作者：林和安

发表于《无线电世界》129期 (1973,5)

在各种电子仪器中，为配合某种电路需要，常采用延迟线元件昀装置，使讯号通过延迟网络後能达到把讯号延迟一段较长时间的目的。输入讯号经过一段时间後才出现在输出端，这段时间称为延迟时间。近年来随著电子工业的迅速发展，此类元件应用更加广泛，我们在较精密昀示波器、彩色电视、电子计算机等，经常会发现其芳踪。以目前实际应用范围而言，延迟线可分为两大类：即电磁延迟线和超声波延迟线，尤以後者可获较大时延，故常应用在雷达或PAL彩色电视系统内。延迟线分类如下表（一）所示。

表（一）  延迟线的种类

电磁延迟线

首先我们粗略地重温一下传输线的几点要则：(1)高频电路中传输线可视由无数R、L、C分布参数所组成。(2)任一传输线都有其特住阻抗Z0，当电波输入时如输出终端的负荷阻抗相等於该传输线的特性阻抗，则传送的电波能量全被传输线的终端负荷吸收而不产生反射波，获得最大能量。传输线在这样情况下称作均匀传输线。(3)如果输出终端负荷不等於该传输线的特性阻抗，则电波能量不能全部吸收．而有部分能量会反射回输去输入端造成驻波。

分布参数

利用阻抗匹配的均匀传输线可作为延迟线。电波在典型同轴电缆传输线传播速度约每米为0.005μS，欲要获得0.5μS的时延则需100米长同轴传输线。在实用上因体积大而感不便，此类同轴电缆传输线只适合在微波范围内作移相器或延迟线之用。根据时延公式（式中T_D= 延迟时间，单位微秒。L及C为传输线的等效电感电容，分别用微亨和微法作单位），由上式可知若要增大时延T，只需加大电感和电容便可达到目的。以同轴电缆传输线为例，如欲改变该延迟时间则必须改变该线的基本结构。同轴线的直线形内导体用螺旅形线圈来取替（参考图1、2），并将高导磁率铁粉芯插入该线圈中，以增大其电感，更适量减少绝缘介质厚度便螺旋线与外导体稍紧密相靠，以适量增大电容量，这样该线的延迟时间便大大增长。同时根据公式，因此了解到其特性阻抗也提高了。高阻抗螺旋型传输延迟线在大部份应用场合均比较低阻抗同轴电榄传输延迟线有利。至於延迟线其他特性，如截止频率、上升时间、失真、衰耗、体积等也十分重要，爱好者们可在实际应用中参考厂方所定资料。上述延迟线均属非平衡型，在某些特殊电路中特别需要用平衡型延迟线。双股螺旋型延迟线便是这类平衡延迟线，它除了具有非平衡型延迟线的高截止频率及低损失（衰耗）等优点外，并可增进稳定度。能理想运用在宽频带放大器内（例如在30MHz～100MHz宽频带同步示波器或数千MHz取样示波器的垂直放大系统内），能大大简化调整过程。其结构可参考图(1C)，在一高导磁率铁粉芯上用双股导线分别每次逆向交替啮合绕成。

图（1）  电磁延迟线的结构图

图（2）  各种电磁延迟线的网络

集中参数

由集中参数的电感和电容所组成昀网络也能获得我们所需的时延。由於在同样时延条件下体积较分布参数小及设计时取材容易，所以亦非常广泛应用在各种电路中。图（2C）网络所示为常K式延迟线，每节所引起延迟由电感与电容的数值决定。不能单顾增大每节时延而用太大电感及电容，其总时延由时延网络节数所决定，TD＝TSXn节。有时为了达到良好频率响应，唯有选用每节较短时延（以取得较高截止频率），而采用更多节数来满足所需时延，一般需视实际电路而取决。如在一些数字逻辑电路中有时也需采用延迟线，此类电路对由时延所引起的畸变容许值就稍大。另例如在同步示波器中为避免讯号在扫描之前到达垂直偏向板，造成所显示脉冲前沿不完整。常在垂直放大系统内接入延迟线，此时对失真(畸变)必须十分重视，参考目前仪器厂家应用实例得知：一般设计较垂直放大器通频带高5～10倍左右截止频率，此措施可有效避免在应用频率范围内产生畸变。

图（3）  M导出式延迟线在示波器中的应用（中间部分）

图（4）  彩色电视Y讯号应用分布参数延迟线

常K式低通滤波器的延迟线每段昀时延(TS)较易随频率而变化，实验中发现假如变更电感器相互耦合程度就能得到改善，经不断研究及改良後就演变成M导出式滤波器延迟线。M的数值所显示是综合特性，当m＝1.27时每节延迟网络的相位畸变可达最小。表（二）中所示是常K式和M导出式一些简单参数及公式，对比之下发觉M导出式在相位畸变方面比常K式约有三倍改善、上升时间也稍短。在运用集中参数的延迟网络时也须切记终端匹配，M导出式常采用半节M导出网络m＝0.6配合可变电容调整，便可得到最佳终端匹配。M导出式优点较常K式多，所以实用上也较多采用。目前各国厂家为适应电子计算机等市场需要，都致力於超小型集中参数延迟线制造研究。图(5)所示的实物是此类新型元件的产品。

网络	M值	fc (截止频率)	Tr (上升时间)
常K式	1	0.2	1.01
M导出式	1.27	0.6	0.96

表（二）  集中参数的简单参数比较及公式

图（5）   新发展超小型延迟线（右方是完成品，其它是元件）

超声波延迟线

我们在研究电磁式延迟线时已了解到要获得数十微秒以上时延是极困难，另者电磁延迟线的基本元件均有温度性，以致延迟线的时延随温度所漂移，在某些需要特长时延及高稳定度场合时，唯有让贤给超声波延迟线。从基本物理学中得知，超声波在固体及液体中传播速度约3千米/ 秒，相对比起电波在导体中慢，基於这原理，把电讯等转变成机械振动让其通过（例如玻璃及在另一端把机械振动转变圆电讯号），如此可以得到较长昀延迟时间。把电讯号输入石英或其他压电元件昀换能器使得变成机械振动，因换能器是紧密和玻璃耦台，所以振动波就传入玻璃棒中，在玻璃棒的另一端运用同类换能器将接收到机械波变回电讯号。值得一提的就是在PAL彩色电视系统内所采用超声波延迟线其精确度要求极高，在延迟时间63.943μS内变动率应＞0.003μS。假如是采用普通玻璃则受温度影响较大，故需采用ISOPAUSTIC的玻璃来减低温度所引起昀影响。我们在研究PAL彩色电视的超声波延迟特性时，常能接触到工作频率、通频宽度、输入损失等数据，现在一起来研究一下。工作频率：PAL彩色电视中R-Y、B-Y在放送时被调在4.433619Hz，为了令PAL延迟系统分裂U及V两分量时不产生畸变，换能器的自然频率必须和载波一致。频宽：彩色鲜艳度除了有赖於色讯放大器及PAL延迟线激励电路的宽频外，最後取决於超声波延迟线的频宽，频宽由换能器品质决定及与玻璃棒耦合时的厚度有关。输入损失：电讯通过任何无源元件都有功率损失，这是大家所能理解的，超声波时延线也不能例外，损失多少由换能器和玻璃棒的品质及结构而定，应用中也要留意换能器本身具有一定潜布电容，如需详细全面研究可参考厂家供给等效电路。初期设计的棒状超声波延迟线体积稍长，为了缩短其长度常采V形传导反射式、M形传导反射式及五次传导反对式的改良延迟线，并精密磨控其长度，可准确获得所需时延。

图（6）  超声波延迟线

某些场合有时也用液体（水银）作超声波延迟线昀传递介质，此类的设计常用来作精密可爱延迟装置，供特种科技研究之用。还有利用光弹性效应仿成延迟线，因光学系统调整较困难，所以目前应用较少。

电磁式及超声波式约延迟线在实际中应用都非常繁多，例如作分布放大器、振荡器、译码器等等，以後有机会再和爱好者一齐研究。