Мостовой эквалайзер задержки T
| Линейный аналог электронные фильтры |
|---|
Эквалайзер задержки мостового Т-образного типа представляет собой электрическую схему всепроходного фильтра, использующую топологию мостового Т-образного типа , цель которой состоит в том, чтобы вставить (в идеале) постоянную задержку на всех частотах в тракте сигнала. Это класс фильтров изображений .
Приложения
[ редактировать ]Сеть используется, когда требуется, чтобы два или более сигналов были согласованы друг с другом по некоторому критерию синхронизации. Задержка добавляется ко всем остальным сигналам, чтобы общая задержка соответствовала сигналу, который уже имеет самую большую задержку. Например, в телевизионном вещании желательно, чтобы синхронизация импульсов синхронизации телевизионных сигналов из разных источников была совмещена по мере того, как они достигают диспетчерских студий или центров коммутации сети. Это гарантирует, что перебои между источниками не приведут к сбоям в работе приемников. Другое применение возникает, когда стереофонический звук подключается по стационарной линии связи, например, от внешнего вещания к центру студии. Важно, чтобы задержка между двумя стереоканалами была выравнена, поскольку разница может разрушить стереоизображение . Когда наземные линии связи длинные и два канала приходят по существенно разным маршрутам, для полного выравнивания задержки может потребоваться множество секций фильтра.
Операция
[ редактировать ]Эту операцию лучше всего объяснить с точки зрения фазового сдвига, который вносит сеть. На низких частотах L имеет низкий импеданс, а C' — высокий импеданс, и, следовательно, сигнал проходит через сеть без сдвига по фазе. По мере увеличения частоты фазовый сдвиг постепенно увеличивается, пока на некоторой частоте ω 0 шунтирующая ветвь цепи L'C' не войдет в резонанс и не приведет к замыканию центрального отвода L на землю. . Трансформаторное действие между двумя половинками L, которое постепенно становилось все более значительным по мере увеличения частоты, теперь становится доминирующим. Обмотка катушки устроена так, что вторичная обмотка выдает инвертированное напряжение по отношению к первичной. То есть при резонансе фазовый сдвиг теперь составляет 180°. Поскольку частота продолжает увеличиваться, задержка фазы также продолжает увеличиваться, и входной и выходной сигналы начинают возвращаться в фазу по мере приближения к задержке всего цикла. На высоких частотах L и L' приближаются к разомкнутой цепи, а C — к короткому замыканию, а фазовая задержка имеет тенденцию выравниваться на 360°.
Связь между фазовым сдвигом (φ) и временной задержкой (TD ) с угловой частотой (ω) определяется простым соотношением:
Требуется, чтобы T D была постоянной на всех частотах в рабочем диапазоне. Следовательно, φ должна оставаться линейно пропорциональной ω. При подходящем выборе параметров фазовый сдвиг сети можно сделать линейным до примерно 180° фазового сдвига.
Сеть заканчивается характеристическим сопротивлением (не показано на принципиальной схеме), в идеале сопротивлением R, которое является входным сопротивлением последующей цепи или линии передачи.
Дизайн
[ редактировать ]Четыре значения компонента сети обеспечивают четыре степени свободы при проектировании. ) требуется Из теории изображений (см. Сеть Зобеля , чтобы ветвь L/C и ветвь L'/C' были двойственными друг другу (игнорируя действие преобразователя), что обеспечивает два параметра для расчета значений компонентов. Это
- и
Эквивалентно, каждый полюс передачи , sp s в s-области левой полуплоскости , должен иметь соответствующий ноль, s z в правой полуплоскости, такой, что p = − s z . [1] Третий параметр задается путем выбора резонансной частоты, она устанавливается на (по крайней мере) максимальную частоту, на которой должна работать сеть.
Остается одна степень свободы, которую разработчик может использовать для максимальной линеаризации фазовой/частотной характеристики. Этот параметр обычно обозначается как соотношение L/C. Как указано выше, линеаризовать фазовую характеристику выше 180°, т.е. половины цикла, непрактично, поэтому, как только выбирается максимальная рабочая частота f m , это устанавливает максимальную задержку, которую можно заложить в схему, и она равна данный,
Для целей вещания в качестве максимальной используемой частоты на стационарных линиях часто выбирается 15 кГц. Таким образом, эквалайзер задержки, разработанный в соответствии с этой спецификацией, может вставлять задержку 33 мкс. В действительности дифференциальная задержка, которая может потребоваться для выравнивания, может составлять многие сотни микросекунд. Потребуется цепочка из многих последовательно соединенных секций. Для телевизионных целей можно выбрать максимальную частоту 6 МГц, что соответствует задержке 83 нс. Опять же, для полного выравнивания может потребоваться множество секций. В целом прокладке и точной длине телевизионных кабелей уделяется гораздо больше внимания, поскольку требуется гораздо больше секций эквалайзера для устранения той же разницы в задержке, что и для аудио.
Планарная реализация сверхпроводника
[ редактировать ]
Потери в цепи приводят к уменьшению максимальной задержки, и эту проблему можно решить с помощью высокотемпературных сверхпроводников . Такая схема была реализована как планарная реализация с сосредоточенными элементами в тонкой пленке с использованием микрополосковой технологии. Следы представляют собой сверхпроводник оксид иттрия, бария, меди , а подложка — алюминат лантана . Схема предназначена для использования в микроволновом диапазоне, имеет центральную частоту примерно 2,8 ГГц и пиковую групповую задержку 0,7 нс. Устройство работает при температуре 77 К. Расположение компонентов соответствует схеме, показанной на принципиальной схеме в начале статьи, за исключением того, что относительные положения L' и C' поменялись местами, так что C' можно быть реализовано как емкость относительно земли. Одна пластина этого конденсатора является заземляющей плоскостью, и поэтому она имеет гораздо более простую структуру (простой прямоугольник), чем структура конденсатора C, который должен быть последовательным конденсатором в основной линии передачи. [2]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]Цитированные ссылки
[ редактировать ]- Х. Дж. Чалупка, С. Колесов, «Проектирование двумерных радиочастотных устройств с сосредоточенными элементами», Х. Вайнсток, Мартин Нисенофф (ред.), Микроволновая сверхпроводимость , Springer, 2012 г. ISBN 9401004501 .
Общие ссылки
[ редактировать ]- Джей К. Адрик, «Аналоговые телевизионные передатчики», Эдмунд А. Уильямс (главный редактор), Инженерный справочник Национальной ассоциации вещателей , 10-е издание, стр. 1483–1484, Тейлор и Фрэнсис, 2013 г. ISBN 1136034102 .
- Филип Р. Геффе, «Дизайн LC-фильтра», Джон Тейлор, Цьютинг Хуан (редакторы), Справочник CRC по электрическим фильтрам , стр. 76–77, CRC Press, 1997. ISBN 0849389518 .