संतुलित रेखा

दूरसंचार और पेशेवर ऑडियो में, एक संतुलित रेखा या संतुलित सिग्नल जोड़ी एक सर्किट है जिसमें एक ही प्रकार के दो कंडक्टर होते हैं, जिनमें से दोनों की लंबाई के साथ समान विद्युत प्रतिबाधा होती है और जमीन (बिजली) और अन्य सर्किट के बराबर प्रतिबाधा होती है। संतुलित रेखा प्रारूप का प्राथमिक लाभ ट्रांसफार्मर या अंतर एम्पलीफायर जैसे अंतर डिवाइस को खिलाए जाने पर सामान्य-मोड शोर और हस्तक्षेप की अच्छी अस्वीकृति है। जैसा कि ध्वनि मुद्रण  और रिप्रोडक्शन में प्रचलित है, संतुलित लाइनों को संतुलित ऑडियो कहा जाता है।

संतुलित रेखा के सामान्य रूप जुड़वां-लेड होते हैं, जिनका उपयोग रेडियो फ्रीक्वेंसी सिग्नल और व्यावर्तित जोड़ी के लिए किया जाता है, जिनका उपयोग कम आवृत्तियों के लिए किया जाता है। उन्हें असंतुलित लाइनों के विपरीत होना चाहिए, जैसे कि समाक्षीय केबल, जिसे इसके रिटर्न कंडक्टर को जमीन (बिजली) से जोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है, या सर्किट जिसका रिटर्न कंडक्टर वास्तव में ग्राउंड है ( पृथ्वी-वापसी टेलीग्राफ देखें)। असंतुलित सर्किट और असंतुलित सर्किट को balun नामक डिवाइस का उपयोग करके इंटरफेस किया जा सकता है।

संतुलन के लाभों को बनाए रखने के लिए संतुलित रेखाओं को चलाने वाले सर्किटों को स्वयं संतुलित होना चाहिए। यह ट्रांसफॉर्मर युग्मन (दोहराव कॉइल) या प्रत्येक कंडक्टर में प्रतिबाधा को संतुलित करके प्राप्त किया जा सकता है।

सममित संकेतों को ले जाने वाली रेखाएँ (जिनके समान आयाम हैं लेकिन प्रत्येक पैर पर विपरीत ध्रुवताएँ हैं) को अक्सर गलत तरीके से संतुलित के रूप में संदर्भित किया जाता है, लेकिन यह वास्तव में अंतर संकेतन है। संतुलित रेखाएँ और विभेदक संकेतन अक्सर एक साथ उपयोग किए जाते हैं, लेकिन वे एक ही चीज़ नहीं हैं। डिफरेंशियल सिग्नलिंग एक लाइन को संतुलित नहीं करता है, और न ही संतुलित केबलों में शोर अस्वीकृति के लिए डिफरेंशियल सिग्नलिंग की आवश्यकता होती है।

स्पष्टीकरण
एक संतुलित रेखा पर सिग्नल का प्रसारण बाहरी आवारा विद्युत क्षेत्रों के कारण शोर या हस्तक्षेप के प्रभाव को कम करता है। कोई भी बाहरी सिग्नल स्रोत फैराडे के प्रेरण के नियम को लाइन पर केवल एक सामान्य-मोड हस्तक्षेप के लिए प्रवृत्त करते हैं, और जमीन पर संतुलित विद्युत प्रतिबाधा भटके हुए विद्युत क्षेत्रों के कारण विभेदक पिकअप को कम करती है। कंडक्टरों को कभी-कभी मुड़ जोड़ी होती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि प्रत्येक कंडक्टर समान रूप से किसी भी बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में है जो अवांछित शोर उत्पन्न कर सकता है।

शोर की मात्रा को कम करने के लिए कुछ संतुलित लाइनों में इलेक्ट्रोस्टैटिक परिरक्षण भी होता है। केबल को अक्सर पन्नी, तांबे के तार या तांबे की चोटी में लपेटा जाता है। यह कवच आरएफ हस्तक्षेप के प्रति प्रतिरोधकता प्रदान करता है लेकिन चुंबकीय क्षेत्रों के प्रति प्रतिरोधकता प्रदान नहीं करता है।

कुछ संतुलित लाइनें चुंबकीय क्षेत्र को प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करने के लिए 4-कंडक्टर स्टार क्वाड केबल का उपयोग करती हैं। केबल की ज्यामिति यह सुनिश्चित करती है कि चुंबकीय क्षेत्र संतुलित सर्किट के दोनों पैरों के समान हस्तक्षेप का कारण बने। यह संतुलित हस्तक्षेप एक सामान्य-मोड संकेत है जिसे ट्रांसफॉर्मर या संतुलित अंतर रिसीवर द्वारा आसानी से हटाया जा सकता है। एक संतुलित रेखा कॉमन-मोड इंटरफेरेंस को खारिज करके कनेक्शन पर शोर को कम करने के लिए विभेदक संकेतन  की अनुमति देती है। लाइनों में जमीन पर समान विद्युत प्रतिबाधा होती है, इसलिए हस्तक्षेप करने वाले क्षेत्र या धाराएं दोनों तारों में समान वोल्टेज उत्पन्न करती हैं। चूंकि रिसीवर केवल तारों के बीच के अंतर पर प्रतिक्रिया करता है, यह प्रेरित शोर वोल्टेज से प्रभावित नहीं होता है। यदि एक असंतुलित सर्किट में एक संतुलित रेखा का उपयोग किया जाता है, तो प्रत्येक कंडक्टर से जमीन पर अलग-अलग प्रतिबाधाओं के साथ, अलग-अलग कंडक्टरों में प्रेरित धाराएं अलग-अलग वोल्टेज की गिरावट का कारण बनती हैं, इस प्रकार एक वोल्टेज अंतर पैदा होता है, जिससे लाइन शोर के प्रति अधिक संवेदनशील हो जाती है। व्यावर्तित युग्मों के उदाहरणों में श्रेणी 5 केबल शामिल हैं।

असंतुलित रेखा की तुलना में, संतुलित रेखाएँ प्रति दूरी शोर की मात्रा को कम करती हैं, जिससे लंबी केबल चलाना व्यावहारिक हो जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप दोनों संकेतों को उसी तरह प्रभावित करेगा। जब एक सिग्नल को दूसरे से घटाया जाता है तो ट्रांसमिशन पथ के अंत में दो सिग्नल के बीच समानता स्वचालित रूप से हटा दी जाती है।

टेलीफोन सिस्टम
संतुलित लाइनों के लिए पहला आवेदन टेलीफोन लाइनों के लिए था। एक टेलीग्राफ प्रणाली (जो संक्षेप में डिजिटल है) पर हस्तक्षेप जो कि एक टेलीफोन उपयोगकर्ता के लिए बहुत परेशान करने वाला हो सकता है। प्रारंभिक प्रारूप दो एकल-तार असंतुलित टेलीग्राफ लाइनों को लेना और उन्हें एक जोड़ी के रूप में उपयोग करना था। हालांकि, यह अपर्याप्त साबित हुआ, विद्युत शक्ति संचरण की वृद्धि के साथ जो समान मार्गों का उपयोग करने के लिए प्रवृत्त हुआ। कई मील तक बिजली लाइन के साथ चलने वाली एक टेलीफोन लाइन अनिवार्य रूप से एक पैर में दूसरे की तुलना में अधिक हस्तक्षेप प्रेरित करेगी क्योंकि उनमें से एक बिजली लाइन के करीब होगा। इस मुद्दे को क्रॉस-ओवर के साथ हर कुछ सौ गज की दूरी पर दो पैरों की स्थिति को स्वैप करके संबोधित किया गया था, इस प्रकार यह सुनिश्चित किया गया कि दोनों पैरों में समान हस्तक्षेप प्रेरित था और सामान्य-मोड अस्वीकृति को अपना काम करने की अनुमति देता है। जैसे-जैसे टेलीफोन प्रणाली का विकास हुआ, अंतरिक्ष को बचाने के लिए और खराब मौसम के दौरान खराब प्रदर्शन से बचने के लिए खुले तारों के बजाय केबल का उपयोग करना बेहतर हो गया। संतुलित टेलीफोन केबलों के लिए प्रयुक्त केबल निर्माण मुड़ जोड़ी थी; हालाँकि, यह तब तक व्यापक नहीं हुआ जब तक कि पुनरावर्तक एम्पलीफायर उपलब्ध नहीं हो गए। एक अनएम्प्लीफाइड टेलीफोन लाइन के लिए, एक मुड़ी हुई जोड़ी केबल अधिकतम 30 किमी की दूरी ही तय कर सकती है। दूसरी ओर, खुले तार, उनकी कम धारिता के साथ, भारी दूरियों के लिए इस्तेमाल किए गए थे—न्यूयॉर्क से शिकागो तक 1893 में बनाया गया 1500 किमी का सबसे लंबा था। कॉइल लोड हो रहा है का उपयोग केबल के साथ प्राप्त की जाने वाली दूरी को बेहतर बनाने के लिए किया गया था लेकिन समस्या थी 1912 में एम्पलीफायरों को स्थापित करना शुरू करने तक अंत में इसे दूर नहीं किया गया। मुड़ी हुई जोड़ी संतुलित लाइनें अभी भी व्यापक रूप से स्थानीय छोरों के लिए उपयोग की जाती हैं, वे लाइनें जो प्रत्येक ग्राहक के परिसर को उनके संबंधित  टेलिफ़ोन एक्सचेंज  से जोड़ती हैं।

टेलीफोन ट्रंक लाइनें, और विशेष रूप से आवृत्ति विभाजन बहुसंकेतन  कैरियर सिस्टम, आमतौर पर 2-वायर सर्किट के बजाय 4-वायर सर्किट होते हैं (या कम से कम वे  फाइबर ऑप्टिक  से पहले थे। फाइबर-ऑप्टिक व्यापक हो गए थे) और एक अलग प्रकार की केबल की आवश्यकता होती है। इस प्रारूप में कंडक्टरों को दो जोड़े में व्यवस्थित करने की आवश्यकता होती है, एक जोड़ी सिग्नल भेजने (जाने) के लिए और दूसरी रिटर्न सिग्नल के लिए। इस तरह के प्रसारण में हस्तक्षेप का सबसे बड़ा स्रोत आमतौर पर खुद जाने और वापस आने वाले सर्किट के बीच का क्रॉसस्टॉक होता है। सबसे आम केबल प्रारूप स्टार क्वाड है, जहां तिरछे विपरीत कंडक्टर जोड़े बनाते हैं। यह ज्यामिति दो जोड़ियों के बीच अधिकतम सामान्य मोड अस्वीकृति देती है। एक वैकल्पिक प्रारूप डीएम (डीज़लहोर्स्ट-मार्टिन) क्वाड है जिसमें अलग-अलग पिचों पर घुमाव के साथ दो मुड़ जोड़े होते हैं।

ऑडियो सिस्टम
संतुलित लाइनों का एक उदाहरण पेशेवर प्रणालियों में मिक्सर से माइक्रोफ़ोन  का कनेक्शन है। शास्त्रीय रूप से, गतिशील और संघनित्र दोनों प्रकार के माइक्रोफोन अंतर-मोड संकेत प्रदान करने के लिए ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करते थे. जबकि ट्रांसफॉर्मर अभी भी आधुनिक गतिशील माइक्रोफोनों के बड़े हिस्से में उपयोग किए जाते हैं, हाल ही के कंडेनसर माइक्रोफोनों में इलेक्ट्रॉनिक ड्राइव सर्किट्री का उपयोग करने की अधिक संभावना है। प्रत्येक पैर, किसी भी संकेत के बावजूद, जमीन पर एक समान प्रतिबाधा होनी चाहिए। जोड़ी केबल (या एक जोड़ी-व्युत्पन्न जैसे कि स्टार क्वाड केबल) का उपयोग संतुलित प्रतिबाधा बनाए रखने के लिए किया जाता है और कोर के करीब घुमाने से यह सुनिश्चित होता है कि दोनों कंडक्टरों के लिए कोई हस्तक्षेप आम है। यह प्रदान करते हुए कि प्राप्त करने वाला अंत (आमतौर पर एक मिश्रण कंसोल) लाइन संतुलन को परेशान नहीं करता है, और सामान्य-मोड (शोर) संकेतों को अनदेखा करने में सक्षम है, और अंतर वाले को निकाल सकता है, तो सिस्टम में प्रेरित हस्तक्षेप के लिए उत्कृष्ट प्रतिरक्षा होगी।

विशिष्ट पेशेवर ऑडियो स्रोत, जैसे कि माइक्रोफोन, में तीन-पिन XLR कनेक्टर होते हैं। एक शील्ड या चेसिस ग्राउंड से जुड़ता है, जबकि अन्य दो सिग्नल कंडक्टर के लिए हैं। सिग्नल तार विपरीत ध्रुवता (डिफरेंशियल सिग्नलिंग) के साथ एक ही सिग्नल की दो प्रतियां ले जा सकते हैं लेकिन ऐसा करने की आवश्यकता नहीं है। उन्हें अक्सर गर्म और ठंडा कहा जाता है, और AES14-1992(r2004) मानक [और EIA मानक RS-297-A] सुझाव देते हैं कि एक ट्रांसड्यूसर पर एक सकारात्मक वायु दाब के परिणामस्वरूप सकारात्मक संकेत देने वाले पिन को ' समझा जाएगा। गर्म'। पिन 2 को 'हॉट' पिन के रूप में नामित किया गया है, और यह पदनाम बाकी सिस्टम में एक सुसंगत ध्रुवीयता बनाए रखने के लिए उपयोगी है। चूंकि ये कंडक्टर स्रोत से गंतव्य तक एक ही पथ पर यात्रा करते हैं, यह धारणा है कि दोनों कंडक्टरों पर समान रूप से कोई हस्तक्षेप प्रेरित होता है। संकेत प्राप्त करने वाला उपकरण दो संकेतों के बीच के अंतर की तुलना करता है (अक्सर विद्युतीय आधार की अवहेलना के साथ) उपकरण को किसी भी प्रेरित विद्युत शोर को अनदेखा करने की अनुमति देता है। कोई भी प्रेरित शोर समान मात्रा में और संतुलित सिग्नल कंडक्टरों में से प्रत्येक पर समान ध्रुवता में मौजूद होगा, इसलिए दो संकेतों का एक दूसरे से अंतर अपरिवर्तित रहेगा। वांछित सिग्नल से प्रेरित शोर की सफल अस्वीकृति संतुलित सिग्नल कंडक्टरों पर समान मात्रा और हस्तक्षेप के प्रकार को प्राप्त करने पर निर्भर करती है। यह आमतौर पर संतुलित सिग्नल ट्रांसमिशन में उपयोग के लिए मुड़े हुए, लटके हुए, या सह-जैकेट वाले केबलों की ओर जाता है।

संतुलित और अंतर
संतुलित रेखाओं की कई व्याख्याएँ सममित संकेतों (अर्थात् परिमाण में समान लेकिन विपरीत ध्रुवता के संकेतों) को मानती हैं, लेकिन इससे दो अवधारणाओं का भ्रम हो सकता है- संकेत समरूपता और संतुलित रेखाएँ एक दूसरे से काफी स्वतंत्र हैं। ड्राइवर, लाइन और रिसीवर (प्रतिबाधा संतुलन) में दो कंडक्टरों में एक संतुलित रेखा में आवश्यक समान प्रतिबाधा है। ये स्थितियां सुनिश्चित करती हैं कि बाहरी शोर लाइन के प्रत्येक चरण को समान रूप से प्रभावित करता है और इस प्रकार एक सामान्य मोड सिग्नल के रूप में प्रकट होता है जिसे रिसीवर द्वारा अस्वीकार कर दिया जाता है। संतुलित ड्राइव सर्किट हैं जिनमें पैरों के बीच उत्कृष्ट सामान्य-मोड प्रतिबाधा संतुलन है लेकिन सममित संकेत प्रदान नहीं करते हैं। सममित अंतर संकेत हेडरूम की चिंता करते हैं और हस्तक्षेप अस्वीकृति के लिए आवश्यक नहीं हैं।

बलून
संतुलित और असंतुलित रेखाओं को जोड़ने के लिए एक बेलन की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, बलून का उपयोग समाक्षीय केबल (जो असंतुलित है) पर रेखा स्तर  ऑडियो या ई-वाहक स्तर 1 सिग्नल भेजने के लिए किया जा सकता है {{convert|300|ft|m}CAT5 रन के प्रत्येक छोर पर बालन की एक जोड़ी का उपयोग करके संतुलित श्रेणी 5 केबल का। जैसे ही सिग्नल संतुलित रेखा के माध्यम से यात्रा करता है, शोर प्रेरित होता है और सिग्नल में जुड़ जाता है। चूंकि CAT5 लाइन सावधानीपूर्वक प्रतिबाधा संतुलित है, शोर दोनों कंडक्टरों में समान (सामान्य-मोड) वोल्टेज उत्पन्न करता है। प्राप्त अंत में, बालन केवल दो कंडक्टरों के बीच वोल्टेज के अंतर पर प्रतिक्रिया करता है, इस प्रकार रास्ते में उठाए गए शोर को खारिज कर देता है और मूल सिग्नल को बरकरार रखता है।

एक टेलीविजन रिसीवर के एंटीना टर्मिनलों पर आकाशवाणी आवृति  बलून का एक बार सामान्य अनुप्रयोग पाया गया। आमतौर पर एक 300-ओम संतुलित  जुड़वां सीसा  एंटीना इनपुट को केवल एक केबल टीवी सिस्टम से एक बालन के माध्यम से समाक्षीय केबल से जोड़ा जा सकता है।

विशेषता प्रतिबाधा
विशेषता प्रतिबाधा $$Z_0$$ संचालन की उच्च आवृत्तियों पर एक संचरण लाइन का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। समानांतर 2-वायर ट्रांसमिशन लाइन के लिए,


 * $$Z_0 = \frac{1}{\pi}\sqrt{\frac{\mu}{\epsilon}} \ln\left(\frac{l}{R} + \sqrt{\left(\frac{l}{R}\right)^2-1}~\right),$$

कहाँ $$l$$ तार केंद्रों के बीच की दूरी आधी है, $$R$$ तार त्रिज्या है और $$\mu$$, $$\epsilon$$ क्रमशः पारगम्यता (विद्युत चुंबकत्व) और आसपास के माध्यम की पारगम्यता हैं। एक सामान्य रूप से उपयोग किया जाने वाला सन्निकटन जो तब वैध होता है जब तार का पृथक्करण तार की त्रिज्या से बहुत बड़ा होता है और चुंबकीय सामग्री की अनुपस्थिति में होता है


 * $$Z_0 = \frac{120 ~ \Omega}{\sqrt{\epsilon_r}}\ln\left(\frac{2l}{R}\right),

$$ कहाँ $$\epsilon_r$$ आसपास के माध्यम की सापेक्ष पारगम्यता है।

बिजली की लाइनें
विद्युत शक्ति संचरण में, तीन-चरण विद्युत शक्ति के लिए उपयोग किए जाने वाले तीन कंडक्टर | तीन-चरण विद्युत संचरण को एक संतुलित रेखा के रूप में संदर्भित किया जाता है क्योंकि तीन लाइन वोल्टेज का तात्कालिक योग नाममात्र शून्य होता है। हालांकि, इस क्षेत्र में संतुलन स्रोत और भार की समरूपता की बात कर रहा है: इसका रेखा के प्रतिबाधा संतुलन से कोई लेना-देना नहीं है, दूरसंचार में अर्थ की भावना।

रेलवे विद्युतीकरण के लिए उपयोग की जाने वाली एकल-चरण विद्युत शक्ति के प्रसारण के लिए, दो कंडक्टरों का उपयोग इन-फेज और आउट-ऑफ-फेज वोल्टेज को ले जाने के लिए किया जाता है, ताकि लाइन संतुलित रहे।

हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट # बाइपोलर लाइनें जिन पर प्रत्येक पोल को जमीन की ओर समान वोल्टेज से संचालित किया जाता है, वे भी संतुलित लाइनें हैं।

यह भी देखें

 * विभेदक जोड़ी (बहुविकल्पी)
 * ट्विनएक्सियल केबलिंग
 * व्यावर्तित युग्म केबल

संतुलित संचरण मानक

 * मुड़ जोड़ी पर ईथरनेट
 * रुपये-422
 * रुपये-485
 * लो-वोल्टेज डिफरेंशियल सिग्नलिंग (LVDS)

बाहरी संबंध

 * Balanced Lines, Phantom Powering, Grounding, and Other Arcane Mysteries – from Mackie;