Una línea de retardo analógica es una red de componentes eléctricos conectados en cascada [ dudoso – discutir ] , donde cada elemento individual crea una diferencia de tiempo entre su entrada y salida. Opera sobre señales analógicas cuya amplitud varía continuamente. En el caso de una señal periódica, la diferencia de tiempo se puede describir en términos de un cambio en la fase de la señal. Un ejemplo de una línea de retardo analógica es un dispositivo de brigada de cubos . [1]
Otros tipos de líneas de retardo incluyen dispositivos acústicos (generalmente ultrasónicos ), magnetoestrictivos y de ondas acústicas de superficie . Se puede conectar en cascada una serie de circuitos de resistencia-condensador ( circuitos RC ) para formar un retardo. Una línea de transmisión larga también puede proporcionar un elemento de retardo. El tiempo de retardo de una línea de retardo analógica puede ser de solo unos pocos nanosegundos o varios milisegundos, limitado por el tamaño práctico del medio físico utilizado para retrasar la señal y la velocidad de propagación de los impulsos en el medio.
Las líneas de retardo analógicas se aplican en muchos tipos de circuitos de procesamiento de señales; por ejemplo, el estándar de televisión PAL utiliza una línea de retardo analógica para almacenar una línea de exploración de vídeo completa . Las líneas de retardo acústicas y electromecánicas se utilizan para proporcionar un efecto de " reverberación " en amplificadores de instrumentos musicales o para simular un eco. Los osciloscopios de alta velocidad utilizaban una línea de retardo analógica para permitir la observación de formas de onda justo antes de algún evento de activación. Los sistemas de radar utilizaban líneas de retardo líquidas para comparar un pulso de radio con otro y, después de la Segunda Guerra Mundial, se utilizaron como sistemas de memoria de ordenador .
Con el uso creciente de técnicas de procesamiento de señales digitales, las formas digitales de retardo son prácticas y eliminan algunos de los problemas de disipación y ruido en los sistemas analógicos.
Las redes de escalera de inductores y condensadores se utilizaron como líneas de retardo analógicas en la década de 1920. Por ejemplo, la patente del radiogoniómetro sonar de Francis Hubbard presentada en 1921. [2] Hubbard se refirió a esto como una línea de transmisión artificial . En 1941, Gerald Tawney de Sperry Gyroscope Company presentó una patente para un paquete compacto de una red de escalera de inductores y condensadores a la que se refirió explícitamente como una línea de retardo de tiempo . [3]
En 1924, Robert Mathes de Bell Telephone Laboratories presentó una patente amplia que cubría esencialmente todas las líneas de retardo electromecánicas, pero se centraba en las líneas de retardo acústicas donde una columna de aire confinada a una tubería servía como medio mecánico, y un receptor telefónico en un extremo y un transmisor telefónico en el otro extremo servían como transductores electromecánicos. [4] Mathes estaba motivado por el problema de la supresión de eco en líneas telefónicas de larga distancia, y su patente explicaba claramente la relación fundamental entre las redes de escalera de inductores y condensadores y las líneas de retardo elásticas mecánicas como su línea acústica.
En 1938, William Spencer Percival de Electrical & Musical Industries (posteriormente EMI ) solicitó una patente para una línea de retardo acústica que utilizaba transductores piezoeléctricos y un medio líquido. Utilizó agua o queroseno , con una frecuencia portadora de 10 MHz, con múltiples deflectores y reflectores en el tanque de retardo para crear un largo camino acústico en un tanque relativamente pequeño. [5]
En 1939, Laurens Hammond aplicó líneas de retardo electromecánicas al problema de crear reverberación artificial para su órgano Hammond . [6] Hammond utilizó resortes helicoidales para transmitir ondas mecánicas entre transductores de bobina móvil .
El problema de suprimir la interferencia por trayectos múltiples en la recepción de televisión motivó a Clarence Hansell de RCA a utilizar líneas de retardo en su solicitud de patente de 1939. Para ello utilizó "cables de retardo", trozos relativamente cortos de cable coaxial utilizados como líneas de retardo, pero reconoció la posibilidad de utilizar líneas de retardo magnetoestrictivas o piezoeléctricas . [7]
En 1943 se idearon líneas de retardo compactas con capacitancia e inductancia distribuidas. Los primeros diseños típicos implicaban enrollar un cable aislado de esmalte sobre un núcleo aislante y luego rodearlo con una cubierta conductora conectada a tierra. Richard Nelson de General Electric presentó una patente para una línea de este tipo ese año. [8] Otros empleados de GE, John Rubel y Roy Troell, concluyeron que el cable aislado podía enrollarse alrededor de un núcleo conductor para lograr el mismo efecto. [9] Gran parte del desarrollo de las líneas de retardo durante la Segunda Guerra Mundial estuvo motivado por los problemas encontrados en los sistemas de radar .
En 1944, Madison G. Nicholson solicitó una patente general sobre líneas de retardo magnetoestrictivas y recomendó su uso para aplicaciones que requirieran retardos o mediciones de intervalos en el rango de tiempo de 10 a 1000 microsegundos. [10]
En 1945, Gordon D. Forbes y Herbert Shapiro presentaron una patente para la línea de retardo de mercurio con transductores piezoeléctricos . [11] Esta tecnología de línea de retardo desempeñaría un papel importante, sirviendo como base de la memoria de línea de retardo utilizada en varias computadoras de primera generación .
En 1946, David Arenberg presentó patentes que cubrían el uso de transductores piezoeléctricos unidos a líneas de retardo sólidas de un solo cristal. Intentó usar cuarzo como medio de retardo e informó que la anisotropía en los cristales de cuarzo causaba problemas. Informó del éxito con cristales individuales de bromuro de litio , cloruro de sodio y aluminio . [12] [13] Arlenberg desarrolló la idea del plegado complejo bidimensional y tridimensional de la ruta acústica en el medio sólido para empaquetar retardos largos en un cristal compacto. [14] Las líneas de retardo utilizadas para decodificar señales de televisión PAL siguen el esquema de esta patente, utilizando vidrio de cuarzo como medio en lugar de un solo cristal.