| Линейные аналоговые электронные фильтры |
|---|
Мостик-T задержки эквалайзер представляет собой электрическая фазовый фильтр цепь с использованием мостиком-T топологии , целью которой является для вставки ( в идеале) задержки постоянной на все частоты в тракте сигнала. Это класс фильтра изображений .
Приложения [ править ]
Сеть используется, когда требуется, чтобы два или более сигналов согласовывались друг с другом по некоторому критерию синхронизации. Задержка добавляется ко всем остальным сигналам, чтобы общая задержка соответствовала сигналу, который уже имеет наибольшую задержку. В телевизионном вещании, например, желательно, чтобы синхронизация импульсов синхронизации формы телевизионных сигналов от разных источников была согласована по мере их поступления в диспетчерские студии или центры коммутации сети. Это гарантирует, что перерывы между источниками не приведут к нарушению работы приемников. Другое приложение возникает, когда стереофонический звук подключается по стационарной линии, например, от внешнего вещания.до центра студии. Важно, чтобы задержка была выровнена между двумя стереоканалами, так как различие разрушит стереоизображение . Когда наземные линии связи длинные и два канала прибывают по существенно разным маршрутам, может потребоваться множество секций фильтра для полного выравнивания задержки.
Операция [ править ]
Операцию лучше всего объяснить с точки зрения фазового сдвига, вносимого сетью. На низких частотах L - это 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 короткому замыканию центрального отвода L на землю. . Трансформатордействие между двумя половинами L, которое неуклонно становилось все более значительным с увеличением частоты, теперь становится доминирующим. Обмотка катушки такова, что вторичная обмотка создает инвертированное напряжение по отношению к первичной. То есть в резонансе фазовый сдвиг теперь составляет 180 °. По мере того как частота продолжает увеличиваться, фазовая задержка также продолжает увеличиваться, и вход и выход начинают возвращаться в фазу по мере приближения к задержке всего цикла. На высоких частотах L и L 'приближаются к разомкнутой цепи, а C приближается к короткому замыканию, а фазовая задержка имеет тенденцию выравниваться при 360 °.
Связь между фазовым сдвигом (φ) и временной задержкой (T D ) с угловой частотой (ω) задается простым соотношением:
Требуется, чтобы T D была постоянной на всех частотах во всем рабочем диапазоне. Следовательно, φ должен оставаться линейно пропорциональным ω. При соответствующем выборе параметров фазовый сдвиг сети можно сделать линейным с точностью до 180 °.
Дизайн [ править ]
Четыре значения компонентов сети обеспечивают четыре степени свободы при проектировании. Из теории изображений (см. Сеть Zobel ) требуется, чтобы ветвь L / C и ветвь L / C были двойными друг другу (без учета действия трансформатора), что обеспечивает два параметра для расчета значений компонентов. Эквивалентно, для каждой передачи полюсном , сек р в ы-домене оставил полуплоскость должен иметь соответствующий нулю, сек г в правой полуплоскости таким образом, что с р = - ы г . [1] Третий параметр устанавливается путем выбора резонансной частоты, она устанавливается на (как минимум) максимальную частоту, на которой сеть должна работать.
Остается одна степень свободы, которую разработчик может использовать для максимальной линеаризации фазовой / частотной характеристики. Этот параметр обычно указывается как соотношение L / C. Как указано выше, нецелесообразно линеаризовать фазовую характеристику выше 180 °, то есть на половину цикла, поэтому после выбора максимальной частоты работы f m это устанавливает максимальную задержку, которая может быть спроектирована для схемы, и данный,
Для звукового вещания 15 кГц часто выбирается как максимальная используемая частота на стационарных телефонах. 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 множества секций в тандеме. Для телевизионных целей может быть выбрана максимальная частота 6 МГц, что соответствует задержке 83 нс. Опять же, для полного выравнивания может потребоваться много секций. В общем, гораздо больше внимания уделяется прокладке и точной длине телевизионных кабелей, потому что требуется гораздо больше секций эквалайзера для устранения такой же разницы в задержках по сравнению со звуком.
Планарная реализация сверхпроводника [ править ]
Потери в цепи приводят к уменьшению максимальной задержки, и эта проблема может быть решена с помощью высокотемпературных сверхпроводников . Такая схема была реализована в виде планарной реализации с сосредоточенными элементами в тонкой пленке с использованием микрополосковой технологии. Следы представляют собой сверхпроводящий оксид иттрия-бария-меди, а подложка - алюминат лантана . Схема предназначена для использования в микроволновом диапазоне, имеет центральную частоту примерно 2,8 ГГц и обеспечивает пиковую групповую задержку.0,7 нс. Устройство работает при температуре 77 К. Расположение компонентов соответствует схеме, показанной на принципиальной схеме в начале этой статьи, за исключением того, что взаимное расположение L 'и C' поменялось местами, так что C 'может реализован как емкость относительно земли. Одна пластина этого конденсатора является заземляющей пластиной и, таким образом, имеет гораздо более простой рисунок (простой прямоугольник), чем рисунок C, который должен быть последовательным конденсатором в основной линии передачи. [2]
См. Также [ править ]
- Всепроходный фильтр
- Эквалайзер фазы решетки
- Теорема Бартлетта о делении пополам
- Сеть Zobel
Ссылки [ править ]
- ^ Chaloupka & Колесов, стр. 233
- ^ Chaloupka & Колесов, стр. 234
Цитированные ссылки [ править ]
- Х. Дж. Чалоупка, С. Колесов, "Проектирование двумерных радиочастотных устройств с сосредоточенными элементами", Х. Вайншток, Мартин Нисенофф (редакторы), СВЧ-сверхпроводимость , Springer, 2012 ISBN 9401004501 .
Общие ссылки [ править ]
- Джей С. Адрик, «Аналоговые телевизионные передатчики», в, Эдмунд А. Уильямс (главный редактор), Национальная ассоциация вещателей, Инженерное руководство , 10-е издание, стр. 1483-1484, Тейлор и Фрэнсис, 2013 ISBN 1136034102 .
- Филип Р. Геффе, «Конструкция LC-фильтра», в, Джон Тейлор, Qiuting Huang (ред.), Справочник CRC по электрическим фильтрам , стр. 76-77, CRC Press, 1997 ISBN 0849389518 .
