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"MONTAGE POUR LA RECEPTION D'ONDES MODULEES DE HAUTE FREQUENCE"
Dans beaucoup de cas, on désire disposer de récepteurs dont le volume de sons produits ne dépend pas de 1'amplitude des signaux reçus, mais seulement de la profondeur de modula- tion des ondes reçues. Jusqu'à présent, pour atteindre ce but on a utilisé des dispositifs de contrôle de volume automatique, qui tout d'abord compliquent le récepteur et en second lieu possèdent une constante de temps qui n'est pas toujours admis- sible.
Conformément à l'invention, la dépendance entre l'inten- sité de reproduction du son et la profondeur de modulation est
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réalisée par ce qu'on utilise dans ce tube, dans lequel la haute fréquence modulée est redressée et dans lequel la basse fréquence se forme, des moyens de redressement à fonctionnement constant possédant une caractéristique appropriée.
Représentons la caractéristique du redresseur, c'est-à-dire la courbe don- nant une valeur instantanée J du courant fourni par le redres- seur en fonction de la tension haute fréquence E qui lui est fournie, -par la formule :
J -C. log nat E +Jo
Si la tension E du signal reçu varie dans le rapport de (1 + k) : (1 - k), dans lequel 1 représente la profondeur de modulation, le courant redressé variara dans les limites :
EMI2.1
J 1 = C lOb nat Fez. (1 tk) j et J2 = C log nat F. (1 - k) La variation se calcule par :
EMI2.2
il - J2 s C log nat 1 + k 1 - k La grandeur de la variation J1-J2 est de première importance pour l'intensité de reproduction du signal reçu par le récepteur.
On déduit de la formule ci-dessus, que pour une forme choisie de la caractéristique du redresseur, cette variation ne dépen- dra que de la profondeur de modulation, et non de l'amplitude E du signal reçu. Pour la réalisation de l'invention, un re- dresseur approprié est celui dans lequel la relation entre la valeur instantanée de la tension appliquée e et l'intensité de courant i pratique rendant la demi-période positive est lago- rithmique, par exemple : i = P. log nat e + io (1) alors que par contre, pendant l'autre demi-période, l'intensité
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de courant est constante.
Si un tel redresseur est attéint par une tension alternative E sin t, la valeur moyenne J du cou- rant redresseur se calcule par la formule :
EMI3.1
-1= T2 J (P. log nat (E in w t) io dt. 0 Cette intégrale peut encore s'écrire :
EMI3.2
T/2 J = /2 T/2 log nat E (log nat sinwt+ iO) dt) Ç /z '/2 1 G nat 0 1né nat o ) Dans cette expression, le premier terme seul dépend de l'am- plitude E de la tension alternative. Comme on peut le remar- quer, cette dépendance satisfait à la relation exprimée par la formule(1).
Des redresseurs dans lesquels la relation entre l'inten- sité de courant i et-de la tension appliquée 1 est approxi- mativement logarithmique, peuvent être des redresseurs réa- lisés de différentes façons. On peut par exemple utiliser les tensions alternatives reçues pour moduler une source lumineu- se et utiliser la propriété, que le nombre d'électrons libé- rés par cette source lumineuse dans une cellule photo-élec- trique est très approximativement une fonction logarithmique de l'intensité lumineuse. On pourra utiliser des tubes à décharge à remplissage gazeux comme redresseurs électriques pur en tirant parti des phénomènes de saturation qui se Dro- duisent au cours de ces décharges.
La caractéristique des tubes normaux à décharge d'électrons ne présente la courbure logarithmique désirée que sur une étendue d'amplitude rela- tivement réduite (par exemple 1 : 2) de sa courburesupé- rieure. Comme cette dernière est insuffisante pour les ap- plications désiréàs, il est nécessaire de combiner les ef- fets détecteurs de plusieurs tubes à tensions de saturation différentes, de tensions de fonctionnement différentes, de caractéristiques différentes, etc.. Par un choix judicieux
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de ces valves il est possible de réaliser pour toute l'étendue requise de la variation de la tension alternative reçue (par exemple supérieure à 1: 10) la. caractéristique de détection logarithmique mentionnée ci-dessus.
Par là l'amplitude redressée devient indépendante de l'amplitude du signal aussi longtemps que cette dernière est comprise dans la zone logarithmique. 'Elle sera par contre, dans toute cette zône, proportionnelle à, la profondeur de modulation; une forme analogue des caractéristiques de détection peut être obtenue par la combinaison de plusieurs détecteurs de quelque genre qu'ils soient, lorsque leur:. effets sont combinés de façon appropriée.
La Figure 1 représente une réa.lisation d'un détecteur -par caractéristique d'anode. On utilise trois tubes 1, 2 et 3 aux grilles desquels est appliquée la. même tension haute fréquence. Les batteries 9, 10 et 11 fournissent les tensions de polarisation qui sont appliquées à travers les bobines 6, 7 et 8 aux grilles des tubes. Les tensions fournies par les batteries 9, 10 et 11 sont de valeurs différentes, les rentes des caractéristiques des tubes 1, 2 et 3 ont également été choisios.
La Fig. 2 représente les caractéristiques résultantes F obtenues par la mise en parallèle de quatre tubes dont les caractéristiques sont A, B, C, D. La caractéristique résul- tante est représentée à titre de comparaison avec la, courbe logarithmique E et l'on constate que les écarts entre les deux courbes sont très petits.
Un autre mode de réalisation de l'invention consiste à combiner un redresseur quelconque et un amplificateur de caractéristique appropriée.
. Soit E l'intensité de champ d'un signal reçu non modulé
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et supposons que le courant redressé obtenu à l'aide du redres- seur soit donné par la caractéristique satisfaisant à la relation:
Jg= Ó (E) Supposons en outre que la caractéristique de l'amplificateur pour leo oscillations détectées soit donnée par la relation:
Jv = f (Jg) = f ( Ó E) dans laquelle Jv représente l'intensité de courant amplifié.
Il est possible de choisir la fonction et f de telle façon que cette dernière réalisation soit de la forme
Jg = logo nat E +constante Cette condition prise en elle-même doit être satisfaite dans beaucoup de cas.
-titred'exemple, supposons le cas où la caractéristique du. détecteur est une droite, tandis que l'amplification suit une loi logarithmique:
Jg=A. E
Jv =B log nat Jg =B log nat E + B log nat A.
Cette solution conduit à une réalisation technique très simple, dont le principe est représenté à la. Fig. 3. Le tube 1 est le tube détecteur dans lequel la détection se fait suivant leprincipe connu de l'audion à l'aide du condensateur fixe 12 et de la résistance 13 d'une façon linéaire sur une étendu.e la plus grande possible. La. valeur moyenne de la tension de grille du tube 1 et par suite aussi la valeur moyenne de la chute de tension dans la résistance 14 sont également des fonctions linéaires de l'intensité du champ du signal reçu. Le condensateur 15 constitue un court-circuit pour la tens ion- alternative de haute fréquence.
Toute l'in- tensité de courant redressé, c'est à dire sa composante basse fréquence et sa composante continue réunies 'est appliquée à l'aide de la résistance très élevée 16 (par exemple 100 megohms) à la, grille du tu.be amplificateur 2. Le tube ampli- /
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ficateur fonctionne dans une région de tension de grille néga- tive,dans laquelle, corme il est bien connu, le courant de grille suit dans des limites assez étendues la relation : ig=A. eB.vg (eBase du système de logarithmes naturels , vg= tension de grille, A et B sont des constantes). La résistance 15 a une va- leur R si élevée, telle qu'elle n'est pratiquement appropriée qu'à l'intensité de courant ig.
Le point de dérivation est choisi de telle façon qu'il n'existe pas de différence de ten- sion continue entre les points E et F lorsqu'aucun signal n'est reçu par le -récepteur. Un signal produit une augmentation de tension v de E par rapport à F et le courant de grille qui en résulte se calcule approximativement: ig= v
R d'où log nat v =B vg + log nat A R.
Cette relation signifie que la tension de grille du tube ampli- ficateur est la, fonction logarithmique désirée de la tension redressée et par là l'intensité de champ haute fréquence reçu.
Il a déjà été mentionné ci-dessus qu'il n'est pas néces- que la caractéristique du détecteur soit une droite; lorsqu'il s'agit par exemple d'un redresseur dont la caracté- ristique s'exprime 'car un carré parfait, celle de l'amplifica- teur devrait avoir la forme :
EMI6.1
J v ;;: f (J g) ';\ V log nat J g condition qui peut être réalisée par la combinaison des effets de plusieurs tubes.
L'emploi de tubes détecteurs dont la caractéristique est réellement logarithmique, à partir d'une valeur déterminée de
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la tension appliquée, c'est-à-dire de tubes tels que la rela- tion entre la valeur instantanée de la tension appliquée et l'intensité du courant produit pendant la demi-période pro- gressive soit logarithmique, alors que l'intensité de courant produit pendant l'autre demi-période reste constante, se heurte cependant à des difficultés d'ordre technique. Des tubes de cette espèce qui possèdent une caractéristique semblable à celle représentée à la Fig. 2, ne peuvent être réalisés que très difficilement en pratique, étant donné que leur caracté- ristique doit être conca.ve par rapport à l'axe des abscisses.
Les caractéristiques des tubes à décharge thermionique sont toujours tangentes à la direction de 1.'axe des abscisses ou convexes par rapport à l'axe des abscisses.
Il est cependant possible de réaliser facilement des tubes dont la caractéristique, dans la zone de polarisation négative, a une tendance à suivre une loi approximativement logarithmique négative, dont la caractéristique est convexe par rapport à l'axe des abscisses. Les tubes de cette espèce peuvent être réalisés facilement sous forme de tubes à grille-écran.
Pour éviter les effets de fading, il est tout indiqué d'utiliser comme détecteur dont l'efficacité dépend uniquement de la profondeur de modulation des onde:: reçues, un tube plificateur ou un tube en audion, et dont la caractéristique statique est une courbe logarithmique négative dans la zone de fonctionnement comprise entre 0 et moins 20 volts, et qui par conséquent présente dans la zone des abscisses très peti- tes une pente infiniment grande et une courbure constamment convexe.
A la Fig. 4 est représenté un tube dans lequel la rela- tion entre l'intensité du courant d'anode Ja et la tension de grille Eg peut s'exprimer pour la zone de polarisation négative par Ja. = - P log nat B (V -Eg)
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Cette relation est représentée graphiquement à la Fig. 5a.
La droite Eg= V est une asymptote de cette courbe. Pour la valeur E=+V de la tens ion de grille, la. pente et l'inten- sité de courant deviennent infiniment grandes. Comme la carac- téristique théorique :ne peut pas être réalisée en trafique, à la Fig. 5a, II représente la forme de la courbe caractéris- tique réalisable l'aide de tubes et qui dans la zone de po- larisation négative correspond suffisaient à la. courbe I .
Au schéma de la Fig. 4, le tube 1 est utilisé dans un montage détecteur audion, dans lequel 12 représente le conden- sateur de Vrille et 13 la résistance de fuite de grille.
Il est connu que le détecteur audion produit une tension de grille moyenne, pratiquement égale à la. valeur maxima de tension alternative de grille. Admettons de plus du.'on appli- que à la grille du tube un signa..! non modulé pouvant s'expri- mer par E. cos t, on obtiendra une tension de grille Eg=-E (1-cos @ t) La substitution de cette valeur dans l'égalité précédente donnera pour le courant d'anode :
EMI8.1
J a = P . lognat J B 11 + E . (1 - cos t ) Î La valeur moyenne Jm du courant d'anode Ja pendant la période
EMI8.2
E sera J = - P . f cognat{ B V + E.
(1-005 w t) JI dt et le rapport entre l'intensité moyenne du courant d'anode et 1'amplitude du signal reçu, s'exprime par :
EMI8.3
T d Jm - - P f 1 - cosuJt , dt.
I+ É 1 O-s-w- t7 0 Il + E-n cos Cette intégrale se résout en :
EMI8.4
d Jm x # j 1 .- 1 dE E 1 - Fi 2, 1 E/
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Supposons à présent que le signal sinusoïdal d'amplitude E soit modulé suivant la relation :
E= Eo (1+ K sin W1 t), dans laquelle co1 représente la fréquence de modulation, Eo l'amplitude moyenne de E (onde porteuse) et K la profondeur de modulation. Par l'application à la grille d'un tel signal modulé, l'intensité moyenne du courant d'anode Jm variera éga- lement à la fréquence w 1. L'intensité de courant Jm est une fonction de l'amplitude E :
Jm= f (E).
Suivant la série de Taylor, on aura :
EMI9.1
j 1 0 I 1 . sin w 1 t -A-JA U0 + ( K . En . s in W ) 2 . d2 . im 2 1.1 dr 2 EO Les termes suivants de la, série ont été négligés étant donné que la valeur de K est faible et que ces termes sont donc négligeables. La substitution de la valeur de (d Jm ) dans d E l'expression ci-dessus donne :
EMI9.2
Jm]1 ':: JmF ,0 P 111 sin UJ 1 t ( 1 . - ) t/l+2Eo/7 Cette expression montre que le courant moyen :1.' anode varie à la fréquence 1 avec une amplitude de
EMI9.3
A = P .
K (1 - V 1 2 l Eo,/ï[ Si Eo# V, cette amplitude est pratiquement indépendante de l'amplitude Eo de l'onde porteuse du signal reçu, mais est par contre proportionnelle à la profondeur de modulation K.
La Fig. 5b représente graphiquement, pour le cas où la caractéristique du. tube est celle de la Fig. 5a, la dépendance
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entre la possibilité de réception et l'amplitude Eo de l'onde porteuse par le facteur de proportionnalité
EMI10.1
Q ;::: 1 - V 1+ 2 Eo/V
Comme on le remarque , une variation de E dans le rapport de 1 à 100 (ce qui se produitsouvent dans le cas de fading) n'entraîne qu'une variation de 1 à 2 de l'amplitude du signal détecté.
Comme il a. été dit plus haut, il est nécessaire que la caractéristique du tube corresponde le plus possible à une courbe logarithmique. En pratique, on arrive cependant à ren- dre la puissance de reproduction plus indépendante de l'ampli- tude du signal reçu à l'entrée, lorsque la caractéristique s'écarte assez bien de la forme logarithmique.
Ceci a pour raison, qu'il a été admis comme base du calcul ci-dessus, que par la détection par audion, les pointes de la tension alter- native sont tangentes à la droite E o, et que par suite la @ tension alternative de grille peut être posée Eg. = - E (1 - cos t).
En réalité , les pointes de la tension alternative de grille ne coïncident pas exactement avec la droite Eg ;: 0, mais s'avancent d'autant plus dans la zone de polarisation positive que l'am- plitude E est plus grande. Par là, également, la valeur maxima du. courant anodique est plus grande pendant la période de la fréquence appliquée et l'intensité moyenne du courant d'anode augmente. Pour des amplitudes très grandes, cette augmentation du courant anodique moyen peut même entraver le. détection par [-Ludion.
Cet inconvénient peut être évité en rendant pour des tensions négatives très grandes la pente de la caractéristique Ia Eg plus grande que cella, correspondant à la fonction lega- rithmique (courbe III, Fig. 5a). De ce fait, il se produit pour des tensions alternatives de grille élevées, une détection supplémentaire qui compense le défaut dû à l'augmentation de
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la valeur maxima du courant d'anode mentionnée ci-dessus.
Comme dans un pareil montage, cette propriété .se conserve également lorsqu'on utilise plusieurs résistances extérieures, il est avantageux d'utiliser des tubes dont la résistance interne est grande par rapport à chacune desrésistances ex- ternes. Ceci ne peut être atteint lorsque en mêmetempsle "durchgriff" est choisi faible. Dans tous les cas, le "durch- griff" sera inférieur à 5%, ce qui peut être réalisé faci- lement avec des tubes à, grille-écran. Le tube à grille-écran possède de plus l'avantage qu'il est possible de modifier consi- dérablement la forme de sa caractéristique en subdivisant la grille de commande en deux ou trois parties.
Les montages dé- cri ts dans la présente invention diffèrent d'une façon fonda- mentale du montage connu à superrégénération, dont la carac- téristique de détection a une allure approximativement loga- rithmique lorsqu'il est monté convenablement. Dans le montage Armstrong, cette allure n'est pas réalisée par la forme de la caractéristique d'un redresseur à, fonctionnement constant, mais plutôt par la variation périodique de la sensibilité du sys- tème. Des expériences ont montré que dans les récepteursArm- strong, l'amorçage et le désamorçage des oscillations oeuvent se produire dans un intervalle de temps petit par rapport à la période de la fréquence d'oscillation.
Par suite, l'ampli- tude des oscillations dans un récepteur Armstrong est prati- quement toujours égalesoit à l'amplitude maxima, soit égale à zéro. Comme les valeurs intermédiaires ne se produisent que pendant un temps très court , la valeur maxima du courant dé- tecté seule intéresse. Comme la valeur moyenne de ce courant est une fonction logarithmique de l'intensité de champ reçu, il se fait que la période pendant laquelle le dispositif oscille, est une fonction logarithmique de l'intensité de champ reçu.