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Brevet d'invention, Transformateur de couplage.
La présente invention a pour objet un couplage inductif dans les amplificateurs de télévision qui fonctionnent avec amplification de fréquence porteuse. Il se présente alors le pro- blème consistant à transmettre d'un tube au suivant une bande de fréquence de la largeur de la double fréquence de point d'image, dont la fréquence moyenne est représentée par l'onde porteuse non discutée, uniformément, éventuellement avec un minime soulèvement des fréquences extérieures de bande latérale, Bien que le procédé de la fréquence porteuse fournisse une diminution de la largeur de bande de fréquence relative avec l'ac- croissement de la fréquence porteuse,
il reste toujours pour le transmetteur d'amplificateur un problème techniquement difficile dans la transmission uniforme de la double largeur de bande la- térale, a'est le cas en particulier pour de longues ondes porteuses, comme le montre le tableau suivant.
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EMI2.1
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<tb>
2. <SEP> max
<tb>
EMI2.2
T m YIIlICC fT fT
EMI2.3
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<tb> 30 <SEP> 600 <SEP> K <SEP> H <SEP> 107 <SEP> 12%
<tb> 150 <SEP> m <SEP> @ <SEP> 2. <SEP> 106 <SEP> 60%
<tb>
ce problème peut être résolu par exemple au moyen d'un transformateur accordé dont une bobine est accordée sur une fréquence propre plus élevée et l'autre sur une fréquence propre plus basse que les fréquences se produisant dans le fonctionnement, L'amplification se produit alors dans la selle entre les deux ondes propres. Les résonances sont égalisées par des amortissements en parallèle.
Une demande de brevet antérieure (N 409.768) décrit un transformateur d'un genre fondamentalement différent, dans lequel le circuit primaire et le circuit secondaire sont accordés sur la même onde propre tandis que par un couplage solide des deux circuits il se produit une division de la résonance, unique dtabord, en deux résonances de couplage.
Le présent brevet décrit un développement nouveau de ce dernier système. suivant la Fig.l, conformément à la présente invention, l'onde propre de la bobine primaire 1 ainsi que de la bobine secondaire 2 est réglée seulement par l'enroulement avec un nombre de spires déterminé en combinaison avec les capacités naturelles 3 et 4 du montage, On évite de propos délibéré, suivant la présente invention, une capacité de parachèvement particulière en parallèle. On obtient ainsi le rapport µ le plus favorable imaginable; dans des cas particuliers on n'a besoin pour la production d'un décrément décrit que d'un amortissement supplémentaire ohmique comparativement le plus petit possible.
Suivant la présente invention, l'onde propre du circuit 3, 1 est rendue égale à l'onde du circuit 2,4 lorsque les deux bobines sont accouplées de façon très lâche. Les deux ondes propres sont rendues égales à l'onde porteuse non discutée sur laquelle l'amplificateur doit fonctionner. Après l'achèvement de cet accord
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des circuits individuels, les circuits sont couplés ensemble de façon tellement solide (facteur de couplage-k) que la division connue des ondes propres en deux zônes de couplage se produit.
En se basant sur la relation connue pour ces ondes de couplage
EMI3.1
on parvient par la consolidation du couplage à séparer les deux ondes de couplage l'une de l'autre, suivant la présente invention, plus fortement que l'exige la largeur de bande latérale de fonctionnement. On travaille donc ici également suivant la présente invention, dans la selle des courbes de fréquence existant entre les deux maxima de couplage. Dans cette selle le transformateur est équivalent à un couplage à résistance dans lequel la résistance de travail effective a la grandeur suivante:
EMI3.2
2) - Re f f = Ll . ¯....1....
M wo Cg
Dans cette relation L1 désigne l'inductivité de la bobine primaire 1, M désigne la contre-inductivité réglée et Cg la capacité de grille des tubes voisins désignée par 4 à la Fig, l, wo désigne la fréquence porteuse. De cette équation on tire l'avantage technique de l'élimination, suivant la présente in- vention de condensateurs d'accord et de la réduction des capacités en parallèle au minimum pouvant être atteint constructive. ment.
Suivant la présente invention on dispose en parallèle sur le circuit primaire et sur le circuit secondaire des résistances d'amortissement 5 et 6 de grandeur telle que la surélévation des résonances de couplage par rapport à la valeur de transmission représentée par l'équation 2) disparaît. Dans des cas par- ticuliers, une surélévation de résonance minime, d'environ 10-20%, peut être désirable car elle peut être utilisée par le soulèvement des fréquences de modulation les plus élevées à la
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compensation d'un défaut de netteté se présentant en d'autres points de l'appareillage. Dans ce cas les résistances d'amor- tissement 5 et 6 sont prises un peu plus grandes.
Le transformateur suivant la Fig.l est employé avec un avantage particulier en combinaison avec des tubes à grille-écran vu que dans de semblables tubes l'agrandissement considérable, se produisant par la capacité grille-anode en combinaison avec l'opération d'amplification, pour les capacités 3 et 4 disparaît.
Si l'on suppose de semblables tubes, 1 équation 2) donne des résistances de travail d'environ 4000 ohms pour le couplage à résistance équivalent. Comme dans les deux points de résonance de couplage on peut supposer la résistance de transmission apparente beaucoup plus grande, on obtient pour 5 et 6 des valeurs de même ordre de grandeur que cette valeur résultant de l'équa.. tion 2). En pratique le dimensionnement suivant s'est montré particulièrement approprié :
Fréquence porteuse 2MH @ = 150 m),
Fréquence de point d'image 540 KH,
Capacité pouvant être atteinte c2:20 cm,
Onde propre des deux circuits de bobine 180 m,
Facteur de couplage k = environ 50%,
Amortissement du côté de la grille 6 :
5000 chms,
Amortissement du côté de l'anode 5 : 5000 ohms.
Lors de la réalisation constructive d'un semblable transmetteur, on a constaté des effets de couplage particuliers propres par suite de la présence de la capacité réciproque des enroulements, On est parvenu à rendre utilisable de la manière suivante pratiquement ce phénomène appelé couplage d'influence*.
Suivant la Fig.2, un transformateur de couplage du genre décrit à la Fig,l est fabriqué sous une forme pouvant être reproduite, par l'introduction l'une dans l'autre de deux bobines cylindriques 1 et 2. Par le fait qu'on modifie la position de la bobine
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secondaire extérieure sur la bobine primaire intérieure, on peut régler pratiquement le facteur de couplage et par conséquent la largeur de bande et l'adapter à la bande de fréquence correspon- dant au nombre de lignes à transmettre.
Suivant la formule 2) on peut constater une diminution de la contre-inductivité M et par conséquent une diminution du nombre de points d'image par une augmentation de la résistance de couplage effective, c'est-à- dire par une amélioration de l'amplification d'ensemble, Il est possible simplement, de cette manière, de donner à des récepteurs existants des largeurs de bandes différentes avec chaque fois une amplification d'ensembla la meilleure. Le couplage d'in- fluence mentionné se fait, suivant la Fig. 2a, par l'intermédiai- re de la capacité d'enroulement 7.
La courbe de fréquence ré- sultante qui est produite par la superposition du couplage in- ductifnominal avec le couplage d'influence capacitif 7 s'ajou- tant, est tout à fait différente suivant que les deux couplages travaillent en opposition ou ensemble.
Les présents inventeurs ont trouvé que dans le cas de bobines enroulées dans le même sens, des bobines dites congruentes, la courbe de transmission de beaucoup la meilleure se produit lorsque le courant s'écoulant du pôle 8 de la batterie d'anode vers l'anode 9 du tube parcourt la bobine primaire dans le sens ascendant tandis que le courant s'écoulant du pôle 10 de la batterie de grille vers la grille de commande 11 du tube suivant, parcourt la bobine secondaire en sens opposé, c'est-à-dire dans ce cas dans le sens descendant.
Cet effet peut être montré à l'aide de l'induotivité partielle 12 à la Fig, 2a comme résonance en série entre 12 et 4, si l'on réfléchit que le couplage par le condensateur d'influence 7, dans le cas de choix de pôles indiqué suivant la présente invention, se fait dans la polarité exacte.
La courbe de fréquence s'établissant dans le cas donné est désignée par 13 à la Fig.3. Elle montre les rapports de multipli-
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cation û porté au-dessus de la fréquence, wo est Inonde por- teuse non discutée, w1 la fréquence de bande latérale plus éle- vée, augmentée de la fréquence de point d'image, w2 la fré- quence de bande latérale plus lente. En Cas de changement de pôles de la bobine secondaire, la distance 14 qui s'était ajoutée à la courbe normale 13a vient en soustraction et donne la courbe 13b qui présente une forte chute non désirée à l'extrémité d'on- de courte.
Les courbes ont été observées pour un rapport de rayons
5:6 et une hauteur d'enroulement d'environ 2 cm correspondant à une capacité d'environ 15-20 cm. Dans d'autres réalisations constructives des transformateurs, ce couplage auxiliaire 7 peut devenir plus petit. suivant la présente invention, on peut ob- tenir l'effet le plus favorable, pratiquement, du soulèvement de fréquence, suivant la Fig.3, par incorporation d'un conden- sateur particulier de couplage 14., tel qu'il est représenté à la Fig. 2a. Celui-ci est également employable avec avantage dans les cas où par un écran spécial entre les bobines, la capacité réciproque a été éliminée complètement.
Une forme de réalisation particulière, suivant le même système, des circuits de bobine également accordés mais établie pour le fonctionnement à contre-cadence est représenté à la Fig.4 Une caractéristique suivant la présente invention est, outre l'accord d'ondes égales et de couplage solide, dans ce cas d'a- bord une forte différence de diamètre entre la bobine primaire et la bobine secondaire :
rapport des rayons >= 1,5 ainsi qu'une grande étendue axiale de la bobine secondaire 2 en compa- raison de la bobine primaire 1, de sorte que la longueur des deux bobines est autant que possible égale, On peut ainsi ob- tenir que lors du glissement de la bobine extérieure sur la bo- bine intérieure dans le sens axial, les tensions se produisant aux extrémités d'enroulement 15 et 16 de la bobine non chargée se produisent exactement en contre-phase et en même grandeur
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par rapport au point médian d'enroulement 17. Par le rapport de rayons indiqué suivant la présente invention, l'action du couplage d'influence dans ce transformateur à contre-cadence est fortement diminuée.
Un amortissement primaire 5 est mis en parallèle sur le primaire dans un transformateur normal suivant la Fig.l; l'amortissement secondaire est avantageusement divisé au milieu (6,6') et le milieu de l'amortissement est raccordé au milieu 17 de l'enroulement. On obtient ainsi un équilibrage plus poussé des tensions à contre-cadence, Par l'opération 18 de la Fig.4 on a indiqué un consommateur, par exemple l'intervalle de grille d'un tube amplificateur.
Le nombre de spires à disposer sur la bobine secondaire 2 d'un semblable transformateur est plus de deux fois aussi grand que celui nécessaire dans un transformateur normal suivant la Fig,l vu que, comme on le sait, les capacités situées vers la terre d'un tube électronique 19 raccordé se trouvent en série dans un montage à contre-cadencé.
Résumé,
En résumé l'invention concerne :
1. Un transmetteur de haute fréquence pour amplificateur de fréquence porteuse, en particulier pour les applications d'émission et de réception de télévision, caractérisé en ce que le circuit primaire et le circuit secondaire de bobines sont amenés aux mêmes ondes propres par un accord d'enroulement en combinaison avec les capacités de construction naturelles des tubes amplificateurs raccordés, en ce que par un couplage solide entre eux on produit une subdivision de la résonance propre en deux résonances de couplage dont la distance l'une de l'autre est égale à la largeur ou plus grande que la largeur de la bande de fréquence à transmettre, et en ce que la bande de transmission suffisamment large établie de cette manière est amenée à recouvrir la bande de fréquence à amplifier,
fixée par l'onde porteuse et la fréquence de point d'image.
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2. Un transformateur de couplage à accord de spire selon 1, caractérisé en ce que le degré de couplage est maintenu variable et est approprié à la bande de fréquence désirée dans chaque cas.
3. Un transformateur de couplage selon 1 et 2, caractérisé en ce que les résonances de couplage sont amorties par des résistances en parallèle au point qu'il ne reste pas ou qu'il reste seulement une très minime surélévation de résonance, dans les ondes de couplage par rapport à la valeur de selle de la mesure de transmission.
4. Un transmetteur de haute fréquence selon 1-4, caractérisé en ce qu'à côté du couplage inductif il y a un couplage capacitif simultané de l'anode sur la grille du tube suivant, et les pôles des bobines sont choisis de telle façon que les deux couplages se soutiennent dans la zone des courtes ondes, tandis que le condensateur de couplage est raccordé à une prise de la bobine secondaire de telle fagon qu'il se produit une résonance en série dans la zône des ondes courtes de la courbe de fréquence,
5.
Un transmetteur de haute fréquence à couplage mixte in- ductif-capacitif selon 4, caractérisé en ce que le couplage auxiliaire capacitif est représenté par la capacité naturelle des enroulements l'un par rapport à l'autre et en ce que la disposition des pôles des bobines l'un par rapport à l'autre est choisie de telle façon que les deux couplages se soutiennent.
6. Un transmetteur selon 1-5, pour le fonctionnement contre. cadence du côté secondaire, caractérisé en ce que la longueur axiale de la bobine secondaire est égale ou supérieure à la longueur axiale de la bobine primaire, en ce que toutes deux sont déplagables l'une par rapport à l'autre, en ce que le rapport de diamètres de la bobine secondaire à la bobine primaire est rendu plus grand que 1,5, et en ce que l'amortissement en parallèle du côté secondaire est subdivisé au milieu et le milieu de l'amortissement est raccordé au milieu de l'enroulement.
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Patent of invention, Coupling transformer.
The present invention relates to inductive coupling in television amplifiers which operate with carrier frequency amplification. There then arises the problem of transmitting from one tube to the next a frequency band the width of the double image point frequency, the average frequency of which is represented by the undisputed carrier wave, uniformly, possibly with minimal uplift of the outer sideband frequencies, Although the carrier frequency method provides a decrease in the relative frequency bandwidth with increasing carrier frequency,
There still remains for the amplifier transmitter a technically difficult problem in the uniform transmission of the double side bandwidth, especially for long carrier waves, as shown in the following table.
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EMI2.1
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2. <SEP> max
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EMI2.2
T m YIIlICC fT fT
EMI2.3
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<tb> 30 <SEP> 600 <SEP> K <SEP> H <SEP> 107 <SEP> 12%
<tb> 150 <SEP> m <SEP> @ <SEP> 2. <SEP> 106 <SEP> 60%
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this problem can be solved for example by means of a tuned transformer of which one coil is tuned to a higher natural frequency and the other to a lower natural frequency than the frequencies occurring in operation, amplification then occurs in the saddle between the two clean waves. The resonances are equalized by damping in parallel.
An earlier patent application (N 409,768) describes a transformer of a fundamentally different kind, in which the primary circuit and the secondary circuit are tuned to the same natural wave while by a solid coupling of the two circuits there is a division of the resonance, first unique, in two coupling resonances.
The present patent describes a new development of the latter system. according to Fig.l, according to the present invention, the natural wave of the primary coil 1 as well as of the secondary coil 2 is regulated only by the winding with a number of turns determined in combination with the natural capacities 3 and 4 of the assembly, is deliberately avoided, according to the present invention, a particular finishing capacity in parallel. The most favorable imaginable ratio µ is thus obtained; in special cases only a comparatively smallest possible additional ohmic damping is required for the production of a described decrement.
According to the present invention, the natural wave of the circuit 3, 1 is made equal to the wave of the circuit 2.4 when the two coils are coupled very loosely. The two eigenwaves are made equal to the undisputed carrier wave on which the amplifier is to operate. After the completion of this agreement
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individual circuits, the circuits are coupled together so tightly (coupling factor-k) that the known division of the eigenwaves into two coupling zones occurs.
Based on the known relationship for these coupling waves
EMI3.1
By consolidating the coupling, the two coupling waves are separated from each other, according to the present invention, more strongly than required by the side bandwidth of operation. We therefore work here also according to the present invention, in the saddle of the frequency curves existing between the two coupling maxima. In this saddle the transformer is equivalent to a resistance coupling in which the effective working resistance has the following magnitude:
EMI3.2
2) - Re f f = Ll. ¯ .... 1 ....
M wo Cg
In this relation L1 denotes the inductivity of the primary coil 1, M denotes the regulated counterinductivity and Cg the grid capacitance of the neighboring tubes denoted by 4 in FIG, l, wo denotes the carrier frequency. From this equation the technical advantage is obtained of the elimination, according to the present invention, of tuning capacitors and of the reduction of the capacitances in parallel to the minimum which can be constructively achieved. is lying.
According to the present invention, damping resistors 5 and 6 of a magnitude such that the heightening of the coupling resonances with respect to the transmission value represented by equation 2) are disposed in parallel on the primary circuit and on the secondary circuit. . In special cases, a minimal resonance boost, of about 10-20%, may be desirable because it can be utilized by raising the higher modulation frequencies to the lower level.
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compensation for a lack of sharpness occurring at other points of the equipment. In this case the damping resistors 5 and 6 are taken a little larger.
The transformer according to Fig. 1 is employed with particular advantage in combination with screen-grid tubes since in such tubes the considerable magnification, produced by the grid-anode capacitance in combination with the amplification operation , for capacities 3 and 4 disappears.
Assuming similar tubes, 1 equation 2) gives working resistances of about 4000 ohms for equivalent resistance coupling. As in the two coupling resonance points one can suppose the apparent resistance of transmission much greater, one obtains for 5 and 6 values of the same order of magnitude as this value resulting from equation 2). In practice, the following dimensioning has proved particularly appropriate:
Carrier frequency 2MH @ = 150 m),
Image point frequency 540 KH,
Capacity that can be reached c2: 20 cm,
Clean wave of the two coil circuits 180 m,
Coupling factor k = about 50%,
Damping on grid side 6:
5000 chms,
Damping on the anode side 5: 5000 ohms.
During the constructive realization of a similar transmitter, it was observed particular coupling effects specific due to the presence of the reciprocal capacitance of the windings, We managed to make usable in the following way practically this phenomenon called influence coupling *.
According to Fig. 2, a coupling transformer of the kind described in Fig, l is manufactured in a reproducible form, by inserting two cylindrical coils 1 and 2 into each other. By the fact that 'we modify the position of the coil
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external secondary on the internal primary coil, the coupling factor and consequently the bandwidth can be practically adjusted and adapted to the frequency band corresponding to the number of lines to be transmitted.
According to formula 2) one can observe a decrease in the counterinductivity M and consequently a decrease in the number of image points by an increase in the effective coupling resistance, that is to say by an improvement in l Overall amplification It is simply possible in this way to give existing receivers different bandwidths with each time the best overall amplification. The mentioned influence coupling takes place, according to FIG. 2a, through the winding capacity 7.
The resulting frequency curve which is produced by the superposition of the inductive coupling with the adjoining capacitive influencing coupling 7 is quite different depending on whether the two couplings work in opposition or together.
The present inventors have found that in the case of coils wound in the same direction, of so-called congruent coils, the much better transmission curve occurs when the current flowing from pole 8 of the anode battery to the anode 9 of the tube travels through the primary coil in the upward direction while the current flowing from pole 10 of the grid battery to the control grid 11 of the next tube, travels through the secondary coil in the opposite direction, i.e. - say in this case in the descending direction.
This effect can be shown using the partial induotivity 12 in Fig, 2a as a series resonance between 12 and 4, if we reflect that the coupling by the influence capacitor 7, in the case of choice of poles indicated according to the present invention, is done in the exact polarity.
The frequency curve established in the given case is denoted by 13 in Fig. 3. It shows the ratios of multipli-
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cation û raised above the frequency, wo is the undisputed carrier wave, w1 the higher sideband frequency, increased by the image point frequency, w2 the slower sideband frequency . In the event of a change of poles of the secondary coil, the distance 14 which had been added to the normal curve 13a is subtracted and gives the curve 13b which presents a strong unwanted drop at the end of the short wave.
The curves were observed for a ratio of radii
5: 6 and a winding height of about 2 cm corresponding to a capacity of about 15-20 cm. In other constructive embodiments of transformers, this auxiliary coupling 7 can become smaller. according to the present invention, the most favorable effect, in practice, of the frequency uplift, according to Fig. 3, can be obtained by incorporating a particular coupling capacitor 14., as shown. in Fig. 2a. This can also be employed with advantage in cases where by a special screen between the coils the reciprocal capacitance has been completely eliminated.
A particular embodiment, according to the same system, of coil circuits also tuned but established for counterclockwise operation is shown in Fig. 4 A feature according to the present invention is, besides the tuning of equal waves and solid coupling, in this case first of all a large difference in diameter between the primary coil and the secondary coil:
radius ratio> = 1.5 as well as a large axial extent of the secondary coil 2 in comparison with the primary coil 1, so that the length of the two coils is as much as possible equal, one can thus obtain that when sliding the outer coil over the inner coil in the axial direction, the tensions occurring at the winding ends 15 and 16 of the unloaded coil occur in exactly counter-phase and in the same magnitude
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with respect to the winding midpoint 17. By the radius ratio indicated according to the present invention, the action of the influence coupling in this counter-rate transformer is greatly reduced.
A primary damping 5 is paralleled to the primary in a normal transformer according to Fig.l; the secondary damping is advantageously divided in the middle (6.6 ') and the middle of the damping is connected to the middle 17 of the winding. A more thorough balancing of the counter-clocked voltages is thus obtained. By operation 18 of FIG. 4, a consumer has been indicated, for example the gate interval of an amplifier tube.
The number of turns to be placed on the secondary coil 2 of such a transformer is more than twice as large as that required in a normal transformer according to Fig, l given that, as we know, the capacitors located towards the earth d A connected electron tube 19 is in series in a counterclockwise arrangement.
Summary,
In summary, the invention relates to:
1. A high frequency transmitter for a carrier frequency amplifier, in particular for television transmission and reception applications, characterized in that the primary circuit and the secondary circuit of coils are brought to the same natural waves by tuning d winding in combination with the natural construction capacities of the connected amplifier tubes, in that by a solid coupling between them a subdivision of the inherent resonance is produced into two coupling resonances, the distance from each other of which is equal to the width or greater than the width of the frequency band to be transmitted, and in that the sufficiently wide transmission band established in this way is caused to cover the frequency band to be amplified,
fixed by carrier wave and image point frequency.
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2. A turn-tuned coupling transformer according to 1, characterized in that the degree of coupling is kept variable and is suitable for the desired frequency band in each case.
3. A coupling transformer according to 1 and 2, characterized in that the coupling resonances are damped by resistors in parallel to the point that there is no or only a very small resonance increase in the waves. coupling with respect to the saddle value of the transmission measurement.
4. A high frequency transmitter according to 1-4, characterized in that next to the inductive coupling there is a simultaneous capacitive coupling of the anode on the grid of the next tube, and the poles of the coils are chosen in such a way. that the two couplings support each other in the shortwave zone, while the coupling capacitor is connected to a tap of the secondary coil in such a way that a series resonance occurs in the shortwave zone of the curve. frequency,
5.
A high frequency transducer with mixed inductive-capacitive coupling according to 4, characterized in that the capacitive auxiliary coupling is represented by the natural capacitance of the windings with respect to each other and in that the arrangement of the poles of the coils relative to each other is chosen such that the two couplings support each other.
6. A transmitter according to 1-5, for counter operation. rate of the secondary side, characterized in that the axial length of the secondary coil is equal to or greater than the axial length of the primary coil, in that both are movable relative to each other, in that the diameter ratio of the secondary coil to the primary coil is made larger than 1.5, and in that the parallel damping of the secondary side is subdivided in the middle and the middle of the damper is connected to the middle of the winding.