டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் மின்மறுப்பு கால்குலேட்டர்

டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் கோட்பாட்டின் அடிப்படைகள்

டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் வழியாக மின்காந்த அலைகள் பயணிக்கும் போது, அவை வரியின் பண்பியல் மின்மறுப்பு (Characteristic impedance - Z₀) மற்றும் அதன் முடிவில் இணைக்கப்பட்டுள்ள சுமை மின்மறுப்பு (Load impedance - Z_L) ஆகியவற்றின் தொடர்பைப் பொறுத்து செயல்படுகின்றன. ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணில், வரியின் இயற்பியல் நீளம் மற்றும் அதன் மின்காப்புப் பொருளின் தன்மை ஆகியவை உள்ளீட்டு முனையில் மூலமானது (source) காணும் மின்மறுப்பைத் தீர்மானிக்கின்றன.

சுமையானது வரியின் பண்பியல் மின்மறுப்புடன் சரியாகப் பொருந்தாதபோது, ஆற்றலின் ஒரு பகுதி சுமையிலிருந்து மீண்டும் மூலத்தை நோக்கி எதிரொளிக்கிறது. இந்த எதிரொளிப்பு அலை மற்றும் முன்னோக்கிச் செல்லும் அலை ஆகிய இரண்டும் இணைந்து வரியின் நெடுகிலும் நிலையான அலைகளை (standing waves) உருவாக்குகின்றன. இந்த நிகழ்வுகளைத் துல்லியமாகக் கணக்கிடவும், வரியின் மின்மறுப்பு மாற்றங்களை ஆராயவும் இந்த டிரான்ஸ்மிஷன் லைன் மின்மறுப்பு கால்குலேட்டர் உதவுகிறது.

உள்ளீட்டு அளவுருக்கள் மற்றும் அமைப்புகள்

இந்தக் கருவியைப் பயன்படுத்த, பின்வரும் உள்ளீடுகளை வழங்க வேண்டும்:

• பண்பியல் மின்மறுப்பு Z₀ (Ω): வரியின் வடிவமைப்பு மற்றும் கட்டமைப்பால் தீர்மானிக்கப்படும் மின்மறுப்பு மதிப்பு. இது "பண்பியல் மின்மறுப்பு Z₀ (Ω)" புலத்தில் உள்ளிடப்படுகிறது.
• மின்காப்புப் பொருள் (Dielectric): வரியின் கடத்திகளுக்கு இடையே உள்ள காப்புப் பொருளைத் தேர்ந்தெடுக்க உதவும் கீழ்தோன்றும் மெனு. இதில் பின்வரும் விருப்பங்கள் உள்ளன:
  • காற்று / வெற்று கம்பி (VF 1.00)
  • காற்று இடைவெளி கொண்டது (VF 0.95)
  • நுரை PE (VF 0.85)
  • PTFE (VF 0.70)
  • திட PE (VF 0.66)
  • தனிப்பயன் திசைவேகக் காரணி
• திசைவேகக் காரணி (VF): மின்காப்புப் பொருளின் தேர்வைப் பொறுத்து இது தானாகவே நிரப்பப்படும். தேவைப்பட்டால், "திசைவேகக் காரணி" புலத்தில் பயனரே தனிப்பயன் மதிப்பை உள்ளிடலாம்.
• வரியின் நீளம்: "வரியின் நீளம்" புலத்தில் வரியின் இயற்பியல் நீளத்தை உள்ளிட வேண்டும்.
• நீள அலகு: நீளத்தைக் குறிக்கும் அலகைத் தேர்ந்தெடுக்க உதவும் கீழ்தோன்றும் மெனு.
• அதிர்வெண்: "அதிர்வெண்" புலத்தில் இயக்க அதிர்வெண்ணை உள்ளிட வேண்டும்.
• அதிர்வெண் அலகு: அதிர்வெண்ணைக் குறிக்கும் அலகைத் தேர்ந்தெடுக்க உதவும் கீழ்தோன்றும் மெனு.
• வரி இழப்பு (dB): குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணில் வரியின் ஒரு வழி இழப்பைக் குறிக்கும் மதிப்பு. இழப்பற்ற வரிக்கு இப்பகுதியை காலியாக விடலாம்.
• முடிவுறுத்தம்: வரியின் இறுதிச் சுமையைத் தேர்ந்தெடுக்க உதவும் கீழ்தோன்றும் மெனு. இதில் பின்வரும் விருப்பங்கள் உள்ளன:
  • தனிப்பயன் R + jX
  • Z₀ உடன் பொருந்தியது
  • குறுக்குச் சுற்று
  • திறந்த சுற்று
• சுமை மின்தடை R (Ω): "சுமை மின்தடை R (Ω)" புலத்தில் சுமையின் மெய்மதிப்பு மின்தடையை உள்ளிட வேண்டும்.
• சுமை மின்மறுப்புத் திறன் X (Ω): "சுமை மின்மறுப்புத் திறன் X (Ω)" புலத்தில் சுமையின் கற்பனை மின்மறுப்புத் திறனை உள்ளிட வேண்டும். இதில் நேர்மறை மதிப்புகள் மின் தூண்டல் திறனையும் (inductive reactance), எதிர்மறை மதிப்புகள் மின்தேக்கித் திறனையும் (capacitive reactance) குறிக்கும்.
• காட்டப்படும் தசமங்கள்: வெளியீட்டு மதிப்புகளின் துல்லியத்தைக் கட்டுப்படுத்த உதவும் கீழ்தோன்றும் மெனு.

மேலும், மாதிரி மதிப்புகளை உடனடியாக ஏற்ற "சுமை உதாரணம்" பொத்தானும், உள்ளிட்ட மதிப்புகளை மீட்டமைக்க "அழி" பொத்தானும் வழங்கப்பட்டுள்ளன.

கணக்கீட்டு முடிவுகள் மற்றும் வெளியீடுகள்

மதிப்புகள் உள்ளிடப்பட்டதும், கால்குலேட்டர் "மூலம் காண்பது" என்ற தலைப்பின் கீழ் பின்வரும் முடிவுகளைக் காட்டுகிறது:

• உள்ளீட்டு மின்மறுப்பு (Input impedance)
• மின் நீளம் (Electrical length)
• வரியில் அலைநீளம் (Wavelength in the line)
• சுமையில் எதிரொளிப்பு Γ (Reflection Γ at the load)
• உள்ளீட்டில் எதிரொளிப்பு Γ (Reflection Γ at the input)
• உள்ளீட்டில் VSWR (VSWR at the input)
• சுமையில் VSWR (VSWR at the load)
• திரும்பும் இழப்பு (Return loss)
• பொருந்தா இழப்பு (Mismatch loss)
• எதிரொளிக்கப்பட்ட ஆற்றல் (Reflected power)

"வரியின் நிலையான அலை" என்ற பிரிவின் கீழ், சுமை முனையிலிருந்து உள்ளீட்டு முனை வரை புள்ளி வாரியாகக் கணக்கிடப்பட்ட வரியின் மின்னழுத்த அளவு ஒரு வரைபடமாக விளக்கப்படுகிறது. இதில் பின்வரும் லேபிள்கள் குறிக்கப்பட்டுள்ளன:

• load (சுமை)
• input (உள்ளீடு)
• Vmax (அதிகபட்ச மின்னழுத்தம்)
• Vmin (குறைந்தபட்ச மின்னழுத்தம்)

சுமையின் நிலையைப் பொறுத்து பின்வரும் சூழல் குறிப்புகள் காட்டப்படும்:

• "சுமையானது வரியுடன் பொருந்துகிறது — எந்த நீளத்திலும் எதிரொளிப்பு இல்லை."
• "அரை அலைகளின் முழு எண்ணுக்கு அருகில்: வரியானது அதன் சுமையை மீண்டும் செய்கிறது, Zin ≈ Z_L."
• "கால் அலைகளின் ஒற்றைப்படை எண்ணுக்கு அருகில்: வரியானது அதன் சுமையைத் தலைகீழாக்குகிறது, Zin ≈ Z₀² ÷ Z_L."

கணக்கிடப்பட்ட முடிவுகளை எளிதாக நகலெடுக்க "முடிவை நகலெடு" பொத்தான் வழங்கப்பட்டுள்ளது.

சூத்திரமும் பிரதியீடும்

கால்குலேட்டர் தனது கணக்கீட்டுப் படிகளை "சூத்திரமும் பிரதியீடும்" என்ற பிரிவின் கீழ் விரிவாக விளக்குகிறது. அதன் படிநிலைகள் பின்வருமாறு:

• அலகு மாற்றங்களுக்கு: 14.2 MHz = 14200000 Hz
• அலைநீளம் கணக்கீடு: λ = VF × c ÷ f = 0.66 × 299 792 458 m/s ÷ 14200000 Hz = 13.93 m
• கட்ட மாறிலி மற்றும் மின் நீளம்: βl = 2π × l ÷ λ = 2π × 10 m ÷ 13.93 m = 4.51 ரேடியன் = 258.4°
• வரி தணிப்பு (Attenuation): αl = 3 dB ÷ 8.686 = 0.3454 Np
• இழப்பற்ற வரிக்கான தொடுகோட்டு மதிப்பு: t = tan(βl) = tan(4.51) = 4.85
• இழப்புள்ள வரிக்கான அதிபரவளையத் தொடுகோடு: t = tanh(γl) = tanh(0.3454 + j4.51) = 2.27 + j1.2
• பொதுவான உள்ளீட்டு மின்மறுப்பு: Zin = Z₀ × (Z_L + jZ₀·t) ÷ (Z₀ + jZ_L·t) = 34.1 − j5.62 Ω
• திறந்த சுற்று எல்லைக்கான மின்மறுப்பு: Zin = Z₀ ÷ t = −j10.3 Ω (திறந்த சுற்று வரம்பு)
• குறுக்குச் சுற்றுச் சுமைக்கான மின்மறுப்பு: Zin = Z₀ × t = j242.73 Ω (குறுக்குச் சுற்றுச் சுமை)
• பொருந்திய சுமைக்கான மின்மறுப்பு: Zin = Z₀ = 50 Ω (பொருந்திய சுமை)
• பூஜ்ஜிய நீள வரியின் திறந்த சுற்று எல்லை: Zin → ∞: இழப்பற்ற பூஜ்ஜிய நீள வரியின் முடிவில் உள்ள திறந்த சுற்று இன்னும் திறந்த சுற்றாகவே இருக்கும்.
• சுமையில் எதிரொளிப்புக் குணகம்: Γ = (Z_L − Z₀) ÷ (Z_L + Z₀) = 0.2 = 0.2 ∠ 0°
• முழுமையான எதிரொளிப்பு நிலை: Γ = −1: முழுமையான எதிரொளிப்பு, முழு அலையும் திரும்பி வருகிறது.` · `Γ = +1: முழுமையான எதிரொளிப்பு, முழு அலையும் திரும்பி வருகிறது.
• உள்ளீட்டில் எதிரொளிப்புக் குணகத்தின் அளவு: |Γin| = |Γ| × e^(−2αl) = 0.2 × 0.5012 = 0.1
• மின்னழுத்த நிலையான அலை விகிதம்: VSWR = (1 + |Γin|) ÷ (1 − |Γin|) = 1.5
• திரும்பும் இழப்பு: திரும்பும் இழப்பு (Return loss) = −20 × log₁₀|Γin| = 13.98 dB
• பொருந்தா இழப்பு: பொருந்தா இழப்பு (Mismatch loss) = −10 × log₁₀(1 − |Γin|²) = 0.18 dB

விதிகள் மற்றும் வரம்புகள்

• இயற்பியல் மாறிலிகள்: ஒளியின் வேகம் (c) துல்லியமாக 299 792 458 m/s என வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது.
• எல்லை நிலைகள்: மிக நீண்ட மின் நீளங்களில், நீளம் அல்லது அதிர்வெண்ணின் மிகச்சிறிய மாற்றங்கள் கூட கணக்கீட்டு முடிவுகளில் பெரிய மாற்றங்களை ஏற்படுத்தலாம்.
• மாதிரி வரம்புகள்: இந்த மாதிரி ஒரு சீரான வரியில் ஒற்றை அதிர்வெண் நிலையான நிலையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. இதில் Z₀ என்பது மெய்யானது மற்றும் அதிர்வெண்ணில் நிலையானது, திசைவேகக் காரணி நிலையானது, மேலும் சுமை என்பது ஒரு திரட்டப்பட்ட மின்மறுப்பு ஆகும். சிதறல் (dispersion), இணைப்பிகள் (connectors) மற்றும் மூல மின்மறுப்பு (source impedance) ஆகியவை இந்த மாதிரியின் வரம்பிற்கு அப்பாற்பட்டவை.

உள்ளீட்டு சரிபார்ப்பு மற்றும் பிழைகள்

பயனர் தவறான மதிப்புகளை உள்ளிடும்போது கால்குலேட்டர் பின்வரும் பிழைச் செய்திகளைக் காட்டும்:

• எண் அல்லாத உள்ளீடுகளுக்கு: "பண்பியல் மின்மறுப்பு: “abc” என்பது ஒரு எண் அல்ல."
• Z₀ பூஜ்ஜியம் அல்லது எதிர்மறையாக இருந்தால்: "பண்பியல் மின்மறுப்பு பூஜ்ஜியத்தை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்."
• அதிர்வெண் பூஜ்ஜியம் அல்லது எதிர்மறையாக இருந்தால்: "அதிர்வெண் பூஜ்ஜியத்தை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்."
• நீளம் எதிர்மறையாக இருந்தால்: "வரியின் நீளம் எதிர்மறையாக இருக்க முடியாது."
• திசைவேகக் காரணி வரம்பை மீறினால்: "திசைவேகக் காரணி 0-ஐ விட அதிகமாகவும் 1-க்கு மிகாமலும் இருக்க வேண்டும்."
• சுமை மின்தடை எதிர்மறையாக இருந்தால்: "ஒரு செயலற்ற சுமைக்கு எதிர்மறை மின்தடை இருக்காது — அது ஒரு செயலில் உள்ள சாதனமாக இருக்கும், இது இந்த மாதிரியின் வரம்பிற்கு அப்பாற்பட்டது."
• வரி இழப்பு எதிர்மறையாக இருந்தால்: "வரி இழப்பு எதிர்மறையாக இருக்க முடியாது."
• கணக்கீட்டு வரம்பை மீறும்போது: "ஒரு மதிப்பு அல்லது இடைநிலை முடிவு ஆதரிக்கப்படும் எண் வரம்பை மீறுகிறது."

தனியுரிமை மற்றும் தரவு செயலாக்கம்

நீங்கள் உள்ளிடும் ஒவ்வொரு எண்ணும் இந்த உலாவியிலேயே இருக்கும் — எதுவும் பதிவேற்றப்படாது. அனைத்து கணக்கீடுகளும் தரவு செயலாக்கங்களும் பயனரின் உள்ளூர் சாதனத்திலேயே முழுமையாக நடைபெறுகின்றன.

---

அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள் (FAQ)

எந்த அளவிலான VSWR ஏற்றுக்கொள்ளத்தக்கது?

1:1 என்பது சரியான பொருத்தமாகும். சுமார் 1.5:1 வரை முன்னோக்கு ஆற்றலில் 4% மட்டுமே எதிரொளிக்கிறது, இதை கிட்டத்தட்ட எல்லா பரப்பிகளும் தாங்கும். 2:1 இல் எதிரொளிக்கும் பங்கு 11% ஆகும், இது பெரும்பாலான உபகரணங்களுக்கு இன்னும் வேலை செய்யக்கூடியது. 3:1 ஐத் தாண்டும்போது கால் பகுதிக்கும் அதிகமான ஆற்றல் திரும்பி வருகிறது, மேலும் பல பரப்பிகள் தங்களைப் பாதுகாத்துக் கொள்ள தங்கள் வெளியீட்டைக் குறைக்கின்றன — அந்த நேரத்தில் தான் ஆண்டெனாவைச் சரிசெய்ய வேண்டும் அல்லது ஒரு பொருத்த நெட்வொர்க்கைச் சேர்க்க வேண்டும்.

உள்ளீட்டு மின்மறுப்பு ஏன் சுமையிலிருந்து வேறுபடுகிறது?

வரியானது அதன் முழு நீளத்திலும் ஆற்றலைச் சேமித்துத் திருப்புகிறது, எனவே மூலமானது எதைப் பார்க்கிறது என்பது இரண்டு முனைகளுக்கும் இடையில் எத்தனை அலைநீளங்கள் பொருந்துகின்றன என்பதைப் பொறுத்தது. ஒவ்வொரு அரை அலையிலும் வரியானது அதன் சுமையை மீண்டும் செய்கிறது (Zin ≈ Z_L); ஒவ்வொரு ஒற்றைப்படை கால் அலையிலும் அது சுமையைத் தலைகீழாக்குகிறது (Zin ≈ Z₀² ÷ Z_L); இடைப்பட்ட பகுதியில், மின்மறுப்பு அதன் வட்டத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு மதிப்பையும் கடந்து செல்கிறது. ஆடியோ அதிர்வெண்ணில் உள்ள ஒரு சிறிய கேபிள் எதையும் மாற்றுவதில்லை, அதே நேரத்தில் VHF இல் உள்ள அதே கேபிள் 75 Ω ஆண்டெனாவை முற்றிலும் வேறு ஒன்றாக மாற்றும்.

நீளமான அல்லது அதிக இழப்புள்ள கேபிள் VSWR-ஐச் சிறந்ததாகக் காட்டுவது ஏன்?

எதிரொளிக்கும் அலையானது இழப்புள்ள வரியில் இரண்டு முறை பயணிக்கிறது — முன்னோக்கி சுமைக்கும் மற்றும் பின்னோக்கி மீட்டருக்கும் — எனவே கேபிளின் தணிப்பு அதன் ஒரு பகுதியை உறிஞ்சிக் கொள்கிறது, மேலும் உள்ளீட்டு முனையானது ஆண்டெனா உண்மையில் உருவாக்குவதை விட அமைதியான நிலையான அலையைக் காட்டுகிறது. தொலைதூர முனையில் பொருத்தம் மேம்படவில்லை. கேபிளின் ஒரு வழி இழப்பை டெசிபல்களில் உள்ளிடுங்கள், கால்குலேட்டர் இரண்டு முனைகளையும் தெரிவிக்கும்: உள்ளீட்டில் உள்ள VSWR மற்றும் சுமை உண்மையில் எதிர்கொள்ளும் VSWR.

மைக்ரோஸ்ட்ரிப் அல்லது கோஆக்சின் பரிமாணங்களிலிருந்து அதன் பண்பியல் மின்மறுப்பைக் கண்டறிய முடியுமா?

இல்லை — அது தலைகீழ் பிரச்சனையாகும், இது மைக்ரோஸ்ட்ரிப் தடங்களுக்கான ஹேமர்ஸ்டாட்டின் சூத்திரங்கள் அல்லது கோஆக்சிற்கான மடக்கை கடத்தி விகிதம் போன்ற தொகுப்பு சூத்திரங்கள் மூலம் தீர்க்கப்படுகிறது. இந்த கால்குலேட்டர் ஒரு தரவுத்தாள் அல்லது அத்தகைய தொகுப்பிலிருந்து பெறப்பட்ட அறியப்பட்ட Z₀ இலிருந்து தொடங்குகிறது, மேலும் ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண்ணில் ஒரு சுமைக்கு அந்த வரி என்ன செய்கிறது என்று பதிலளிக்கிறது. இது மின் விநியோகக் கட்டமைப்பு வரிகளையும் உள்ளடக்காது, அவை வெவ்வேறு அளவுருக்களுடன் ஒரு மைல் அல்லது ஒரு கிலோமீட்டருக்கு என மாதிரியாக்கப்படுகின்றன.