アナログコンポーネントを使用して信号を時間内に「ストレッチ」するにはどうすればよいですか？

信号（アナログラジオ信号など）を時間内に「引き伸ばして」、周波数を半分にして、信号の時間を2倍にするにはどうすればよいですか。コンピュータで行うのは簡単ですが、アナログコンポーネントで行うことはできますか？

私が探している変換は、オーディオテープを録音して半分の速度で再生するのと同じなので、たとえば、次の入力信号を変換します。

に

（これは、ヘテロダインラジオ受信機が行うこととは異なります。信号を高周波数から低周波数にシフトしますが、信号は同じ時間かかります。）

遅い速度での記録と読み取りはこれを行う1つの方法ですが、それは遅い機械的コンポーネントを必要とし、より速い信号を処理することができません。

背景：これが必要なものは何も構築していませんが、時分割多重化のようなものがデジタル以前の時代に機能するのか、それを作成するのに何が必要になるのか疑問に思っています。そのため、テープへの録音やスロー再生のような方法は機能しません。多重化された信号の断片が短い場合、テープの機械システムが追いつくことができません。

編集時分割多重化との関係：tdmはこのような手法で実装できると考えていました。2つの連続信号を取得し、それらを（たとえば）マイクロ秒間隔に分割し、各マイクロ秒を0.5マイクロ秒にスクイーズし（周波数を上げます）、両方のストリームからスクイーズされた信号のセグメントをインターリーブします。復調するには、奇数または偶数の間隔を伸ばしてプロセスを逆にします。

CCDの「バケット旅団」遅延ラインという仕事を行うために使用できる1つのアナログ技術があります。

アナログですが、サンプルデータシステムであるため、デジタル技術と多くの共通点があります。

一般的なCCD遅延ラインには、ライン内に512または1024のコンデンサと、それらを相互接続するCMOSスイッチのネットワークがあります。おおよそ次のように機能します。

1. 1つのコンデンサを入力ピンの電圧まで充電し、
2. その電圧を保持し、最初の電圧まで2番目のコンデンサを充電します。
3. その電圧を保持し、Cap 1を入力ピンから充電しながら、Cap 2からCap 3を充電します。
4. 最初のサンプルが出力ピンに現れるまで、奇数から偶数まで、偶数から奇数まで繰り返し充電します。

一般的な考え方は、バケツを互いに渡し、火を消そうとする人々の列のようなものです。

この時点で、ピッチを変更する場合は、新しいサンプルレート（この場合、元のクロックレートの半分）で最初のデータを空にしながら、入力サンプルレートで2番目のCCDに新しいデータを保存する必要があります。 。

2番目のCCDが満杯で、最初のCCDが半分しか空でないため、ここで問題が発生します。データの一部をダンプする必要があります。CCD遅延ラインが3つ以上ある場合は、1つからもう1つにクロスフェードすることで結合を「隠蔽」し、3番目のラインを埋めることができますが、これは完璧な手法ではありません。

CCDは、デジタルオーディオのすべてのスペクトルおよびエイリアシングの問題に加えて、ノイズと歪みの仕様がかなり貧弱であるため、1980年のこの側面についてはあまり耳にしません。

このような例の1つは、ピッチシフターとして使用されるSAD1024 （データシートはこちら）です（ピッチが絶えず変化し、別名フランジャー）。

信号をテープに録音し、半分の速度で再生することをお勧めします。

それがあなたを満足させない理由を私は追跡できません。もちろん、他のメディア（ワイヤー、ディスクなど）を使用することもできます。基本的な原理は同じです。

それでもうまくいかない場合は、さらに要件を指定する必要があります。

信号が周期的であれば、いつでもサンプリングオシロスコープを使用できます。

つまり、アパーチャウィンドウとジッターが十分に小さければ、どのADCでも使用できますが、アナログを要求したので、古いウィザードのように古いダイオードブリッジサンプラーを使用する必要があります...

DC-14 GHz、手作業でスルーホール部品をはんだ付け。

1968年の日付を確認してください;）

光の速度の半分で移動し、受信信号を伸ばすロケットを発射する以外に、受信したもののサンプルを格納し、低速で再生するものが必要です。最終的には、これは最初に送信されたものに追い付くことは決してないことを意味します。つまり、より遅いレートで保存および再生する必要があります。アナログテープはこれで問題ありませんが、IC形式でこれが必要な場合は、デジタルストレージ方式が最適です。

これを行う方法があります：「チャープ」レーザーパルスと分散補償ファイバー。ファイバの屈折率（したがって、光がファイバを伝わる速度）は、光の波長の関数です。これは、狭いパルスが時間的に分散する結果となるため、分散と呼ばれます。分散補償ファイバは、非常に長い負の分散を持つように設計されているので、通常のファイバよりもはるかに長い分散を「取り消す」ことができます。

波長をスイープするチャープレーザーパルスから始めます。これは、非常に狭くて広帯域のパルスを取得し、それをある長さの分散補償ファイバーを介して送信することによって生成できます。次に、ストレッチしたい信号でチャープパルスを振幅変調します。次に、変調されたパルスを分散補償ファイバーの長い長い部分に送信します。

これは実際には非常に短いタイムスケールの手法であり、数10 nsのパルスをストレッチするために数kmの分散補償ファイバーが必要です。分散補償ファイバの分散は通常、-50ps / nm / km程度です。

TDMへの接続は実際にはありません。TDMが採用される前はPSTNはデジタルでしたが、同じ概念がアナログサンプルでも機能します。

必要な情報を取り込むサンプルレートを選択するだけです。PSTNの例を続けると、サンプルレートは8000 Hzになり、300〜3400 Hzの範囲の音声をキャプチャします。

N個の音声チャネルをインターリーブするには、8000×Nサンプル/秒を処理できる通信チャネルが必要です。各音声チャネルから1つのサンプルを続けて送信し、シーケンス全体を1/8000秒（125 µs）後にもう一度開始します。

すべての音声チャネルを同時にサンプリングし、チャネル番号に応じてサンプルを125 µsの分数だけ遅延させるか、最初に各チャネルのサンプリングの位相をシフトするだけです（これは、ほとんどのPSTN機器が行うものです）。します）。

つまり、TDMフレームレートが個々のチャネルに必要なサンプルレートと一致していれば、「時間圧縮」は必要ありません。

これは本当にアナログで行うことはできません。人々はたくさんのきちんとした興味深いアイデアを捨ててきましたが、パッシブアナログ回路は（1）位相シフトと（2）減衰しかできません。彼らができることはすべてこれに限定され、伝達関数によって数学的に表すことができます（これは、周波数領域のすべての情報に、角度をシフトし、振幅を減衰させる複雑な関数を掛けます）。

アナログのアクティブな追加として増幅を行う場合、明らかにいくつかの周波数をブーストすることもできますが、実際には、それ以上のことしか得られません。

バケット旅団のようなアイデアがありますが、前述のように、これは実際にデジタル（または少なくとも準デジタル）になっています。昔は、テープに1つの速度で録音し、半分の速度で再生するという考えが実際に唯一の実用的なアプローチです。

このようなことは、デジタルで行う方がはるかに簡単です。ただし、そこにいても、何を望んでいるかを明確にする必要があります。t = 0から開始して、t = 1になる信号をストレッチし、同じ初期時間に2倍以上出力されるようにする場合（出力0

あなた自身が最良の答えを提供しているようです。「コンピューターで行うのは簡単です」とあなたは言います。必要なのは、信号をコンピュータに送る「適切な」ADコンバータと、最終的な信号を提供するDAコンバータだけです。コンピューターは、信号を処理するために必要なすべての柔軟性を提供します。