Wie kann ich ein Signal mit analogen Komponenten zeitlich "strecken"?

Wie kann ein Signal (z. B. ein analoges Funksignal) zeitlich "gedehnt" werden, so dass sich die Frequenz halbiert und das Signal doppelt so lange dauert? Es ist einfach, dies in einem Computer zu tun, aber kann es mit analogen Komponenten durchgeführt werden?

Die Transformation, nach der ich suche, ist die gleiche wie das Aufnehmen eines Audiobands und das anschließende Abspielen mit der halben Geschwindigkeit, also das Übersetzen eines Eingangssignals von beispielsweise

zu

(Dies unterscheidet sich von dem, was ein Überlagerungsfunkempfänger tut: Er verschiebt ein Signal von einer hohen zu einer niedrigeren Frequenz, aber das Signal nimmt immer noch dieselbe Zeit in Anspruch.)

Das Aufzeichnen und Zurücklesen mit einer langsameren Geschwindigkeit wäre eine Möglichkeit, dies zu tun, aber dies würde langsame mechanische Komponenten erfordern und nicht in der Lage sein, mit schnelleren Signalen umzugehen.

Hintergrund: Ich baue nichts, wofür ich das brauche, aber ich frage mich, ob so etwas wie Zeitmultiplex im vordigitalen Zeitalter funktionieren könnte oder was nötig wäre, um es zu erstellen. Das ist auch der Grund, warum eine Methode wie das Aufnehmen auf Band und das Verlangsamen der Wiedergabe nicht funktionieren würde. Wenn die gemultiplexten Signalstücke kurz sind, könnten die mechanischen Systeme eines Bandes nicht mithalten.

Bearbeiten Die Beziehung zum Zeitmultiplex: Ich dachte, dass tdm mit einer solchen Technik implementiert werden könnte. Nehmen Sie zwei kontinuierliche Signale, teilen Sie sie in (etwa) Mikrosekundenintervalle auf, drücken Sie jede Mikrosekunde in eine halbe Mikrosekunde (Erhöhung der Frequenz) und verschachteln Sie dann die zusammengedrückten Signalsegmente aus beiden Strömen. Um zu demodulieren, kehren Sie den Vorgang um, indem Sie die ungeraden oder geraden Intervalle strecken.

Es gibt eine analoge Technologie, die für diese Aufgabe verwendet werden kann ... die CCD- Verzögerungsleitung "Bucket Brigade" .

Es ist analog, hat aber viel mit digitalen Techniken zu tun, da es sich um ein Abtastdatensystem handelt.

Eine typische CCD-Verzögerungsleitung hat 512 oder 1024 Kondensatoren in einer Leitung und ein Netzwerk von CMOS-Schaltern, um sie miteinander zu verbinden. Es funktioniert ungefähr wie folgt:

1. Laden Sie einen Kondensator bis zur Spannung am Eingangspin auf.
2. Halten Sie diese Spannung und laden Sie den zweiten Kondensator auf die Spannung des ersten auf.
3. Halten Sie diese Spannung und laden Sie die Kappe 3 von Kappe 2 auf, während Sie Kappe 1 vom Eingangspin laden.
4. Wiederholen Sie diesen Vorgang, indem Sie gerade von ungerade und ungerade von gerade aufladen, bis das erste Sample auf dem Ausgangsstift erscheint.

Die allgemeine Idee ist wie eine Reihe von Menschen, die sich gegenseitig Eimer geben, um zu versuchen, ein Feuer zu bekämpfen.

Wenn Sie zu diesem Zeitpunkt die Tonhöhe ändern möchten, müssen Sie neue Daten mit der eingegebenen Abtastrate in einem zweiten CCD speichern, während Sie die erste mit der neuen Abtastrate leeren (in Ihrem Fall die Hälfte der ursprünglichen Taktrate). .

Da der zweite CCD voll ist, während der erste nur halb leer ist, haben Sie jetzt ein Problem: Sie müssen einige der Daten sichern. Wenn Sie mehr als 2 CCD-Verzögerungsleitungen haben, können Sie die Verknüpfungen durch Überblenden von einer zur anderen "verbergen", während Sie eine dritte ausfüllen. Dies ist jedoch keine perfekte Technik.

CCDs haben ziemlich schlechte Rausch- und Verzerrungsspezifikationen sowie alle Spektral- und Aliasing-Probleme von digitalem Audio, so dass Sie auf dieser Seite von 1980 nicht viel über sie hören werden.

Ein solches Beispiel ist der SAD1024 (Datenblatt hier), der hier als Pitch Shifter (mit ständig variierender Tonhöhe, auch bekannt als Flanger) verwendet wird

Ich würde vorschlagen, das Signal auf einem Band aufzunehmen und mit der halben Geschwindigkeit abzuspielen.

Ich kann dem Grund nicht folgen, warum dich das nicht befriedigt. Natürlich können Sie auch andere Medien verwenden (z. B. Kabel, Festplatten usw.). Das Grundprinzip ist das gleiche.

Wenn nichts davon für Sie gut ist, müssen Sie die Anforderungen weiter spezifizieren.

Wenn das Signal periodisch ist, können Sie immer ein Abtastoszilloskop verwenden .

Ich meine, Sie können jeden ADC verwenden, vorausgesetzt, das Blendenfenster und der Jitter sind klein genug, aber Sie haben nach Analog gefragt, also müssen Sie den alten Diodenbrückensampler verwenden, wie es die Zauberer früher getan haben ...

DC-14 GHz mit handgelöteten Durchgangsteilen .

Überprüfen Sie das Datum, 1968;)

Abgesehen davon, dass Sie eine Rakete abfeuern, die sich mit der halben Lichtgeschwindigkeit fortbewegt und so das empfangene Signal ausdehnt, benötigen Sie etwas, das eine Probe von dem, was Sie empfangen, speichert und dann langsamer wiedergibt. Letztendlich bedeutet dies, dass Sie nie das einholen, was ursprünglich übertragen wurde, dh Sie müssen langsamer speichern und wiedergeben. Ein analoges Band macht das ganz gut, aber wenn Sie dies in IC-Form wollen, sind digitale Speichermethoden der beste Weg.

Es gibt einen Weg, dies zu tun: "gechirpte" Laserpulse und Dispersionskompensationsfaser. Der Brechungsindex der Faser (und damit die Geschwindigkeit, mit der sich Licht über die Faser ausbreitet) ist eine Funktion der Lichtwellenlänge. Dies wird als Dispersion bezeichnet, da sich schmale Impulse zeitlich ausbreiten. Die Dispersionskompensationsfaser ist so ausgelegt, dass sie eine sehr hohe negative Dispersion aufweist, so dass sie die Dispersion einer viel längeren Länge der normalen Faser "rückgängig machen" kann.

Beginnen Sie mit einem gechirpten Laserpuls, der die Wellenlänge überstreicht. Dies kann erzeugt werden, indem ein sehr schmaler Breitbandimpuls genommen und durch eine Länge einer Dispersionskompensationsfaser gesendet wird. Dann moduliert die Amplitude den gechirpten Impuls mit dem Signal, das Sie strecken möchten. Senden Sie dann den modulierten Impuls durch ein schönes langes Stück Dispersionskompensationsfaser.

Dies ist wirklich eine Technik für sehr kurze Zeitskalen, bei der mehrere km Dispersionskompensationsfaser erforderlich sind, um Impulse von einigen 10 ns zu dehnen. Die Dispersion in Dispersionskompensationsfasern liegt üblicherweise in der Größenordnung von -50 ps / nm / km.

Es gibt wirklich keine Verbindung zu TDM. Obwohl das öffentliche Telefonnetz vor der Einführung von TDM digital war, funktioniert das gleiche Konzept mit analogen Samples.

Sie müssen nur eine Abtastrate auswählen, die die gewünschten Informationen erfasst. Wenn Sie mit dem PSTN-Beispiel fortfahren, wäre dies eine Abtastrate von 8000 Hz, die Audio erfasst, das in den Bereich von 300 bis 3400 Hz fällt.

Um N Sprachkanäle zu verschachteln, benötigen Sie einen Kommunikationskanal, der 8000 × N Abtastwerte pro Sekunde verarbeiten kann. Sie senden nacheinander ein Sample von jedem der Sprachkanäle und starten die gesamte Sequenz 1/8000 Sekunde (125 µs) später erneut.

Sie können entweder alle Sprachkanäle gleichzeitig abtasten und dann die Abtastungen entsprechend ihrer Kanalnummer um einen Bruchteil von 125 µs verzögern, oder Sie können einfach die Phase der Abtastung für jeden Kanal verschieben (was bei den meisten PSTN-Geräten der Fall ist) tut).

Unter dem Strich ist keine "Zeitkomprimierung" erforderlich, wenn die TDM-Bildrate mit der für die einzelnen Kanäle erforderlichen Abtastrate übereinstimmt.

Das geht wirklich nicht analog. Während die Leute eine Menge netter und interessanter Ideen verworfen haben, können passive analoge Schaltungen nur (1) die Phase verschieben und (2) abschwächen. Alles, was sie tun können, ist darauf beschränkt, was mathematisch durch die Übertragungsfunktion ausgedrückt werden kann (die alle Informationen im Frequenzbereich mit einer komplexen Funktion multipliziert, die sowohl den Winkel verschiebt als auch die Amplitude abschwächt).

Wenn Sie die Verstärkung als analoge aktive Addition wählen, können Sie natürlich auch einige Frequenzen anheben - aber das ist wirklich alles, was Sie bekommen, das ist mehr.

Es gibt Ideen wie Eimerbrigaden, aber wie bereits erwähnt, wird dies wirklich digital (oder zumindest quasi-digital). Früher war die Idee, mit einer Geschwindigkeit auf Band aufzunehmen und mit halber Geschwindigkeit wiederzugeben, wirklich der einzige praktische Ansatz.

So etwas ist digital viel einfacher. Aber auch dort müssen Sie sich klar darüber sein, was Sie wollen. Wenn Sie bei t = 0 beginnen und ein Signal strecken möchten, das zu t = 1 geht, und es zur gleichen Anfangszeit über die doppelte Zeit herauskommen lassen möchten (geben Sie also 0 aus

Es scheint, dass Sie selbst die beste Antwort geben. Sie sagen: "Es ist einfach, dies in einem Computer zu tun." Alles, was Sie dann brauchen, ist ein "geeigneter" AD-Wandler, um das Signal dem Computer zuzuführen, und dann ein DA-Wandler, um Ihnen das endgültige Signal zu geben. Der Computer bietet Ihnen die Flexibilität, die Sie möglicherweise zur Verarbeitung des Signals benötigen.