Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами (1985) (1151877), страница 76
Текст из файла (страница 76)
МЭЛЗ является видеочастотной линией задержки. Отводы пронумерованы от 6 до У вЂ” 1. Задержка на одно звено типа т Чоо ж),З)гг.С. (21.23) При этом частота среза со,=2/тоо. Если задержка небольшая, то достаточно выбрать, чтобы ширина спектра Р(со,/4п, т. е. меньше частоты среза в 2 раза. На практике МЭЛЗ собирается из стандартных безотводных линий задержки, каждая из которых обычно состоит из шести звеньев.
Для составления МЭЛЗ необходимо, чтобы звено обладала как можно более равномерной амплитудной характеристикой в полосс частот, го соответствующей спектру импуль- са, н как можно более линейной йа фазовой характеристикой. зг-гдчго зч На рис. 21.10 изображены амдл плитудные характеристики двух стандартных звеньев — линии за. держки Э вЂ” 1 (то=0,5 мкс, харакУПж 1 тернстическое сопротивление йу= =500 Ом) н линии задержки ЛЗТ вЂ” 2,0 — 1200 (то=2 мкс, Ф= =1200 Ом). Линия Э вЂ” 1 обладая 1 г г О У,МГи Ет РаВНОМЕРНОй аМПЛИтУДНОй Ха- рактеристикой в большей полоРис. 21.10.
Амплитудно-частотная ка- се. Поэтому она пригодна для рактеристнка МЭЛЗ создания многоотводных линий с большим числом отводов. Максимальная задержка (максимальное число звеньев) зависит от скорости уменьшения амплитудной характеристики звена йо(/) в начале координат. Поскольку звенья соединяются последовательно, то амплитудная характеристика всей многоотводной линии согласно (21.22) может быть записана в виде й(/) =йо(/).
(21.24) Здесь /. — число звеньев, причем и= (А/ — 1)1, 1=то/т„а т — задержка безотводной линии. Если /с'=й'(/) при /=О, то можно записать, что в области, близкой к /=О, йо(/) йо(/) = 1 — й7. Поскольку спад йо(/) должен быть малым, то й'/ч;.1. Поэтому из (21.24) получаем й(1) ж 1 — Ьй'/. (21.25) Определяя граничную частоту /, многоотводной линии из условия равенства нулю выражения (21.25), находим /„- 1/И'. (21.26) Например, для линии Э вЂ” 1 коэффициент й'=0,01 1/МГц.
На рис. 21.10 идеализированная характеристика йо(/) для Э вЂ” 1 изо- зз4 бражена штриховой линией. (Пульсации вблизи нуля существенного значения не имеют, их положение и величина зависят от выбранного экземпляра, в то время как й' одинаково.) Если взять йг= =160 шт. (время задержки 80 мкс), то 1,=0,63 ~МГц, что с достаточной для практики точностью совпадает с экспериментальными данными (рис. 21.10).
Из формулы (21.26) можно определить примерную максимальную границу для базы в случае использования МЭЛЗ со стандартными звеньями. Если положить Р=~„то В = рт м й7 тю!7й' = 717 т4(И вЂ” 1) й' = та/й'. (21.27) Для звена типа Э вЂ” 1 получаем В=50. Следовательно, такой тип линий задержки не позволяет получить очень больших значений баз. Можно полагать, что В=50 —:150 является максимальной, причем верхний предел требует коррекции амплитудной характеристики. Достоинствами МЭЛЗ являются простота изготовления, малое потребление энергии, малые потери сигнала. Недостатки МЭЛЗ— малые базы ШПС, относительно большие габариты.
Многоогводные электромагнитные линии задержки. В качестве таких линий используют отрезки кабеля (рис. 21.11). Поскольку Рис. 21.11. Многоотаодная электромагнитная линия задержки скорость распространения волны по кабелю не очень сильно отличается от скорости распространения в свободном пространстве, то получить большие задержки при разумных габаритах фильтра нельзя. Например, в 1121, 138] описан согласованный фильтр, в котором используется кабель длиной 195 м. Он обеспечивает полную задержку 1 мкс и имеет 20 отводов.
(Общее сжатие равно 100, что обеспечивается дополнительной обработкой сигнала на выходе отвода паласовым фильтром). Отводы сделаны с помощью коаксиальных ответвителей. В работе 11381 приведена фотография многоотводной линии задержки, собранной нз свернутого миниатюрного экранированного кабеля. Отводы осуществляются с помощью коаксиальных катушек связи за счет утечки поля через оплетку 'экрана. Число отводов равно 40. Многоотводные линии задержки с поверхностными акустическими волнами. МЛЗ ПАВ являются ультразвуковыми линиями задержки и получили широкое распространение в связи с развитием интегральной технологии.
Широкое использование ультразвуковых линий задержки (УЛЗ), в том числе и МЛЗ ПАВ, объясняется тем, что скорость ультразвуковой волны в звукопроводе много меньше скорости света. Это и позволяет при малых габаритах УЛЗ полу12г ззз Т а бл н ц а 21.!. Скорость распространении ультразвука л Ьо «а но о о« а .« «о О «аа о Ь«5 а 5 а а «а о о оао ах«а хо ох« О ~ам о, х хо Ох 8 о а о и «х о „ ах« х, о йо хи е 3 ««о оо ,йо ай ао о ««Ы ««о а Ы « о х Е- ах Воо о* «, х оо а .
Ока 2860 2440 2110 2760 3200 2350 5080 4310 3710 4785 5370 4000 3080 2620 2260 2960 3515 2560 169 1042 4!8 495 145 154 7100 36200 12 500 х«15 40 7630 5850 0,34 0,35 0,35 о,з! 0,17 О, л22 6260 5460 4700 5630 5570 4260 2,7 19,1 8,9 8,8 2,6 3,6 Алюминий Вольфрам Медь Никель Кварц Стекло Наибольшая скорость распространения — скорость продольной волны в неограниченной среде, наименьшая — скорость поверхностной волны. Например, если взять алюминиевый стержень, то для получения задержки в 1 мс необходимо, чтобы его длина была равна 6,08 м (продольная волна) нлн 2,86 м (поверхностная волна). Прн этом длина волны, определяемая по формуле 7ь = 07'7, (21.28) равна 6,08 см (о«а Р1) н 2,86 см (о= 17а) соответственно, если частота 7=100 кГц. Принципиально для создания МЛЗ можно использовать любой пз перечисленных типов волн, если возбудить именно этот тнп волны н между началом н концом линии обеспечить съем колебаний через интервалы, кратные длительности импульсов.
Следует подчеркнуть, что возбуждение ультразвуковых колебаннй производится радиочастотными колебаниями, причем частоты колебаний, естественно, равны, а длины волн отличаются нз-за различия скоростей распространения. Возбуждение ультразвуковых волн осуществляется с помощью преобразователей электрнческнх колебаний в механические с дан- 356 чнть относительно большую задержку сигнала по времени по сравнению с задержкой в кабеле.
Скорость распространения ультразвуковых волн зависит от материала звукопровода н типа волны. В основном для создания линий задержки используется звукопровод в виде твердого тела, причем материал подбирается в зависимости от назначения линии. В твердом теле могут распространяться следующие волны 11391: продольные, поперечные (сдвнговые), изгибные, волны растяжения, поверхностные (релеевскне) н крутнльные. Название соответствует типу колебания, которое совершает частица твердого тела. В табл. 21.1 приведены значения скоростей продольных, поперечных н поверхностных волн для некоторых металлов, а также постоянные, которыми онн характеризуются !139]. ным типом волны. Прием задержанных импульсов производится при помощи обратных преобразователей механических колебаний в электрические. Для создания ультразвуковых линий задержки используются два типа преобразователей (прямых и обратных): пьезоэлектрические и магнитострикционные.
Первые основаны на пьезоэлектрическом эффекте, который заключается в растяжении нли сжатии определенного кристалла (кварца, турмалина и др.) под действием электрического поля. Второй основан на магнитострикционном эффекте — изменении размеров ферромагнитного материала под действием магнитного поля. Оба эти эффекта обратимы. Пьезоэлектрические преобразователи позволяют возбуж.дать продольные, поперечные, поверхностные и крутильные волны, а магнитострикционные — продольные.
Хотя, принципиально и можно создать МЛЗ на любом типе волны, но наиболее просто осуществить большое число отводов можно только при использовании поверхностных акустических волн (ПАВ). Именно МЛЗ ПАВ получили наибольшее распро- пдпйппппппп пппдиппппп Рис. 21.13. Согласованный Фильтр на МЛЗ ПАВ для сигнала Баркера с л1='5 Рис. 21.12. Встречна-штыревой нреобразователь для возбуждения ПАВ страненне в настоящее время н считаются одним из перспективных устройств для обработки ШПС [124, 130, 1311. Возбуждение ПАВ в звукопроводе производится с помощью встречно-штыревых преобразователей (ВШП) 1124, 130, 1311.
Схематическое изображение ВШП приведено на рнс. 21.12 (а — вид сбоку на звукопровод, б — вид сверху). Наиболее простой ВШП преда67 ставляет собой совокупность параллельно расположенных металлических электродов, размещенных на поверхности звуко- провода, в качестве которого используется твердый пьезоэлектрик. Электроды имеют периодическую структуру. Они разделены на две группы, а к общим элементам групп присоединяются входные (выходные клеммы). При подаче на входы электрического поля в звукопроводе возникает электрическое поле, которое за счет пьезоэлектрического эффекта создает механические напряжения, приводящие к появлению ультразвуковых волн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
