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" Procédé perfectionne pour supprimer la distorsion dans les lignes tél'phonique ".
La présente invention a pour objet d'éliminer la distor- sion dans les câbles papinisée ou antres lignes naturelles ou artificielles analogues dans lesquelles l'impédance et l'amor- tissement caractéristiques croissent suivant à peu près la même fonction. On a déjà proposé de compenser les différences entre l'amortissement des diverses fréquences en intercalant dans la ligne des impédances ou des lignes artificielles ayant des propriétés telles qu'elles exercent un amortissement sup- plémentaire plus élevé sur les fréquences qui sont le moins affectées par l'amortissement naturel de ligne, mais, d'antre part, communiquent an amortissement moins élevé à celles des oscillations que la ligne a le plus amorties.
Bien entendu$ cet artifice affaiblit la parole dans son ensemble, ce qu'il y a lieu de compenser par une amplification.
Suivant l'invention, le problème posé par la transmission sans distorsion des courants de conversation est rêsola d'une
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manière différant complètement, dans son principe, de celle utilisée suivant l'artifice connu en question, laquelle suppri- me complètement l'inconvénient indiqué et permet d'atteindre en oatre une compensation pratiquement exacte de la distorsion.
L'invention est basée sur le fait que, dans an câble papinisé, l'impédance et l'amortissement caractéristique, varient suivant la même fonction que la fréquence. On utilise désormais cette propriété des lignes en question en intercalant dans la ligne, comme répétiteurs téléphoniques, des amplificatars dans les- qaels la réaction de la charge anodiqae sur le voltage de commande est éliminée par la retransmission d'an voltage com- pensé da circuit anodique au circuit de grille, d'une manière connde en elle-même dans les modalatears (brevet suédois n 62653).
Un amplificateur compoandé de cette manière fonctionne de la même façon qu'une dynamo compoundée. car son courant anodiqae pour une amplitade donnée du voltage de grille fourni est constant et indépendant de la valeur de l'impédance de dé- bit. Par suite, le voltage entre les bornes de l'impédance de débit est proportionnel à ladite impédance. Si maintenant le circuit anodiqae est chargé par l'impédance de ligne, da fait de la proportionnalité entre l'impédance de ligne et l'a- mortissement de ligne, les différentes fréquences seront ampli- fiées dans la proportion même où elles ont précédemment été amorties dans la ligne.
On obtient ainsi une élimination par- tielle de la distorsion, élimination qu'on peut toutefois, comme on le verra,pins loin, améliorer en réglant convenable- ment la distance Entre les @ répéteurs téléphoniques consca- tifs sar la ligne.
On comprendra mieax l'invention en se référant aa dessin ci-joint qai en représentent divers modes d'exécution. La fige 1 est au schéma des circaits da. dispositif suivant l'une des' formes d'exécution de l'invention. La fig. 2 représente une variante comportant plusieurs tabes amplificatears dans chaque répéteur téléphonique de la ligne.
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L'linvention est applicable aax amplîfîcateurs tant à deux
Considérant la fig.
1, 1 et 1' désignent deax sections de ligne réanies à l'aide d'un amplificateur téléphonique et se terminant comme d'ordinaire respectivement dans ane balance
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de ligne 2 oa 2', an transformateur différentiel 3 et 3' étant respectivement intercalé entre la ligne et la balance de li- gne. L'enroulement secondaire dadit transformateur est connec- té respectivement au transformateur d'entrée 4 ou 4' dtane lampe amplificatrice.
Le transformateur de sortie de la lampe est muni de trois enroulements, savoir, un enroulement pri- maire 6 et 6' respectivement intercalé de la manière ordinai-
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re dans le Icircait anodiqae, an enroulement secondaire 7 ou 7' respectivement connecté à la ligne partante, et enfin un enrou- lenent seooÉàaite 8 ou 8' respectivement intercalé entre la grille et litenroalement secondaire da transformateur d'entrée.
L'enroulement 8 ou 8' respectivement a pour objet de retrans- mettre qn voltage compensateur doi circuit anodiqae à la grille, voltage qui est destiné à neutraliser exactement la réaction de la charge d'anode sur le voltage décommande. En ce qui con- cerne la portion courant alternatif VR da voltage de comman- de, on a :
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oû Vg est la composante alternative du potentiel de grille et le rapport d'amplification. Le second terme du côté droit
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représente la réaction du voltage anoàique variable VaN sar le voltage de commande.
Le troisième terme représente le voltage compensateur qui est retransmis respectivement pér les enrou- lements 8 et 8' do, circait anodiqae à la grille. cette compen- sation est choisie de telle sorte que
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grâce à quoi ladite réaction est complètement sapprimde. 2ar suite, l'amplificatear fonctionne suivant une caractéristiqae
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dynamique qui coïncide complètement avec la caractéristique statique. Pour une certaine amplitude du potentiel de grille foarni et une fréquence donnée, le courant anodique est donc
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indépendant de la valeur de l'impédance anodique extériaareet conserve aux diverses charges la même intensité qa'en court- circuit.
En d'autres termes, la lampe fonctionne comme une dy- namo à courant constant . Le voltage de sortie de la lampe est donc, aax diverses fréquences, proportionnel à la valeur abso-
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lare de la caractéristique de ligne à la fréquence en question, valeur qui est à son tour proportionnelle à l'amortissement
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de ligne à la méme fréquence. Ce sont donc celles des ftéqaen- ces qui sont le plus sujettes à amortissement dans la section, de ligne en amont de l' amp1iflidtellr qui seront le plus ampli- fiées.
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Toutefois, la distorsion de ligne n'est que partiellement compensée par l'artifice décrit ci-dessu.s atilisé iseal. Tandis que le voltage de sortie de ltamplificateur aux diverses fré- quences est directement proportionnel à 3)1, Butant le coefficient d'amortissement de la ligne et 1 la longueur de la sec- tion de ligne considérée, l'amortissement dans la section de
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ligne en amont de l'amp1ificatear est d'autre part conforme à lafonction exponentielle -ss1
L'expérience a toutefois montré que, grâce à an espacement convenable des postes d'amplification, on peut arriver à ce que l'amplification aux diverses fréquences compense pratiquement l'amortissement de la section de ligne précédente.
Ce fait peat s'expliqaer par le petit calcul mathématique suivant :
L'impédance caractéristique Z de la ligne et le coeffi- cient d'amortissement [% varient, comme il est dit ci-dessus.
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saivant une seule et méme fonction de la fréquence angalaira w
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et ont pout valears : Zo P> 0 .j--........... ; = ç( w )2; ¯ ¯w 2 wo co
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où Zo est la caractéristique aa$ basses fréqaences (théoriqae-
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ment pour #=0) De la même manière sso désigne l'amortisse- ment de ligne aux basses fréquences. Wo est la fréqaen- @ ce limite de la ligne.
Comme, par suite du oompoandage de la lampe amplificatri- ce, le courant anodique i, est indépendant de l'impédance de sortie et égal à l'intensité anodique lorsque la lampe est court-circuitée du. côté sortie, on peut évidemment poser :
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dans laquelle 1/u1 est le rapport du transformateur d'en- 1 trée, V2 le voltage da, côté primaire du transformateur d'en- trée et Ri la'résistance intérieure de la lampe amplificatrice.
# désigne comme précédemment le rapport d'amplification de la lampe. En ce qui concerne le voltage antre les bornes primai- res du transformateur de sortie 6, 7, 8, on peut poser : -
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dans laquelle Z est l'impédance de ligne et 2 le rapport de transformation entre les enroulements 7 et 8 du transformateur.
En ce qui concerne le voltage V3 entre les bornes secondaires da tansformateur de sortie, on a ainsi :
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Si pour plus de simplicité, on suppose que la section de ligne 1 est directement reliée aux bornes primaires du trans- formateur d'entrée 4, comme c'est le cas dans les répéteurs à quatre fils, on a, en ce qui concerne la proportion entre le voltage de sortie V3 et le voltage V1 au. commencement de la section de ligne suivante:
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où e es't la base des logarithmes hyperboliques et s = loge V3 ' V2
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est l'amplification .
Après développement en série on obtient l'expression :-
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De plas,
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par conséquent,
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Afin d'amener (s-ss1) sensiblement à zéro, on a évidemment loge K-sso1=C. sso1= 1; c'est-à-dire : -
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aaqael cas,
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expression qui est infiniment petite aux fréquences qai ne sont pas trop voisines de la fréquence limite Wo/2Ò
On comprend ainsi qu'on obtient une élimination à peu près complète si la distance entre les postes d'amplification est choisie de telle sorte que l'amortissement de ligne aux basses fréquences atteigne à peu pr@s an Néper On peut dé- signer cette distance par Ln
Toutefois, comme on va le voir, on n'est pas limité à ane telle distance fixe entre les postes d'amplification.
La fig. 2 représente une disposition relative à an am- plificatear à quatre fils, disposition grâce à laquele on peut se rendre indépendant de cette distance fixe entre les postes. Les chiffres 9 et 9' représentent les extrémités de la
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ligne connectée aa répéteur Pour l'une des directions de transmission . L'extrémité de ligne arrivante 9 est connectée par l'intermédiaire d'un transformateur 10 à la grille de la première lampe amplificatrice 11 qui, à son tour, par l'inter- médiaire du. transformateur de sortie 12, est connectée à une ligne artificielle dont les caractéristiques sont semblables à celles de la ligne naturelle mais qui, d'autre part, est à peu près exempte d'amortissement.
La ligne artificielle en question se compose de deux impédances connectées en parallè- le entre elles, dont l'ane se compose d'an condensateur 13 et l'autre d'une résistance 14 en série avec une inductance 16 connectée en parallèle avec le condensateur 15. L'autre extré- mité de la ligne artificielle est reliée par l'intermédiaire d'an transformateur d'entrée 17 à la grille d'un second am- plificateur 18 qui, par l'intermédiaire d'un transformateur de sortiie 19, est relié à la section de ligne partante 9' .
Chacun des deax transformateurs de sortie 12 et 19 est, de même que le transformatear 6, 7,8 de la fig. 1, mani d'an enroulement compensateur 8 destiné à reporter le potentiel compensateur à la grille comme il est dit ci-dessas,
La disposition de circuit suivant la fig. 2 représente donc une combinaison de deax éléments amplificateurs séparés par une section de ligne exemple d'amortissement. Comme la ligne artificielle a les mêmes caractéristques que la ligne naturelle, les oscillations arrivantes sont, dans la premiè- re lampe amplificatrice 11, soumises à Une amplification qai, en ce qui concerne toutes les fréquences arrivantes, compen- se à peu près l'amortissement pour une distance de ligne de longueur Ln.
Les oscillations ainsi amplifiées continuant leur chemin sans amortissement par la ligne artificielle jus- qu9'à an second amplificateur 18 dans lequel elles sont soa- mises à ane nouvelle amplification suffisante pour compenser pour =9 nouvelle distance de ligne Ln La section de ligne en ament da poste amplificateur paat donc, en ce cas, avoir @
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une longueur 2L double de ce qu'elle est dans le cas d'une disposition ne comportant qu'une lampe amplificatrice.
De la même manière, le poste amplificateur peut se com- poser de trois éléments, oa davantage, à la suite les ans des autres et séparés entre eux par des lignes artificielles cons- titaant des reproductions exemptes d'amortissement d'ane sec- tion de ligne de longueur Ln, Une transmission sans distor- sion peut ainsiêtre établie dans des sections de ligne de longueurs Ln 2Ln, 3Ln etc.
La disposition peut, t,oatefois, âtre complètement indé- pendante de la longueur unitaire calculée Ln, et l'on peut choisir la distance entre les postes amplificatears en tenant simplement compte des conditions géographiques. On peat attein-- dre ce résultat simplement en choisissant le nombre de lam- pes amplificatrices connectées en série dans le poste ampli- ficateur de telle sorte que le poste compense de lai-même le nombre de. longueurs anitaires complètes Ln qui dépasse juste la longueur de la distance de ligne suivante, en outre de quoi an amortissement artificiel correspondant à l'excès d'am- plification obtenu dans ces conditions est connecté en série avec les éléments amplificateurs du poste amplificateur.
Dans les longues lignes compostant plusieurs postes am- plificatears on a seulement observé qae le nombre total de lampes comprises dans la ligne poar ane direction de conver- sation et réparties entre les divers postes d'amplification compensent l'amortissement poar le nombre de longaears ani- taires complètes Ln qui dépasse juste la longueur de la dis- tance de ligne totale, en oatre de quoi an amortissement ar- tificiel correspondant à l'excès d'amplification obtena dans ces conditions est connecté dans la ligne.