радиоликбез

В различных импульсных устройствах часто необходима задержка импульсов во времени. Электрические линии задержки, состоящие из звеньев LC, применяются для задержки импульсов на время от сотых долей до десятков микросекунд. Задержка импульсов основана на конечном времени распространения электромагнитной энергии вдоль линии и обусловлена переходными процессами в ее элементах.

 

Если линия нагружена на волновое сопротивление ρ, в ней не возникает отражений. Если линия разомкнута, от ее конца отражается импульс напряжения без изменения полярности. Если линия замкнута на конце накоротко, от ее конца отражается импульс напряжения противоположной полярности.

Рис. 157. Искусственные линии задержки; а — однородная с распределенными параметрами, б — неоднородная с сосредоточенными параметрами

Различают однородные линии с равномерно распределенными параметрами (емкостью и индуктивностью) и неоднородные (многоячеечные) линии с сосредоточенными параметрами.

Однородные линии выполняют в виде спирали, намотанной на гибкий диэлектрический стержень (рис. 157,а). Спираль покрывают слоем диэлектрика и заключают в медную оплетку, защищаемую пластмассовым чехлом. Емкость создается спиралью относительно оплетки, а индуктивность — витками спирали. Волновое сопротивление однородной линии ρ=√L/C невелико (до 1,5 кОм) и может быть увеличено путем расширения диаметра спирали.

Задержка линии на единицу длины

t_з=√LC мкс/см,

где L — погонная индуктивность, мкГ/см; С —погонная емкость, мкФ/см.

В однородных линиях существенна нежелательная межвитковая емкость, шунтирующая индуктивность ячейки, что вызывает искажение формы импульса на выходе линии. Для увеличения погонной индуктивности спираль наматывают на гибкий ферромагнитный стержень с высокой магнитной проницаемостью μ. При этом в √μ раз увеличиваются задержка и волновое сопротивление.

Плавную регулировку задержки импульса в однородной линии можно осуществить путем перемещения скользящего контакта вдоль витков спирали. Обычно однородные линии задержки применяют для получения небольшой (до 1 мкс) задержки. Однородные линии задержки выпускаются также и в виде специального кабеля задержки, по виду напоминающего обычный коаксиальный. Например, радиокабель задержки РКЗ-401 имеет ρ≈400 Ом и t_з ≈0,6 мкс/м. Для получения задержки импульсов на время от сотых долей до десятков микросекунд используют неоднородные линии (рис. 157,б), включающие большое количество последовательно соединенных ячеек (звеньев). Каждая ячейка состоит из сосредоточенных элементов (катушки индуктивности и конденсатора).

Волновое сопротивление неоднородной линии определяется так же, как и однородной. Время задержки импульса линией из п ячеек

t₃ = п√LC ,

Линия должна быть нагружена на резистор R_и с сопротивлением, равным волновому. Чтобы обеспечить неискаженное пропускание импульса длительностью t_и с задержкой t_з частотная характеристика линии должна быть равномерной в области частот до

f = 2 — 4/t_и

Параметры элементов ячеек приближенно рассчитывают по заданным t_и, t_з и R_и :

L=0,1 t_иR_н; C=0,1 t_и/R_н; n=tз/√LC

Пример. Рассчитать линию для задержки импульсов длительностью 0,5 мкс на время 1,5 мкс при сопротивлении нагрузки R_и= 100 Ом.        

L = 0,1 t_иR_и =0,1∗0,5∗ 10^-6∗1000 = 5∗10^-6 Г = 5 мкГ.

 

С= 0,1∗t_и/R_н= 0,1∗0,5∗10^-6/100 = 5∗10^-10 Ф = 500 пФ,

   

n = t_з  / √LC  = 30.

Более длительная задержка (до нескольких миллисекунд) осуществляется с помощью ультразвуковых линий задержки.

Читайте также: Прохождение импульсов через линейные цепи