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système récepteur de signaux
Les systèmes de signaux qui existent actuellement ont l'inconvénient que la réception est rendue difficile par des ondes ou oscillations d'origine naturelle ou autre. Cet in- convénient est particulièrement grand dans la télégraphie et la téléphonie sans fil et dans ce domaine particulièrement, on s'est livré à beaucoup d'études pour trouver des moyens per- mettant de vaincre ces difficultés.
Q,uoiqu'en somme on ait trouvé beaucoup de perfectionne- ments, de grands efforts accomplis pour rendre finalement
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inoffensive une perturbation quand elle est reçue, ont échoue', et en pratique on s'est familiarisé avec cette idée qu'une solution efficace ne peut être obtenue qu'en augmentant l'in- tensité des signaux et en choisissant judicieusement la loti- Sueur d'ondes ou la fréquence des oscillations.
Les résultats de quelques recherches théoriques de ces dernières années, ont contribué particulièrement à faire naître cette idée.
Dans les publications relatives à la question, on a démontré que si la perturbation ou l'onde de perturbation est représentée mathématiquement au moyen des intégrales de Fourier, en conséquence sous forme d'un "spectre", l'énergie fournie par une perturbation , un circuit syntonisé dépend, le plus souvent, uniquement de l'intensité du spectre dans la zone de la fréquence de résonance du circuit considéré. En outre, on a démontré qu'au contraire, si le signal est consti- tué par une onde ou une oscillation non-amortie, l'énergie de perturbation dépend seulement de l'intensité du "spectre" dans la zone de la férquence du signal.
Ces résultats ont amené à la conclusion que l'on ne pour- rait obtenir un perfectionnement matériel que si le spectre de la perturbation dans le voisinage de la fréquence du signal était annulé. Cela semble néanmoins impossible à assurer sans détruire en même temps le signal, quoique l'exactitude de ces résultats ait été vérifiée mathématiquement seulement pour des systèmes à caractéristiques dites linéaires. Les résultats de ces publications ont été regardés comme la confirmation scien- tifique de cette opinion à laquelle l'échec des nombreux sys- tèmes "anti-perturbateurs" caractérisés qui ont été proposés a donné lieu, à savoir que les systèmes antiperturbateurs sont une chimère.
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L'invention est basée sur ce fait connu que le spectre obtenu au moyen de la représentation de Fourier n'est pas composé d'éléments indépendants les uns des autres par rapport à la phase et à l'amplitude, et qu'il y a au contraire une certaine relation fonctionnelle entre les phases et les am- plitudes de ces éléments. Si l'on se pénètre de cette idée, qu'il y a une certaine relation entre les phases et les ampli- tudes des éléments du spectre de la perturbation, on peut en conclure qu'il doit être possible de déformer une partie du spectre de perturbation ne coïncidant pas avec la fréquence du signal, de telle manière que par rapport aux phases et aux amplitudes elle égale la partie du spectre de perturbation qui coïncide avec la fréquence du signal.
Cette déformation peut être obtenue en utilisant une forme particulière de transfor- mation de fréquence qui sera décrite plus complètement ci- après.
Quoique, en représentant la perturbation sous la forme (l'un spectre continu, on ait été amené d'une manière élégante à d'importantes conclusions, cette représentation présente le grand inconvénient que l'on ne peut pas suivre les dé- tails des phénomènes qui se produisent.
Un examen attentif de la manière dont la perturbation agit sur les circuits récepteurs est pourtant d'une grande importance. Les observations de ces dernières années ont mon- tré que la majorité des perturbations atmosphériques et autres sont constitués par des impulsions apériodiques ou quasi-pé- riodiques de durée relativement longue, d'une durée qui est longue au moins en comparaison de la période des oscillations ordinaires dans la télégraphie et la téléphonie sans fil.
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On peut démontrer par le calcul que si une perturbation de ce genre agit sur un circuit syntonisé, quelques parties seulement de la perturbation sont actives. Si par exemple, on examine une perturbation consistant en, une seule oscilla- tion sinusoïdale complète de longue période, on a reconnu qu'elle n'exerce une action puissante sur un circuit oscil- latoire à haute fréquence qu'au commencement et à la fin, mais que la partie intermédiaire où la force extérieure agis- sant sur le circuit varie lentement n'exerce aucune action matérielle sur le circuit oscillatoire.
En général, on peut dire que les parties actives des perturbations sont les parties où il se produit un changement subit d'intensité, paconséquent les points où la fonction qui représente la forme ou la nature de la perturbation est dis- continue. Le terme discontinu doit être pris dans ce cas dans son sens physique et non dans son sens mathématique,
L'invention consiste à isoler ces points actifs et àles rendre séparément inoffensifs en employant un ou plusieurs systèmes à caractéristiques non linéaires.
Ceci peut être effectué de plusieurs manières. L'isole- ment des parties actives des perturbations peut par exemple être assuré en utilisant un circuit syntonisé dont l'amortis- sement est choisi de telle manière que l'oscillation naturelle produite.lorsqu 'il se présente une discontinuité soit détrui- te avant que n'ait lieu la discontinuité suivante.
La méthode mentionnée ci-dessus pour isoler les parties actives de la perturbation peut être perfectionnée, en rece- vant les signaux non pas une fois, mais plusieurs fois, avec un retard qui augmente chaque fois. En superposant les résul- tats de réception d'une manière appropriée, on peut accentuer
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plus fortement les parties variant rapidement de la perturba- tion et supprimer les parties variant lentement, tout en con- servant le signal.
Dans ce cas, on peut encore appliquer le premier procédé mentionné d'isolement des perturbations, donc en opérant de telle manière que les parties actives soient encore plus ac- centuées.
Pour rendre inoffensive la perturbation qui se produit dans le circuit récepteur sans annuler le signal, on peut employer, par exemple, la méthode décrite ci-dessous.
Les signaux et la perturbation sont encore reçus, dans un second système récepteur qui a syntonisation différente.
En combinant en outre la perturbation qui se produit dans ce second système récepteur avec une oscillation ayant une fré- quence égale à la différence des fréquences naturelles des deux oscillations, on obtient une perturbation qui a la même fréquence que celle du premier système récepteur, mais qui n'est pas accompagnée par le signal. Du moins, avec cette perturbation, le signal acquiert une autre intensité que dans le premier système récepteur. Cette seconde perturbation peut être utilisée pour équilibrer la perturbation qui se produit dans le premier circuit sans que le signal soit annulé.
Le procédé qui précède peut être rendu plus général en se basant sur des considérations un peu différentes.
On sait que l'intensité d'une perturbation dans un sys.- tème syntonisé est la plupart du temps déterminée par l'in- tensité spectrale de la perturbation pour la fréquence du signal. Si la perturbation est désignée sous la forme f (t) et est multipliée par cos. w1t, l'intensité spectrale de!. (t). cos w1t pour la fréquence west déterminée par l'intensité
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spectrale f (t) pour les fréquencesw +w1 et w - w1. Siw1 est choisi assez petit par rapport au/, l'intensité spectrale de f (t) cos wlt au pointa/est approximativement égale à celle de f (t).
On comprendra aisément l'effet de ce procédé si l'on pense que cosw1t pour t = o est égal à 1. cette re- marque fait comprendre en même temps que l'on peut, de la ma- nière décrite ci-dessus, avoir une compensation pour ces per- turbations dont la durée est courte par rapport à la période de l'oscillation cos wlt, On peut perfectionner encore un peu le procédé en faisant en sorte que l'oscillation auxiliaire cosw1t ne commence pas avec la phase 0 mais avec une petite valeur négative de l'angle de phase. Il est évident, bien entendu, que si les perturbations sont très courtes par rap- port à la période de l'oscillation auxiliaire, il n'est pas nécessaire que l'isolement des points actifs soit encore augmenté d'une manière artificielle, parce que dans ce cas, l'isolement existe déjà d'avance.
Si l'on emploie un circuit syntonisé pour isoler les parties actives des perturbations, l'amortissement n'a en conséquence, pas besoin d'être assez grand pour que même dans la cas de très courtes perturbations, deux points successifs de discontinuité soient séparés, ceci provenant de ce que l'oscillation naturelle engendrée est déjà entièrement détruite lorsque la discontinuité suivante se produit.
Il est naturellement évident que le signal est également multiplié par cos wlt, de telle sorte que si le signal con- siste par exemple en une onde non amortie ayant une fréquence w, il est également sujet à une transformation de fréquence et est constitué alors par deux ondes qui, néanmoins, ne peu- il vent pas être facilement supprimées par des moyens d'accord
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ordinaires. Néanmoins, on peut supprimer d'avance la produc- tion de ces fréquences additionnelles en recevant les signaux avec les perturbations dans un filtre qui n'est pas accessible à la fréquence du signal, de telle sorte que l'on reçoive une perturbation dans le spectre de laquelle une bande étroite est supprimée dans le voisinage de la fréquence du signal.
En mul- tipliant, par exemple, par une oscillation auxiliaire qui peut être représentée par une simple fonction de temps harmonique, le vide ainsi produit peut être comblé de nouveau, l'intensité spectrale originale au point wétant ainsi rétablie. La per- ' turbation traitée de cette manière, et qui est maintenant li- bérée du signal, peut servir à équilibrer la perturbation ori- ginale qui est encore accompagnée par le signal. Comme filtre, on peut par exemple utiliser un.circuit syntonisé amorti fai- blement ou beaucoup et syntonisé à volonté contenant une impé- dance qui, autant que possible, est exempte de résistance et qui est constituée par une self-inductance L en série avec une capacité 0, La et 0 étant choisis de manière à satisfaire à la relation w2L.
C = 1. le voltage entre les extrémités de cette impédance ne contient pas la fréquences/ou du moins ne la con- tient que dans de très petites limites. on peut en outre mentionner comme exemple de filtre qui n'est pas ou qui n'est que très peu accessible à un signal', un circuit syntonisé ordinaire dont l'oscillation naturelle, après la combinaison non linéaire avec la perturbation auxiliaire est égal, en ce qui concerne l'amortissement et la fréquence, à l'oscillation naturelle du circuit accordé avec le signal.
Au lieu d'un circuit syntonisé, on peut en employer plusieurs, par exemple deux circuits, dont les fréquences naturelles sont également espacées par rapport à la fréquence du signal.
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Il est essentiel que la perturbation auxiliaire soit provoquée sous la dépendance de la perturbation incidente et que le temps d'émission de la perturbation auxiliaire coïncide approximativement avec celui de la perturbation incidente.
On peut obtenir ceci en faisant en sorte que la pertur- bation auxiliaire soit provoquée directement ou indirectement par la perturbation incidente, par exemple au moyen d'un re- lais ou d'une valve. Toute inertie du système provoquant la perturbation auxiliaire peut être équilibrée en faisant agir la perturbation avec un peu de retard sur le circuit récepteur, des moyens connus étant à cet effet employés.
Une méthode particulièrement appropriée pour provoquer la perturbation auxiliaire consiste à employer un limiteur qui est saturé même par des perturbations relativement faibles.
La multiplication de deux courantsou voltages peut être effectuée d'une manière quelconque connue en soi au moyen de caractéristiques non linéaires, de préférence quadratiques.
Bien entendu, la perturbation auxiliaire n'a pas besoin d'être une courbe sinusoïdale. Il n'est pas non plus néces- saire que la forme de perturbation auxiliaire soit telle qu'el- le permette la modulation du signal. Quoique en général, on préfère une variation relativement lente, ceci n'est pas es- sentiel et'particulièrement si les signaux sont reçus plusieurs fois avec des inégalités de temps les uns par rapport aux au- tres. Si le signal est supprimé d'avance de la manière décrite ci-dessus, en employant un filtre, on obtient une liberté qui est assez considérable par rapport à la forme de la perturba- tion auxiliaire. La perturbation auxiliaire peut être provo- quée de différentes manières et par différents moyens.
L'emploi mentionné ci-dessus d'un limiteur permet d'adopter une série
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de dispositions dont quelques unes sont brièvement décrites plus loin.
Indépendamment de la nature et de l'intensité de la per- turbation incidente, un limiteur permet de provoquer une im- pulsion qui consiste en une période de démarrage très courte, ' une période d'intensité constante un peu plus longue et une période de décroissance, qui peut être relativement longue.
La perturbation peut être regue par exemple dans un cir- cuit de préférence accordé avec-une fréquence qui existe dans le voisinage de la fréquence du signal et après rectification et élimination des éléments de haute fréquence qui subsistent, on peut faire en sorte qu'elle agisse sur un dispositif ther- moionique contenant dans/son circuit-plaque une diode dont le courant de saturation est inférieur à celui du dispositif thermoionique mentioiiné ci-dessus. Si une bobine d'inductance est connectée en série avec cette diode, elle induira dans un circuit syntonisé, couplé avec elle, une Impulsion très cour- te qui provoquera une vibration naturelle dont la phase d'é- mission et l'amplitude sont complètement indépendantes de la forme et de l'intensité de la perturbation originale.
Pendant la période d'intensité constante qui suit, il n'y a pas de force électromotrice agissant plus longtemps sur le circuit oscillatoire et la période de décroissance n'agit pas non plus d'une manière appréciable sur le circuit. En outre, on peut choisir les conditions de telle manière que la période d'in- tensité constante soit assez longue pour que la vibration naturelle provoquée dans le circuit récepteur qui a été ac- cordé avec le signal, soit supprimée à la fin de cette période.
On obtient ce résultat, par exemple au moyen de la syntonisa- tion dont a parlé ci-dessus, qui a en outre l'avantage que le
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limiteur ne peut pas être actionné par un signal puissant é- tranger. On peut, par un usage judicieux de rectificateurs, rendre inactive la dernière partie de la perturbation défor- mée par le limiteur. D'une autre manière, les extrémités de la bobine d'inductance peuvent être connectées à la grille et au filament d'un dispositif thermoionique dans le circuit d'anode duquel sont montés en série une source de courant et un circuit synthonisé. Ainsi, l'action obtenue est semblable à celle du cas étudié en premier lieu. Au lieu d'une self- inductance, on peut employer une résistance.
Si l'on emploie une self-inductance, la disposition peut être telle que le potentiel de la grille du dispositif ther- moionique ait normalement une valeur négative élevée. Le dis- positif thermoionique agit donc pendant la période de démar- rage comme une valve et pendant la courte période dans la- quelle la grille est positive, le condensateur du circuit syntonisé est chargé au même voltage que la source de courant.
A la fin de la période de démarrage du- courant dans le limiteur, le circuit syntonisé oscille librament.. Pendant ce temps, l'extrémité arrière des perturbations est complètement inactive. Dans ce cas, il est encore désirable d'intercaler entre le limiteur et le dispositif thermoionique un circuit de préférence apériodique, d'un amortissement qui ne soit pas trop considérable, afin de régler la durée de l'action de la valve, de manière qu'elle soit pratiquement indépendante de. l'intensité de la perturbation.
Autrement, on peut néanmoins employer la période d'in- tensité constante pour provoquer l'oscillation auxiliaire.
Dans ce cas par exemple, une résistance peut être branchée en série avec la diode et le voltage constant produit dans
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cette résistance peut être employé pour alimenter le disposi- tif thermoionique avec lequel est connecté un circuit à réac- tion, seul ou en liaison avec une source de courant dont le voltage seul est trop bas pour provoquer une oscillation.
D'une autre manière encore, on peut utiliser le voltage constant pour réduire la résistance d'un dispositif thermoio- nique, dont le circuit anode-cathode est branché dans le cir- cuit anode d'un dispositif thermionique, couplé en retour..
Dans ce cas, la disposition peut être telle que la diminution de l'amortissement dans le circuit anode du dispositif ther- moionique couplé en retour suffise pour provoquer une oscilla- tion.
En outre, les propriétés de saturation du fer peuvent être utilisées peur engendrer une impulsion d'intensité cons- tante et beaucoup d'autres dispositions pourraient également être employées.
Selon un mode d'exécution particulier de l'invention,, on peut également utiliser en plus du circuit accordé avec le signal, deux ou plusieurs filtres dont les bandes de fréquen- ce sont telles que, avec une combinaison non linéaire des courants auxquels les filtres ont livré passage,'on obtienne une bande de fréquence qui contienne la ou les fréquences du signal. Dans ce cas, néanmoins, l'intensité de la perturbation qui a été produite pour équilibrer la perturbation se produi- sant dans le circuit accordé avec le signal,.ne dépend pas linéairement de l'intensité de la perturbation incidente et l'on doit se servir de moyens non linéaires pour assurer l'in- tensité correcte de la perturbation auxiliaire. Ces moyens sont faciles à indiquer.
On peut utiliser des limiteurs, ou on peut faire varier convenablement le facteur d'ampllfica-
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tion des amplificateurs au moyen de la perturbation.
Avant d'appliquer l'invention à la perturbation, cette perturbation peut être déformée d'une manière quelconque. On peut par exemple employer des filtres; autrement on peut uti- liser un traitement non linéaire, par exemple une transforma- tion de fréquence, une rectification, etc..
En outre, il est naturel de tirer avantage de toutes les ressources de l'art moderne. A titre d'exemple,,les amplifica- teurs utilisés peuvent être neutrodynes ou bien l'on peut em- ployer des systèmes compensateurs et retardateurs de phase.
Les systèmes retardateurs pouvant par exemple servir, en pro- voquant la perturbation auxiliaire, à exclure la période cour- te pendant laquelle cette perturbation n'a pas encore la forme correcte requise. Il est évident que dans le cas de réceptions multiples avec inégalités de temps les unes par rapport aux autres, le graphique, de l'intensité de champ de la perturba- tion résultante sera constitué paune ligne uniforme présen- tant un certain nombre de dents pointues, représentant les parties actives des perturbations.
On peut prouver mathéma- tiquement que les dents pointues mentionnées ci-dessus repré- sentent justement les éléments spectraux qui agissent sur des circuits ayant les fréquences ordinaires en télégraphie sans fil, en d'autres termes, que les zones spectrales transmettent 1-'énergie des perturbations sont concentrées dans ces dents.
La relation est donc établie entre la considération du spectre pour l'étude de la question et la considération présentée dans la description, dans laquelle la forme des perturbations a été prise comme point de départ,.
On doit être attentif à ce que la largeur des dents n'augmente pas, comme cela se produirait si l'on utilisait'des
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circuits ayant une inertie matérielle et en conséquence un amortissement faible.
Pour isoler de cette manière les points actifs, on peut installer un certain nombre d'antennes à une certaine dis- tance les unes des autres et les courants reçus peuvent être transmisà un point central par descircuits à trèsgrand amortissement. On peut employer à cet effet des lignes arti- ficielles présentant des impédances finales non réfléchissan- tes ou des résistances.
Le temps de retard sera par exemple 1/2 #, si # est la période du signal. Avec des récepteurs disposés en des points différents, (cela signifierait une distance mutuelle de 1/2#.
Néanmoins, il n'est pas du tout nécessaire que les inégalités de temps avec lesquelles la réception est effectuée dans les différentes antennes, soient en relation particulière avec la période du signal, et corresponde à une 1/2 période ou un certain nombre de demi-périodes. Au contraire, pour éliminer les perturbations, il est désirable que ces différences de temps soient aussi petites que possible, quoique dans ce cas, l'expérience ait prouvé qu'on a l'inconvénient que le signal est ainsi affaibli; mais on peut remédier à cette difficulté en utilisant une amplification supplémentaire.
Le principe qui vient d'être expliqué peut être adopté avec une seule antenne et le retard peut être obtenu!avec des lignes artificielles ou avec une seule ligne artificielle, présentant des embranchements en différents points. Dans ce cas, il faut prendre garde qutavant la superposition des ré- sultats de la réception il ne passse pas de circuit à faible amortissement, car l'isolement des parties actives de la per- turbation serait ainsi mis en péril. Si l'on effectue une
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réception multiple, on peut augmenter materîê2fet la fré- quence de l'oscillation auxiliaire à basse fréquence et même augmenter la valeur de w1 au-dessus de la fréquence musicale la plus élevée qui'se produit, de manière que les perturba- tions soient éliminées même pour le téléphone.
Réciproquement, on peut néanmoins faire la fréquence la/ égale à 0 ou au moins très basse et combiner les résultats de réception d'une manière non linéaire corme décrit, ci-dessus, avec; une Impulsion apériodique amortie qui est provoquée par ou sous la dépendance des parties actives isolées.
Si l'on utilise par exemple des caractéristiques pure- ment quadratiques, il est possible d'obtenir selon une dispo- sition de circuits connue en soi, si f (t) désigne le résultat de réception et e-#t l'impulsion d'intensité constante, la formule :
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En superposant les impulsions courtes qui sont obtenues par combinaison non linéaire sur le résultat de réception direct f (t), on obtient une compensation dans laquelle il n'est laissé comme perturbation, que l'oscillation périodique convenablement amortie: i e - #t si i désigne le signal.
Cette oscillation périodique amortie présente néanmoins une amplitude qui n'est pas plus grande que celle du signal, et l'énergie communiquée par cette perturba- tion résiduelle à un circuit amorti d'une manière relativement faible et accordé avec le signal est peu importante.
Comme la force électromotrice résultante agissant sur le circuit syntonisé à la forme:
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Ce procédé amène à ce résultat que le signal est comme s'il était efface pour une courte période (dépendant de la valeur de #).
Si l'isolement des parties actives de la perturbation est effectué par réception multiple, un résultat semblable peut également être obtenu par une application judicieuse du principe des limiteurs, connu en soi, selon lequel le récep- teur est rendu insensible ou inaccessible à une intensité de perturbation excédant une valeur déterminée.
Dans ce cas, le temps durant lequel la réception est annulée est trop court pour influencer d'une manière préjudi- ciable la transmission des signaux. Une condition essentielle au succès de ce procédé est que la perturbation ne soit pas passée d'abord à travers un dispositif ayant une inertie considérable (faible amortissement). Si l'on emploie un limi- teur (qui peut être constitué par exemple par une triode ayant une caractéristique très étroite), il est évident qu'une perturbation de longue durée qui a d'un bout à l'autre une grande vitesse de variation, rendra le récepteur complè- tement insensible à cette durée.
Ces perturbations sont néanmoins très rares, et en outre elles peuvent être éliminées d'avance, a condition qu'elles soient très puissantes, en appliquant d'abord l'un des modes d'exécution de l'invention décrits ci-dessus.
La suppression des parties de la perturbation variant relativement lentement peut aussi être effectuée en principe sans réception multiple, par exemple, par des circuits à accouplement magnétique qui nont pas d'inertie appréciable.
La réception multiple avec différences de temps présente néanmoins le grand avantage que les périodes durant lesquelles
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le récepteur est rendu insensible ou inaccessible peuvent être obtenues aussi courtes que l'on veut. Egalement, avec les systèmes dans lesquels les perturbations sont équilibrées, de tels systèmes sans inertie peuvent être utilisés en des points judicieusement choisis, le couplage de ces systèmes étant choisi pour supprimer les parties variant lentement des perturbations.
Selon l'invention, il est possible d'employer successi- vement plusieurs des systèmes décrits -et d'assurer de cette manière une suppression progressive de toutes les perturba- tions.
Il est évident que tous les moyens et procèdes connus jusqu'à présent pour la suppression des perturbations peuvent être'appliqués aux systèmes conformes à l'invention à condi- tion qu'ils ne nécessitent pas des dispositions qui sont con- traires au principe de cette invention.
Afin que l'invention puisse être bien comprise, on dé- crira ci-dessous quelques modes d'exécution en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple.
Si l'on emploie un certain nombre de récepteurs dans lesquels les signaux sont reçus avec des différences de temps( les uns par rapport aux autres, on obtient les résultats suivants de réception:
EMI16.1
f (t), f (t-), f (t-2T), f (t-3T) etc.
Si l'on combine ces résultats par une connexion appropriée de la manière suivante:
EMI16.2
on obtient une intensitéde champ des perturbations qui peut être représentée graphiquement sous la forme montrée fig. 1, c'est-à-dire, paryune ligne uniforme ayant un certain nombre
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de dents d'une largeur qui, si les amortissements des dif- férents circuits sont choisis d'une manière correcte, est pratiquement égale à 2.
La forme de la fig. 2 peut être obtenue au moyen d'un limiteur du genre mentionné ci-dessus, c'est-à-dire une trio- de ayant une caractéristique étroite.
Dans ce dessin, toutes les petites surfaces a peuvent être de même grandeur et l'effet sur un circuit syntonisé I qui, par exemple, est connecté de la manière indiquée sur la fig. 3, peut être réduit à volonté par la réduction de l'aire des surfaces a.
L'aire de ces surfaces constitue une mesure pour l'effet de la perturbation. Le signal i se produit dans une résistance r. qui est connectée dans le circuit-plaque d'une valve 11 au circuit de grille de laquelle arrivent les perturbations dé- formées selon la fig. 2 et les signaux, cette résistance r étant également branchée dans le circuit de grille d'une valve 12 dont le circuit-plaque contient un circuit syntonisé I.
Le circuit I peut être couplé à un récepteur normal.
L'effet des petites surfaces a.peut encore être réduit en faisant en sorte que le résultat .de réception agisse sur une valve qui continue à fonctionner linéairement pour l'amplitu- de h et également sur une valve qui cesse de fonctionner li- néairement pour l'amplitude h et en superposant convenable- ment les courants de sortie.
La variation de potentiel dans une résistance connectée dans le circuit-plaque de la première valve peut être par exemple :
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Vl = t1î , et pour la seconde v2 = '2i - g2i5*
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Si l'on fait en sorte que pour la valeur ih de !¯ corres- pondant à h, v1 soit égal à v2, l'effet des discontinuités peut être pratiquement réduit entièrement à 0, tout en main- tenant le signal.
On peut obtenir une caractéristique de la forme v2, par exemple en employant ce qu'on appelle une connexion à équili- brage.
On peut aussi utiliser des caractéristiques de la forme v2 = f2i + g2i2, mais dans ce cas, seuls les petits plans au- dessus de la ligne du zéro ou ceux en dessous de cette ligne peuvent être éliminés, et il est indispensable d'exécuter deux fois du suite la même opération.
Il est aussi possible de faire agir le résultat récep- teur, après qu'il a passé un limiteur, sur une valve dont le circuit d'anode a une impédance qui renferme une self- induction. Dans ce cas, le voltage entre les extrémités de cette impédance a la forme montrée sur la fig. 4, et les deux dents peuvent être envoyées de nouveau à travers un li- miteur.
On peut aussi employer deux systèmes récepteurs ayant des variations de temps différentes # et #1. Dans ce cas, les résultats récepteurs différent par rapport à la largeur des dents de la manière représentée sur la fig. 5. on peut aussi obtenir une compensation si les courants ou voltages reçus sont limités de telle manière que les petits plans a et a1 dont les largeurs sont proportionnelles à T'et #1, sont de même grandeur, et si l'on fait en sorte que les courants produits dans les limiteurs agissent en opposition sur le même circuit récepteur.
Néanmoins, ce dernier procédé ne peut pas être appliqué aux systèmes ayant différentes
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antennes espacées les unes par rapport aux autres car dans ce cas l'aire des plans a et al varie de manière différente avec la direction d'incidence des perturbations.
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signal receiving system
The signal systems which currently exist have the drawback that reception is made difficult by waves or oscillations of natural or other origin. This disadvantage is particularly great in telegraphy and cordless telephony, and in this field particularly, much study has been done to find ways of overcoming these difficulties.
Q, although in short we have found many improvements, great efforts made to finally make
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harmless a disturbance when received has failed, 'and in practice it has become familiar with the idea that an effective solution can only be obtained by increasing the intensity of the signals and by choosing wisely the loti- Sweat waves or frequency of oscillations.
The results of some theoretical research in recent years have particularly contributed to giving birth to this idea.
In the relevant publications, it has been shown that if the disturbance or disturbance wave is represented mathematically by means of Fourier integrals, therefore in the form of a "spectrum", the energy supplied by a disturbance, a tuned circuit usually depends solely on the intensity of the spectrum in the region of the resonant frequency of the circuit considered. Furthermore, it has been shown that, on the contrary, if the signal is constituted by a wave or an un-damped oscillation, the disturbance energy depends only on the intensity of the "spectrum" in the region of the frequency of the wave. signal.
These results led to the conclusion that a material improvement could only be achieved if the spectrum of the disturbance in the vicinity of the signal frequency was canceled. However, this seems impossible to ensure without destroying the signal at the same time, although the accuracy of these results has been verified mathematically only for systems with so-called linear characteristics. The results of these publications have been regarded as the scientific confirmation of this opinion to which the failure of the many characterized "anti-disturbance" systems which have been proposed has given rise, namely that the anti-disturbance systems are a chimera. .
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The invention is based on the known fact that the spectrum obtained by means of the Fourier representation is not composed of elements independent of each other with respect to phase and amplitude, and that there is on the contrary, a certain functional relation between the phases and the amplitudes of these elements. If we get into this idea, that there is a certain relation between the phases and the amplitudes of the elements of the disturbance spectrum, we can conclude that it must be possible to deform part of the spectrum. disturbance not coinciding with the frequency of the signal, so that with respect to the phases and the amplitudes it equals the part of the disturbance spectrum which coincides with the frequency of the signal.
This deformation can be obtained by using a particular form of frequency transformation which will be described more fully below.
Although, by representing the disturbance in the form (the one continuous spectrum, we have been led elegantly to important conclusions, this representation has the great disadvantage that we cannot follow the details of the phenomena that occur.
Careful examination of how the disturbance acts on the receiving circuits is, however, of great importance. The observations of recent years have shown that the majority of atmospheric and other disturbances are constituted by aperiodic or quasi-periodic pulses of relatively long duration, of a duration which is long at least in comparison with the period of ordinary oscillations in telegraphy and cordless telephony.
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It can be shown by calculation that if such a disturbance acts on a tuned circuit, only a few parts of the disturbance are active. If, for example, we examine a perturbation consisting of a single full sinusoidal oscillation of long period, it has been recognized that it exerts a powerful action on a high frequency oscillation circuit only at the beginning and at the end. end, but that the intermediate part where the external force acting on the circuit varies slowly exerts no material action on the oscillatory circuit.
In general, we can say that the active parts of disturbances are the parts where there is a sudden change in intensity, therefore the points where the function which represents the form or nature of the disturbance is discontinuous. The term discontinuous must be taken in this case in its physical sense and not in its mathematical sense,
The invention consists in isolating these active points and rendering them separately harmless by employing one or more systems with non-linear characteristics.
This can be done in several ways. The isolation of the active parts from disturbances can for example be ensured by using a tuned circuit whose damping is chosen in such a way that the natural oscillation produced. When a discontinuity occurs is destroyed before that the following discontinuity does not occur.
The above-mentioned method of isolating the active parts of the disturbance can be improved by receiving the signals not once, but several times, with an increasing delay each time. By superimposing the reception results in an appropriate way, one can emphasize
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more strongly the rapidly varying parts of the disturbance and suppress the slowly varying parts, while retaining the signal.
In this case, it is still possible to apply the first mentioned method of isolating the disturbances, thus operating in such a way that the active parts are even more accentuated.
To render harmless the disturbance which occurs in the receiver circuit without canceling the signal, the method described below can be employed, for example.
The signals and the disturbance are still received, in a second receiver system which has different tuning.
By further combining the disturbance which occurs in this second receiving system with an oscillation having a frequency equal to the difference between the natural frequencies of the two oscillations, one obtains a disturbance which has the same frequency as that of the first receiving system, but which is not accompanied by the signal. At least, with this disturbance, the signal acquires a different intensity than in the first receiving system. This second disturbance can be used to balance the disturbance that occurs in the first circuit without the signal being canceled.
The above process can be made more general based on somewhat different considerations.
It is known that the intensity of a disturbance in a tuned system is mostly determined by the spectral intensity of the disturbance for the frequency of the signal. If the disturbance is denoted as f (t) and is multiplied by cos. w1t, the spectral intensity of !. (t). cos w1t for the west frequency determined by the intensity
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spectral f (t) for the frequencies w + w1 and w - w1. Siw1 is chosen small enough with respect to /, the spectral intensity of f (t) cos wlt at point a / is approximately equal to that of f (t).
We will easily understand the effect of this process if we think that cosw1t for t = o is equal to 1. This remark makes it clear at the same time that we can, in the manner described above, have a compensation for these disturbances, the duration of which is short compared to the period of the oscillation cos wlt, The process can be further improved a little by ensuring that the auxiliary oscillation cosw1t does not start with phase 0 but with a small negative value of the phase angle. It is evident, of course, that if the disturbances are very short in relation to the period of the auxiliary oscillation, it is not necessary that the isolation of the active points be further increased in an artificial way, because that in this case, isolation already exists in advance.
If a tuned circuit is used to isolate the active parts from the disturbances, the damping therefore does not need to be large enough so that even in the case of very short disturbances, two successive points of discontinuity are separated. , this coming from the fact that the generated natural oscillation is already entirely destroyed when the following discontinuity occurs.
It is of course obvious that the signal is also multiplied by cos wlt, so that if the signal consists, for example, of an undamped wave having a frequency w, it is also subject to a frequency transformation and then consists of two waves which, however, cannot be easily suppressed by tuning means
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ordinary. Nevertheless, the production of these additional frequencies can be suppressed in advance by receiving the signals with the disturbances in a filter which is not accessible at the frequency of the signal, so that a disturbance is received in the signal. spectrum from which a narrow band is removed in the vicinity of the signal frequency.
By multiplying, for example, by an auxiliary oscillation which can be represented by a simple function of harmonic time, the vacuum thus produced can be filled again, the original spectral intensity at point w thus being restored. The disturbance treated in this way, and which is now free from the signal, can serve to balance the original disturbance which is still accompanied by the signal. As a filter, it is possible, for example, to use a tuned circuit which is weakly or highly damped and tuned at will containing an impedance which, as far as possible, is free of resistance and which consists of a self-inductance L in series with a capacitor 0, La and 0 being chosen so as to satisfy the relation w2L.
C = 1. the voltage between the ends of this impedance does not contain the frequency / or at least contains it only within very small limits. one can furthermore mention as an example of a filter which is not or which is only very little accessible to a signal, an ordinary tuned circuit whose natural oscillation, after the nonlinear combination with the auxiliary disturbance is equal, with regard to damping and frequency, to the natural oscillation of the circuit tuned with the signal.
Instead of one tuned circuit, several can be used, for example two circuits, the natural frequencies of which are equally spaced with respect to the frequency of the signal.
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It is essential that the auxiliary disturbance is caused in dependence on the incident disturbance and that the emission time of the auxiliary disturbance approximately coincides with that of the incident disturbance.
This can be achieved by ensuring that the auxiliary disturbance is caused directly or indirectly by the incident disturbance, for example by means of a relay or a valve. Any inertia of the system causing the auxiliary disturbance can be balanced by causing the disturbance to act with a little delay on the receiver circuit, known means being employed for this purpose.
A particularly suitable method of causing the auxiliary disturbance is to employ a limiter which is saturated even by relatively small disturbances.
The multiplication of two currents or voltages can be effected in any manner known per se using non-linear, preferably quadratic, characteristics.
Of course, the auxiliary disturbance does not need to be a sinusoidal curve. Nor is it necessary that the form of auxiliary disturbance be such as to allow modulation of the signal. Although in general a relatively slow variation is preferred, this is not essential and especially if the signals are received multiple times with time inequalities with respect to each other. If the signal is pre-suppressed in the manner described above, by employing a filter, a freedom is obtained which is quite considerable with respect to the shape of the auxiliary disturbance. The auxiliary disturbance can be caused in different ways and by different means.
The above-mentioned use of a limiter makes it possible to adopt a series
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provisions, some of which are briefly described below.
Irrespective of the nature and intensity of the incident disturbance, a limiter makes it possible to induce a pulse which consists of a very short starting period, a period of slightly longer constant intensity and a period of constant intensity. decrease, which can be relatively long.
The disturbance can be received for example in a circuit preferably tuned with a frequency which exists in the vicinity of the frequency of the signal and after rectification and elimination of the high frequency elements which remain, it can be made so that it. acts on a thermionic device containing in / its circuit-plate a diode whose saturation current is lower than that of the thermionic device mentioned above. If an inductance coil is connected in series with this diode, it will induce in a tuned circuit, coupled with it, a very short Pulse which will cause a natural vibration whose emission phase and amplitude are completely. independent of the form and intensity of the original disturbance.
During the period of constant intensity which follows, there is no electromotive force acting longer on the oscillatory circuit, and the decay period does not act appreciably on the circuit either. Furthermore, the conditions can be chosen such that the period of constant intensity is long enough so that the natural vibration caused in the receiver circuit which has been tuned with the signal is suppressed at the end of this signal. period.
This is achieved, for example by means of the tuning discussed above, which has the further advantage that the
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limiter cannot be activated by a strong foreign signal. It is possible, by judicious use of rectifiers, to render inactive the last part of the disturbance deformed by the limiter. In another way, the ends of the inductance coil can be connected to the grid and to the filament of a thermionic device in the anode circuit of which are connected in series a current source and a synthonized circuit. Thus, the action obtained is similar to that of the case studied in the first place. Instead of a self-inductance, a resistor can be used.
If a self-inductance is employed, the arrangement may be such that the potential of the gate of the thermionic device normally has a high negative value. The thermionic device therefore acts during the start-up period like a valve and during the short period in which the grid is positive, the capacitor of the tuned circuit is charged to the same voltage as the current source.
At the end of the start-up period of the current in the limiter, the tuned circuit oscillates freely. During this time, the rear end of the disturbances is completely inactive. In this case, it is still desirable to insert between the limiter and the thermionic device a circuit preferably aperiodic, with a damping which is not too considerable, in order to adjust the duration of the action of the valve, so that it is practically independent of. the intensity of the disturbance.
Otherwise, the period of constant current can nevertheless be used to cause the auxiliary oscillation.
In this case for example, a resistor can be connected in series with the diode and the constant voltage produced in
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this resistor can be used to power the thermionic device with which a reaction circuit is connected, alone or in conjunction with a current source whose voltage alone is too low to cause oscillation.
In yet another way, the constant voltage can be used to reduce the resistance of a thermionic device, the anode-cathode circuit of which is plugged into the anode circuit of a thermionic device, coupled back.
In this case, the arrangement may be such that the decrease in damping in the anode circuit of the return-coupled thermionic device is sufficient to cause oscillation.
In addition, the saturation properties of iron can be used to generate a constant pulse of intensity and many other arrangements could also be employed.
According to a particular embodiment of the invention, it is also possible to use, in addition to the circuit tuned with the signal, two or more filters whose frequency bands are such that, with a non-linear combination of the currents at which the filters have provided passage, 'we obtain a frequency band which contains the frequency or frequencies of the signal. In this case, however, the intensity of the disturbance which has been produced to balance the disturbance occurring in the circuit tuned with the signal does not depend linearly on the intensity of the incident disturbance and one must use non-linear means to ensure the correct intensity of the auxiliary disturbance. These means are easy to indicate.
Limiters can be used, or the amplification factor can be suitably varied.
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tion of amplifiers by means of disturbance.
Before applying the invention to the disturbance, this disturbance can be deformed in any way. One can for example use filters; otherwise, nonlinear processing can be used, eg frequency transform, rectification, etc.
In addition, it is natural to take advantage of all the resources of modern art. By way of example, the amplifiers used can be neutrodyne or alternatively phase compensator and delay systems can be employed.
The delay systems can, for example, be used, by causing the auxiliary disturbance, to exclude the short period during which this disturbance does not yet have the correct form required. It is evident that in the case of multiple landings with time inequalities with respect to each other, the graph of the field strength of the resulting disturbance will be formed as a uniform line showing a number of sharp teeth. , representing the active parts of disturbances.
It can be proved mathematically that the sharp teeth mentioned above represent precisely the spectral elements which act on circuits having the ordinary frequencies in wireless telegraphy, in other words, that the spectral areas transmit the energy. disturbances are concentrated in these teeth.
The relationship is therefore established between the consideration of the spectrum for the study of the question and the consideration presented in the description, in which the shape of the disturbances was taken as a starting point.
One must be careful that the width of the teeth does not increase, as would happen if one were to use
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circuits with material inertia and consequently low damping.
To isolate the active points in this way, a number of antennas can be installed at a distance from each other and the received currents can be transmitted to a central point by very high damping circuits. Artificial lines with non-reflective final impedances or resistances can be used for this purpose.
The delay time will be for example 1/2 #, if # is the signal period. With receivers arranged at different points, (this would mean a mutual distance of 1/2 #.
Nevertheless, it is not at all necessary that the inequalities of time with which the reception is carried out in the various antennas, be in particular relation with the period of the signal, and correspond to a 1/2 period or a certain number of half -periods. On the contrary, in order to eliminate the disturbances, it is desirable that these time differences be as small as possible, although in this case experience has shown that there is a disadvantage that the signal is thus weakened; but this difficulty can be overcome by using additional amplification.
The principle which has just been explained can be adopted with a single antenna and the delay can be obtained with artificial lines or with a single artificial line, having branches at different points. In this case, care must be taken that before the reception results are superimposed, a weakly damped circuit does not pass, since the isolation of the active parts of the disturbance would thus be jeopardized. If we perform a
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EMI14.1
multiple reception, one can increase the material and the frequency of the auxiliary low frequency oscillation and even increase the value of w1 above the highest musical frequency which occurs, so that the disturbances are eliminated. even for the phone.
Conversely, one can nevertheless make the frequency la / equal to 0 or at least very low and combine the reception results in a nonlinear manner as described above with; a damped aperiodic pulse which is caused by or under the dependence of isolated active parts.
If, for example, purely quadratic characteristics are used, it is possible to obtain, according to a circuit arrangement known per se, if f (t) denotes the reception result and e- # t the pulse d constant intensity, the formula:
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By superimposing the short pulses which are obtained by nonlinear combination on the direct reception result f (t), we obtain a compensation in which only the properly damped periodic oscillation is left as a disturbance: ie - #t if i designates the signal.
This damped periodic oscillation nevertheless has an amplitude which is not greater than that of the signal, and the energy communicated by this residual disturbance to a relatively weakly damped circuit and tuned with the signal is not very important.
As the resulting electromotive force acting on the tuned circuit to form:
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This process leads to the result that the signal is as if it were erased for a short period (depending on the value of #).
If the isolation of the active parts of the disturbance is effected by multiple reception, a similar result can also be obtained by a judicious application of the principle of limiters, known per se, according to which the receiver is made insensitive or inaccessible to an intensity. disturbance exceeding a determined value.
In this case, the time during which reception is canceled is too short to adversely affect the transmission of signals. An essential condition for the success of this process is that the disturbance is not passed first through a device with considerable inertia (low damping). If one employs a limiter (which may be constituted, for example, by a triode having a very narrow characteristic), it is evident that a long-term disturbance which has a high speed of variation, will make the receiver completely insensitive to this duration.
These disturbances are nevertheless very rare, and in addition they can be eliminated in advance, provided that they are very powerful, by first applying one of the embodiments of the invention described above.
Removal of the relatively slowly varying parts of the disturbance can also be carried out in principle without multiple reception, for example, by magnetically coupled circuits which have no appreciable inertia.
However, multiple reception with time differences has the great advantage that the periods during which
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the receiver is rendered unresponsive or inaccessible can be obtained as short as one wants. Also, with systems in which the disturbances are balanced, such inertia-free systems can be used at carefully chosen points, the coupling of these systems being chosen to remove the slowly varying parts of the disturbances.
According to the invention, it is possible to successively use several of the systems described - and in this way to ensure a progressive elimination of all the disturbances.
It is obvious that all the means and methods known hitherto for the suppression of disturbances can be applied to the systems according to the invention, provided they do not require arrangements which are contrary to the principle of. this invention.
In order that the invention may be fully understood, a few embodiments will be described below with reference to the appended drawing, given by way of example.
If a number of receivers are employed in which signals are received with time differences (relative to each other, the following reception results are obtained:
EMI16.1
f (t), f (t-), f (t-2T), f (t-3T) etc.
If we combine these results by an appropriate connection as follows:
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a field strength of the disturbances is obtained which can be represented graphically in the form shown in fig. 1, that is, by a uniform line having a certain number
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teeth of a width which, if the dampings of the various circuits are chosen correctly, is practically equal to 2.
The shape of fig. 2 can be obtained by means of a limiter of the kind mentioned above, i.e. a triode having a narrow characteristic.
In this drawing, all the small areas a can be of the same size and the effect on a tuned circuit I which, for example, is connected in the way shown in fig. 3, can be reduced at will by reducing the area of surfaces a.
The area of these surfaces is a measure for the effect of the disturbance. Signal i occurs in a resistor r. which is connected in the plate circuit of a valve 11 to the gate circuit from which the disturbances deformed according to FIG. 2 and the signals, this resistor r also being connected to the gate circuit of a valve 12 whose plate circuit contains a tuned circuit I.
Circuit I can be coupled to a normal receiver.
The effect of the small areas a. Can be further reduced by causing the reception result to act on a valve which continues to operate linearly for the amplitude of h and also on a valve which stops operating linearly. for amplitude h and by suitably superimposing the output currents.
The variation of potential in a resistor connected in the circuit-plate of the first valve can be for example:
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Vl = t1î, and for the second v2 = '2i - g2i5 *
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If we make so that for the value ih of! ¯ corresponding to h, v1 is equal to v2, the effect of the discontinuities can be reduced practically entirely to 0, while maintaining the signal.
A characteristic of the form v2 can be obtained, for example, by employing what is called a balancing connection.
One can also use features of the form v2 = f2i + g2i2, but in this case only small planes above the zero line or those below this line can be eliminated, and it is essential to execute the same operation twice in a row.
It is also possible to cause the receiving result to act, after it has passed a limiter, on a valve whose anode circuit has an impedance which contains a self-induction. In this case, the voltage between the ends of this impedance has the form shown in fig. 4, and the two teeth can be sent again through a limiter.
It is also possible to use two receiving systems having different time variations # and # 1. In this case, the receiver results differ with respect to the width of the teeth as shown in fig. 5.One can also obtain a compensation if the currents or voltages received are limited in such a way that the small planes a and a1 whose widths are proportional to T'and # 1, are of the same magnitude, and if we make in so that the currents produced in the limiters act in opposition on the same receiver circuit.
However, the latter method cannot be applied to systems having different
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antennas spaced with respect to each other because in this case the area of the a et al planes varies differently with the direction of incidence of the disturbances.