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EMI1.1
S,yst6m d'accouplement haute frquJnce.
La présente invention concerne des per- fectionnements apportés à des systèmes d'accouple- ment haute-fréquence applicables à des récepteurs de radio-diffusion, en vue de relayer sélectivement des signaux d'ondes porteuses.
Un objet de la présente invention consis- te dans la réalisation d'un système d'accouplement
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accordé dont la sélectivité ou largeur de la bande de résonance est réglable au moyen d'une commande unique de telle façon que la bande de résonance soit maintenue dans une disposition symétrique par rapport à la fréquence porteuse.
Dans la technique de la radiodiffusion de la parole et de la musique, un haut degré de sélectivité ou de différence des signaux est, dans une certàine mesure, incompatible avec une reproduction parfaite des fréquences acoustiques d'origine. La fidélité de la reproduction de la parole et de la musique néces- site une transmission totale essentiellement unifor- me des bandes latérales de fréquence porteuse, d'en- viron 50 cycles à une valeur entre 5000 et 15000 cycles, selon la nature du programme. Si les bandes IL-- térales supérieure et inférieure sont transmises tou- tes deux, la caractéristique de réponse du récepteur sera réellement uniforme au double de ces valeurs.
Il sera estimé cependant que des largeurs de bande de cet ordre ne s'obtiennent pas toujours sans in- terférence provenant de stations travaillant dans des canaux voisins de la station choisie, ou sans perturbations atmosphériques.
A un lieu et temps de réception particulière, certaines stations peuvent être reçues réellement sans interférence, tandis que d'autres peuvent être soumises à la concurrence sévère de stations puis- santes ou voisines travaillant dans des canaux voi- sins. Pour la réception de stations de la première catégorie citée ci-dessus, il est désirable de dimi- nuer la sélectivité du récepteur de telle façon que la reproduction des signaux puisse atteindre le plus haut degré de perfection que le système est capable
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de fournir. Mais, si l'on règle l'accord sur une station appartemant à la deuxième catégorie préci- tée, il est, pour cette raison, grandement désira- ble de sacrifier une partie de ses qualités tonales en augmentant la sélectivité, afin d'avoir une ré- ception sans interférence.
Le principal objet de la présente invention con- siste dans la réalisation d'un système d'accouple- ment accordé, applicable soit aux étages de fré- quence de réception soit à ceux moyenne fréquence d'un récepteur de radiodiffusion, dans lequel la sélectivité ou largeur de bande de résonance du système peut être réglée à volontérdans certaines limites sans qu'il soit nécessaire d'opérer un ré- accord. Plus particulièrement, en cas d'application aux étages moyenne fréquence d'un récepteur superhé- térodyne, il est de grande importance que cette va- riation de sélectivité ait lieu sans déplacement de la bande de résonance sur l'échelle des fréquences.
Pour ce but,la présente invention maintient la bande de résonance en disposition symétrique par rapport à la moyenne fréquence, lorsque la sélectivité va- rie.
Dans un mode de réalisation préféré, l'inven- tion comprend essentiellement plusieurs circuits ac- cordés, de même construction, séparément résonnants.
Ces circuits sont réactivement couplés par capacité ou inductance réglable dans des limites telles que l'on peut faire varier à volonté la sélectivité to- tale, de l'étroite caractéristique de couplage opti- mum ou moins que optimum entre des circuits accordés qui a une seule bosse pour la réponse, jusqu'à la relativement large caractéristique de couplage surop-
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timum avec deux bosses pour la réponse.
Quelques méthodes pour faire varier le coupla- ge entre des circuits accordés tendent à déplacer le centre ou fréquence moyenne de la bande, lors- que la largeur de bande varie. Si la partie pré- dominante de la sélectivité est déplacée d'une mê- me valeur, le déplacement peut être compensé en changeant le réglage du dispositif d'accord prin- cipal.
Même s'il n'y a variation que d'une partie de la sélectivité par suite des réglages du cou- plage, le déplacement de fréquence peut être ordi- nairement compensé de manière suffisante pour tous les buts de la pratique, par rajustage du disposi- tif d'accord principal..Il est désirable cepen- dant d'être en état d'accorder sur la station et d'opérer ensuite un réglage convenable de la sélec- tivité sans devoir réglér de nouveau l'accord; autrement dit: de rendre indépendants l'un de l'au- tre les dispositifs d'accord et de réglage de la sélectivité.
Une caractéristique de la présente invention consiste à associer avec les circuits résonnants individuellement qui constituent chaque système d'accouplement, des réactances compensatrices ré- pondant à la variation de couplage entre les cir- cuits, afin de maintenir, le cas échéant, comme indiqué ci-dessus, la bande de résonance en dis- position essentiellement symétrique par rapport à la fréquence de réception ou la moyenne fréquen- ce. Ces réactances compensatrices peuvent avoir la forme de réactances réglables en série avec, ou shuntées sur, les principales réactances d'ac- cord des circuits couplés. Lorsque la largeur de
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réactances compensatrices peuvent être des éléments semi-réglables qui sont réglés une fois pour toutes en relation avec la réactance de couplage qui est associée avec eux.
Ou bien, dans la fabrication en masse de radio-récepteurs, les réactances de compensa- tion et de couplage peuvent être rendues fixes en per- manence à des valeurs déterminées par la construction du récepteur.
Lorsque/d'autre part, comme c'est le cas avec une modification de la présente invention, on emploie en- tre des circuits accordés un couplage capacitif qui est réglable de manière continue dans toute une gamme de valeur, il est désirable que les capacités de com- pensation correspondantes varient, par le réglage du couplage, également de manière si continue que soit évité un déplacement essentiel de fréquence de la ban- de de résonance. Comme autre caractéristique consti- tuant une nouveauté, la présente invention concerne la réalisation d'un condensateur variable de manière oontinue, qui est de construction originale, apte à atteindre le but poursuivi.
Sur les plans joints à la présente description, la fig. 1 montre schématiquement, appliqués à un récepteur de radiodiffusion, des systèmes d'accouple- ment accordés conformes à la présente invention, utilisant des couplages capacitifs et des réactances capacitives de compensation réglables par degrés à l'aide d'une commande unique; la fig. 2 montre la disposition symétrique de la bande de résonance par rapport à la moyenne fré- quence, lorsque sa largeur varie conformément à la présente invention; la fig. 8 montre une modification du système d'accouplement de la fig.1;
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les figs. 4 et 5 montrent des systèmes d'accouple- ment dans lesquels la largeur de la bande de résonan- ce est réglable par degrés au moyen de réactances in- ductives plut8t que de réactances capacitives ;
la fig. 6 montre schématiquement l'application de la nouvelle construction de condensateur variable à un deuxième type de système à couplage capacitif, destinée à réglés:de manière continue la largeur de bande tout en évitant un déplacement essentiel de la bande dans l'échelle de fréquences; la fig. 7 montre de manière simplifiée le systè- me d'accouplement distinctif des modifications des figs. 1,3,4 et 5; la fig. 8 montre de manière simplifiée le systè- me d'accouplement de la fig. 6; la fig. 9 est une vue frontale du nouveau con- densateur montré schématiquement sur la fig.6; une partie est ouverte pour montrer l'assemblage; la fig. 10 montre une coupe le long de 10 - 10 de la fig. 9 ;
la fig. 11 est un schéma semblable à celui de la fig.6., concernant un système d'accouplement utili- sant une construction de condensateur analogue à celle des fige. 9 et 10, mais pourvue de plaques addition- nelles de stator et de rotor; la fig. 12 est une coupe qui correspond à la fig.
10 et montre la construction du condensateur indiqué schématiquement sur la fig. Il.
Sur la fig. 1 sont montrées une antenne 1 et la terre 2, qui constituent l'entrée d'un récepteur super- hétérodyne de radiodiffusion, dans lequel les étages de radio-fréquence et la partie oscillateur - modula- teur du système sont montrés schématiquement par le rectangle 3. La plaque du modulateur (non montrée) est
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la bobine L'x, dont la borne inférieure est mise à la terre en 5 par la batterie de la plaque du modu- lateur 6. La oathode du modulateur (non montrée) est efficacement mise à la terre en 7, de sorte que la sortie modulée est imprimée 1 travers la bobine L'x.
La bobine L'x constitue l'entrée d'un système d'accou- plement accordé T1 conforme à la présente invention, décrit plus amplement dans la suite et dont la sor- tie comprend une.bobine analogue L'y connectée entre la terre 8 et la grille G1 d'un tube à vide V1 agis- sant comme étage d'amplification moyenne fréquence.
La cathode du tube V1 est efficacement mise à la terre par l'impédance réglant le potentiel de grille 9.
Un système d'accouplement T2, analogue à T1, trans- met les signaux de la 'sortie du tube V1à l'entrée d'un second étage d'amplification moyenne fréquence, le tu- be V2. Dans ce but, la plaque A1 du tube V1 est reliée, par la connexion 10, à la borne supérieure d'une bobi- ne d'entrée Lx semblable à L'x, dont la borne inférieu- re est mise à la terre en 11 par la batterie de plaque 12 qui alimente le tube V1. La bobine de sortie Ly du système T2 est connectée entre la terre 13 et par la connexion 14 à la grille G2 du tube V2, dont la catho- de K2 est mise à la terre par l'impédance réglant le potentiel de grille 15.
La tension du signal développée entre la plaque A2 et la cathode mise à la terre K2 du tube V2 est ap- pliquée, par la voie des connexions 16 et 17, à la partie du récepteur comprenant le détecteur et ampli- ficateur audio-fréquence indiquée schématiquement par le rectangle-18 et dont la sortie s'étend au haut- parleur habituel 20.
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Le système d'accouplement T2 de la fig.l comprend en plus des bobines d'entrée et de sortie Lx et Ly, deux condensateurs d'accord, Cx et Cy, connectés res- pectivement aux bobines, ainsi que plusieursscondensa- teurs additionnels Ca, Cb et Cc associés avec les con- tacts d'un commutateur à deux positions H2.
Les connexi- ons sont telles qu'un déplaçant le bras de commutateur H2 aux contacts m, les condensateurs Ca et Cc sont res- pectivement connectés en série avec les condensateurs C et Cy respectivement en parallèle sur les bobines Lx et Ly.Le mouvement du commutateur à la position n déconnecte les condensateurs Ca et Cc et leur substitue un condensateur de couplage Cb, intercalé entre les bornes des bobines Lx et Ly mises à la terre et les con- densateurs d'accord Cx et Cy, qui sont, dans ce but, inclus en série dans chacun des circuits résonnants parallèles Lx, Cx et Ly, Cy.
Les circuits résonnants Lx, Cx, Ca et L , C et Cc résultant du déplacement du commutateur H2 à la position m sont couplés par accouplement lâche capaci- tif, ou inductif, ou capacitif et inductif combiné, provenant de leur proximité exposée, comme montré en M. Pour la condition citée en dernier lieu, les bobines L et Ly reçoivent de préférence des pales tels que le couplage inductif aide le couplage capacitif à donner le couplage résultant M. Si le couplage inductif est établi pour être opposé au couplage capacitif, ce der- nier doit être suffisamment grand pour assurer le de- gré voulu'de ce couplage résultant M. Comme le coupla- ge M est moindre que optimum, il fournit, pour ce sys- tème, une caractéristique de résonance à une seule bos- se et à pointe aiguë, comme montré par la courbe k sur la fig. 2.
Lorsque le commutateur H2 est déplacé aux contact
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remplacés par le condensateur de couplage unique Cb, qui est commun aux circuits d'entrée Lx, Cx et de sor tie Ly, Cy du système d'accouplement. La valeur du condensateur Cb est choisie telle que puisse être prs- duite la relativement large résonance à deux bosses du système d'accouplement, comme montré par la cour- be 1 de la fig. 2 pour la caractéristique d'accouple- ment suroptimum.
Afin d'assurer que les bandes de résonance 1 et k de la fig. 2 soient disposées symétriquement par rapport à la moyenne fréquence f aux deux positions du condensateur H2, on fait les réglages préalables suivants : Le commutateur étant dans la position n, le condensateur de couplage Cb est réglé pour donner le couplage suroptimum désiré, la courbe 1 assurant une grande largeur de bande pour une haute fidélité de reproduction sans Interférence, On fait ensuite varier les condensateurs Cx et Cy pour que la moyenne fré- quence f soit essentiellement au milieu de la bande de résonance.
Le commutateur H2 est, la-dessus, dépla- cé à la position m,pour obtenir la bande de résonan- ce hautement sélective, la courbe k, et on fait varier les condensateurs Ca et Cc de telle façon que cette étroite bande de résonance soit disposée symétrique- ment par rapport à la moyenne fréquence f.
Le condensateur 21, qui est intercalé entre la bobine Lx et la terre 13, est de capacité suffisante pour ne pas entrer dans le fonctionnement haute fré- quence du système. Il est simplement un condensateur d'arrêt qui sert à éviter que la tension de plaque mise à la terre 12 qui alimente le tube V1 ne soit court-circuitée, et aussi à isoler cette tension de plaque de la grille du tube V2 qui est également mise @
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à la terre en 13 par la bobine L .
Si l'on désire fournir un volume-contrôle auto- matique à la grille du tube V2, il faut un deuxième condensateur d'arrêt dans la connexion 22 qui s'étend de la borne inférieure de la bobine L et de la terre y 13.- Les connexions exactes y relatives y sont montrées en application au système du couplage T1. Une conne- xion de potentiel pour volume-contrôle s'étend de la sortie du redresseur,.par le conducteur 23, à la grille du tube V1 à travers la bobine L'y. Les compo- santes de courant alternatif du potentiel de grille qui sont ainsi appliquées, sont isolées de la terre en 8 par le condensateur d'arrêt 24 du système d'ac- couplement T1. Le condensateur d'arrêt 25 isole la batterie 6 de la terre 8.
Au point de vue construction et fonctionnement, le système d'accouplement T1 est identique sous tous rapports à T2 et peut être commandé par le dispositif unique U, simultanément et similairement pour régler les deux systèmes d'accouplement soit sur la réponse étroite, la courbe k, soit sur la réponse large, la courbe 1. En ce qui concerne ce dernier état, les condensateurs de couplage communs Cb et Cb' seront choisis de telle façon que le couplage maximum n'excé- dera pas l'état suroptimum, sans que les précautions soient prises pour réduire la tendance que les pointes résultantes de la courbe de réponse totale ont d'ac- aentuer les fréquences extrêmes de modulation.
Cepen- dant, si cet état vient à se présenter avec le coupla- ge désiré, on peut le réduire ou l'éliminer en employ- ant des résistances terminales convenables, shuntées sur les bobines L'x, L'y, etc., ou comprises dans celles- ci, suivant la théorie des filtres, qui est bien con- nue.. En variante, un troisième système d'accouplement
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réglé de manière permanente sur la réponse étroits, la courbe k, peut être associe avec la sortie du tube V2 et réglé dettelle façon que la pointe de la courbe k fournie par ce couplage remplira le creux existant entre les pointes, la courbe 1, dans la réponse produite par les systèmes d'accouplement T1 et T2.
Le système d'accouplement de la fig. 3, qui est du même type que celui de la fig. 1, donne trois ré- glages de la largeur de bande, effectués par action- nement du commutateur H aux positions m, o et n.
Lorsque le commutateur est dans la position m, les oondensateurs d'accord Cx et Cy sont connectés res- pectivement en série avec les condensateurs Ca et Cc, en parallèle sur les bobines respectives Lx et Ly. Lorsque le commutateur est réglé µ @a position o, les condensateurs d'accord Cx et Cy sont connec- tés respectivement en série avec les condensateurs Cd et Ce et ceux-ci à la terre, en 13, par le conden- sateur de couplage commun Cf. Lorsque le commutateur est dans la position n, les condensateurs d'accord Cx et Cy sont seulement mis à la terre par le con- densateur de couplage commun Cb.
Le réglage de ce système est analogue à celui décrit en relation avec le système de la fig.l. Lors- que le commutateur est dans la position n, le conden- sateur Cb est réglé pour donner le couplage maximum ou suroptimum désiré, et les condensateurs Cx et C y sont réglés symétriquement pour disposer la bande de résonance par rapport à la moyenne fréquence.
Lorsque le commutateur est dans la position m pour couplage lâche ou moindre que optimum, les conden- sateurs Ca et Ce sont réglés pour accorder le sys- tème sur la fréquence porteuse. Lorsque le commuta- teur est dans la position .2 ,le condensateur Cf
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est réglé pour donner un couplage désiré inter- médiaire à celui des positions ¯% et n du commu- tateur, et les condensateurs Cd et Ce varient pour accorder le système sur la moyenne fréquence.
Le type de système d'accouplement montré sur la fig.3, ainsi que ceux décrits ci-après peu- vent être employés dans une:récepteur comme celui montré sur la fig.l, en reliant la connexion 14 à la grille du tube qui suit, et les connexions 10 et B+ respectivement à la plaque et à la sour- ce de courant de plaque du tube qui précède de la manière montrée sur la fig.l.
Les fig. 4 et 5 montrent un système d'ac- couplement dans lequel la largeur de bande de ré- sonance est réglable par degrés au moyen d'induc- tances telles que La à et y compris Lc, rempla- çant des capacités telles que Ca à et y compris Ce du système d'accouplement montré sur la fig.l.
En ce qui concerne la fig.4, l'actionne- ment du commutateur H à la position m connecte les bobines Lx et La en série montées en parallèle sur le condensateur Cy. Le couplage entre les bo- bines Lx et Ly ou entre les bobines La et La ou entre les deux paires de bobines susmentionnées, est alors réglé pour donner la valeur désirée pour fournir l'étroite bande de résonance, comme sur la courbe k de la fig.2. Lorsque le commutateur est à la position n pour remplacer les bobines La et Lc par la bobine de couplage commune Lb, cette dernière est réglée à la valeur désirée pour 1' état élargi ou suroptimum de la courbe 1 sur la fig.2. Les condensateurs Cx et Cy sont alors ajus- tés de manière convenable pour centrer la bande par rapport à la fréquence porteuse 1 de la fig.
2. Le commutateur est de nouveau déplacé à la
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est convenablement centrée par rapport à la fré- quence porteuse par réglage des bobines La et Lo.
La fig.5 montre la système d'accouple- ment de la fig.4 modifié par l'emploi d'un trans- formateur de couplage à deux enroulements L'b, dont les bornes basse tension sont connectées par un condensateur d'arrêt 21, qui sert à iso- ler du circuit secondaire Ly, Cy la tension de plaque appliquée au circuit primaire Lx, Cx par la connexion B+. Autrement, la construction et le réglage du circuit de la fig.5 sont les mêmes que ceux de la fig.4.
Dans la fabrication en masse de radio- récepteurs,qui emploie des systèmes d'accouple- ment comme ceux des fig. 4 et 5, les bobines La, Lb et Lc ou L'c ne seraient,normalement réglables que dans un modèle d'essai dans le but de déter- miner les réglages convenables. Les tolérances commerciales usuelles sont assez précises pour que les inductances de ces bobinés ne doivent pas être réglées pour chaque récepteur.
La fig.6 montre schématiquement un sys- tème d'accouplement utilisant un oondensateur variable D de construction unique dans son genre, apte à faire varier la largeur de la bande de résonance par gradations continues tout en main- tenant la bande en disposition symétrique par rapport à la fréquence porteuse, de la manière montrée par les courbes k et 1 sur la fig.2.
Ce condensateur dont l'assemblage mécanique ( fig. 9 et 10 ) est décrit ci-après, est montré schématiquement sur la fig.6 par les plaques espacées c, r, s, t et u. Les plaques r et 1 , qui sont des plaques de stator montres de @a-
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niera isolée, sont respectivement mises entre les plaques variables c, s et u, indiquées sur la fig.
6, pour faciliter l'explication, comme étant ré- glables verticalement , pendant que, dans leur réalisation mécaniquemontrée sur les figs. 9 et
10, ces plaques peuvent tourner de la manière expliquée ci-après.
Le système d'accouplement est formé en réunissant la plaque de stator r à la borne hau- . te tension d'un circuit d'entrée résonnant com- prenant la bobine Lx shuntée par un condensateur d'accord Cx et dont l'extrémité basse tension est mise à la terre en 13 par le condensateur d'arrêt
21. La plaque de stator t est réunie à la borne haute tension d'un circuit de sortie résonnant comprenant une bobine Ly shuntée par un conden- sateur d'accord Cy, dont l'extrémité basse ten- sion est mise également à la terre en 13. Les plaques de rotor c, s et u sont conductivement jointes par un condensateur 26 mis à la terre en 27.
Il convient de remarquer que la ca- pacité qui existe entre les plaques d@ stator r et ! forme un couplage capacitif Cr-t inter- posé en série entre les circuits résonnants parallèles accordés Lx Cx et Ly Cy. La grandeur de ce couplage dépend de la mesure dans laquel- le la plaque réglable verticalement s qui est interposée et mise à la terre, est insérée en- tre les plaques de stator r et t. Les capaci- tés Cq-r et Cr-s, déterminées par le chevauche- ment des plaques réglables et s et de la pla- que de stator r. sont efficacement en parallèle l'une par rapport à l'autre et par rapport au condensateur d'accord Cx.
De manière analogue,
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respectivement entre les plaques réglables s et u et la plaque de stator t, sont en parallèle l' une par rapport à l'autre et par rapport à la capacité d'accord Cy.
En supposant maintenant que la ca- pacité Cr-t soit augmentée mais sans changer la capacité directe des plaques r et t à la terre, le couplage Cr-t augmentera avec comme conséquen- ce un élargissement de la bande de résonance; cet- te dernière gagne une double bosse lorsque le cou- plage optimum est dépassé. Mais cet élargissement de la résonance sera accompagné d'un déplacement de la bande de résonance vers les basses fréquen- ces. Cependant, si cette augmentation de Or-t s' accomplit par le mouvement descendant de la pla- que.! , il y aura comme conséquence une diminution des capacités Or-$ et Cs-t, dont l'effet tend à déplacer le centre de la bande de résonance vers les hautes fréquences.
Comme l'espace entre les plaques -s et s - t est plus petit que l'espace entre les plaques r et ! ,ce dernier effet pré- dominera et le déplacement du centre de la bande de résonance qui en résulte, se fera vers les hautes fréquences.
D'autre part, des mouvements ver- ticaux simultanés des plaques et u afin d'aug- menter les capacités Cq-r et Cu-t tendront à déplacer la bande de résonance vers les basses fréquences. Par conséquent, si les plaques 2 et 31 sont convenablement espacées respectivement par rapport aux plaques r et!, et si elles sont, en outre, mues simultanément avec la plaque 1 . com- me d'est le cas en employant une connexion rigide 26, la tendance à un déplacement de la bande de résonance au point de vue de la fréquence résul- tant du mouvement de la plaque peut être
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entièrement compensée, pour toute la portée du condensateur, par la tendance opposée qui résulte du mouvement simultané des plaques .± et u.
De cette manière, on peut faire varier la largeur de la bande de résonance dans aucun déplacement essentiel de sa fréquence moyenne.
Dans le mode de réalisation mécanique montré sur les figs. 9 et 10, le condensateur D est du type à plaques rotatives insérées. Les plaques de stator r et ! sont portées de manié- re isolée par les tiges 36, 37 et 38,39 qui s' étendent de manière isolée à travers les ou- vertures relativement larges 40 de la boite 41 et ensuite à travers des pièces façonnées la- térales isolantes, telles que 42,43 et 44, rive; tées aux surfaces extérieures opposées de la boite. Les plaques de rotor o, s et u sont con- ductivement montées sur un arbre rotatif 45 faisant saillie à travers des ouvertures de la botte 41, afin de former des supports.
Les plaques de rotor et de stator ont la confi- guration semi-circulaire convenable; la plaque de rotor s est disposée sur l'arbre 45 en oppo- sition aux plaques de rotor alignées et u.
Dans le but de faire varier la bande de résonance sans déplacement appréciable de la fréquence moyenne, l'espace entre les pla- ques g, r et t, u sera normalement plus grand que celui entre r, s et s, t. On pourra cepen- dant obtenir les mettes résultats en employant tout espacement raisonnable et en donnant aux plaques de rotor une forme permettant d'obtenir les variations individuelles désirées.
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Des variations de capacité telles que Cq-r, Cr-s', etc., de la fig. 6 peuvent être obtenues avec un condensateur employant plusieurs plaques correspondant à chacune des plaques g, r, s, t et u montrées sur la fig.10. Les figs. 11 et 12, qui correspondent respectivement aux fig. 6 et 10, montrent comment on peut effectuer cette exten- sion. Sur les figs. 11 et 12, les groupes de pla- ques q1, q2; r2,r3; s1,s2,s3; t1,t2,t3 et ul,u2, remplacent respectivement les plaques individuelles q, r, s, t, et Il des figs 6 et 10.
Le fonctionnement du système d'accouplement montré sur la fig, 11 est le même que celui de la fig.6 qui a déjà été décrit. Sur la fig.11,1@ capacité Cq-r représente la somme des capacités existant entre les plaques ql,rl; rl,q2; et q2., r2; la capacité Cr-s est la somme des capacités entre les plaques r2,sl;r3,s2; et r3,s3;la ca- pacité Cr-t est celle entre les plaques r2,tl; r3,t1; et r3,t2; la capacité Cs-t est celle en- tre les plaques sl,tl; s2,tl; et s3,t2; et la capacité Cu-t est celle entre les plaques t2,ul; t3,u1 et t3, u2.
Les systèmes d'accouplement des fig.1,3, 4 et 5 sont du type montré de manière généralisée sur la fig.7, où l'impédance de couplage commune Zb est insérée en série dans chacun des circuits latéraux parallèles résonnants LxCx et LyCy. Mais, en augmentant la réactance de Zb, on augmente le couplage et tend plus à connecter entre eux en série les deux circuits latéraux LxCx et LyCy.
Afin d'obtenir la sélectivité de bande relative- ment étroite de la fig.2, l'impédance Zb sera, à la fréquence accordée, normalement relative- ment petite en comparaison des Impédances par- tielles d'accord des réactances des circuits
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latéraux. Par conséquent, si Zb est une induc- tance, elle sera normalement petite en compa- raison de Lx et Ly; si elle est une capacité, elle sera normalement grande en comparaison de Cx et Cy.
Les systèmes d'accouplement des fig.6 et 11 sont, d'autre part, du type montré de manière généralisée sur la fig.8, où ltimpédan- ce de couplage Zb est interposée en série en- tre les circuits latéraux parallèles résonnants LxCx et LyCy. On remarque de manière évidente que lorsque Zb décroît, les circuits latéraux LxCx et LyCy sont couplés entre eux de manière croissante en parallèle. Pour ce cas, l'impé- dance Zb est, à la fréquence accordée, norma- lement grande en comparaison des réactances partielles du circuit latéral.
Par conséquent, si Zb est une inductance apte à fournir les sé- lectivités de bande relativement étroite de la fig.2, elle sera grande en comparaison des in- ductances Lx et Ly ; elle est une capacité, elle sera petite en comparaison de Cx et Cy.
En appliquant à un récepteur de radio- diffusion tel que celui montré sur la fig.l plusieurs systèmes d'accouplement tels que ceux montrés sur les fig. 6 et 11, les éléments de rotor de tous les condensateurs D sont manipu- lés de préférence par une commande unique. En ce qui concerne les figs.10 et 12, ceci veut sire que les éléments de rotor des divers con- densateurs de couplage seront montés sur l'ar- bre commun 45.
Les systèmes d'accouplement indiqués dans la présente description ne sont pas res-
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accordés qui peuvent être employés dans chacun.
Bien que les exemples spécifiques soient ceux dans lesquels deux des circuits résonnants sont couplés conformément aux diverses modifications de la présente invention, les mêmes principes peuvent être appliqués en combinant,dans chaque système d'accouplement, trois, quatre ou encore un plus grand nombre de circuits accordés.
Revendications.
- - - - - - - - - - - - - - 1/ Système d'accouplement haute fréquence à deux ou plusieurs circuits de résonance, caractérise en ce qu'un-- variation de la largeur de la bande de résonance peut avoir lieu @ sans influencer l'accord.
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High frequency coupling s, yst6m.
The present invention relates to improvements to high-frequency coupling systems applicable to radio broadcast receivers, for selectively relaying carrier wave signals.
An object of the present invention is to provide a coupling system
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tuned, the selectivity or width of the resonance band of which is adjustable by means of a single control such that the resonance band is maintained in a symmetrical arrangement with respect to the carrier frequency.
In the art of speech and music broadcasting, a high degree of selectivity or difference in signals is to some extent incompatible with perfect reproduction of the original acoustic frequencies. The fidelity of speech and music reproduction requires a substantially uniform total transmission of the carrier frequency sidebands, from about 50 cycles to a value between 5000 and 15000 cycles, depending on the nature of the program. . If both upper and lower IL-ter bands are transmitted, the response characteristic of the receiver will be truly uniform at twice these values.
It will be considered, however, that bandwidths of this order are not always obtained without interference from stations working in channels neighboring the chosen station, or without atmospheric disturbances.
At a particular reception location and time, some stations may be truly received without interference, while others may face severe competition from powerful or neighboring stations working in neighboring channels. For the reception of stations of the first category mentioned above, it is desirable to decrease the selectivity of the receiver so that the reproduction of the signals can reach the highest degree of perfection that the system is capable of.
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provide. But, if one sets the tuning to a station belonging to the second above-mentioned category, it is, for this reason, highly desirable to sacrifice some of its tonal qualities by increasing the selectivity, in order to have reception without interference.
The main object of the present invention is to provide a tuned coupling system, applicable either to the receiving frequency stages or to the medium frequency stages of a broadcasting receiver, in which the selectivity The resonance bandwidth of the system can be freely adjusted within certain limits without the need for tuning. More particularly, in the event of application to the medium frequency stages of a superherodyne receiver, it is of great importance that this change in selectivity takes place without displacement of the resonance band on the frequency scale.
For this purpose, the present invention maintains the resonance band in symmetrical arrangement with respect to the medium frequency, when the selectivity varies.
In a preferred embodiment, the invention essentially comprises several tuned circuits, of the same construction, separately resonant.
These circuits are reactively coupled by capacitance or adjustable inductance within limits such that the total selectivity can be varied at will, from the narrow optimum or less than optimum coupling characteristic between tuned circuits which has a single bump for response, down to the relatively large over-coupling characteristic
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timum with two bumps for the response.
Some methods of varying the coupling between tuned circuits tend to shift the center or average frequency of the band, as the bandwidth varies. If the dominant part of the selectivity is displaced by the same amount, the displacement can be compensated by changing the setting of the main tuning device.
Even if there is only a partial variation in the selectivity as a result of the coupling settings, the frequency shift can ordinarily be compensated sufficiently for all purposes of practice by readjusting the frequency. main tuning device. It is desirable, however, to be able to tune to the station and then to make a suitable selectivity adjustment without having to readjust the tuning; in other words: to make the selectivity tuning and adjustment devices independent from one another.
A characteristic of the present invention consists in associating with the individually resonant circuits which constitute each coupling system, compensating reactances responding to the variation of coupling between the circuits, in order to maintain, if necessary, as indicated above. above, the resonance band arranged essentially symmetrical with respect to the reception frequency or the average frequency. These compensating reactances can take the form of reactors adjustable in series with, or shunted on, the main tuning reactors of the coupled circuits. When the width of
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Compensating reactances can be semi-adjustable elements which are set once and for all in relation to the coupling reactance which is associated with them.
Or, in the mass manufacture of radio receivers, the compensating and coupling reactances can be made permanently fixed at values determined by the construction of the receiver.
When, on the other hand, as is the case with a modification of the present invention, capacitive coupling is employed between tuned circuits which is continuously adjustable over a wide range of values, it is desirable that the The corresponding compensating capacities vary, by adjusting the coupling, also so continuously that a substantial frequency shift of the resonant band is avoided. As another feature constituting a novelty, the present invention relates to the production of a continuously variable capacitor, which is of original construction, capable of achieving the aim pursued.
On the plans attached to the present description, FIG. 1 shows schematically, applied to a broadcast receiver, tuned coupling systems according to the present invention, using capacitive couplings and compensating capacitive reactances adjustable in degrees with a single control; fig. 2 shows the symmetrical arrangement of the resonance band with respect to the mid-frequency, as its width varies in accordance with the present invention; fig. 8 shows a modification of the coupling system of fig.1;
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figs. 4 and 5 show coupling systems in which the width of the resonance band is adjustable by degrees by means of inductive reactances rather than capacitive reactances;
fig. 6 schematically shows the application of the new construction of variable capacitor to a second type of system with capacitive coupling, intended to adjust: continuously the bandwidth while avoiding an essential displacement of the band in the frequency scale; fig. 7 shows in a simplified manner the distinctive coupling system of the modifications of figs. 1,3,4 and 5; fig. 8 shows in a simplified manner the coupling system of FIG. 6; fig. 9 is a front view of the new capacitor shown schematically in fig.6; part is open to show the assembly; fig. 10 shows a section along 10 - 10 of FIG. 9;
fig. 11 is a diagram similar to that of Fig. 6., relating to a coupling system using a capacitor construction similar to that of the pins. 9 and 10, but provided with additional stator and rotor plates; fig. 12 is a section which corresponds to FIG.
10 and shows the construction of the capacitor shown schematically in fig. He.
In fig. 1 are shown an antenna 1 and earth 2, which constitute the input of a super-heterodyne broadcasting receiver, in which the radio-frequency stages and the oscillator - modulator part of the system are shown schematically by the rectangle 3. The modulator plate (not shown) is
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the L'x coil, the lower terminal of which is grounded at 5 by the battery on the modulator plate 6. The modulator oathode (not shown) is effectively grounded at 7, so that the modulated output is printed 1 through the L'x coil.
The coil L'x constitutes the input of a tuned coupling system T1 in accordance with the present invention, described more fully below and the output of which comprises a similar coil L'y connected between the earth. 8 and the grid G1 of a vacuum tube V1 acting as a medium frequency amplification stage.
The cathode of tube V1 is effectively grounded by the impedance adjusting the gate potential 9.
A T2 coupling system, analogous to T1, transmits the signals from the output of tube V1 to the input of a second medium frequency amplification stage, tube V2. For this purpose, the plate A1 of the tube V1 is connected, by connection 10, to the upper terminal of an input coil Lx similar to L'x, the lower terminal of which is earthed in 11 by the plate battery 12 which supplies the tube V1. The output coil Ly of the system T2 is connected between the earth 13 and by the connection 14 to the grid G2 of the tube V2, whose cathode of K2 is earthed by the impedance regulating the grid potential 15.
The signal voltage developed between plate A2 and the earthed cathode K2 of tube V2 is applied, through connections 16 and 17, to the part of the receiver comprising the detector and audio-frequency amplifier indicated. schematically by the rectangle-18 and whose output extends to the usual loudspeaker 20.
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The T2 coupling system in fig.l includes, in addition to the input and output coils Lx and Ly, two tuning capacitors, Cx and Cy, connected to the coils respectively, as well as several additional Ca capacitors. , Cb and Cc associated with the contacts of a two-position switch H2.
The connections are such that by moving the switch arm H2 to the contacts m, the capacitors Ca and Cc are respectively connected in series with the capacitors C and Cy respectively in parallel on the coils Lx and Ly. switch in position n disconnects the capacitors Ca and Cc and replaces them with a coupling capacitor Cb, interposed between the terminals of the grounded coils Lx and Ly and the tuning capacitors Cx and Cy, which are, in this case goal, included in series in each of the parallel resonant circuits Lx, Cx and Ly, Cy.
The resonant circuits Lx, Cx, Ca and L, C and Cc resulting from the movement of the switch H2 to the position m are coupled by capacitive loose coupling, or inductive, or combined capacitive and inductive, coming from their exposed proximity, as shown. in M. For the last mentioned condition, the coils L and Ly preferably receive blades such that the inductive coupling helps the capacitive coupling to give the resulting coupling M. If the inductive coupling is set to be opposed to the capacitive coupling, the latter must be large enough to provide the desired degree of this resulting coupling M. Since the coupling M is less than optimum, it provides, for this system, a single bos resonance characteristic. - se and with a sharp point, as shown by the curve k in fig. 2.
When switch H2 is moved to contact
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replaced by the single coupling capacitor Cb, which is common to the input circuits Lx, Cx and output Ly, Cy of the coupling system. The value of the capacitor Cb is chosen such that the relatively large two-hump resonance of the coupling system can be predicted, as shown by curve 1 in FIG. 2 for the superoptimum coupling characteristic.
In order to ensure that the resonance bands 1 and k of FIG. 2 are arranged symmetrically with respect to the medium frequency f at the two positions of capacitor H2, the following preliminary adjustments are made: With the switch in position n, coupling capacitor Cb is adjusted to give the desired superoptimum coupling, curve 1 ensuring a large bandwidth for high reproduction fidelity without interference, the capacitors Cx and Cy are then varied so that the average frequency f is essentially in the middle of the resonance band.
The switch H2 is, above, moved to the position m, to obtain the highly selective resonance band, the curve k, and the capacitors Ca and Cc are varied in such a way that this narrow resonance band or arranged symmetrically with respect to the medium frequency f.
The capacitor 21, which is interposed between the coil Lx and the earth 13, is of sufficient capacity not to enter the high frequency operation of the system. It is simply a stop capacitor which serves to prevent the grounded plate voltage 12 which feeds the tube V1 from being short-circuited, and also to isolate this plate voltage from the grid of the tube V2 which is also bet @
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to earth at 13 by coil L.
If one wishes to provide an automatic volume-control to the grid of tube V2, a second stop capacitor is needed in connection 22 which extends from the lower terminal of coil L and from earth y 13 .- The exact connections relating to it are shown in application to the T1 coupling system. A potential connection for volume-control extends from the output of the rectifier, by the conductor 23, to the grid of the tube V1 through the coil L'y. The alternating current components of the grid potential which are thus applied are isolated from earth at 8 by the stop capacitor 24 of the coupling system T1. The stop capacitor 25 isolates the battery 6 from the earth 8.
From the point of view of construction and operation, the coupling system T1 is identical in all respects to T2 and can be controlled by the single device U, simultaneously and similarly to adjust the two coupling systems either on the narrow response, the curve k, that is to say on the wide response, curve 1. With regard to the latter state, the common coupling capacitors Cb and Cb 'will be chosen such that the maximum coupling will not exceed the superoptimum state, without that care be taken to reduce the tendency of the resulting peaks in the total response curve to accentuate the extreme frequencies of modulation.
However, if this condition does occur with the desired coupling, it can be reduced or eliminated by employing suitable terminating resistors, shunted across coils L'x, L'y, etc., or included therein, according to filter theory, which is well known. Alternatively, a third coupling system
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permanently set to the narrow response, curve k, can be paired with the output of tube V2 and set so that the tip of curve k provided by this coupling will fill the hollow between the tips, curve 1, in the response produced by the T1 and T2 coupling systems.
The coupling system of fig. 3, which is of the same type as that of FIG. 1, gives three adjustments of the bandwidth, carried out by actuating switch H in positions m, o and n.
When the switch is in the m position, the tuning capacitors Cx and Cy are respectively connected in series with the capacitors Ca and Cc, in parallel on the respective coils Lx and Ly. When the switch is set µ @a position o, the tuning capacitors Cx and Cy are respectively connected in series with the capacitors Cd and Ce and these to the earth, at 13, by the coupling capacitor common Cf. When the switch is in position n, the tuning capacitors Cx and Cy are only earthed by the common coupling capacitor Cb.
The adjustment of this system is analogous to that described in relation to the system of fig.l. When the switch is in the n position, the capacitor Cb is set to give the desired maximum or superoptimum coupling, and the capacitors Cx and C are set there symmetrically to arrange the resonance band with respect to the mid-frequency.
When the switch is in the m position for loose or less than optimum coupling, the Ca and Ce capacitors are set to tune the system to the carrier frequency. When the switch is in position .2, the capacitor Cf
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is set to give a desired coupling intermediate that of the ¯% and n positions of the switch, and capacitors Cd and Ce vary to tune the system to the mid-frequency.
The type of coupling system shown in fig. 3, as well as those described below can be used in a: receiver like the one shown in fig. 1, by connecting connection 14 to the grid of the tube which follows, and the connections 10 and B + respectively to the plate and to the plate current source of the preceding tube as shown in fig.l.
Figs. 4 and 5 show a coupling system in which the resonance bandwidth is adjustable by degrees by means of inductances such as La to and including Lc, replacing capacitors such as Ca to. and including Ce of the coupling system shown in fig.l.
With regard to fig. 4, the actuation of the switch H in position m connects the coils Lx and La in series mounted in parallel on the capacitor Cy. The coupling between coils Lx and Ly or between coils La and La or between the aforementioned two pairs of coils, is then set to give the desired value to provide the narrow resonance band, as on curve k of the fig. 2. When the switch is in position n to replace coils La and Lc with the common coupling coil Lb, the latter is set to the desired value for the expanded or superoptimum state of curve 1 in FIG. 2. The capacitors Cx and Cy are then adjusted in a suitable manner to center the band with respect to the carrier frequency 1 of FIG.
2. The switch is again moved to the
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is suitably centered with respect to the carrier frequency by adjusting the coils La and Lo.
Fig. 5 shows the coupling system of fig. 4 modified by the use of a coupling transformer with two windings L'b, the low voltage terminals of which are connected by a stop capacitor 21, which is used to isolate from the secondary circuit Ly, Cy the plate voltage applied to the primary circuit Lx, Cx by connection B +. Otherwise, the construction and adjustment of the circuit in fig. 5 are the same as in fig. 4.
In the mass manufacture of radio receivers, which employs coupling systems such as those of FIGS. 4 and 5, coils La, Lb and Lc or L'c would normally only be adjustable in a test pattern for the purpose of determining the proper settings. The usual commercial tolerances are precise enough that the inductances of these coils do not have to be adjusted for each receiver.
Fig. 6 shows schematically a coupling system using a variable capacitor D of unique construction, capable of varying the width of the resonance band in continuous gradations while maintaining the band in symmetrical arrangement by with respect to the carrier frequency, as shown by curves k and 1 in fig. 2.
This capacitor, the mechanical assembly of which (fig. 9 and 10) is described below, is shown schematically in fig.6 by the spaced plates c, r, s, t and u. Plates r and 1, which are stator plates watches from @ a-
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niera isolated, are respectively placed between the variable plates c, s and u, indicated in fig.
6, for ease of explanation, as being vertically adjustable, while, in their mechanical embodiment shown in figs. 9 and
10, these plates can be rotated as explained below.
The coupling system is formed by joining the stator plate r to the high terminal. the voltage of a resonant input circuit comprising the coil Lx shunted by a tuning capacitor Cx and whose low voltage end is earthed at 13 by the stop capacitor
21. The stator plate t is joined to the high voltage terminal of a resonant output circuit comprising a coil Ly shunted by a tuning capacitor Cy, the low voltage end of which is also earthed. at 13. The rotor plates c, s and u are conductively joined by a capacitor 26 grounded at 27.
Note that the capacitance that exists between the stator plates r and! forms a capacitive Cr-t coupling interposed in series between the tuned parallel resonant circuits Lx Cx and Ly Cy. The magnitude of this coupling depends on the extent to which the vertically adjustable plate s which is interposed and grounded, is inserted between the stator plates r and t. The capacities Cq-r and Cr-s, determined by the overlap of the adjustable plates and s and the stator plate r. are effectively in parallel with each other and with respect to the tuning capacitor Cx.
Similarly,
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respectively between the adjustable plates s and u and the stator plate t, are in parallel with each other and with respect to the tuning capacity Cy.
Assuming now that the Cr-t capacitance is increased but without changing the direct capacitance of the r and t plates to earth, the Cr-t coupling will increase with the consequent widening of the resonance band; the latter gains a double hump when the optimum coupling is exceeded. But this broadening of the resonance will be accompanied by a shift of the resonance band towards the low frequencies. However, if this increase in Or-t is accomplished by the downward movement of the plate.! , there will be as a consequence a reduction of the capacities Or- $ and Cs-t, the effect of which tends to shift the center of the resonance band towards the high frequencies.
Since the space between the plates -s and s - t is smaller than the space between the plates r and! , this latter effect will predominate and the resulting shift of the center of the resonance band will be towards the high frequencies.
On the other hand, simultaneous vertical movements of the plates and u in order to increase the capacitances Cq-r and Cu-t will tend to shift the resonance band towards the low frequencies. Therefore, if the plates 2 and 31 are suitably spaced respectively with respect to the plates r and !, and if they are, moreover, moved simultaneously with the plate 1. As is the case by employing a rigid connection 26, the tendency for frequency-wise resonance band to shift as a result of plate motion can be
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fully compensated, for the whole range of the capacitor, by the opposite tendency which results from the simultaneous movement of the plates. ± and u.
In this way, the width of the resonance band can be varied in no essential shift of its average frequency.
In the mechanical embodiment shown in figs. 9 and 10, the capacitor D is of the inserted rotary plate type. The stator plates r and! are carried in isolation by the rods 36, 37 and 38,39 which extend in isolation through the relatively wide openings 40 of the box 41 and then through insulating side shaped pieces, such as that 42,43 and 44, bank; tees to the opposite outer surfaces of the box. The rotor plates o, s and u are conductively mounted on a rotating shaft 45 protruding through openings in the boot 41, to form supports.
The rotor and stator plates have the proper semicircular configuration; the rotor plate s is disposed on the shaft 45 in opposition to the aligned rotor plates and u.
In order to vary the resonance band without appreciable displacement of the mean frequency, the space between the plates g, r and t, u will normally be greater than that between r, s and s, t. The same results can be achieved, however, by employing any reasonable spacing and shaping the rotor plates to achieve the individual variations desired.
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Variations in capacitance such as Cq-r, Cr-s', etc., of FIG. 6 can be obtained with a capacitor employing several plates corresponding to each of the plates g, r, s, t and u shown in fig.10. Figs. 11 and 12, which correspond respectively to FIGS. 6 and 10, show how this extension can be carried out. In figs. 11 and 12, the groups of plates q1, q2; r2, r3; s1, s2, s3; t1, t2, t3 and ul, u2, respectively replace the individual plates q, r, s, t, and II of figs 6 and 10.
The operation of the coupling system shown in fig, 11 is the same as that of fig.6 which has already been described. In fig.11,1 @ capacity Cq-r represents the sum of the capacities existing between the plates ql, rl; rl, q2; and q2., r2; the capacitance Cr-s is the sum of the capacitances between the plates r2, sl; r3, s2; and r3, s3; the capacity Cr-t is that between the plates r2, tl; r3, t1; and r3, t2; the capacitance Cs-t is that between the plates sl, tl; s2, tl; and s3, t2; and the capacitance Cu-t is that between the plates t2, ul; t3, u1 and t3, u2.
The coupling systems of figs. 1,3, 4 and 5 are of the type shown generally in fig. 7, where the common coupling impedance Zb is inserted in series in each of the resonant parallel side circuits LxCx and LyCy . However, by increasing the reactance of Zb, the coupling is increased and there is a greater tendency to connect the two lateral circuits LxCx and LyCy to each other in series.
In order to obtain the relatively narrow band selectivity of fig. 2, the impedance Zb will, at the tuned frequency, normally be relatively small compared to the partial tuning impedances of the reactances of the circuits.
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lateral. Therefore, if Zb is an inductance, it will normally be small compared to Lx and Ly; if it is a capacitance, it will normally be large compared to Cx and Cy.
The coupling systems of fig. 6 and 11 are, on the other hand, of the type shown generally in fig. 8, where the coupling impedance Zb is interposed in series between the resonant parallel side circuits LxCx and LyCy. It is evident that when Zb decreases, the lateral circuits LxCx and LyCy are increasingly coupled together in parallel. In this case, the impedance Zb is, at the tuned frequency, normally large in comparison with the partial reactances of the lateral circuit.
Therefore, if Zb is an inductor capable of providing the relatively narrow band selectivities of Fig. 2, it will be large compared to the inductances Lx and Ly; it is a capacity, it will be small compared to Cx and Cy.
By applying to a broadcast receiver such as that shown in fig.l several coupling systems such as those shown in figs. 6 and 11, the rotor elements of all capacitors D are preferably manipulated by a single drive. With reference to Figs. 10 and 12, this means that the rotor elements of the various coupling capacitors will be mounted on the common shaft 45.
The coupling systems indicated in this description are not applicable.
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granted that can be used in each.
Although the specific examples are those in which two of the resonant circuits are coupled in accordance with various modifications of the present invention, the same principles can be applied by combining, in each coupling system, three, four, or even more. tuned circuits.
Claims.
- - - - - - - - - - - - - - 1 / High frequency coupling system with two or more resonance circuits, characterized in that a variation of the width of the resonance band can take place @ without influencing the agreement.