JPS60149201A - 可変遅延線 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は遅延線素子としてマイクロストリップ線路等の
インピーダンス線路を用いた分布定数型の可変遅延線に
係り、特に、遅延時間を細かく切り換え可能にした超高
速の可変遅延線に関する。

〔従来技術とその問題点〕

従来、インピーダンス線路からなる遅延線素子を用いて
可変遅延線を構成する場合には、インピーダンス線路の
導線路の所定長毎に固定接点を設け、その固定接点を切
り換えて信号の通過する導線路長を変化させれば８遅延
時間を変化することができると考えられている。

このような分布定数型の可変遅延線は、構成が簡単で、
製造コストを低く抑えることができるとともに、立ち上
がり時間の極めて速い高速信号の遅延時間切り換えが可
能であるという利点を有する。

しかし、遅延時間の切り換え分解能を増加させるために
は、インピーダンス線路の導線路において、短い間隔で
固定接点を多数形成しなければならないが、可変遅延線
を小型化する場合に多数の固定接点を形成することが困
難である。

そのため、可変遅延線の小型化および遅延時間の分解能
の増加を図ることが極めて困難となり易く、遅延時間の
分解能を増大させるには限界があった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような状況の下になされたもので。

インピーダンス線路を用いた遅延線素子の特徴を生かし
つつ、遅延線素子に設けた固定接点による固有分解能以
上に遅延時間を細かく切り換えるこ　。

とが可能な可変遅延線の提供を目的とする。

〔発明の構成と効果〕

すなわち１本発明は、インピーダンス線路からなる遅延
線素子と、前記インピーダンス線路の導線路の所定の長
さ毎に設けられた固定接点を並べて形成した固定接点列
と２個々の前記固定接点との単接触および隣合う前記固
定接点双方との複接触を交互に繰り返して移動する可動
接点を具備してたものである。

このような本発明の構成によれば、インピーダンス線路
における個々の固定接点との単接触および隣合う固定接
点双方との複接触を交互に繰り返して移動する可動接点
を配置したので３個々の固定接点との単接触によって得
られる遅延時間の分解能以−ヒに分解能を増大すること
が可能となり。

可変遅延線の小型化および細かい遅延時間の切り換えを
促進することができる。

〔発明の実施例〕

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す正面図お
よび側面図（いずれも一部断面で示す）である。

両図においてケース１は合成樹脂を箱型に成形してなり
、上部が開放となっている。ケース１内の低部２には１
分布定数型の遅延線素子３が横置きするように固定され
ている。

遅延線素子３は、第３図および第４図に示すように、細
長いアース板４の外周に誘電体５を形成し、誘電体５上
に導線路６をピッチＰで螺旋状に折り返して構成されて
おり、長手方向の両端からアース板４が突出している。

従って、遅延線素子３は、アース板４の主面に対向する
導線路６部分が長くかつ比較的偏平に形成されており、
第１図および第２図に示すように。

アース板４の主面を上側および下側にしてケース１内に
固定されている。

ケース１内に固定された遅延線素子３のアース板４はケ
ース１の低部２を貫通するように植設された入出力アー
ス端子７．８に接続されており。

導線路６の一方の端はケース１の低部２を貫通して植設
された出力端子９に接続され、導線路６の他方の端は内
部終端抵抗Ｒｏ　（第１図および第２図では図示省略）
に接続されている。

遅延線素子３の上方におけるケース１の内側面から支持
片１０が突出しており、ケースｌの開放端は導電板１１
によって覆われている。

導電板１１は、遅延線素子３の長手方向に沿って折り曲
げ形成された凹溝１２を有し、凹溝１２を支持片１０に
載せて支持されており、凹溝１２の低部にはやはり遅延
線素子３の長手方向に延びるスリット１３が形成されて
いる。導電板１１の端部は、ケース１の内側面を経て低
部２に植設された入力端子１４に接続されている。

遅延線素子３と凹溝１２の間には、後述する可動接点は
ね１９を収納するホルダ１５が配置されている。このボ
ルダ１５は、第５図に示すように。

枠型に形成されるとともに枠を仕切る仕切板１６とこの
仕切板１６の上面中央から突出する突出部１７を有し、
第１図および第２図のように突出部１７がスリット１３
を介して凹溝１２内に突出している。そして、突出部１
７につまみ１８を取りつけることにより、ホルダ１５が
導電板１１に移動可能に支持されている。

ホルダ１５内には、細長い導板を弓型に湾曲成形した可
動接点ばね１９が、中央の膨出部を遅延線素子３に接触
させるとともに１両端部を凹溝１２勿底部に接触させる
ようにして弾性的に収納されている。

つまみ１日を移動させることにより、ホルダ１５が可動
接点ばね１９を遅延線素子３の長手方向に沿って移動さ
せ、可動接点ばね１９が導電板１１に弾性的に接触した
まま導線路６を横切るように弾性的に接触しながら移動
する。従って、横置きされた遅延線素子３の上側に位置
する各導線路６における可動接点ばね１９の接触する部
分が固定接点２０として機能し、遅延線素子３の長手方
向に並んだ固定接点２０によって固定接点列２１が形成
されている。

そして、遅延線素子３における導線路６のピッチＰおよ
び可動接点ばね１９の湾曲形状を適当に選定し、可動接
点ばね１９の中央の膨出部を隣合う固定接点２０の間に
おいて固定接点２０双方に接触するように形成し、可動
接点ばね１９がＩｌ＆Ｉ々の固定接点２０による単接触
と隣合う固定接点２０双方の複接触を交互に繰り換えし
て移動するよ−うに構成されている。

なオ？、遅延線素子３は、第３図および第４図に示すよ
うに、導線路６が第１の仮想線Ｕ上とこの第１の仮想線
に間隔Ｔで対向する第２の仮想線Ｖ上を交互に折り返す
ようにピッチ））で螺旋状かつ偏平に形成され、ピッチ
Ｐと間隔Ｔを２例えば０〈ゴ／Ｐ〈１の範囲に選定すれ
ば２次のような利点を示す。すなわち、導線路６におい
て正の結合を増大させることが可能となり、負の結合に
起因する線路長の短縮化を抑えて良好な遅延特性を得る
ことができる。

このような本発明の可変遅延線は、第６図に示すように
、遅延時間ｔｄで特性インピーダンスＲｏを有し同じ線
路長インピーダンス線路（以下単に単位線路２２という
）を複数個縦続接続し、その一方の端に内部終端抵抗Ｒ
ｏを接続するとともに他端には出力を取り出すための負
荷抵抗ＲＯを接続してなる等価回路で示される。

すなわち、各単位線路２２の接続点および両端各々に固
定接点２０を設けて固定接点列２１が形成され、その固
定接点列２１上を可動接点ばね１９が単接触および複接
触を交互に繰り返して移動する。

従って、入力端子１４から導電板１１を介して信号を入
力すると、その入力点から負荷抵抗００間の単位線路２
２の数に相当する遅延時間を伴って信号が出力される。

次に１本発明の可変遅延線の動作原理を解析し説明する
。

第７図は可変遅延線の小接触状態を説明する図であり、
第８図は複接触状態を説明する図である。

なお、パルス信号源ＰＧは内部インピーダンスがＲｏ／
２で立ち上がり時間ｔｒ、起電力ｅ１を持つものとする
。

単接触状態を示す第７図において、パルス信号源ＰＧに
は遅延時間Ｔｄ１　とＴａ２で特性インピーダンスＲＯ
を有するインピーダンス線路が並列接続され、各々イン
ピーダンス線路がＲＯで終端されており、遅延時間Ｔｄ
、を有するインピーダンス線路から出力が取り出される
。両インピーダンス線路の入力端は並列接続されている
ので、入力側のインピーダンスはＲｏ／２となり、その
点の電圧ｅ２は。

ｅ２＝ｅ１／２・・・・・・・・・・　（１）となり、
ｅｌ　と同じ立ち上がり時間ｔｒで振幅が１／２の第９
図Ａ破線で示す電圧波形となる。

なお、第９図では説明の都合で立ち上がり部のみ示すが
、一般には立ち上がり時間は振幅の１０％−９０％間の
時間をいい、かつ波形も０％と１００％付近は第９図へ
点線で示すようになだらかな曲線となっている。しかし
、説明の都合で０％＝１００％間が第９図ＡのＦ、　−
０間の破線のように直線的に立ち上がり時間ｔｒで立ち
上がるものとする。

そして、電圧ｅ２の加えられたインピーダンス線１−δ
の出力側には、それより１゛ｄ１時間後に遅延した出力
電圧が取り出せる。もう一方のインピーダンス線路にあ
ってもＴａ２時間後に遅延した出力電圧が出て、内部終
端抵抗Ｒｏに吸収される。

次に、第８図は第７図の小接触状態から可動接点ばね１
９を図中左側に１ステツプ移動させた複接触状態（第６
図での複接触状態は単接触状態よりも３ステツプ移動さ
せた状態で示している）を示している。この場合、出力
信号を取り出す側の線路は、単接触状態と同じ遅延時間
Ｔｄ、を有し。

もう１つの線路は隣接接点間の単位線路２２分ｔｄだけ
短いＴａ３　となる。

ここで複接触状態では、１つの単位線路２２の両端が可
動接点ばね１９によって接続されて共に入力側ずなわち
可動接点ばね１９に接続されることになり、インピーダ
ンス線路の入力側は４本の線路がパルス信号源１）　Ｇ
に並列に接続された状態となる。

そして、複接触状態において第７図と同じパルス信号電
圧ｅ１が加えられると、パルス信号源ＰＧの立ち上がり
時間ｔｒと単位線路２２の遅延時間ｔｄの関係により異
なった結果が得られるので、以下第９図を参照してそれ
らを検討する。なお、第９図において破線は単接触時の
電圧波形ｅ２を示し、また実線は複接触時の電圧波形ｅ
３を示している。

まず、第９図Ａによってｔｄ　＞　ｔｒの場合を説明す
る。この関係は実用的にはあまり望ましくない場合であ
るが、説明の都合上この場合から説明する。

パルス信号電圧ｅ１が加えられた場合、インピーダンス
線路の入力側は４本の線路が並列接続された状態となっ
ているので、入力側でのインピーダンスはＲｏ／４とな
る。従って、その点での電圧ｅ３は。

ｅ３＝　（（Ｒｏ／４　）　／　（Ｒｏ／２　＋Ｒｏ／
４　）　）　ｅＩ＝ｅ１／３　・・・・・・・・・・　
（２）となり、単接触時の電圧ｅ２と複接触時の電圧ｅ
、比は。

ｅｓ　／　ｅｘ　＝　２／　３　＃０．６６７　・・・
・・　（３）となる、すなわち、ｅ３はｅ２の６６．７
％の振幅まで同じ立ち上がり時間ｔｒで第１の立ち上が
りをする（第９図ＡのＥ−Ｊ）。そして１両端を入力側
に接続された単位線路２２に関しては、その両端から同
時に他端に向かって第１の立ち上がり信号が伝播し、　
ｔｄ時間後に他端に各々同時に到達する。

この学位線路２２は、特性インピーダンスＲｏ／２．そ
の遅延時間ｔｄ／２のインピーダンス線路１本が他端開
放で接続されたものと等価であり。

開放端で反射された信号が往復時間ｔｄで戻ってインピ
ーダンス線路の入力側に到達する場合と同様に作用する
。そして、そのように考える方が解析が容易である。戻
ってきた信号の一部はインピーダンス線路の入力側に出
て電圧ｅ３に加算されて。

第９ｖ！ＪＡのに−Ｌの第２の立ち上がりとなり、一部
は再び反射されて開放端側に向かう信号となる。

この第２の立ち上がりに関しては、単位線路２２は長さ
が短いので、その中を伝播することによる信号劣化は無
視できるものとして再びｔｄ／２のインピーダンス線路
で考えてその線路から入力側を見た反射係数ｐは Ｐ　＝　（Ｒｏ／４−１ｔｏ／２　）　／　（Ｒｏ／４
÷Ｒｏ／２）＝−１／３　・・・・・・・・・・　（４
）であり、従って（２）式と（４）式よりｅコ　−ｅ１
　／３　＋　（ｅｘ　／３）　（１＋ρ）＝　５　／　
９　ｅ　１　・・・・・・・・・　（５）となり。

ｅｘ　／ｅｘ　−１０／９　＃１．１１１　・・・・（
６）となる。

そのため、第９図Ａにおいて第１の立ち上がり開始点Ｅ
からｔｄ時間後に第２の立ち上がりが開始され、に−Ｌ
のごと（ｔｒ時間後のｅ！の１１１．１％の振幅に達す
る。

ここで、ｔｄ／２のインピーダンス線路と（４）式の反
射係数ρ−−１／３により信号がその後も往復反射を繰
り返して電圧ｅ３に影響するので。

第２の立ち上がり開始点Ｋからｔｄ時間後に今度は第９
図ＡのＭ−Ｎの如＜ｔｒ待時間９６．３％まで立ち下が
る０図示を省略するが、その後も波形は同様にｔｄ時間
毎に１０１．２％、　９９．６％、・・・と立ち上がり
と立ち下がりを繰り返して１００％に収束する。

その結果、第９図Ａで分かるように、電圧ｅ２は振幅５
０％の点Ｆ−Ｈ間ではｅ！に対してΔＴｄｓ時間だけ遅
れを生ずることになる。このΔＴｄｓは、相似三角形に
よる比例計算により。

ΔＴｄｍ−０，２５ｔｒ　＝・（７） がめられる。

このように、第９図Ａのｔｄ　＞　ｔｒでの複接触時の
入力側の波形は第１および第２の立ち上がり等を持った
変則的な波形となるが、単接触時に比較して振幅５０％
の点で０．２５ｔｒ時間の遅れΔＴｄ＋ｗを生じるので
、出力側でもＴｄ、十ΔＴｄ＋＋＋の遅延時間が生じ、
単接触よりもΔＴｄ＋＊だけ遅延時間が増加する。

次に、第９図Ｂによってｔｄ＝ｔｒの場合を説明する。

この場合、第９図ＡのＪ−に、　Ｌ−Ｍ、・・・・の水
平部分がなくなって一緒になり、第９ｒｊ！ＪＢのよう
な波形となる。すなわち、第１の立ち上がり、第２の立
ち上がり・・・が連続する。この場合にも、電圧ｅ２は
電圧ｅ２に対して振幅５０％の点Ｆ−Ｈ間では（７）式
と同じΔＴｄｍ　＝０．２５ｔｒの遅れ時間を生じるの
で、出力側ではＴｄ。

＋ΔＴｄｍの遅延時間を生じ、単接触状態よりもΔＴｄ
ｍだけ遅延時間が増加する。この場合もあまり望ましい
条件ではない。

さらに、第９図Ｃによってｔｄ＜ｔｒの場合を説明する
。

、　この場合は第２の立ち上がり開始点Ｋが第１の立ち
上がり終了点Ｊよりも前にくることになり。

第１の立ち上がり開始点Ｅから当初５点に向かつで立ち
上がるが、それからｔｄ待時間後は、単位線路２２の両
端から第２の立ち上がりとなる信号が出て第１の立ち上
がりに加算されるので、立ち上がりの傾斜が大きくなっ
てに点からＪ′点へ向かって立ち」二がることになる。

ただし、に−Ｊ’間は必ずしも直線ではなく。

ｔｄ時間毎にに−Ｌ−Ｎ−Ｐ−Ｊ’と傾斜の増減を繰り
返すが２次第に傾斜の増減の割合が減少するとともに、
その傾斜の大きさも単接触状態のｅ２の立ち上がりすな
わち破線のＥ−０間の傾斜と同じ大きさに収束する。傾
斜の増減の大きさは。

（４）式の反射係数による反射信号の出力の値を順次加
算することで容易にめることができる。

、１′点以降は第１の立ち上がり部分が終了してしまう
ので傾斜が小さくなるが、第２の立ち上がり開始点Ｋか
らｔｒ待時間後ほぼ１００％の８点に達する。この場合
、電圧ｅ３は電圧ｅ２に対し。

振幅５０％の点Ｆ−Ｈ間で遅延時間ΔＴｄΔＴｄ＃０．
２５ｔｄ　・・・・・・・・・・・　（８）が生じる。

このように、第９図Ａ、１３におけるｔｄ　＞　ｔｒ、
　ｔｄ’　ｔｒの場合、電圧ｅ２と電圧０３間の遅延時
間ΔＴｄｍは入力信号ｅ１の立ち上がり時間ｔｒのみに
依存してｔｄに関係しない。しかし、ｔｄ＜ｔｒの条件
。

正確にはｔｄ≦０．７５ｔｒからは電圧ｅ２と電圧０３
間の遅延時間ΔＴｄがｔｄに依存するようになる。

そして、遅延時間ｔｄが０．７５ｔｒに比較的近い場合
には、　ｔｄとｔｒの比によってΔＴｄも０．２２ｔｄ
　〜０．３３ｔｄの範囲で変化するが、ｔｄがｔｒより
も小さくなるに従ってΔＴｄが０．２５ｔｄで一定とな
るようになる。

従って、この場合には第６図において、可動接点ばね１
９を最も右の位置から単接触と複接触を繰り返して１ス
テツプづつ順次右へ移動すると。

出力側で得られる信号の遅延時間は、　０　、０．２５
ｔｄ。

ｔｄ、　１．２５ｔｄ、　２ｔｄ　、　２，２５ｔｄ、
・・・・と変化する。

すなわち単位線路２２の遅延時間ｔｄを準位とする遅延
時間ｔｄの増減よりも細かい分解能を得ることができる
。

これに対してｔｄ　＞０．７５ｔｒの条件では、電圧ｅ
２と電圧０３間の遅延時間ΔＴｄｍは０．２５ｔｒすな
わち【ｄと関係な（ｔｒのみによって決定されるので、
ｔｒに対してｔｄが大きくなればなる程、単接触と複接
触での遅延時間差が小さくなり１分解能を増す効果が少
なくなる。それに加えて入力波形も第９図Δまたは同図
Ｂのように変則的なものになる。

し、かじ、可変遅延線を用いる実用的な範囲を検討する
と、第９図Ａおよび１３のようなことは殆どなく、同図
Ｃのようになることが分かる。

例えば、現在超高速論理回路用ｒｃのＥＣＬのなかでも
高速のものとして、ＩＣの出力信号の立ち上がり時間ｔ
ｒは７００ｐｓ（これは２０％−８０％の値であり、１
０％−９０％はもっと大きい値となり１本発明は一層良
い結果となる）のものがあるが、この出力信号の遅延時
間開Ｖ用に適した可変遅延線としては、単位線路のｔｄ
　＝　５０ｐｓでこれを４０個で遅延時間の全可変範囲
２ｎｓのものがあげられる。

この場合は、　ｔｄ＝０．０７１４ｔｒとなり、上述し
た必要条件に対して１桁以上の余裕をもって満足するこ
とになる。

仮に、この条件を満足しない場合があって、必要以上に
高速のパルス信号が加えられる場合に′□は。

入力端子１４と導電板ｌｌの間に人力信号の立ち上がり
を遅くするフィルタ回路を挿入すればよいし、また導電
板１１や可動接点ばねＩ５等にそのフィルタ機能を持た
せてもよい。

なお、上述の解析では単位線路２２の遅延時間を全て同
じとし７て説明したが３本発明にあっては少しずつ増加
させる等して変化させてもよく。

（８）式が適用できる範囲であればΔＴｄも同じように
増加する利点がある。

以上のように説明した可変遅延線にあっては。

遅延線素子３として、第３図のように導線１−８６を螺
旋状に折り返して形成する場合に限らず１例えば第１０
図および第１１図に示すような遅延線素子３′を用いる
ことが可能である。

すなわち、導線路６上に形成した誘電体５に。

導線路６を数ターンだけある方向に！ｌ！ｌ！旋状に折
り返して巻回するとともに、連続する次の数ターンの導
線路６は途中から逆方向に折り返して巻回し。

さらに１次の数ターンは順方法に巻回し、数ターン毎に
交互に巻回する方向を変えて遅延線素子３′を構成した
ものである。

このような遅延線素子３′を用いると、導線路６にあっ
て増大した正の結合を、逆方向に巻いて折り返すことに
よって生ずる負の結合係数にて制御可能となる。そのた
め、第３図に示す遅延線素子３よりも小型化が可能とな
る効果がＩＭられる。

また１本発明にあっては、上述した各遅延線素子の例に
限らず、同軸ケーブル等の一般的なインピーダンス線路
を用いる遅延線素子においても実施できる。

以上説明したように本発明の可変遅延線は、インピーダ
ンス線路の導線路に形成した固定接点列を、可動接点が
個々の固定接点との単接触および隣合う固定接点双方と
の複接触を交互に繰り返して移動するように配置したの
で、遅延線素子に形成した固定接点数以上の遅延時間分
解能を得ることが可能となり１遅延時間の細かい切り換
えができるうえ、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の可変遅延線の一実施例を
示す正面図および側面図（一部所面で示す）、第３図お
よび第４図は第１図の可変遅延線に示す遅延線素子の平
面図および側面図、第５図は第１図に示すホルダの斜視
図、第６図は第１図の可変遅延線の等価回路図、第７図
および第８図は第６図の単接触状態および複接触状態を
説明する図、第９図は可変遅延線の示す立ち上がり波形
図、第１０図および第１１図は本発明の可変遅延線に用
いる遅延線素子の他の実施例を示す平面図および側面図
である。 １・・・・・ケース ２・・・・・低部 ３．３′・・遅延線素子 ４・・・・・アース板 ５・・・・・誘電体 ６・・・・・導線路 １１・・・・・導電板 １２・・・・・凹溝 １３・・・・・スリット １４・・・・・入力端子 Ｉ５・・・・・ホルダ １Ｂ・・・・・つまみ 】９・・・・・可動接点（可動接点ばね）２０・・・・
・固定接点 ２１・・・・・固定接点列 ２２・・・・・単位線路 特許出願人　エルメック株式会社 Ｗ；１図 第　２　図 １、と　リ、１４ 第　３　図　第　４　間 第　５　図 第　６　図 第　７　図 第　８　図 第　９　図 第１０図 第１１図 ３′ 手端補正書（自発） 昭和５９年６月１８日 特許庁長官殿 工、事件の表示 昭和５９年特許廓第５３６９号　゛帛 ２、発明の名称 可変遅延線 ３、？ｌＩｉ正をする者 事件との関係特許出願人 住　所　埼玉県入間郡鶴ケ島町大字 下新田６２１跳４１龍狗９２師）労ｎ 自発補正 ５、補正により増加する発明の数　０ ６、　？ｄｉ正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ７、補正の内容

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）インピーダンス線路からなる遅延線素子と。 前記インピーダンス線路の導線路の所定の長さ毎に設け
   られた固定接点を並べて形成した固定接点列と９個々の
   前記固定接点との単接触および隣合う前記固定接点双方
   との複接触を交互に繰り返して移動する可動接点を具備
   してなることを特徴とする可変遅延線。
2. （２）信号を遅らせる回路を介して入力信号が固定接点
   に入力されるよう構成された特許請求の範囲第１項記載
   の可変遅延線。