NO121162B

NO121162B -

Info

Publication number: NO121162B
Application number: NO3988/68A
Authority: NO
Inventors: T Fjaellbrant
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1967-10-09
Filing date: 1968-10-08
Publication date: 1971-01-25
Also published as: DK119014C; SE323104B; DK119014B

Description

Forsinkelsesanordning. Delay device.

Den foreliggende oppfinnelse vedrorer en forsinkelsesanordning omfattende et nettverk med en seriegren av flere serieelementer og med shuntelementer tilkoblet seriegrenen, samt signalkilder tilkoblet nettverket mellom dets inngangs- og utgangsklemmer. The present invention relates to a delay device comprising a network with a series branch of several series elements and with shunt elements connected to the series branch, as well as signal sources connected to the network between its input and output terminals.

Tidligere kjente forsinkelsesanordninger er normalt oppbygd som nettverk av induktanser og kapasitanser med induktansene i serie-armene og kapasitansene i shuntarmene. Forsinkelsen i disse an-ordninger kan gjores variabel enten ved at kapasitansene utformes som variable kapasitansdioder eller ved at induktansene utformes som spoler viklet rundt et magnetisk materiale, hvis magnetiske egenskaper styres elektrisk. På denne måte kan man oppnå en variasjon i forsinkelsen på ca. 5 10 % omkring en middelverdi. Med en forsinkelsesanordning ifolge oppfinnelsen, utformet f.eks. med LC-ledd, oppnår man dels en maksimal forsinkelse som tilsvarer den dobbelte forsinkelse av det som tidligere er oppnådd med LC-leddene i normal kobling, dels en mulighet for elektrisk å Previously known delay devices are normally structured as networks of inductances and capacitances with the inductances in the series arms and the capacitances in the shunt arms. The delay in these devices can be made variable either by the capacitances being designed as variable capacitance diodes or by the inductances being designed as coils wound around a magnetic material, whose magnetic properties are controlled electrically. In this way, a variation in the delay of approx. 5 10% around a mean value. With a delay device according to the invention, designed e.g. with LC links, one achieves a maximum delay that corresponds to twice the delay of what was previously achieved with LC links in normal connection, and partly an opportunity for electrical

variere denne forsinkelse ned til forsinkelsen null. vary this delay down to the zero delay.

Dette oppnås ifolge den foreliggende oppfinnelse med en forsinkelsesanordning som kjennetegnes ved at to av signalkildene er koblet til på den ene siden hvert sitt av to av shuntelementene i deres fra seriegrenen vendte tilkoblingspunkter, og på den andre siden til punkter i anordningen, hvilke over serieelementer i seriegrenen står i forbindelse med de to shuntelementenes mot seriegrenen vendte tilkoblingspunkter, dvs. hver av signalkildene er koblet til et shuntelement over minst ett serieelement, og at de to signalkildene er anordnet for å avgi signaler i avhengighet av et til inngangskiemmene innmatet signal og av innbyrdes forskjellig polaritet. This is achieved according to the present invention with a delay device which is characterized in that two of the signal sources are connected on one side to two of the shunt elements in their connection points facing away from the series branch, and on the other side to points in the device, which over series elements in the series branch is connected to the connection points of the two shunt elements facing the series branch, i.e. each of the signal sources is connected to a shunt element over at least one series element, and that the two signal sources are arranged to emit signals depending on a signal fed to the input cells and on each other different polarity.

Oppfinnelsen skal nærmere beskrives ved hjelp av utforelses-eksempler ved hjelp av tegningene, der The invention shall be described in more detail with the help of embodiment examples with the help of the drawings, there

fig. 1 viser en med LC-ledd oppbygget forsinkelsesanordning, hvis overfbringsfunksjon F har nullpunkter symmetrisk plassert fig. 1 shows a delay device constructed with LC links, whose transfer function F has zero points symmetrically placed

i det komplekse frekvensplanets hoyre halvdel, in the complex frequency plane's right half,

fig. 2 viser en noe modifisert forsinkelsesanordning med to adskilte og resistivt avsluttede LC-ledd, fig. 2 shows a somewhat modified delay device with two separated and resistively terminated LC links,

fig. 3 viser en modifikasjon av anordningen ifolge fig. 2 med separat,variabel signalinnmatning til LC-leddene, fig. 3 shows a modification of the device according to fig. 2 with separate, variable signal input to the LC links,

fig. 4 viser en modifikasjon av anordningen ifolge fig. 1 med felles, variabel signalinnmatning til LC-leddene, fig. 4 shows a modification of the device according to fig. 1 with common, variable signal input to the LC links,

fig. 5 viser en forsinkelsesanordning med RC-ledd og felles variabel signalinnmatning til RC-leddene, fig. 5 shows a delay device with RC links and common variable signal input to the RC links,

fig. 6 viser poler og nullpunkter inntegnet i det komplekse fig. 6 shows poles and zero points drawn in the complex

frekvensplanet, og the frequency plane, and

fig. 7 viser en anordning med CR-ledd. fig. 7 shows a device with CR joints.

Forsinkelsesanordningen ifolge fig. 1 omfatter et nettverk med tre LC-ledd, hvorved induktansene inngår i serieelementer og kapasitansene i shuntelementene. Nettverket er beregnet på å innkobles på inngangssiden I til en signalkilde eQ, hvis signaler via nettverket og et isolasjonstrinn uttas med en viss forsinkelse på utgangssiden U. Isolasjonstrinnet utgjores av en transistor Tr, hvis basis er tilkoblet nettverket, hvis kol-lektor er tilkoblet en positiv spenningskilde og hvis emitter er koblet dels over en motstand 12 til en negativ spenningskilde, dels til utgangssiden U. Shuntelementenes nedre til-kobl ing ski emmer er forbundne med hverandre og med en lavohmig signalkilde eQ, og nettverkets utgangsende er over en avslut-ningsmotstand 10 tilkoblet en lavohmig signalkilde -eQ. Til nettverket innkobles således dels et signal med samme storrelse og polaritet som inngangssignalet, dels et signal med samme storrelse som inngangssignalet men med motsatt polaritet. Ved denne utformning vil forsinkelsesanordningens overforings-funksjon få nullpunkter (tellerpolynomets rotter) som ligger, symmetrisk i den hoyre halvdel av det komplekse frekvensplanet, se fig. 6, der poler (nevnerpolynomets rotter) betegnes med (x) og nullpunktene med ringer (o). Som tidligere kjent er forsinkelsesanordningens forsinkelse lik den derivate av fasefunksjonen og oker med antall poler. Når i det nå aktuelle tilfelle nullpunktene gir samme bidrag til fasefunksjonen som polene, The delay device according to fig. 1 comprises a network with three LC links, whereby the inductances are included in series elements and the capacitances in the shunt elements. The network is intended to be connected on the input side I to a signal source eQ, whose signals via the network and an isolation stage are taken with a certain delay on the output side U. The isolation stage is made up of a transistor Tr, whose base is connected to the network, whose collector is connected to a positive voltage source and whose emitter is connected partly via a resistor 12 to a negative voltage source, partly to the output side U. The lower connection skis of the shunt elements are connected to each other and to a low-resistance signal source eQ, and the output end of the network is via a terminating resistor 10 connected to a low-resistance signal source -eQ. A signal with the same magnitude and polarity as the input signal, and a signal with the same magnitude as the input signal but with the opposite polarity are thus connected to the network. With this design, the delay device's transfer function will have zero points (rats of the numerator polynomial) which lie, symmetrically, in the right half of the complex frequency plane, see fig. 6, where poles (the roots of the denominator polynomial) are denoted by (x) and the zero points by rings (o). As previously known, the delay of the delay device is equal to the derivative of the phase function and increases with the number of poles. When, in the current case in question, the zero points make the same contribution to the phase function as the poles,

så oppnås en fordobling av forsinkelsen ved den angitte utformning. Forholdet blir det samme hvis, slik som i fig. 2, hvert polpar realiseres for seg som et resistivt avsluttet LC-ledd med isolertrinn, f.eks. 22, mellom leddene. Såvel i fig. 1 som i fig. 2 kan naturligvis antall ledd okes. then a doubling of the delay is achieved with the specified design. The relationship is the same if, as in fig. 2, each pair of poles is realized separately as a resistively terminated LC link with an isolation step, e.g. 22, between the joints. As well as in fig. 1 as in fig. 2, the number of joints can of course be increased.

Forsinkelsesanordningen ifolge fig. 3 har en signalinnmatning til hvert ledd fra en lavohmig signalkilde 31 som er tilkoblet shuntkondensatoren, og en hoyohmig signalkilde 32 som er tilkoblet avslutningsmotstanden 10. Signalkildene 31 og 32 kan styres slik at deres utgangssignaler kan minskes kontinuerlig fra nominell (maksimal) verdi til verdien null. Herved vil tilsvarende nullpunkter (se fig. 6) vandre parallelt med den imaginære akse i det komplekse frekvensplanet mot uendelig, hvilket innebærer at anordningens forsinkelse i grensestillingen er bestemt kun ved polene. Hvis derefter den lavohmige signalkilde 31 styres slik at dens utgangssignal kontinuerlig okes, vil såvel kapasitansen som resistansen 10 i samme ledd bli matet med samme signal, og nullpunktene vil vandre i den venstre halvdel i det komplekse frekvensplanet fra uendelig til de sammenfaller med polene i det oyeblikk da signalene til shuntelementene er like store som leddenes inngangssignaler. Overfo-ringsfunksjonen F har da verdien 1 og forsinkelsen er null. The delay device according to fig. 3 has a signal input to each link from a low-impedance signal source 31 which is connected to the shunt capacitor, and a high-impedance signal source 32 which is connected to the termination resistor 10. The signal sources 31 and 32 can be controlled so that their output signals can be continuously reduced from the nominal (maximum) value to the value zero . In this way, corresponding zero points (see fig. 6) will move parallel to the imaginary axis in the complex frequency plane towards infinity, which means that the device's delay in the limit position is determined only at the poles. If then the low-resistance signal source 31 is controlled so that its output signal is continuously increased, both the capacitance and the resistance 10 in the same link will be fed with the same signal, and the zero points will wander in the left half of the complex frequency plane from infinity until they coincide with the poles in the moment when the signals to the shunt elements are as large as the input signals of the links. The transfer function F then has the value 1 and the delay is zero.

På denne måte er det altså mulig å variere forsinkelsen kontinuerlig fra maksimal (nominell) verdi til verdien null. En til forsinkelsesanordningen innmatet puls vil da efter en av signalene til shuntelementene bestemt forsinkelse opptre på anordningens utgangsside U. In this way, it is therefore possible to vary the delay continuously from the maximum (nominal) value to the value zero. A pulse fed to the delay device will then appear on the output side U of the device after a delay determined by one of the signals to the shunt elements.

Forsinkelsesanordningen ifolge fig. 4 omfatter et nettverk med tre LC-kretser uten mellomliggende isolertrinn og med en felles signalinnmatningsanordning omfattende en lavohmig signalkilde 41 og en hoyohmig signalkilde 42 for innmatning av signaler til shuntkapasitansene og avslutningsmotstanden 43. Ved en lignende variasjon av signalene fra nevnte signalkilder vil visse av overforingsfunksjonens nullpunkter vandre radialt ut mot uendelig, mens andre passerer den imaginære akse og beveger seg i uendelig i den andre halvdel av frekvensplanet. Dette betyr at det på forsinkelsesanordningens utgang fås tre pulser, av hvilke en tilsvarer maksimal forsinkelse, en tilsvarer halvdelen av maksimal forsinkelse og eh sammenfaller med inngangssignalet. Ved variering av signalene fra den hoyohmige og den lavohmige signalkilde på angitt måte, opptrer på utgangssiden forst kun den maksimalt forsinkede pulsen, som minsker i amplitude, mens en puls med halv maksimal forsinkelse vokser og oppnår full araplitudeverdi når nullpunktene ér i uendeligheteni Denne puls minsker derefter mens en puls uten forsinkelse vokser og når full verdi når nullpunktene og polene faller sammen. Hvis den totale forsinkelse er kortere enn pulsens bredde, vil pulsen ilopet av signalvariasjonen minske på den ene flanken, mens en tilsvarende del vokser på den andre flanken, slik at pulsen forskyves. To forskjellige typer av variabel forsinkelse kan således oppnås. The delay device according to fig. 4 comprises a network with three LC circuits without intermediate isolation stages and with a common signal input device comprising a low-impedance signal source 41 and a high-impedance signal source 42 for inputting signals to the shunt capacitances and the terminating resistor 43. With a similar variation of the signals from said signal sources, certain of the transfer function zero points wander radially out towards infinity, while others pass the imaginary axis and move to infinity in the other half of the frequency plane. This means that three pulses are obtained at the output of the delay device, of which one corresponds to the maximum delay, one corresponds to half the maximum delay and eh coincides with the input signal. By varying the signals from the high-impedance and the low-impedance signal sources in the indicated manner, at first only the maximally delayed pulse appears on the output side, which decreases in amplitude, while a pulse with half the maximal delay grows and reaches its full amplitude value when the zero points are at infinity. This pulse decreases then while a pulse without delay grows and reaches full value when the zeros and poles coincide. If the total delay is shorter than the width of the pulse, the pulse iloped by the signal variation will decrease on one flank, while a corresponding part grows on the other flank, so that the pulse is shifted. Two different types of variable delay can thus be achieved.

Forsinkelsesanordningen ifolge fig. 5 omfatter to RC-ledd og The delay device according to fig. 5 comprises two RC links and

har en signalinnmatningsanordning lignende den i fig. 4. Et positivt signal fra den lavohmige signalkilden 51 og et negativt signal fra den hoyohmige signalkilden 5 2 mates til hver sin shuntkondensator i nettverket, og ved hjelp av disse signaler kan forsinkelsen kontinuerlig varieres fra maksimal verdi til verdien null. En kondensator 5 3 tilkoblet mellom leddenes sammenkoblingspunkt og et punkt på isolasjonstrinnets utgangsside muliggjor realisering av komplekse poler uten induktanser. Fordelen med forsinkelsesanordninger med RC-ledd fremfor LC-ledd er at de kan gjores meget små i integrert utforelse. has a signal input device similar to that in fig. 4. A positive signal from the low-impedance signal source 51 and a negative signal from the high-impedance signal source 5 2 are fed to each shunt capacitor in the network, and with the help of these signals the delay can be continuously varied from the maximum value to the value zero. A capacitor 5 3 connected between the connection point of the links and a point on the output side of the isolation stage enables the realization of complex poles without inductances. The advantage of delay devices with RC links over LC links is that they can be made very small in an integrated design.

Som eksempel på dimensjoneringen av en forsinkelsesanordning ifolge oppfinnelsen skal angis data for et nettverk inngående i anordningen ifolge fig. 1, hvorved dog antallet ledd er oket til fire. Storrelsen på induktansene blir, regnet fra venstre mot hoyre: 237 uH, 132 uH, 90,3 uH, og 41,2 uH. Storrelsen på kapasitansene blir i samme rekkefolge: 161 pF, 111 pF, As an example of the dimensioning of a delay device according to the invention, data for a network included in the device according to fig. 1, whereby, however, the number of sections has been increased to four. The size of the inductances is, calculated from left to right: 237 uH, 132 uH, 90.3 uH, and 41.2 uH. The size of the capacitances are in the same order: 161 pF, 111 pF,

66,9 pF, og 13,9 pF. Avslutningsmotstanden 10 er på 1000 & . 66.9 pF, and 13.9 pF. The termination resistance 10 is 1000 & .

I de i fig. 1-4 viste utforelsesformene innmates til respektive ledd signaler som ved maksimal forsinkelse har absolutt samme verdi som til leddet innmatet signal og som er 180° fase-forskjovet i forhold til hverandre. I visse tilfelle av nettverket kreves en annen sammenheng mellom de innmatede signalene, hvilket er antydet i fig. 5, der signalkilden 51 avgir spenningen eQ og signalkilden 52 avgir spenningen - k-e . I forsinkelsesanordningen ifolge fig. 7 der såvel den lavohmige som den hoyohmige signalkilden er tilkoblet minst to resistive shuntelementer tilhorende forskjellige CR-ledd, har de inngående R- og C-komponentene folgende verdier: C1 = 795 pF C2 = 287 pF C3 = 194 pF C4 = 229 pF In those in fig. 1-4, the embodiments shown are fed to the respective link signals which, at maximum delay, have absolutely the same value as the signal fed to the link and which are 180° phase-shifted in relation to each other. In certain cases of the network, a different relationship between the input signals is required, which is indicated in fig. 5, where the signal source 51 emits the voltage eQ and the signal source 52 emits the voltage - k-e . In the delay device according to fig. 7 where both the low-impedance and the high-impedance signal source are connected to at least two resistive shunt elements belonging to different CR links, the incoming R and C components have the following values: C1 = 795 pF C2 = 287 pF C3 = 194 pF C4 = 229 pF

Rx' = 18. m R2" - 342D, R3' =10 3,5X1 R4' = 12.95 kXl Rx' = 18. m R2" - 342D, R3' =10 3.5X1 R4' = 12.95 kXl

R " = 103il R2" = 134,5A R3" = 2,76 kil R4" = 2.33 kil R " = 103il R2" = 134.5A R3" = 2.76 kil R4" = 2.33 kil

Rj'" = 27,4Q. Rj'" = 27.4Q.

Claims

1. Delay device comprising a network with a series branch of several series elements and with shunt elements connected to the series branch, as well as signal sources connected to the network between its input and output terminals, characterized in that two of the signal sources (G -lie , G + 6.5 6 e ) are connected to on o o

on one side each of two of the shunt elements (R^" resp. R2") in their connection points facing away from the series branch, and on the other side to points (earth) in the device, which over series elements (C^ resp. c, + C ^) in the series branch is connected to the connection points of the two shunt elements (R^<11> or R2") facing the series branch, i.e. each of the signal sources is connected to a shunt element over at least one series element, and that the two signal sources are arranged for to emit signals depending on a signal fed to the input terminals (eQ) and of mutually different polarity.

2. Delay device as stated in claim 1, characterized in that the two signal sources are variable and that one of the two signal sources is relatively low-impedance and arranged to emit signals with the same polarity as the polarity of the signal fed to the input terminal, while the other of the the two signal sources are relatively high-impedance.

3. Delay device as stated in claim 2, where the network comprises a plurality of LC links, characterized in that the low-impedance signal source (41) is connected to the shunt element of the LC links, while the high-impedance signal source (42) is connected to the terminating resistance (43) of the network.

4. Delay device as stated in claim 1, where the network comprises a plurality of LC links, characterized in that each pole pair in the transfer function which represents the delay is separately realized as a resistively terminated LC link with isolation stage (e.g. 22 in fig. 2) between the LC links, and that for each LC link two signal sources (e.g. e o , - e o ) are arranged connected to the LC link's shunt element and the resistor that terminates the LC link, respectively.

5. Delay device as stated in claim 2, where the network comprises RC links, characterized in that the high-impedance signal source (5 2) is connected to the shunt element in the RC link which is closest to the input terminals, while the low-impedance signal source (51) is connected to the shunt element in the then f 61-going RC link.

6. Delay device as stated in claim 2, where the network comprises CR links, characterized in that both the low-impedance (G + 6.56 eQ) and the high-impedance (-11 eQ) signal source are connected to at least two resistive (R^"» R4 " resp. ^-^" > R3") shunt elements belonging to different CR joints.