3.10.2. Цепочечные линии задержки

Цепочечная линия (рис. 3.35) относится к искусственным линиям задержки и представляет собой ряд LC-ячеек с сосредоточенными постоянными.

Число ячеек n является эквивалентом длины линии с распределенными параметрами, а сосредоточенные постоянные L и С ячейки – эквивалентами погонных индуктивности L1 и емкости C1.

Конструктивно-цепочечные линии представляют собой ферритовый стержень, на который намотаны катушки индуктивности; конденсаторы присоединены одним концом между катушками, другим – к общему проводу.

Для замены в расчетах линии с распределенными параметрами цепочечной линией необходимо, чтобы полная индуктивность LОБЩ и полная емкость СОБЩ обеих линий были соответственно равны. Для длинной линии с распределенными параметрами LОБЩ = L1 и СОБЩ = C1, для цепочечной LОБЩ = Ln и СОБЩ = Сn, т. е. условие расчетной эквивалентности линий имеет вид

Так как величины L и С у цепочечной линии могут быть достаточно велики, то габариты ее получаются меньшими, чем у линии с распределенными параметрами, но при больших искажениях сигнала. Чем больше число ячеек, тем точнее цепочечная линия воспроизводит линию с распределенными параметрами.

О свойствах цепочечной и длинной линий судят по волновому сопротивлению r и величине временной задержки t3.

Заменяя с помощью выражения (3.6) параметры длинной линии L1 и С1, соответствующими параметрами L и С, получаем для цепочечной линии:

Цепочечные линии используются для задержки и формирования импульсов.

Для получения импульсов с малыми искажениями формы линия должна иметь достаточно широкую полосу пропускания. Между тем каждая ячейка цепочечной линии представляет собой фильтр нижних частот, пропускающий без заметного ослабления лишь составляющие, частоты которых меньше частоты среза fСР фильтра. Искажение импульса объясняется тем, что с повышением частоты сопротивление индуктивности ячеек, включенных последовательно с нагрузкой линии, увеличивается, а сопротивление емкостей ячеек, включенных параллельно нагрузке, уменьшается, т.е. с увеличением частоты напряжение на нагрузке линии уменьшается. Поэтому цепочечная линия формирует практически без искажений лишь такие импульсы, ширина спектра fВ которых меньше частоты среза.

Из теории фильтров известно, что частота среза: fСР = .

В главе 1 показано, что высшую гармонику спектра прямоугольного импульса с длительностью tИ можно принять равной  Следовательно, условие формирования практически безыскаженного импульса запишется в виде

Форма импульса на выходе тем больше приближается к прямоугольной, чем больше гармоник, входящих в состав его спектра, пройдет через линию без существенных искажений. Последнее зависит от частоты fСР, обратно пропорциональной квадратному корню из L и С, которые для обеспечения широкой полосы пропускания должны иметь малые значения.

Наряду с этим для получения незначительных габаритов линии число ячеек n должно быть небольшим, т.е. необходимая задержка должна обеспечиваться за счет увеличения L и С каждой ячейки. Уменьшение числа ячеек с одновременным увеличением L и С приводит к искажениям формы импульса, которые в основном сводятся к уменьшению крутизны его фронтов, так как высокочастотные составляющие спектра плохо пропускаются линией.

Во избежание отражения от конца линия должна быть согласована с нагрузкой, т.е. должно выполняться условие: r = RН.

Цепочечные линии используют для з