Линия задержки

Линия задержки – это линейный четырехполюсник. Выходной сигнал такого инерционного четырехполюсника повторяет с некоторой задержкой входной сигнал. Сигнал при вводе должен соответствовать трем параметрам: порядку времени задержки, мантиссе времени задержки, волновому сопротивлению.

Впервые линию задержки стали применять во время Второй мировой войны для того, чтобы при использовании радаров шумы и помехи, возникающие при отражении от неподвижных объектов и земли, сокращались. В радарах применялись периодические импульсы радиоволн. Радиоволны отражались и усиливались с последующим отображением на экране. Неподвижные объекты на экране радара были лишними, поэтому сигналы радиоволн при отражении делились на два. Один сигнал посылался на экран радара, другой сигнал задерживался. Возникающие при выводе на экран обоих сигналов совпадения стирались, и на экране можно было видеть лишь движущиеся объекты.

Линия задержки, кроме всего прочего, использовалась как цифровое запоминающее устройство. В состав запоминающего устройства входили трубки, наполненные ртутью, на одном из концов трубки располагался преобразователь из пьезокристалла, сочетающий в себе и динамик, и микрофон. Радарный усилитель посылал сигналы на преобразователь, который в результате получения импульса возбуждал колебания ртути. По всей трубке колебания передавались на другой пьезокристалл, который, в свою очередь, передавал их на экран. Для каждого радара необходимо индивидуальное механическое сочетание времени задержки между импульсами для нормального рабочего процесса.

Дж. П. Эккерт изобрел ртутную линию задержки для компьютеров EDVAC и UNTVAC 1. Чтобы посылать выходной сигнал на вход, был добавлен повторитель на принимающий конец ртутной линии задержки. Благодаря этому импульс, посланный в систему, функционировал до тех пор, пока не отключат электропитание. Применение ртути обосновывалось тем, что акустические сопротивления ртути и пьезокристаллов практически равны. Данное равенство приводило к минимизации энергетической потери, которая происходила при передаче сигнала от ртути к кристаллу и наоборот. Время ожидания импульса уменьшалось за счет высокой скорости звука внутри ртути. Но в использовании ртути в линиях задержки были и недостатки, такие как цена, токсичность и вес. Кроме этого, ртуть в процессе согласования акустических сопротивлений нагревалась до 40 °С, что приводило к некоторому дискомфорту во время работы. В первой цифровой вычислительной машине в памяти хранилась программа EDSAC, которая содержалась в 32 линиях задержки. В каждой подобной линии задержки удерживались по 576 бит. В UNIVAC 1 линия задержки хранила по 120 бит, что упрощало схему и увеличивало количество больших блоков памяти.

Разновидность линии задержки, ртутная ультразвуковая линия задержки, использовалась в радиолокационной технике для определения времени прохождения сигнала. В ультразвуковой линии задержки преобразуется электромеханический сигнал, для этого используются пьезоэлектрические или магнитострикционные преобразователи. Упругие волны распространяются в твердой среде линии задержки – звукопроводе – с небольшими потерями. Ультразвуковая линия задержки обладает рядом параметров, необходимых для успешной работы. К параметрам линии задержки относятся время задержки, рабочая частота, полоса пропускания, уровень ложных сигналов и температурный коэффициент задержки.

Для усовершенствования линии задержки ее синхронизировали таким образом, чтобы поступление импульсов на приемник было одновременно с готовностью компьютера принимать их и считывать. Чтобы найти нужный бит среди многочисленных других импульсов в линии задержки, компьютер сравнивал импульсы с синхроимпульсами.

Память линий задержки активно использовалась до конца 1960-х гг., она была экономична, надежна и быстра.

Линия передачи (данных)

Линия передачи (данных) – это средства, использующиеся в информационных сетях для передачи и распространения сигналов в заданном направлении. Затухание сигнала зависит от частоты и расстояния передачи, это важнейшие характеристики линии передачи.

Английский ученый О. Хевисайд еще в 1874 г. работал над теорией линий передачи, другое название которой теория телеграфных уравнений. В процессе проведения научных опытов Хевисайд предъявил ряд доказательств данной теории. Он выяснил, что емкость телеграфной линии при равномерном распределении сводит к минимуму затухание и искажение. Линия совсем не подвергается искажениям, если емкость телеграфной линии достаточно большая, а сопротивление изоляции, наоборот, малое. Благодаря теории Хевисайда телеграфная связь получила новый толчок к развитию и усовершенствованию. Всю свою жизнь Хевисайд находился не в ладах с научными кругами, поэтому его открытия и изобретения признавались ими не сразу, а спустя некоторое время.

К концу жизни этот оригинальный человек не прекращал поражать окружающих своими экстравагантными поступками. Всю домашнюю мебель он выкинул и использовал вместо нее гранитные глыбы, а свои великолепные ногти он красил в розовый цвет, поражая всех современных модниц и удивляя общественность.

В 1880-х гг. М. Пупин проводил эксперименты, в ходе которых установил способ, увеличивающий дальность передачи телеграфных линий. Дальность передачи обеспечивалась удлинительными катушками, установленными через определенные интервалы по линии передачи.

В компьютерных сетях используют определенные типы линий передач. Для работы на линиях передачи используются специфические, отличные от телефонных, модемы. Они переносят передаваемые сигналы в полосу частот линии передач, специально используемой для обмена в сети. К подобным линиям передач относятся однопроводная, двухпроводная, четырехпроводная линии, линии силового электропитания и т. д. Однопроводная линия передачи самая простая из вышеперечисленных. На практике такие линии по возможности не применяются, так как передатчик и приемник расположены далеко друг от друга, что приводит к возникновению помех. В пределах различных зданий используется двухпроводная телефонная линия. Двужильные линии работают при двух режимах обмена данными – симплексном и полудуплексном. При симплексном режиме возможна односторонняя передача данных, при полудуплексном режиме передача может осуществляться попеременно в двух направлениях. При снижении скорости передачи может происходить и дуплексный режим обмена, в ходе которого передача происходит в двух направлениях одновременно. Этого не происходит в четырехпроводной телефонной линии, работающей во всех режимах без каких-либо снижениях скорости или других изменениях.

В магистральной части телефонной линии, предназначенной для внешних соединений, используется многопарный кабель телефона. Эта линия передачи отличается от внутренних телефонных линий тем, что обладает полосой пропускания, уплотняющей большое количество телефонных каналов. Линия силового электропитания применяется в организации направленной двусторонней домашней автоматики. Такая автоматика связывает бытовые приборы, такие как телевизор, стиральная машина, с датчиками температуры, потребляемой мощности и т. д. Она управляет бытовыми приборами и сигнализирует о возникновении опасных ситуаций. Электропроводка используется и для других побочных действий, но характеристики электропроводки зависят от бытовых приборов, дополнительно включенных в сеть. Поэтому перегрузка может привести к негативным результатам. В системе кабельного телевидения применяются линии передачи на основе коаксиального кабеля. Они используют специализированный модем, получивший название cable modems. При передаче запросов и получении ответной информации выбираются неравные скорости, что приводит к гармонизации рабочего процесса. Пользователи, не имеющие индивидуального рабочего места, применяют беспроводные радиолинии. Обслуживает локальную сеть в этом случае радиомодем. Линии передачи также могут использовать искусственные спутники Земли как ретрансляторы сигналов в сетях обмена информацией, что по принципу действия сходится с наземными беспроводными линиями.