தொலைத்தொடர்பு உள்கட்டமைப்பில் ஒருங்கிசைவு வடிகட்டிகள் மற்றும் அலைவழிப்படுத்தி வடிகட்டிகள்

தொலைத்தொடர்புத் துறையில், வடிகட்டிகள் அதிர்வெண்ணின் காவலர்களாகச் செயல்படுகின்றன; ஏனெனில் சமிக்ஞைகள் அவை இருக்க வேண்டிய இடத்திற்கு மட்டுமே பயணிக்கின்றன, மேலும் இடையூறுகளிலிருந்து விலகி நிற்கின்றன. அடித்தள நிலையங்கள், சுற்று அலை இணைப்புகள் அல்லது செயற்கைக்கோள் முனையங்களை உருவாக்கும்போது, பொறியாளர்கள் ஒரு அடிப்படை முடிவை எடுக்க வேண்டும் — அதாவது, ஒருங்கிசைவு குழிவு அல்லது அலைவழிப்படுத்தி வடிகட்டிகளைப் பயன்படுத்துவது. இவற்றில் ஒவ்வொன்றும் அதிர்வெண், மின்சக்தி, அளவு மற்றும் அமைப்பு கட்டமைப்பு ஆகியவற்றைப் பொறுத்து தனித்தன்மை வாய்ந்த நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன. 6 கிகாஹெர்ட்ஸுக்குக் கீழே சிறிய வடிவமைப்பு மற்றும் வடிவமைப்பு நெகிழ்வு தேவைப்படும் பயன்பாடுகளில் ஒருங்கிசைவு வடிகட்டிகள் மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன; அதே நேரத்தில், அதிக அதிர்வெண்களில், குறைந்த இழப்பு மற்றும் அந்த அதிர்வெண்களில் அதிக மின்சக்தியைக் கையாள வேண்டிய தேவை காரணமாக அலைவழிப்படுத்தி வடிகட்டிகள் விருத்தியாக எடுத்துக்கொள்ளப்படுகின்றன. LINKWORLD இது RF வல்லுணர்வு கொண்ட 20 ஆண்டுகளுக்கும் மேற்பட்ட அனுபவம் கொண்ட, இரண்டு தொழில்நுட்பங்களின் உற்பத்தியிலும் செயல்படும் ஒரு உலகளாவிய நிறுவனமாகும். இந்த வழிகாட்டி, இத்தகைய வகையான ஃபில்டர்களை வேறுபடுத்தும் முக்கிய அம்சங்களை அடையாளம் காண்கிறது.

அதிர்வெண் வரம்பு மற்றும் மின்சார செயல்திறன்

செயல்பாட்டு அதிர்வெண் பொதுவாக சரியான மற்றும் ஏற்ற தொழில்நுட்பத்தைக் காட்டுகிறது. கோ-அக்ஷியல் வடிகட்டிகள் TEM முறையைப் பயன்படுத்தி பரவுகின்றன, மேலும் அவை வடிவமைப்பு வரம்புகளுக்குள் மற்றும் DC இடையேயான அதிர்வெண்களை ஆதரிக்கின்றன. அவை 400 MHz முதல் தோராயமாக 6 GHz வரையிலான செல்லுலார் பேஸ் ஸ்டேஷன்களில் நல்ல செயல்திறன் மற்றும் ஏற்ற அளவு கொண்டவையாக அதிகமாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. 5G சப்-6 GHz பயன்பாடுகளில் குறுகிய அதிர்வெண் செயல்பாடுகளைத் தேர்ந்தெடுக்க ரெசொனேட்டர் Q-காரணிகள் 3,000 வரை உள்ள கோ-அக்ஷியல் கேவிட்டி வடிகட்டிகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த உயர்-கடந்து செல்லும் (ஹை-பாஸ்) தன்மை என்பது இயல்பாகவே மிக அதிகமாக இருப்பதால், அவை 4 GHz ஐ விட அதிகமான அதிர்வெண்களுக்கு ஏற்றவையாகும். மில்லிமீட்டர்-அலை அதிர்வெண் வரம்பில், அங்கு 30 GHz என்பது வரம்பின் ஒரு முனையாகும், மேலும் அந்த வரம்பில் உயர் அதிர்வெண்கள் மிக அதிக இழப்புகளையும், கோ-அக்ஷியல் அமைப்புகளில் உயர் வரிசை முறைகளையும் ஏற்படுத்தும்; அங்கு நடைமுறையில் பயன்படுத்தக்கூடியவை வேவ்கைடுகள் மட்டுமே ஆகும். 94 GHz இல் வேவ்கைடு வடிகட்டிகளின் செருகல் இழப்பு 0.15 dB ஆக இருக்கும், அதே நேரத்தில் கோ-அக்ஷியல் மாற்று வழிகளில் அது 0.47 dB ஆக இருக்கும்.

செருகல் இழப்பு மற்றும் சக்தி கையாளுதல்

இழப்பின் ஒவ்வொரு டெசிபெல் (decibel) ஆனது மூடப்படும் பகுதி, தரவு விகிதங்கள் மற்றும் இயக்கச் செலவுகளின் மீது நேரடியான தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. அலைவழிக் கட்டுப்பாட்டு வடிகட்டிகள் (Waveguide filters) இரண்டு அம்சங்களிலும் சிறப்பானவை. அவற்றின் உலோக காற்று நிரப்பப்பட்ட கால்வாய் கட்டமைப்புகளில் எந்தவொரு மின்காப்பு இழப்பும் (dielectric losses) இல்லை, மேலும் சிக்னல்கள் காற்று நிரப்பப்பட்ட துளைகளின் வழியாக கடத்தப்படுகின்றன. Ku-பேண்ட் (12–18 GHz) இல் அலைவழிக் கட்டுப்பாட்டு இழப்பு (waveguide insertion loss) தோராயமாக 0.15 dB/மீ ஆகும், இது ஒருங்கிணைந்த கேபிள் (coaxial) தீர்வுகளில் 0.67 dB/மீ என்பதை விட 4.5 மடங்கு குறைவு. அதே நிலை மின்சக்தி கையாளுதலுக்கும் பொருந்தும்: WR-42 அலைவழிகள் Q-பேண்ட்டில் 20 kW பல்ஸ் மின்சக்தியை கடத்த முடியும், இது ஒருங்கிணைந்த கேபிள் சமமான துணைப் பொருட்களை விட 400 மடங்கு அதிகம். ஒருங்கிணைந்த கேபிள் வடிகட்டிகள் அவற்றின் இலக்கு பயன்பாட்டு வரம்பிற்குள் சிறந்த செயல்திறனை அடைகின்றன—நல்ல தரத்திலான L-பேண்ட் வடிகட்டிகளின் செருகு இழப்பு (insertion loss) 0.5 dB-க்கு குறைவாக இருக்கும். இதன் பரிமாற்ற விளைவாக (trade-off), அலைவழிகளில் இல்லாத இழப்பு வழிமுறைகளை ஏற்படுத்தும் மின்காப்புப் பொருட்கள் (dielectric materials) காணப்படுகின்றன. தோல் விளைவு (skin effect) உயர் அதிர்வெண்களில் மின்னோட்டத்தை மெல்லிய மேற்பரப்புகளில் குவிக்கிறது, எனவே மேற்பூச்சுத் தரம் (plating quality) அவசியமாகிறது.

இயற்பியல் அளவுகள் மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு கவனிப்புகள்

தொலைத்தொடர்பு உள்கட்டமைப்புக்கும் சிறிய அளவு கூறுகளின் தேவை அதிகரித்துள்ளது. இந்த வழக்கில், கோஅக்ஸியல் வடிகட்டிகள் (coaxial filters) மிகச் சிறந்த நன்மைகளை வழங்குகின்றன. TEM அதிர்வுறு கூறுகள் (TEM resonators) சிறந்த செயல்பாட்டை வழங்குகின்றன, ஆனால் Q-காரணி (Q-factor) தேவைகளுக்கு ஏற்ப அவற்றின் இயற்பியல் கனஅளவு அதிகரிக்கிறது. புதிய தொழில்நுட்பங்கள் இந்த பிரச்சனையைத் தீர்க்கின்றன: கண்ணாடிப் பொருள் அதிர்வுறு வடிகட்டிகளில் (dielectric resonator filters), காற்று குழிகள் உயர் உட்கடத்துத்தன்மை கொண்ட பொறியியல் செராமிக் பொருள்களால் மாற்றப்படுகின்றன; இதனால் பொருளின் அடிப்பகுதி அளவு (footprint) 50 சதவீதம் வரை குறைக்கப்படுகிறது, மேலும் மின்னியல் செயல்திறனில் எந்தவொரு பாதிப்பும் ஏற்படுவதில்லை. 5G மாஸிவ் MIMO அடிப்படை நிலையங்கள் (base stations) செராமிக் கண்ணாடிப் பொருள் வடிகட்டிகளை (ceramic dielectric filters) நோக்கி திரும்பியுள்ளன. அலைவழிகளின் வடிகட்டிகள் (waveguide filters) எப்போதுமே மிகப் பெரியவையாகவே இருக்கும் — அவற்றின் அளவுகள் அலைநீளத்திற்கு நேரடியாக விகிதசமமாக இருக்கும். ஆனால் அதிர்வெண்கள் மில்லிமீட்டர்-அலை நீளத்திற்கு (millimeter-wave lengths) உயரும்போது, அலைநீளங்கள் மில்லிமீட்டர் அளவிற்குக் குறைவதால், அலைவழிகளின் அளவு ஆச்சரியமூட்டும் வகையில் சிறியதாகிவிடுகிறது. துணைத்தள ஒருங்கிணைந்த அலைவழி (Substrate Integrated Waveguide - SIW) தொழில்நுட்பம் என்பது, தட்டு வடிவ பிசிபி (planar PCB) அளவுகளில் அலைவழிகளைப் போன்ற வடிவமைப்புகளை வழங்கும் ஒரு தொழில்நுட்பமாகும்; இது குறைந்த இழப்பு, சிறிய அளவு மற்றும் ஒருங்கிணைப்புத் திறன் ஆகியவற்றை வழங்குகிறது.

சூழல் நிலைத்தன்மை மற்றும் நீண்டகால நம்பகத்தன்மை

தொலைத்தொடர்பு உள்கட்டமைப்பு பெரும்பாலும் பல தசாப்தங்களுக்கு வெளியே நிறுவப்படுகிறது. அலைவழிக் கட்டமைப்புகள் மிகவும் நிலையானவை — முழுமையாக உலோகத்தால் ஆன கட்டமைப்புகளில் வெப்ப விரிவாக்க வேறுபாடுகள் அல்லது வெளியேறும் வாயுக்கள் (outgassing) ஏற்படுவதில்லை. -55°C முதல் +125°C வரையிலான வெப்ப சுழற்சிக்கு ஏற்ப WR-15 அலைவழிகளின் வீச்சு மாற்றம் (amplitude drift) வெப்பநிலை மாற்றத்திற்கு ஒரு டிகிரி செல்சியஸுக்கு -0.008 டிபியாக மட்டுமே இருக்கிறது, அதே நேரத்தில் ஒருங்கிணைந்த கேபிள் (coaxial) கட்டமைப்புகளில் உள்ள PTFE டைஎலெக்டிரிக்ஸ் குளிர்ந்த சூழலில் சுருங்கி எதிரொலிப்பு பொருத்தமின்மை (impedance mismatch) ஏற்படுத்துகின்றன. ஆழ்வெளியில் (deep space), அலைவழிகளின் வடிகட்டிகள் (waveguide filters) கார்பனைசேஷன் அடையும் அளவுக்கு கோடிக்கணக்கான கதிரியக்க அளவுகளை (radiation doses) எதிர்கொள்ள முடியும், அதே நேரத்தில் ஒருங்கிணைந்த கேபிள் டைஎலெக்டிரிக்ஸ் அதனால் சேதமடைகின்றன. இதே போன்ற நிலைத்தன்மையை அடைய, ஒருங்கிணைந்த கேபிள் வடிகட்டிகள் குறைந்த விரிவாக்க உலோகக் கலவைகள் (low-expansion alloys) மற்றும் வெப்பநிலை ஈடுசெய்யும் டைஎலெக்டிரிக் தாங்கிகளை (temperature-compensating dielectric supports) பயன்படுத்தி கவனமாகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட வேண்டும். கசிவற்ற மூடுதல் (hermetic sealing) ஈரப்பதத்தின் உள்நுழைவைத் தடுக்கிறது. சமீபத்திய 5G அடித்தள நிலைய வடிகட்டிகள் -40°C முதல் +85°C வரையிலான வெப்பநிலை வரம்பில் சிறிய அதிர்வெண் மாற்றத்துடன் (small frequency drift) செயல்படுகின்றன.

தேர்வு அதிர்வெண், இழப்பு, இயற்பியல் கட்டுப்பாடுகள் மற்றும் சூழல் தேவைகளுக்கு இடையேயான வரையறுக்கப்பட்ட வரையறைகளை (trade-offs) உள்ளடக்கியது. 6 ஜிஹெர்ட்ஸுக்கு கீழேயுள்ள அதிர்வெண் வரம்பில், அதிகரித்த இழப்பை விட சிறிய அளவு மற்றும் ஒருங்கிணைப்பு எளிமை முக்கியமாக இருப்பதால், கோஅக்ஷியல் வடிகட்டிகள் (coaxial filters) முன்னுரிமை பெறுகின்றன. தோராயமாக 10 ஜிஹெர்ட்ஸ் மற்றும் அதற்கு மேற்பட்ட அதிர்வெண்களில், சிறந்த இழப்பு பண்புகள், அதிக சக்தியுடன் இயங்கும் திறன் மற்றும் கடுமையான சூழல் நிலைகளில் செயல்படும் திறன் ஆகியவற்றின் காரணமாக வேவ்கைட் வடிகட்டிகள் (waveguide filters) தேவைப்படுகின்றன. 5ஜி மில்லிமீட்டர்-அலை வரம்புக்கு மாறுவதும், 6ஜி இன்னும் அதிக அதிர்வெண்களுக்கு மாறுவதும் காரணமாக, தொழில்நுட்பங்கள் மாறுகின்றன: புதிய டைஎலெக்ட்ரிக்ஸ் மற்றும் சிறுமைப்படுத்தல் ஆகியவற்றுடன் கூடிய கோஅக்ஷியல் வடிவமைப்புகள், மேலும் SIW (Substrate Integrated Waveguide) மற்றும் கூட்டு தயாரிப்பு (additive manufacturing) அடிப்படையிலான வேவ்கைட் தொழில்நுட்பம். லிங்க்வேர்ல்ட் (Linkworld) 20 ஆண்டுகளுக்கு மேலான RF தயாரிப்பு அனுபவத்தை இரு தொழில்நுட்பங்களிலும் பெற்றுள்ளது; இது தொலைத்தொடர்பு உள்கட்டமைப்புக்கு தேவையான வடிகட்டிகள், கூட்டுச் சேர்வுகள் (assemblies) மற்றும் வடிவமைப்பு வல்லுநர் அறிவை வழங்குகிறது. உங்கள் குறிப்பிட்ட வடிகட்டி தேவைகள் குறித்து எங்களைத் தொடர்பு கொள்ளவும்.