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アナログ遅延線は、カスケード接続された電気部品のネットワークであり[疑わしい–議論する]、各要素は入力と出力の間に時間差を作成します。これは、振幅が連続的に変化するアナログ信号で動作します。周期信号の場合、時間差は信号の位相の変化によって説明できます。アナログ遅延線の一例として、バケット ブリッジ デバイスがあります。[1]
その他のタイプの遅延線には、音響 (通常は超音波)、磁気歪、および表面弾性波デバイスがあります。一連の抵抗器-コンデンサ回路 ( RC 回路) をカスケード接続して遅延を形成できます。長い伝送線路も遅延要素を提供できます。アナログ遅延線の遅延時間は、信号を遅延させるために使用される物理媒体の実際のサイズと媒体内のインパルスの伝播速度によって制限され、わずか数ナノ秒または数ミリ秒になる場合があります。
アナログ遅延線は、多くの種類の信号処理回路に適用されます。たとえば、PALテレビ規格では、アナログ遅延線を使用してビデオの走査線全体を保存します。音響遅延線と電気機械遅延線は、楽器のアンプで「残響」効果を提供したり、エコーをシミュレートしたりするために使用されます。高速オシロスコープでは、アナログ遅延線を使用して、トリガー イベントの直前の波形を観察できます。レーダー システムでは、液体遅延線を使用して無線の 1 つのパルスを別のパルスと比較し、第二次世界大戦後にはコンピューターのメモリシステムとして使用されました。
デジタル信号処理技術の使用が増えるにつれて、デジタル形式の遅延が実用的になり、アナログ システムにおける消費電力やノイズの問題の一部が解消されます。
歴史
インダクタ–コンデンサ ラダー ネットワークは、1920 年代にアナログ遅延線として使用されました。たとえば、フランシス ハバードが 1921 年に申請したソナー方向探知機の特許があります。 [2] ハバードはこれを人工伝送線と呼んでいました。1941 年に、スペリー ジャイロスコープ カンパニーのジェラルド タウニーは、インダクタ – コンデンサ ラダー ネットワークのコンパクトなパッケージに関する特許を申請し、これを時間遅延線と明確に呼びました。[3]
1924年、ベル電話研究所のロバート・マセスは、基本的にすべての電気機械式遅延線をカバーする広範な特許を申請したが、パイプ内に閉じ込められた空気柱が機械媒体として機能し、一方の端に電話受信機、もう一方の端に電話送信機があり、電気機械変換器として機能する音響遅延線に焦点を当てていた。[4]マセスは長距離電話回線のエコー抑制 の問題に着目し、彼の特許は、インダクタとコンデンサのラダーネットワークと、音響回線などの機械的弾性遅延線との間の基本的な関係を明確に説明していた。
1938年、エレクトリカル・アンド・ミュージカル・インダストリーズ（後のEMI ）のウィリアム・スペンサー・パーシバルは、圧電トランスデューサーと液体媒体を使用した音響遅延線の特許を申請した。彼は水または灯油を使用し、10MHzの搬送周波数で、遅延タンク内に複数のバッフルと反射器を配置して、比較的小さなタンク内に長い音響経路を作成した。[5]
1939年、ローレンス・ハモンドは、ハモンドオルガンの人工的な残響音を作り出すという問題に電気機械式遅延線を応用しました。[6]ハモンドは、ボイスコイルトランスデューサー 間で機械波を伝達するためにコイルスプリングを使用しました。
テレビ受信におけるマルチパス干渉を抑制するという問題から、RCAのクラレンス・ハンセルは 1939 年の特許出願で遅延線を使用することにしました。彼はこのために「遅延ケーブル」、つまり比較的短い同軸ケーブルを遅延線として使用しましたが、磁気歪遅延線や圧電遅延線を使用する可能性も認識していました。[7]
1943年までに、分布容量と分布インダクタンスを備えたコンパクトな遅延線が考案されました。典型的な初期の設計では、エナメル絶縁線を絶縁コアに巻き付け、それを接地された導電性ジャケットで囲むというものでした。ゼネラルエレクトリックのリチャード・ネルソンは、その年にそのような遅延線の特許を申請しました。[8] GEの他の従業員であるジョン・ルーベルとロイ・トロエルは、絶縁線を導電性コアに巻き付けると、同じ効果が得られると結論付けました。[9]第二次世界大戦中の遅延線の開発の多くは、レーダーシステム で発生した問題に動機付けられていました。
1944年、マディソン・G・ニコルソンは磁歪遅延線に関する一般特許を申請した。彼は、10～1000マイクロ秒の範囲での遅延や間隔の測定を必要とする用途にこの遅延線の使用を推奨した。[10]
1945年、ゴードン・D・フォーブスとハーバート・シャピロは、圧電トランスデューサーを備えた水銀遅延線の特許を申請しました。[11]この遅延線技術は、いくつかの第一世代のコンピューターで使用された遅延線メモリ の基礎となり、重要な役割を果たしました。
1946年、デイビッド・アレンバーグは、単結晶の固体遅延線に取り付けられた圧電トランスデューサーの使用に関する特許を申請した。彼は遅延媒体として石英を使用しようとしたが、石英結晶の異方性が問題を引き起こすと報告した。彼は、臭化リチウム、塩化ナトリウム、アルミニウムの単結晶で成功したと報告した。[12] [13] アレンバーグは、長い遅延をコンパクトな結晶にパッケージ化するために、固体媒体内の音響経路を2次元および3次元で複雑に折りたたむというアイデアを開発した。[14] PALテレビ信号を デコードするために使用される遅延線は、この特許の概要に従っており、媒体として単結晶の代わりに 石英ガラスを使用しています。
参照
参考文献
- ^ JB Calvert (2002年1月13日). 「アナログ遅延デバイス」 . 2012年1月28日閲覧。
- ^ フランシス・A・ハバード、「波エネルギーの伝播方向を決定するシステム」、米国特許 1,641,432、1927年 9 月 6 日付与。
- ^ Gereld L. Tawney、「電気的時間遅延線」、米国特許 2,390,563、1945年 12 月 11 日付与。
- ^ Robert C. Mathes、「波動伝送システム」、米国特許 1,696,315、1928年 12 月 25 日に付与。
- ^ William S. Percival、「振動の伝達に使用するための遅延装置」、米国特許 2,263,902、1941年 11 月 25 日。
- ^ ローレンス・ハモンド、電気楽器、米国特許2,230,836、1941年2月4日付与。
- ^ Clarence W. Hansell、「多重信号を低減する方法および手段」、米国特許 2,310,692、1943年 2 月 9 日付与。
- ^ Richard B. Nelson、「人工伝送線路」、米国特許 2,420,559、1947年 5 月 13 日付与。
- ^ John H. Rubel と Roy E. Troell、「調整可能な遅延線」、米国特許 2,467,857、1949年 4 月 19 日付与。
- ^ Madison G. Nicholson Jr.、「時間遅延装置」、米国特許 2,401,094、1946年5月28日付与。
- ^ Gordon D. ForbesとHerbert Shapiro、「伝送線路」、米国特許2,423,306、1947年7月1日付与。
- ^ David L. Arenberg、「遅延手段」、米国特許 2,512,130、1950年 6 月 20 日に付与。
- ^ David L. Arlenberg、「圧縮波遅延手段」、米国特許 2,505,515、1950年 4 月 25 日付与。
- ^ David L. Arenberg、「Solid Delay Line」、米国特許 2,624,804、1953年 1 月 6 日付与。