Аналоговая линия задержки
Аналоговая линия задержки представляет собой сеть электрических компонентов, соединенных каскадно. [ сомнительно – обсудить ] , где каждый отдельный элемент создает разницу во времени между входом и выходом. Он работает с аналоговыми сигналами которых , амплитуда постоянно меняется. В случае периодического сигнала разницу во времени можно описать через изменение фазы сигнала . Одним из примеров аналоговой линии задержки является устройство с сегментной бригадой . [1]
Другие типы линий задержки включают акустические (обычно ультразвуковые ), магнитострикционные и на поверхностных акустических волнах устройства . Ряд цепей резистор-конденсатор ( RC-цепи ) можно соединить каскадом для формирования задержки. Длинная линия передачи также может служить элементом задержки. Время задержки аналоговой линии задержки может составлять всего несколько наносекунд или несколько миллисекунд и ограничивается практическим размером физической среды, используемой для задержки сигнала, и скоростью распространения импульсов в среде.
Аналоговые линии задержки применяются во многих типах схем обработки сигналов; например, телевизионный стандарт PAL использует аналоговую линию задержки для хранения всей строки развертки видео . Акустические и электромеханические линии задержки используются для создания эффекта « реверберации » в усилителях музыкальных инструментов или для имитации эха. В высокоскоростных осциллографах использовалась аналоговая линия задержки, позволяющая наблюдать формы сигналов непосредственно перед каким-либо событием запуска. В радиолокационных системах использовались жидкостные линии задержки для сравнения одного радиоимпульса с другим, а после Второй мировой войны они использовались в качестве компьютерных систем памяти.
С ростом использования методов цифровой обработки сигналов цифровые формы задержки становятся практичными и устраняют некоторые проблемы с рассеянием и шумом в аналоговых системах.
История
[ редактировать ]Индуктивно - емкостные лестничные сети использовались в качестве аналоговых линий задержки в 1920-х годах. Например, патент Фрэнсиса Хаббарда на гидропеленгатор, поданный в 1921 году. [2] Хаббард называл это искусственной линией передачи . В 1941 году Джеральд Тоуни из компании Sperry Gyrscope подал заявку на патент на компактную конструкцию лестничной схемы индуктор-конденсатор, которую он прямо назвал линией задержки времени . [3]
В 1924 году Роберт Мэтс из Bell Telephone Laboratories подал широкий патент, охватывающий практически все электромеханические линии задержки, но сосредоточив внимание на акустических линиях задержки, где столб воздуха, заключенный в трубу, служил механической средой, а телефонная трубка на одном конце и телефонная трубка. Передатчик на другом конце служил электромеханическими преобразователями. [4] Мэтса волновала проблема подавления эха на междугородных телефонных линиях, и его патент ясно объяснял фундаментальную взаимосвязь между лестничными сетями индуктор-конденсатор и механическими упругими линиями задержки, такими как его акустическая линия.
В 1938 году Уильям Спенсер Персиваль из компании Electrical & Musical Industries (позже EMI ) подал заявку на патент на акустическую линию задержки, использующую пьезоэлектрические преобразователи и жидкую среду. Он использовал воду или керосин с несущей частотой 10 МГц, а также несколько перегородок и отражателей в резервуаре задержки, чтобы создать длинный акустический путь в относительно небольшом резервуаре. [5]
В 1939 году Лоуренс Хаммонд применил электромеханические линии задержки для решения проблемы создания искусственной реверберации для своего органа Хаммонда . [6] Хаммонд использовал винтовые пружины для передачи механических волн между преобразователями звуковой катушки .
Проблема подавления многолучевых помех при приеме телевизионных сигналов побудила Кларенса Ханселла из RCA использовать линии задержки в своей заявке на патент 1939 года. Для этого он использовал «кабели задержки» — относительно короткие отрезки коаксиального кабеля, используемые в качестве линий задержки, но он признавал возможность использования магнитострикционных или пьезоэлектрических линий задержки. [7]
К 1943 году были разработаны компактные линии задержки с распределенной емкостью и индуктивностью. Типичные ранние конструкции включали намотку провода с эмалированной изоляцией на изолирующий сердечник, а затем окружение его заземленной проводящей оболочкой. В том же году Ричард Нельсон из General Electric подал патент на такую линию. [8] Другие сотрудники GE, Джон Рубель и Рой Троэлл, пришли к выводу, что изолированный провод можно намотать вокруг проводящего сердечника, чтобы добиться того же эффекта. [9] Большая часть разработки линий задержки во время Второй мировой войны была мотивирована проблемами, возникшими в радиолокационных системах.
В 1944 году Мэдисон Г. Николсон подал заявку на получение общего патента на магнитострикционные линии задержки. Он рекомендовал их использовать для приложений, требующих задержек или измерения интервалов во временном диапазоне от 10 до 1000 микросекунд. [10]
В 1945 году Гордон Д. Форбс и Герберт Шапиро подали патент на ртутную линию задержки с пьезоэлектрическими преобразователями . [11] Эта технология линий задержки будет играть важную роль, служа основой памяти с линиями задержки, используемой в нескольких компьютерах первого поколения .
В 1946 году Дэвид Аренберг подал патенты на использование пьезоэлектрических преобразователей, прикрепленных к монокристаллическим твердым линиям задержки. Он попробовал использовать кварц в качестве среды задержки и сообщил, что анизотропия кристаллов кварца вызывает проблемы. Он сообщил об успехе с монокристаллами бромида лития , хлорида натрия и алюминия . [12] [13] Арленберг разработал идею сложного 2- и 3-мерного складывания акустического пути в твердой среде, чтобы упаковать большие задержки в компактный кристалл. [14] Линии задержки, используемые для декодирования телевизионных сигналов PAL , соответствуют схеме этого патента, используя в качестве среды кварцевое стекло вместо монокристалла.
См. также
[ редактировать ]- Цифровая линия задержки
- Память линии задержки
- Задержка распространения
- Устройство с зарядовой связью
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Дж. Б. Калверт (13 января 2002 г.). «Аналоговые устройства задержки» . Проверено 28 января 2012 г.
- ^ Фрэнсис А. Хаббард, Система определения направления распространения волновой энергии, патент США № 1 641 432 , выдан 6 сентября 1927 г.
- ^ Герелд Л. Тоуни, Электрическая линия задержки времени, патент США 2 390 563 , выдан 11 декабря 1945 г.
- ^ Роберт К. Мэтес, Система передачи волн, патент США № 1 696 315 , выдан 25 декабря 1928 г.
- ^ Уильям С. Персиваль, Устройство задержки для использования при передаче колебаний, патент США 2 263 902 , 25 ноября 1941 г.
- ^ Лоуренс Хаммонд, Электрический музыкальный инструмент, патент США № 2 230 836 , выдан 4 февраля 1941 г.
- ^ Кларенс В. Ханселл, Метод и средства уменьшения множественных сигналов, патент США № 2 310 692 , выдан 9 февраля 1943 г.
- ^ Ричард Б. Нельсон, Искусственная линия электропередачи, патент США № 2 420 559 , выдан 13 мая 1947 г.
- ^ Джон Х. Рубель и Рой Э. Троэлл, Регулируемая линия задержки, патент США 2 467 857 , выдан 19 апреля 1949 г.
- ^ Мэдисон Г. Николсон-младший, Устройство задержки времени, патент США № 2 401 094 , выдан 28 мая 1946 г.
- ^ Гордон Д. Форбс и Герберт Шапиро, Линия электропередачи, патент США № 2 423 306 , выдан 1 июля 1947 года.
- ^ Дэвид Л. Аренберг, Delay Means, патент США 2 512 130 , выдан 20 июня 1950 г.
- ^ Дэвид Л. Арленберг, Средство задержки волны сжатия, патент США № 2 505 515 , выдан 25 апреля 1950 г.
- ^ Дэвид Л. Аренберг, Solid Delay Line, патент США 2624804 , выдан 6 января 1953 г.
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
