Линия задержки — устройство, предназначенное для задержки электромагнитных сигналов на определённый промежуток времени (фиксированный, переключаемый или с плавной регулировкой). Линии задержки (далее ЛЗ) широко применяются в разных областях радиоэлектронных технологий — в радиолокации и радионавигации, измерительной технике, вычислительной технике и автоматике, электроакустике (ревербераторы), технике связи, в научных исследованиях

Классификация

Существуют ЛЗ для задержки электрических сигналов (НЧ, ВЧ, СВЧ) и для задержки оптических (световых сигналов)

• ЛЗ для задержки электрических сигналов
  • Аналоговые ЛЗ
    • ЛЗ на линиях с распределёнными параметрами (кабельные, волноводные)
    • Искусственые ЛЗ (цепи с сосредоточенными параметрами)
    • ЛЗ с преобразованием электрических сигналов в сигналы другой физической природы (ультразвуковое, оптическое излучение) и обратно
  • Цифровые ЛЗ
    • Аппаратно реализованные цифровые ЛЗ
    • Программно реализованные ЛЗ
  • Акустооптические ЛЗ
    • Акустооптические ЛЗ с прямым детектированием
    • Акустооптические ЛЗ гетеродинного типа

ЛЗ подразделяются также на широкополосные (как правило, с нижней частотой 0 Гц) и узкополосные (для задержки сверхвысокочастотного или оптического сигнала). СВЧ и оптические линии бывают дисперсионными (волновая скорость зависит от частоты) и бездисперсионными.

ЛЗ с распределёнными параметрами

Наиболее простой способ реализации задержки электрического сигнала — использование в качестве задерживающей среды линий передачи определённой длины, так как скорость распространения сигнала в линиях конечна и относительно стабильна, сигнал при прохождении через линию задерживается на время пропорциональное её длине. В качестве линии могут использоваться радиочастотные кабели, полосковые и микрополосковые линии, а также волноводы, преимущественно ферритовые (с использованием магнитостатических волн), линия обязательно должна иметь хорошо согласованную нагрузку на выходе, для предотвращения искажения сигнала. Исторически наибольшее распространение приобрели кабельные ЛЗ — на коаксиальных кабелях (используются в основном в качестве калибраторов задержки) и спиральных кабелях (используются в осциллографах для задержки сигнала относительно начала развёртки и в других целях). Кабельные ЛЗ просты в устройстве, надёжны, имеют малую дисперсию, широкополосны (от нуля до сотен мегагерц), недостатком является малая задержка (доли микросекунды, реже единицы микросекунд).

Конструктивная реализация:

• Встраиваемые бескорпусные ЛЗ в виде бухты кабеля с выводами под распайку или с коаксиальнными разъёмами;
• Встраиваемые ЛЗ на полосковых или ферритовых волноводах в виде микромодуля или микросхемы;
• ЛЗ как самостоятельные устройства (калибраторы), имеют корпус с разъемами, могут содержать одну, две или несколько ЛЗ, а также, дополнительные элементы — аттенюатор, ферритовый вентиль, элементы коммутации коаксиальных трактов.

Искусственные ЛЗ

Искусственная ЛЗ представляет собой последовательность звеньев, имитирующих реальную линию. В качестве звеньев могут быть использованы LC-цепочки из конденсаторов, индуктивных элементов или, в некоторых случаях (в СВЧ-технике), резонаторы с распределёнными параметрами. Искусственные ЛЗ применяются для временно́й расстановки импульсов в устройствах радиолокации, радионавигации, для задержки СВЧ сигналов и в других целях, выполнены чаще всего в виде модулей с множеством отводов, что позволяет получить разные значения задержки, существуют также ЛЗ с регулируемой задержкой. Искусственные ЛЗ позволяют получить большие значения задержки чем естественные линии на кабелях и волноводах, однако неудобны тем, что имеют малый рабочий диапазон, поэтому постепенно заменяются цифровыми ЛЗ — в импульсной технике и акустическими — в СВЧ-технике.

ПРИМЕР: ЛЗТ-4,0-1200.

Ультразвуковые ЛЗ

Принцип работы ультразвуковых ЛЗ состоит в том, что электри­ческий сигнал с помощью электромеханического преобразователя преобразуется в механические колебания, которые затем распро­страняются и виде упругих волн по определенному направлению через звукопровод и далее снова преобразуются в электрический сигнал. Время задержки выходного сигнала относительно входного определяется акустическими параметрами среды звукопровода, его размерами и конфигурацией и типом волн. Акустические волны, используемые в ЛЗ могут быть разных видов и типов — поверхностные и объёмные, поперечные (волны сдвига), продольные (волны сжатия), крутильные. По типу используемого звукопровода ЛЗ подразделяются на волноводные (ленточные и проволочные) и, более простые в изготовлении, ЛЗ с многократными отражениями (с прямым ходом луча, свёрнутые, многоугольные, клиновидные). В качестве электромеханических преобразователей применяются, обычно, пьезоэлектрические или магнитострикционные преобразователи. Для задержки СВЧ сигналов возникает необходимость транспортировать спектр входного сигнала в более низкочастотную область, для нормальной работы акустической части, а затем восстановить сигнал, в этом случае на входе и на выходе устанавливаются преобразователи частоты, так как оба преобразователя работают с одним высокостабильным гетеродином, на практике можно считать, что спектр выходного сигнала идентичен спектру входного.

Ультразвуковые ЛЗ имеют задержку от долей миллисекунды до десятков миллисекунд и используются для задержки сигнала цветности в телевизионных приёмниках, в качестве мер временного интервала в измерительной технике, в качестве калибраторов расстояния (высоты) для радиолокационных и радионавигационных устройств, в качестве запоминающих устройств в вычислительной и радиолокационной технике, в других целях.

ПРИМЕРЫ: ЛЗА-511-10, УЛ3-64-5, DL872

Цифровые линии задержки

Цифровая линия задержки представляет собой цифровое устройство, предназначенное для задержки цифровых сигналов во времени на заданное число тактов. Время задержки в таких линиях либо фиксированное, либо может программироваться извне. Одна линия может обладать несколькими «отводами» позволяющими получить ряд сигналов, каждый из которых будет обладать своим временным смещением на заданное число тактов синхронизации.

Оптические ЛЗ

В оптических ЛЗ свет задерживается в процессе прохождения через оптическую среду с низкой скоростью распространения сигнала, то есть с высоким показателем преломления. Наиболее распространёнными являются волоконно-оптические ЛЗ (аналогично кабельным — для радиодиапазона, существуют также ЛЗ в виде набора плоскопараллельных пластин из кварцевого стекла (эшелоны Майкельсона), на базе дифракционных решеток и призм, а также призменно-линзовые. Для получения возможности использования оптической задержки в интегральгых микросхемах специалисты IBM разработали модель принципиально новой ЛЗ^[1], состоящей из множества последовательных «микрокольцевых резонаторов», то есть, своего рода, искусственную линию.

Основные нормируемые характеристики

• Номинальное значение задержки сигнала или диапазон устанавливаемых значений
• Допустимое отклонение фактического значения задержки от номинального или установленного
• Рабочий диапазон частот (диапазон длин волн для оптических ЛЗ)
• Допустимое ослабление сигнала
• Параметры, определяющие допустимое искажение формы или спектра сигнала в рабочем диапазоне частот

Примечания