Analogowa linia opóźniająca - Analog delay line
Linia opóźniająca analogowy jest sieć z elementów elektrycznych połączonych kaskadowo , w którym każdy pojedynczy element tworzy się różnicę czasu pomiędzy wejściem i wyjściem. Działa na sygnałach analogowych , których amplituda zmienia się w sposób ciągły. W przypadku sygnału okresowego różnicę czasu można opisać jako zmianę fazy sygnału. Jednym z przykładów analogowej linii opóźniającej jest urządzenie brygady kubełkowej .
Inne typy linii opóźniających obejmują urządzenia akustyczne (zwykle ultradźwiękowe ), magnetostrykcyjne i powierzchniowe fale akustyczne . Szereg obwodów rezystor-kondensator (obwody RC ) można połączyć kaskadowo w celu utworzenia opóźnienia. Długa linia transmisyjna może również zapewniać element opóźniający. Czas opóźnienia analogowej linii opóźniającej może wynosić tylko kilka nanosekund lub kilka milisekund, ograniczony praktycznym rozmiarem medium fizycznego używanego do opóźnienia sygnału i prędkością propagacji impulsów w ośrodku.
Analogowe linie opóźniające są stosowane w wielu typach obwodów przetwarzania sygnałów; na przykład standard telewizyjny PAL wykorzystuje analogową linię opóźniającą do przechowywania całej linii skanowania wideo . Akustyczne i elektromechaniczne linie opóźniające służą do zapewnienia efektu „ pogłosu ” we wzmacniaczach instrumentów muzycznych lub do symulacji echa. Szybkie oscyloskopy wykorzystywały analogową linię opóźniającą, aby umożliwić obserwację przebiegów tuż przed jakimś zdarzeniem wyzwalającym.
Wraz z rosnącym wykorzystaniem technik cyfrowego przetwarzania sygnałów, cyfrowe formy opóźnienia są praktyczne i eliminują niektóre problemy z rozpraszaniem i szumem w systemach analogowych.
Historia
Sieci drabinkowe typu induktor - kondensator były używane jako analogowe linie opóźniające w latach dwudziestych XX wieku. Na przykład patent Francisa Hubbarda na sonarowy lokalizator kierunków zgłoszony w 1921 r. Hubbard nazwał to sztuczną linią transmisyjną . W 1941 roku Gerald Tawney ze Sperry Gyroscope Company złożył wniosek o patent na kompaktowe opakowanie sieci drabinki indukcyjno-kondensatorowej, którą wyraźnie nazwał linią opóźniającą .
W 1924 roku Robert Mathes z Bell Telephone Laboratories złożył szeroki patent obejmujący zasadniczo wszystkie elektromechaniczne linie opóźniające, ale skupiający się na akustycznych liniach opóźniających, w których kolumna powietrza ograniczona do rury służyła jako medium mechaniczne, a słuchawka telefoniczna na jednym końcu i telefon nadajnik na drugim końcu służył jako przetworniki elektromechaniczne. Mathes był motywowany problemem tłumienia echa w długodystansowych liniach telefonicznych, a jego patent jasno wyjaśnił podstawową zależność między sieciami drabin indukcyjno-kondensatorowymi a mechanicznymi elastycznymi liniami opóźniającymi, takimi jak linia akustyczna.
W 1938 roku William Spencer Percival z Electrical & Musical Industries (później EMI ) złożył wniosek o patent na akustyczną linię opóźniającą wykorzystującą przetworniki piezoelektryczne i ciekłe medium. Użył wody lub nafty , o częstotliwości nośnej 10 MHz, z wieloma przegrodami i reflektorami w zbiorniku opóźniającym, aby stworzyć długą ścieżkę akustyczną w stosunkowo małym zbiorniku.
W 1939 roku Laurens Hammond zastosował elektromechaniczne linie opóźniające do problemu tworzenia sztucznego pogłosu dla swoich organów Hammonda . Firma Hammond wykorzystała sprężyny śrubowe do przesyłania fal mechanicznych między przetwornikami cewki drgającej.
Problem tłumienia wielodrogowych zakłóceń w odbiorze telewizji zmotywował Clarence'a Hansella z RCA do zastosowania linii opóźniających w swoim zgłoszeniu patentowym z 1939 roku. Użył do tego „kabli opóźniających”, stosunkowo krótkich kawałków kabla koncentrycznego używanego jako linie opóźniające, ale dostrzegł możliwość zastosowania magnetostrykcyjnych lub piezoelektrycznych linii opóźniających.
Do 1943 roku opracowano kompaktowe linie opóźniające z rozproszoną pojemnością i indukcyjnością. Typowe wczesne projekty obejmowały nawijanie izolowanego emalią drutu na rdzeń izolacyjny, a następnie otaczanie go uziemionym płaszczem przewodzącym. Richard Nelson z General Electric złożył w tym roku patent na taką linię. Inni pracownicy GE, John Rubel i Roy Troell, doszli do wniosku, że izolowany drut można owinąć wokół przewodzącego rdzenia, aby osiągnąć ten sam efekt. Znaczna część rozwoju linii opóźniających podczas II wojny światowej była motywowana problemami napotkanymi w systemach radarowych .
W 1944 roku Madison G. Nicholson złożył wniosek o ogólny patent na magnetostrykcyjne linie opóźniające. Zalecał ich użycie do zastosowań wymagających opóźnień lub pomiaru interwałów w przedziale czasowym od 10 do 1000 mikrosekund.
W 1945 roku Gordon D. Forbes i Herbert Shapiro złożyli patent na linię opóźniającą rtęci z przetwornikami piezoelektrycznymi . Ta technologia linii opóźniającej odegrałaby ważną rolę, służąc jako podstawa pamięci linii opóźniającej używanej w kilku komputerach pierwszej generacji .
W 1946 roku David Arenberg złożył patenty obejmujące użycie przetworników piezoelektrycznych podłączonych do monokrystalicznych stałych linii opóźniających. Próbował użyć kwarcu jako medium opóźniającego i stwierdził, że anizotropia w kryształach kwarcu powoduje problemy. Odnotował sukces z pojedynczymi kryształami bromku litu , chlorku sodu i glinu . Arlenberg opracował koncepcję złożonego dwu- i trójwymiarowego zwijania ścieżki akustycznej w ośrodku stałym w celu upakowania dużych opóźnień w zwarty kryształ. Linie opóźniające używane do dekodowania sygnałów telewizyjnych PAL są zgodne z zarysem tego patentu, wykorzystując szkło kwarcowe jako medium zamiast pojedynczego kryształu.
Zobacz też
- Cyfrowa linia opóźniająca
- Pamięć linii opóźniającej
- Opóźnienie propagacji
- Urządzenie ze sprzężeniem ładunkowym