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Système oscillant syntonisable composé de circuits couplés capacitivement.
L'invention se rapporte à un système oscillant synto- nisable composé de circuits couplés capacitivement et elle a pour objet un système syntonisable dans lequel le couplage dépend de la syntonisation d'une manière voulue prédéterminée.
Conformément à l'invention,on utilise à cet effet un système comprenant un couplage capacitif dont le degré aug- mente avec la fréquence, combiné avec un couplage capacitif dont le degré diminue avec la fréquence. Le choix judicieux du degré relatif des deux couplages permet de maintenir le
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couplage sensiblement constant pour l'entière région sur la- quelle le système peut être accordé. D'autre part, selon que ceci est désirable, on peut faire varier le degré de couplage avec la syntonisation d'une manière prédéterminée.
Les systèmes réalisés suivant l'invention trouvent une application particulièrement importante comme filtres de bande dans les appareils de T.S.F.-..
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé qui représente quelques figures explicatives .et quelques modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemple.
Les figures 1 et 2 servent à expliquer les considéra- tions suivantes sur le couplage capacitif en général et
Les figures 3 à 9 représentent, à titre d'exemple, des modes de réalisation du système faisant l'objet de l'in- vention.
Sur la figure 1. les deux circuits L1 C1 et L2C2 sont couplés l'un à l'autre au moyen du condensateur C3. Si la capacité de C3 est considérablement inférieure à.celles de C1 et de C2, on trouve par calcul que le coefficient de couplage k peut être représenté par l'expression :
EMI2.1
-v# - Cl 2
On obtient cette expression en négligeant dans la formule exacte C3 par rapport à C1 et à C2 .-
Si les deux circuits sont accordés sur la mine fré- quence, l'expression pour k peut être décrite à l'aide du rap- port existant entre la fréquence de résonance @ et les gran- . deurs électriques des deux circuits, comme suit:
EMI2.2
k = {.J 2 C3 L1L2
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Si la syntonisation est effectuée à l'aide des conden- sateurs C1,C2 et si L1 et L2 demeurent invariables., le coef- ficient de couplage dépend, par conséquente de la fréquence de telle façon que l'augmentation de la fréquence provoque l'accroissement du coefficient de couplage.
La figure 2 représente un montage dans lequel le coef- ficient de couplage diminue avec la fréquence. Dans ce cas., le couplage est effectué au moyen du condensateur C dont la capacité est supposée grande par rapport aux capacités va- riables C1 et C2. On trouve alors que le coefficient de cou- plage k est égal à :
EMI3.1
¯¯ 1 k 2c L L 12
Les figures 1 et 2 représentent, par conséquent, des types de couplage à dépend de la fréquence de façon très Différente. Conformément à l'invention, pour obtenir la varia- tion voulue du coefficient de couplage avec la fréquence, on combine les deux genres de couplage. Le choix judicieux des degrés des différents couplages permet alors d'obtenir un cou- plage constant ou encore un couplage qui varie avec la fré- quence d'une manière voulue prédéterminée.
Le premier mode de réalisation d'un montage compor- tant un tel couplage combiné est représenté sur la figure 3.
A cause des conditions supposées ci-dessus concernant les valeurs de C4 et de C3par rapport à Cl et à C2,on peut alors supposer que le coefficient de couplage total est égal à la valeur totale des deux coefficients de couplage pour les cas des figures 1 et 2.
Pour le système représenté sur la figure 3, le coef- ficient de couplage comprend, par conséquent, deux termes dont
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l'un augmente et l'autre diminue avec la fréquence.
Le choix judicieux des valeurs de C3 et de C4 permet. d'obtenir, par exemple, que le coefficient de couplage ne va- rie que légèrement sur l'entière région de syntonisation.
La figure 4 représente un système dans lequel le co- efficient de couplage est indépendant de la fréquence. Si dans ce système C5 est très inférieur à Cl et à C2 et si C6 est très supérieur à Cl et à C2, on trouve pour le coefficient de couplage l'expression suivante :
EMI4.1
k * --à- --9-- 6 Ll
La figure 5 représente un montage d'un genre tout à fait analogue à celui de la figure 4. Toutefois, ce montage est rendu symétrique par l'addition de deux condensateurs C7 et C 8 dont velui-ci est grand et celui-là est petit par rapport aux capacités d'accord.
Le coefficient de couplage de ce système peut être représenté comme suit:
EMI4.2
k .. 5 \ rÇ + 7 àL c6 \I c8 L2 Dans ce cas, le couplage est, par conséquent, également indé- pendant de la fréquence d'accord.
La forme la plus générale du coefficient de couplage qu'on puisse obtenir de la manière indiquée ci-dessus à l'aide de capacités invariables, est :
EMI4.3
k = a 02 + bu + 0 Àr2
Les coefficients a,b et c figurant dans cette expres- sion, peuvent avoir des signes différents et leurs valeurs dépendent du choix des valeurs des capacités de couplage. h
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Si sur la figure 3 L1 et Ci ou L2 et C2 sont interchangés les deux couplages se contrarient et l'expression pour le coefflcient de couplage est alors :
EMI5.1
ti; 2c 3 V Ll L2 (u 2c 1 1 2 4
Si dans le montage représenté sur la figure 5, Li et Ci ou L2 et C2 sont interchangés, on obtient également l'in version du signe d'un des termes d'ont est composée l'ex- pression pour le coefficient de couplage.
Il est évident que de la sorte la variation du coef- fieient de couplage peut être modifiée de beaucoup de manières
La figure 6 représente un système comportant trois capacités petites C3, C5, C7 et trois capacités grandes C4,C6, C8 Ce montage peut être considéré comme étant proé duit par la combinaison de la figure 5 avec les figures 1 et 2. L'expression pour le coefficient de couplage est alors :
EMI5.2
k = 1.<J2C3 V²2 +.. 'r ..s.. \(L1 * 'J 52 +* z , + t l't + -Q () \Ji1 V-L2
Le nombre des condensateurs peut être beaucoup aug- menté mais on arrive toujours à un coefficient de couplage du type général indiqué ci-dessus.
L'augmentation du nombre des condensateurs n'a, par conséquent, pratiquement pas d'intérêt. Les systèmes obtenus conservent toujours des coefficients de couplage du type général indiqué ci-dessus et un terme indépendant de la fré- quence est accompagné d'un terme qui diminue et d'un terme qui augmente avec la fréquence.
La figure 7 représente, à titre d'exemple, un monta-
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ge dans lequel le condensateur C3 possède une faible capacité inférieure à celles des condensateurs d'accord Cl et C2 tandis que C9 est du même ordre de grandeur que Cl et C2
On obtient dans ce cas un coefficient de couplage du type k = a W2 b, où a et b sont des constantes positives.-
Sur la figure 8. la valeur de C4 est très supérieure à celles de C1 et de C2 tandis que la capacité de C10 est du même ordre de grandeur que celles de Cl et de C2.-
Le coefficient de couplage devient alors du type
EMI6.1
k Gt) 2
Sur la figure 9, enfin, les capacités C9 et C11 sont du même ordre de grandeur que les capacités d'accord tandis que la capacité de C3 a une valeur très faible. Le coefficient de couplage devient alors du type
EMI6.2
- a2 - b + 04)2
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Tunable oscillating system composed of capacitively coupled circuits.
The invention relates to a tunable oscillating system composed of capacitively coupled circuits and a tunable system in which the coupling is dependent on the tuning in a predetermined desired manner.
According to the invention, a system is used for this purpose comprising a capacitive coupling, the degree of which increases with frequency, combined with a capacitive coupling, the degree of which decreases with frequency. The judicious choice of the relative degree of the two couplings makes it possible to maintain the
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substantially constant coupling for the entire region to which the system can be tuned. On the other hand, depending on whether this is desirable, the degree of coupling with the tuning can be varied in a predetermined manner.
The systems produced according to the invention find a particularly important application as band filters in T.S.F.
The invention will be better understood by referring to the accompanying drawing which shows some explanatory figures and some embodiments of the invention given by way of example.
Figures 1 and 2 serve to explain the following considerations on capacitive coupling in general and
FIGS. 3 to 9 represent, by way of example, embodiments of the system which is the subject of the invention.
In figure 1. the two circuits L1 C1 and L2C2 are coupled to each other by means of the capacitor C3. If the capacitance of C3 is considerably less than that of C1 and C2, we find by calculation that the coupling coefficient k can be represented by the expression:
EMI2.1
-v # - Cl 2
We obtain this expression by neglecting in the exact formula C3 compared to C1 and to C2 .-
If both circuits are tuned to the mine frequency, the expression for k can be described using the relationship between the resonant frequency @ and the large ones. electrical factors of the two circuits, as follows:
EMI2.2
k = {.J 2 C3 L1L2
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If the tuning is carried out using capacitors C1, C2 and if L1 and L2 remain unchanged., The coupling coefficient therefore depends on the frequency so that the increase in frequency causes l increase in the coupling coefficient.
FIG. 2 shows an arrangement in which the coupling coefficient decreases with frequency. In this case, the coupling is effected by means of the capacitor C, the capacitance of which is assumed to be large in relation to the variable capacitances C1 and C2. We then find that the coupling coefficient k is equal to:
EMI3.1
¯¯ 1 k 2c L L 12
Figures 1 and 2 therefore show very different frequency-dependent types of coupling. According to the invention, in order to obtain the desired variation of the coupling coefficient with the frequency, the two kinds of coupling are combined. The judicious choice of the degrees of the different couplings then makes it possible to obtain a constant coupling or else a coupling which varies with the frequency in a predetermined desired manner.
The first embodiment of an assembly comprising such a combined coupling is shown in FIG. 3.
Because of the conditions assumed above concerning the values of C4 and C3 with respect to Cl and C2, we can then assume that the total coupling coefficient is equal to the total value of the two coupling coefficients for the cases of figures 1 and 2.
For the system shown in Fig. 3, the coupling coefficient therefore comprises two terms whose
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one increases and the other decreases with frequency.
The judicious choice of the values of C3 and C4 allows. to obtain, for example, that the coupling coefficient varies only slightly over the entire tuning region.
Figure 4 shows a system in which the coupling coefficient is independent of frequency. If in this system C5 is much lower than Cl and C2 and if C6 is much higher than Cl and C2, we find for the coupling coefficient the following expression:
EMI4.1
k * --à- --9-- 6 Ll
FIG. 5 represents an assembly of a kind quite similar to that of FIG. 4. However, this assembly is made symmetrical by the addition of two capacitors C7 and C 8 of which this one is large and that one is small compared to tuning capabilities.
The coupling coefficient of this system can be represented as follows:
EMI4.2
k .. 5 \ rÇ + 7 àL c6 \ I c8 L2 In this case, the coupling is therefore also independent of the tuning frequency.
The most general form of the coupling coefficient that can be obtained in the manner indicated above using invariable capacities, is:
EMI4.3
k = a 02 + bu + 0 Àr2
The coefficients a, b and c appearing in this expression can have different signs and their values depend on the choice of the values of the coupling capacitors. h
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If in figure 3 L1 and Ci or L2 and C2 are interchanged the two couplings go against each other and the expression for the coupling coefflcient is then:
EMI5.1
ti; 2c 3 V Ll L2 (u 2c 1 1 2 4
If in the assembly shown in FIG. 5, Li and Ci or L2 and C2 are interchanged, we also obtain the version of the sign of one of the terms of which the expression for the coupling coefficient is composed.
It is obvious that in this way the variation of the coupling coefficient can be modified in many ways.
FIG. 6 represents a system comprising three small capacities C3, C5, C7 and three large capacities C4, C6, C8 This assembly can be considered as being produced by the combination of FIG. 5 with FIGS. 1 and 2. The expression for the coupling coefficient is then:
EMI5.2
k = 1. <J2C3 V²2 + .. 'r ..s .. \ (L1 *' J 52 + * z, + t l't + -Q () \ Ji1 V-L2
The number of capacitors can be greatly increased, but one always arrives at a coupling coefficient of the general type indicated above.
The increase in the number of capacitors is therefore practically irrelevant. The systems obtained always retain coupling coefficients of the general type indicated above and a term independent of the frequency is accompanied by a term which decreases and a term which increases with frequency.
Figure 7 shows, by way of example, a mountain
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ge in which the capacitor C3 has a low capacitance lower than those of the tuning capacitors Cl and C2 while C9 is of the same order of magnitude as Cl and C2
In this case, we obtain a coupling coefficient of the type k = a W2 b, where a and b are positive constants.
In figure 8 the value of C4 is much higher than those of C1 and C2 while the capacity of C10 is of the same order of magnitude as those of Cl and C2.-
The coupling coefficient then becomes of the type
EMI6.1
k Gt) 2
In FIG. 9, finally, the capacitors C9 and C11 are of the same order of magnitude as the tuning capacitors, while the capacitance of C3 has a very low value. The coupling coefficient then becomes of the type
EMI6.2
- a2 - b + 04) 2