Лінія затримки

Лінія затримки - пристрій, призначений для затримки електромагнітних сигналів на певний проміжок часу (фіксований, перемикається або з плавним регулюванням). Лінії затримки (далі ЛЗ) широко застосовуються в різних областях радіоелектронних технологій - в радіолокації і радіонавігації, вимірювальній техніці, обчислювальній техніці і автоматиці, електроакустиці (ревербератори), техніці зв'язку, в наукових дослідженнях

1. Класифікація

Існують ЛЗ для затримки електричних сигналів (НЧ, ВЧ, СВЧ) і для затримки оптичних (світлових сигналів)

• ЛЗ для затримки електричних сигналів
  • Аналогові ЛЗ
    • ЛЗ на лініях з розподіленими параметрами (кабельні, хвилеводні)
    • Штучно ЛЗ (ланцюги із зосередженими параметрами)
    • ЛЗ з перетворенням електричних сигналів в сигнали іншої фізичної природи (ультразвукове, оптичне випромінювання) і назад
  • Цифрові ЛЗ
    • Апаратно реалізовані цифрові ЛЗ
    • Програмно реалізовані ЛЗ
  • Акустооптичні ЛЗ
    • Акустооптичні ЛЗ з прямим детектуванням
    • Акустооптичні ЛЗ гетеродинного типу

ЛЗ підрозділяються також на широкосмугові (як правило, з нижньої частотою 0 Гц) і вузькосмугові (для затримки надвисокочастотного або оптичного сигналу). СВЧ і оптичні лінії бувають дисперсійними (хвильова швидкість залежить від частоти) і бездісперсіоннимі.

2. ЛЗ з розподіленими параметрами

Телевізійна ЛЗ

Найбільш простий спосіб реалізації затримки електричного сигналу - використання в якості задерживающей середовища ліній передачі певної довжини, так як швидкість поширення сигналу в лініях скінченна і відносно стабільна, сигнал при проходженні через лінію затримується на час пропорційне її довжині. В якості лінії можуть використовуватися радіочастотні кабелі, Полоскова і мікрополоскових лінії, а також хвилеводи, переважно ферритові (з використанням магнітостатичних хвиль), лінія обов'язково повинна мати добре узгоджену навантаження на виході, для запобігання спотворення сигналу. Історично найбільшого поширення набули кабельні ЛЗ - на коаксіальних кабелях (використовуються в основному в якості калібраторів затримки) і спіральних кабелях (використовуються в осцилографах для затримки сигналу відносно початку розгортки і в інших цілях). Кабельні ЛЗ прості в пристрої, надійні, мають малу дисперсію, широкосмугові (від нуля до сотень мегагерц), недоліком є ​​мала затримка (частки мікросекунди, рідше одиниці мікросекунд).

Конструктивна реалізація:

• Вбудовувані безкорпусні ЛЗ у вигляді бухти кабелю з висновками під распайку або з коаксіальні роз'єми;
• Вбудовувані ЛЗ на Полоскова або феритових хвилеводах у вигляді мікромодуля або мікросхеми;
• ЛЗ як самостійні пристрої (калібратори), мають корпус з роз'ємами, можуть містити одну, дві або кілька ЛЗ, а також, додаткові елементи - атенюатор, феритовий вентиль, елементи комутації коаксіальних трактів.

3. Штучні ЛЗ

Штучна ЛЗ являє собою послідовність ланок, що імітують реальну лінію. В якості ланок можуть бути використані LC-ланцюжки з конденсаторів, індуктивних елементів або, в деяких випадках (у НВЧ-техніці), резонатори з розподіленими параметрами. Штучні ЛЗ застосовуються для тимчасової розстановки імпульсів в пристроях радіолокації, радіонавігації, для затримки НВЧ сигналів і в інших цілях, виконані найчастіше у вигляді модулів з безліччю відводів, що дозволяє отримати різні значення затримки, існують також ЛЗ з регульованою затримкою. Штучні ЛЗ дозволяють отримати більші значення затримки ніж природні лінії на кабелях і хвилеводах, однак незручні тим, що мають малий робочий діапазон, тому поступово замінюються цифровими ЛЗ - в імпульсній техніці і акустичними - в СВЧ-техніки.

ПРИКЛАД: ЛЗТ-4 ,0-1200.

4. Ультразвукові ЛЗ

Ультразвукова ЛЗ на платі телевізора

Принцип роботи ультразвукових ЛЗ полягає в тому, що електричний сигнал за допомогою електромеханічного перетворювача перетворюється в механічні коливання, які потім поширюються і вигляді пружних хвиль за певним напрямом через звукопровод і далі знову перетворюються в електричний сигнал. Час затримки вихідного сигналу щодо вхідного визначається акустичними параметрами середовища звукопровода, його розмірами і конфігурацією і типом хвиль. Акустичні хвилі, використовувані в ЛЗ можуть бути різних видів і типів - поверхневі та об'ємні, поперечні (хвилі зсуву), поздовжні (хвилі стиснення), крутильні. За типом використовуваного звукопровода ЛЗ підрозділяються на хвилеводні (стрічкові і дротові) і, більш прості у виготовленні, ЛЗ з багаторазовими відображеннями (з прямим ходом променя, згорнуті, багатокутні, клиновидні). В якості електромеханічних перетворювачів застосовуються, зазвичай, п'єзоелектричні або магнітострикційні перетворювачі. Для затримки НВЧ сигналів виникає необхідність транспортувати спектр вхідного сигналу в більш низькочастотну область, для нормальної роботи акустичної частини, а потім відновити сигнал, в цьому випадку на вході і на виході встановлюються перетворювачі частоти, так як обидва перетворювача працюють з одним високостабільним гетеродином, на практиці можна вважати, що спектр вихідного сигналу ідентичний спектру вхідного.

Ультразвукові ЛЗ мають затримку від часток мілісекунди до десятків мілісекунд і використовуються для затримки сигналу кольоровості в телевізійних приймачах, в якості заходів тимчасового інтервалу в вимірювальній техніці, в якості калібраторів відстані (висоти) для радіолокаційних і радіонавігаційних пристроїв, в якості запам'ятовуючих пристроїв в обчислювальної та радіолокаційної техніки, в інших цілях.

ПРИКЛАДИ: ЛЗА-511-10, УЛ3-64-5, DL872

5. Цифрові лінії затримки

Цифрова лінія затримки являє собою цифровий пристрій, призначений для затримки цифрових сигналів у часі на задане число тактів. Час затримки в таких лініях або фіксоване, або може програмуватися ззовні. Одна лінія може володіти декількома "відводами" дозволяють отримати ряд сигналів, Йю з яких буде володіти своїм тимчасовим зсувом на задане число тактів синхронізації.

6. Оптичні ЛЗ

В оптичних ЛЗ світло затримується в процесі проходження через оптичну середу з низькою швидкістю поширення сигналу, тобто з високим показником заломлення. Найбільш поширеними є волоконно-оптичні ЛЗ (аналогічно кабельним - для радіодіапазону, існують також ЛЗ у вигляді набору плоскопаралельних пластин з кварцового скла (ешелони Майкельсона), на базі дифракційних решіток і призм, а також призменно-лінзові. Для отримання можливості використання оптичної затримки в інтегральгих мікросхемах фахівці IBM розробили модель принципово нової ЛЗ ^[1], що складається з безлічі послідовних "мікрокольцевих резонаторів", тобто, свого роду, штучну лінію.

7. Основні нормовані характеристики

• Номінальне значення затримки сигналу або діапазон встановлюваних значень
• Допустиме відхилення фактичного значення затримки від номінального або встановленого
• Робочий діапазон частот (діапазон довжин хвиль для оптичних ЛЗ)
• Допустиме ослаблення сигналу
• Параметри, що визначають допустимий спотворення форми або спектру сигналу в робочому діапазоні частот

Примітки

Література

• Фізична акустика під ред. У. Мезон. Том 1. Методи та прилади ультразвукових досліджень - М.: Мир, 1966
• Довідник по радіоелектронним пристроям: У 2-х т.; Под ред. Д. П. Лінде - М.: Енергія, 1978
• Інтегральні мікросхеми і їхні закордонні аналоги: Довідник. Том 7. / А. В. Нефедов - М.: ИП РадіоСофт, 1998
• Меєрович Л. А., Зеліченко Л. Г. Імпульсна техніка / - М.: Сов. радіо, 1954
• Литвиненко О. Н., Сошників В. І. Розрахунок формують ліній - Київ: Гостехиздат УРСР, 1962
• Яковлєв В. М. Довідник по імпульсній техніці. Видання 3 - 1972
• Іцхоки Я. С., Овчинников Н. І. Імпульсні і цифрові пристрої - М.: Радянське радіо, 1972