क्यों कोअक्सियल केबल उच्च रूप से इन्सुलेटेड होते हैं?
कोएक्सियल केबल क्या है?
कोएक्सियल केबल एक प्रकार का विद्युत केबल है जो न्यूनतम हस्तक्षेप के साथ उच्च-आवृत्ति विद्युत सिग्नल प्रसारित करने के लिए डिजाइन किया गया है। इसमें एक केंद्रीय चालक (आमतौर पर तांबा या तांबे से लेपित तार) होता है, जो एक बेलनाकार अपरिचालक परत से घिरा होता है, जो फिर एक चालक छाया से घिरा होता है। इस छाया में आमतौर पर एक से चार लेप/ब्रेडेड अल्युमिनियम या तांबे के तार की परतें होती हैं, जो अक्सर अधिक बेहतर प्रदर्शन के लिए अल्युमिनियम फोइल के साथ जुड़ी होती हैं।
महत्वपूर्ण घटक और निर्माण
"कोएक्सियल" शब्द का उपयोग केंद्रीय चालक और छाया को एक ही ज्यामितीय अक्ष पर संरेखित करने के लिए किया जाता है, जिससे सिग्नल प्रसारण संगत रहता है और विकिरण नुकसान कम होता है।
सामान्य अनुप्रयोग
कोएक्सियल केबल उच्च-आवृत्ति सिग्नल प्रसारण की आवश्यकता वाली परिस्थितियों में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं:
अन्य केबलों की तुलना में फायदे
शीट किए गए केबलों (जैसे, ट्विस्टेड-पेयर वायर) की तुलना में, कोएक्सियल केबल निम्नलिखित फायदे प्रदान करते हैं:
प्रकार और विविधताएँ
कोएक्सियल केबल का संचालन
जब विद्युत धारा तांबे के तार में प्रवाहित होती है, तो सभी ऊर्जा अपने गंतव्य तक पूर्ण रूप से नहीं पहुंचती। कुछ ऊर्जा तांबे के आंतरिक प्रतिरोध के कारण गर्मी के रूप में नष्ट हो जाती है। विद्युत ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों द्वारा ले जाई जाती है, जो ऊर्जा अवशोषित करने के बाद ऊर्जा स्तरों के बीच छलांग लगाते हुए विभिन्न आवृत्ति और तरंगदैर्ध्य के विद्युत चुंबकीय विकिरण उत्सर्जित करते हैं।
कोएक्सियल केबल के अनुप्रयोग
कोएक्सियल केबल रेडियो फ्रीक्वेंसी (RF) सिग्नल के लिए प्रसारण लाइन के रूप में कार्य करते हैं। वे रेडियो ट्रांसमिटर और रिसीवर को एंटेना से जोड़ते हैं, कंप्यूटर नेटवर्क में डेटा प्रसारण सुविधा प्रदान करते हैं, और टेलीविजन सिग्नलों के वितरण में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
एक आदर्श कोएक्सियल केबल में, विद्युत सिग्नल ले जाने वाला विद्युत चुंबकीय क्षेत्र केवल आंतरिक और बाहरी चालक के बीच के स्थान में सीमित रहता है। यह केबल को धातु के वस्तुओं (जैसे, गट्टर) के पास स्थापित करने की अनुमति देता है, बिना सिग्नल प्रसारण के दौरान शक्ति के महत्वपूर्ण नुकसान के—अन्य लाइनों की तुलना में, जो अपने विकिरण को वातावरण में लीक कर सकती हैं।
केबलों में सिग्नल लीकेज
सिग्नल लीकेज तब होता है जब विद्युत चुंबकीय क्षेत्र या विकिरण केबल के छाया को भेद करते हैं, जो सभी दिशाओं में हो सकता है। बाहरी सिग्नल भी केबल में प्रवेश कर सकते हैं, हस्तक्षेप का कारण बन सकते हैं (एक प्रक्रिया जिसे इंग्रेस कहा जाता है)। इंग्रेस शोर जोड़ता है और सिग्नल गुणवत्ता को घटाता है। इसके विपरीत, केबल के भीतर के सिग्नल वातावरण में लीक हो सकते हैं (इग्रेस), जिससे हस्तक्षेप होता है और प्रसारण की दक्षता कम हो जाती है।
क्यों कोएक्सियल केबल उच्च अपरिचालक होते हैं?
घरेलू विद्युत केबल सुरक्षा और ऊर्जा नुकसान को कम करने के लिए अपरिचालक होते हैं। अपरिचालक आसपास की ऊर्जा लीकेज के लिए उच्च प्रतिरोध प्रदान करता है। जबकि कोएक्सियल केबल, अन्य केबलों की तरह, विद्युत चुंबकीय विकिरण और गर्मी उत्सर्जित कर सकते हैं, उनका शक्तिशाली अपरिचालक इन मुद्दों को कम करता है। एक एकल-कोर केबल के लिए, अपरिचालक द्वारा विद्युत ऊर्जा लीकेज के लिए प्रतिरोध निम्नलिखित द्वारा विशेषित किया जाता है:
कोएक्सियल केबल आधुनिक टेलीकम्युनिकेशन और इलेक्ट्रॉनिक्स में एक महत्वपूर्ण घटक बने रहे हैं, विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए सिग्नल गुणवत्ता, दीर्घायु और लागत-कुशलता के बीच संतुलन बनाते हैं।
ρ = चालक की रेझिस्टिविटी।
r1 = चालक की त्रिज्या।
r2 = अपरिचालक की त्रिज्या।
विद्युत चुंबकीय तरंगों का व्यापक प्रभाव
हमारे दैनिक जीवन में, हम लगातार सभी दिशाओं से विद्युत चुंबकीय तरंगों से घिरे रहते हैं। असंख्य तरंगें—निकटवर्ती स्टेशनों से रेडियो तरंगें, माइक्रोवेव, मोबाइल फोन सिग्नल, इन्फ्रारेड विकिरण और अन्य—लगातार हमारे घरों से गुजरती हैं। यह व्यापक विद्युत चुंबकीय परिवेश एक महत्वपूर्ण चुनौती बनाता है: केबलों द्वारा उत्सर्जित तरंगें अन्य तरंगों की तरह एक ही आवृत्ति या तरंगदैर्ध्य को साझा कर सकती हैं, जिससे हस्तक्षेप होता है। केबल दोनों सिग्नल लीक कर सकते हैं (उनकी तीव्रता को कम करते हुए और विघटन करते हुए) और निकटवर्ती सिग्नलों को अवशोषित कर सकते हैं, प्रदर्शन को घटाते हुए।
उदाहरण के लिए, जब एक मोबाइल फोन सक्रिय होता है, रेडियो ट्यून किया जाता है, और एक टीवी चालू होता है, अच्छी तरह से अपरिचालित कोएक्सियल केबल अत्यधिक हस्तक्षेप के कारण ऑडियो को डूबा देंगे। इसी तरह, एक रेडियो के पास एक मोबाइल फोन रखने से अक्सर अवांछित शोर उत्पन्न होता है, क्योंकि उपकरणों के विद्युत चुंबकीय क्षेत्र टकराते हैं। यह कोएक्सियल केबल में अपरिचालक की मूलभूत भूमिका को दर्शाता है।
कोएक्सियल केबल में अपरिचालक की भूमिका
कोएक्सियल केबल दो मुख्य चुनौतियों का सामना करने के लिए शक्तिशाली अपरिचालक के साथ इंजीनियरिंग किए जाते हैं:
कोएक्सियल डिजाइन का इंजीनियरिंग फायदा
कोएक्सियल संरचना विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र को अपरिचालक डाइलेक्ट्रिक (आंतरिक चालक और छाया के बीच की परत) में सीमित करती है। इस डाइलेक्ट्रिक सामग्री को विशेष रूप से अपरिचालक गुणों के लिए चुना जाता है, जो विद्युत लीकेज और गर्मी स्थानांतरण दोनों को रोकता है। इस परिणामस्वरूप:
