குறிக்கும். அலையின் கட்டம், நேரத்துடன் மாறுகிற வீதம் ரேடியன் அதிர்வெண் எனப்படும். அது 2π/Tக்குச் சமம். இங்கு T என்பது அலையின் அதிர்வு நேரம்.
<!---- பக்க ஒருங்கிணைப்புக்காகப் படம், பக்கத்தின் கடைசியில் இருந்து பத்திகளுக்கு நடுவில் நகர்த்தப்படுகிறது.----> ஒரு தள அலையின் இரண்டு வெவ்வேறு புள்ளிகளில் காணப்படும் கட்டங்களின் வேறுபாட்டின் பதங்களில் கட்டத் திசை வேகம் வரையறுக்கப்படும். அது ஓர் ஒற்றை அதிர்வெண் அலையின் திசை வேகமாகக் கருதப் படுகிறது. அது β/w என்னும் தகவாக வரையறுக்கப் படுகிறது. ஓர் ஊர்தியலையின் மேல், ஒரு பண்பேற்றம் செலுத்தப் படுமானால், பண்பேற்றம் குழுத் திசை வேகம் எனப்படும் திசை வேகத்துடன் பரவுகிறது. பண்பேற்ற அலை உறையைப் பகுப்பாய்வு செய்தால், கட்ட எண்ணைப் பொறுத்து, ரேடியன் அதிர்வெண் மாறுகிற வீதத்துக்குச் சமமாகக் குழுத் திசை வேகம் தெரிகிறது. அதாவது Vg=rw/β ஒரு பண்பேற்றப்பட்ட அலையில், ஊர்தியலை என்னும் கட்டத் திசை வேகத்துடனும், அலை உறை Vg என்னும் குழுத் திசை வேகத்துடனும் பரவுகின்றது.
கட்டத் திசை வேகம் அதிர்வெண்ணைச் சார்ந்திராத ஓர் ஊடகத்தில், குழுத் திசை வேகம் கட்ட உருக் குலைவு இன்றிப் பரவும். கட்டத் திசை வேகம் அதிர்வெண்ணைச் சார்ந்திருக்கிற ஓர் ஊடகத்தில் பரவும் அலைகளில் கட்ட உருக் குலைவை உண்டாகும். அத்தகைய ஊடகம், பிரிகை ஊடகம் எனப் படும். வெற்றிடம் பிரிகை செய்யாது. மற்றப் பொருள்கள் அனைத்தும் பிரிகை செய்யும். பொதுவாகக் கட்டத் திசை வேகம் அதிர்வெண், ஊடகத்தின் அடர்த்தி, வெப்ப நிலை ஆகியவற்றைச் சார்ந்து மாறும். எனவே, பிரிகை மின் வழிகளில் பயன்படுத்தப் படும் மின் கடவாப் பொருள்கள் திசையொத்த பண்புகள் கொண்டவையாக தேர்ந்தெடுக்கப் படும். ரேடியன் அதிர்வெண்ணுக்கும், கட்ட எண்ணுக்கும் இடையில் வரை படம் வரைந்தால், ஒரு வளைந்த கோடு கிடைக்கும். அந்த வளை கோட்டின் ஏதாவது ஒரு புள்ளியில் தொடு கோட்டை வரைந்தால், அந்தத் தொடு கோட்டின் சரிவு, குழுத் திசை வேகத்துக்குச் சமமாயிருக்கும்.அந்தப் புள்ளியை வரை படத்தின் தொடக்கப் புள்ளியுடன் வரையப் படும் நாணின் சரிவு, கட்டத் திசை வேகத்துக்குச் சமம் ஆகும். பிரிகை செய்யாத ஊடகத்தில், இந்த இரண்டு சரிவுகளும் சமமாயிருக்கும்.
பரவல் எதிர்ப்பு. வெற்றிடத்தின் உட்புகு திறன் அனுமதிப்பு \epsilon_0 எனில், வெற்றிடத்தின் தன்னியல் எதிர்ப்பு எனப் படும். அது 377 ஓமுக்குச் சமம். இழப்பற்ற, காந்தத் தன்மையற்ற ஓர் ஊடகத்தின் மின்னெதிர்ப்பு ஊடகத்தின் சார்பு அனுமதிப்பின் இருமடி மூலத்தில், ஒரு பங்காகக் குறையும். பெர்னாட்டுகளின் காந்த உட்புகு திறன், வெற்றிடத்தின் காந்த உட்புகு திறனை விட மிகுதி. ஒரு மின் வழியின் மின்னெதிர்ப்பு, மின் வழியின் குறுக்களவையும் சார்ந்திருக்கும். எனவே, இழப்பில்லா மின் வழிகளில் மின் எதிர்ப்பு \frac {\sqrt{L{C} ஆகும். இங்கு ட என்பது மின் தூண்டல் எண்; C என்பது அலகு நீளத்திற்கான மின்தேக்கு திறன் ஆகும்.
ஓரச்சு மின் வழிகளில் மின்னெதிர்ப்பு, வெளி மின் கடத்தியின் உள் ஆரம், உள் மின் கடத்தியின் வெளி ஆரம், மின் கடத்தா ஊடகத்தின் சார்பு அனுமதிப்பு ஆகியவற்றைப் பொறுத்திருக்கும். இவற்றைத் தக்கவாறு மாற்றியமைப்பதன் மூலம், படித்தரமான கம்பி வடங்களில் மின் எதிர்ப்பு 50–75 ஓம் இருக்குமாறு செய்யப் படுகிறது. பட்டை மின் வழிகளில், மின்னெதிர்ப்புப் பட்டையின் அகலத்தையும், பட்டைக்கும், தரைத் தளத்திற்கும் இடையிலான தொலைவையும், v மின் கடவாப் பொருளின் சார்பு அனுமதிப்பையும் பொறுத்திருக்கும். தேவையான மின்னெதிர்ப்பு உண்டாகும் வகையில், இந்த அளவுகளை அமைத்துக் கொள்ளலாம்.
எதிர்பலிப்புகளும், நிலையலைகளும். அலைகள் மின் வழியில் இரண்டு திசைகளிலும் பயணம் செய்ய முடியும். மின் வழியின் குறுக்களவில் மாற்றம் ஒரு மின் block_center|larger|இங்கு P = \frac{V^'_1}{V_1} P= \frac {Z_2 - Z_1} {Z_2 + Z_1} மின்னழுத்த நிற்பு அலை விகிதம் \frac {1+|e|}{1-|e|} வழிக்கு அல்லது செயற்பாட்டுக் கூறுக்கு அலை மாறும் போதோ, அத்தகைய சந்திகளில் அலை எதிர்பலிக்கப் படுகிறது. அப்புள்ளிகளில் அலையின் ஒரு பகுதி எதிர்பலிக்கப் பட்டு, எஞ்சிய புள்ளியைக் கடந்து செல்லும். படு அலையின் மின்னழுத்தம் V1, எதிர்பலித்த அலையின் மின்னழுத்தம் V'1 எனில், எதிர்பலிப்புக் கெழு e எனப்படும். எதிர்பலிப்புப் புள்ளிக்கு முன்புள்ள மின் வழியின் மின்னெதிர்ப்பு Z1. அதற்கு அப்பாலுள்ள மின்வழியின் மின் எதிர்ப்பு Z2,
ஒரு மின்வழியில் செலுத்தப்பட்ட அலையும், எதிர்பலிக்கப் பட்ட அலையும் சேர்ந்து பரவும் போது, நிலையலைகள் தோன்றும். இவற்றை ஒரு நிலையலைத் துலக்கி மூலம் கண்டு பிடிக்கலாம். படு அலை மின்னழுத்தம் எதிர்பலிப்பு அலை மின்னழுத்தம் ஆகியவற்றின் கூட்டுத்தொகைக்கும், கழித்தல் தொகைக்கும் இடையிலான தகவின் தனி எண் மதிப்பு மின்னழுத்த நிலை அலைத் தகவு எனப்படும். இது \frac {1+|e|}{1-|e|} என்னும் தகவுக்குச் சமம்.
பிரதிபலிப்புப் புள்ளிக்கு முன்புள்ள மின் வழியின் மின்னெதிர்ப்பும் x, அப்புள்ளிக்கு அப்பாலுள்ள மின் வழியின் மின்னெதிர்ப்பும் z, சமமாக இருப்பின், எதிர்பலிப்புக் கெழு 0 ஆகி விடும்; மின்னழுத்த நிற்பு அலைத் தகவு 1 ஆகி விடும்.
பொருத்தும் உத்திகள். ஒரு மின் வழியை ஒரு சுமையுடன், பல சமயங்களில் மின்னெதிர்ப்புச் சம நிலைப் படுத்த வேண்டியிருக்கும். சுமை மின் எதிர்ப்பை மின் வழியின் எதிர்ப்புக்குச் சமமாக்கி, இதை நிகழ்த்தலாம். இவ்வாறு இயலாத போது, எதிர்பலிப்பு அலையை நீக்கச் சிறப்பு உத்திகளை மேற்கொள்ள வேண்டும். நழுவு திருகு இசைவிப்பான் என்னும் கருவியைப் பயன் படுத்தி, எதிர்பலிப்பு அலையின் பிரதியொன்றைப் பொருத்தமாக எதிர்த் திசையில் செலுத்தி, இரண்டும் ஒன்றையொன்று அழித்துக் கொள்ளுமாறு செய்யலாம். இதே உத்தியை ஓர் இரட்டைக் கம்பி மின் வழியிலும் கையாளலாம். முதல் கம்பிக்குக் குறுக்கே, பிறிதொரு கம்பியை இணைத்து, அதன் நீளத்தையும், இருப்பிடத்தையும் சரிப் படுத்திச் சுமையிலிருந்து வரும் எதிர்பலிப்பு அலையை அழித்து விடலாம். மின்னெதிர்ப்புப் பொருத்தத்துக்கு இரண்டு அல்லது மேற்பட்ட புடைப்பு இசைவிப்பான்கள் பயன் படுகின்றன. மின் வழிக்கும், சுமைக்கும் இடையில் ஏறத் தாழக் கால் அலை நீளமுள்ள கம்பியைச் செருகுவதால், மூலமும், சுமைப் பொருத்தமும் செய்யலாம். செருகப் படும் மின்னெதிர்ப்பு சுமை மின் வழி ஆகியவற்றின் மின் எதிர்ப்புகளின் பெருக்கல் சராசரிக்குச் சமமாக இருக்க வேண்டும்.
அலை நீளம் அதிர்வெண்ணைப் பொறுத்து மாறக் கூடியதாயிருப்பதால், வரம்பின்றி அகன்ற பட்டைகளில் பொருத்தத்தை ஏற்படுத்த முடியாது. ஒரு வரம்புக்குட் பட்ட பட்டை அகலத்தை மட்டுமே ஒத்ததிர்வு உத்திகளின் மூலம் உண்டாக்க முடியும். எனவே, மின்னெதிர்ப்புப் பொருத்தத்துக்கு ஒத்ததிர்வில்லா உத்திகளே பெரும்பாலும் விரும்பப் படுகின்றன. பொருத்தம் செய்யப் பட வேண்டிய இரண்டு மின்னெதிர்ப்புக்கு இடையில் ஒரு கூர்மையாக்கப் பட்ட மின் வழி பொருத்தப் படுகிறது. இந்தக் கூர்மையாக்கப் பட்ட பகுதி, பொருத்தம் காண வேண்டிய சிறும அளவு அதிர்வெண் அலையின், அலை நீளத்தில் பாதி நீளம் கொண்டதாக அமையும். —கே. என். ராமசந்திரன்
மூலம் · source: அறிவியல் களஞ்சியம் — தமிழ்ப் பல்கலைக்கழகம் — CC BY-SA 4.0 (தொகுதி 14, பக். 30)
திருத்து / பொருள் சேர் · Edit or add a sense
வரலாறு · History (பதிப்பு 1)
JSON
⚑ புகார் · Report a problem
மேற்கோள் காட்ட · Cite this entry
நிலையான முகவரி · Permanent address: https://nigandu.oliyonresearch.com/e/v7gxee2t/
தமிழ்“நுண்ணலைச் செலுத்தத் தொடர் வழிகள்”, ஒளியோன் நிகண்டு, Oliyon Research, பதிப்பு 1, 2026-10-26, https://nigandu.oliyonresearch.com/e/v7gxee2t/APA
Oliyon Research. (2026). நுண்ணலைச் செலுத்தத் தொடர் வழிகள். In Oliyon Nigandu (rev. 1). https://nigandu.oliyonresearch.com/e/v7gxee2t/MLA
"நுண்ணலைச் செலுத்தத் தொடர் வழிகள்." Oliyon Nigandu, Oliyon Research, rev. 1, 2026-10-26, https://nigandu.oliyonresearch.com/e/v7gxee2t/.
கருத்துரை · Discussion
இன்னும் கருத்துகள் இல்லை · No comments yet.
உள்நுழைந்து கருத்து தெரிவிக்கலாம் · Sign in to comment