<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX SYSTEMES ELECTRIQUES DE 'TRANSMISSION D'ONDES ET AUX EGALISATEURS VARIABLES UTILISES DANS CES
SYSTEMES
L'invention se rapporte à des systèmes électriques pour la transmission d'ondes, ainsi qu'à des égalisateurs variables servant à contrôler cette transmission, comme par exemple Tour contrôler l' affaiblissement des ondes .
Un objet de l'invention est d'égaliser la déformation d'atténu -ation dans un système de ce genre.
Un des buts de l'invention est de contrôler la variation de transmission avec la fréquence, comme par exemple la variation de l' affaiblissement avec la fréquence. Un autre but est de compenser le changement dans l'affaiblissement d'un circuit provoqué par des
<Desc/Clms Page number 2>
changements de condition auxquels le dit circuit est soumis, comme par exemple des changements de température ou autres conditions atmosphéri- ques.
Un autre objet de l'invention consiste à compenser la vcriation du changement d'affaiblissement avec la fréquence, à faire varier uni- formément l'affaiblissement compensateur, à faire varier l'affaiblissement compensateur conformément à une action de contrôle, et à effectuer la compensation en réponse au changement de condition lui provoque le changement d'affaiblissement dans le circuit.
On a aussi cherché à obtenir d'un égalisateur un affaiblissement égal à une proportion voulue quelconque de l'affaiblissement total de cet égalisateur, la proportion étant la même pour toutes les fréquence de la bande utilisée.
Suivant un des faits caractéristiques de l'invention on a prévu un système électrique pour la transmission des ondes renfermant un ré -seau artificiel égalisateur associé avec une ligne et un potentiomète ou autre dispositif équivalent diviseur de voltage, associé avec le réseau égalisateur de manière à prévoir un voltage dans un circuit de départ connecté à l'ensemble, ce voltage étant proportionnel à la dif- férance ,lui existe entre le voltage d'entrée et de sortie du réseau artificiel.
Un autre fait caractéristique de l'invention se rapporte à un égalisateur variable ayant une série de branchements d'impédance, et dans lequel le volt:age de sortie et une partie variable d'un voltage dérivé d'une de ses branches, sont appliqués en des points con jugés d'un réseau artificiel auxiliaire, la caractéristique d'affaiblissement de 1'égalisateur variant par suite de l'ajustement des amplitudes relatives de ces deux voltages.
Dans les circuits de transmission, comme par exemple dans les systèmes par courant porteur et par câble, ou dans les circuits téléphoniques aèriens par courant porteur, des systèmes égalisateurs d'affaiblissement sont souvent requis pour donner une égalisation variable
<Desc/Clms Page number 3>
afin de compenser sur la bande des fréquences transmises des changements produits dans les circuits par suite de changements de tempéra -ture ou autres conditions atmosphériques,auxquels les circuits sont soumis.
Suivant une des formes de réalisation de l'invention, un sys -terne égalisateur d'affaiblissement de ce genre est réalisé avec l'é -galisation variable requise obtenue par l'addition au voltage de sortie du réseau ordinaire d'un voltage réglable obtenu d'un potentiomètre dont le circuit d'entrée est connecté sur les branches en série de ce circuit. La somme des deux voltages est appliquée au cir -cuit de grille d'un amplificateur à tube à vide connecté dans le cir -cuit de transmission. La quantité d'égalisation effectuée ou la quantité d'affaiblissement égalisatrice introduite est réglée en modifiant la position du potentiomètre. L'ajustement peut être fait par des moyens répondant aux effets du changement de condition que produit le changement d'affaiblissement de ligne.
Le potentiomètre peut être, par exemple, un potentiomètre à résistance ou un potentio -mètre à oondensateur avec des plaques ou armatures mobiles. Ce dernier type de potentiomètre offre un réglage uniforme et est libre de contact à rupture ou de contact à glissement dans le circuit de transmis -sion. Il requiert seulement une faible puissance de fonctionnement et il est d'une utilité particulière quand le réglage est effectué automatiquement ou en réponse au changement de condition que produit la variation d'affaiblissement de la ligne.
Le potentiomètre peut être 'd'impédance relativement raible, comme par exemple dans le cas d'un potentiomètre avec fil de glissement. L'effet de la résistance dérivée est alors considéré aans l'établissement de 1'égalisateur. Il peut, d'autre part, être d'impédance si haute, par exemple dans le cas d'un potentiomètre à condensateur, que son impédance ne peut être négligée sans erreur natériel- le. L'impédance dans l'amplificateur à tube à vide doit être élevée de manière qu'elle ne change pas matériellement les impédances vis à vis de la ligne ou du réseau artificiel équilibreur.
En concordance avec une modification de l'invention on a
<Desc/Clms Page number 4>
prévu un réseau artificiel variable de transmission qui comprend trois réseaux partiels, à savoir : un égalisateur ayant une série de branches d'impédance, un atténuateur variable, et un réseau auxiliai -re ayant deux paires de bornes conjuguées. Le voltage de départ de l'égalisateur est appliqué sur une des paires des bornes conjuguées et un voltage dérivé d'une des branches d'impédance de l'égalisateur est apliué sur l'autre paire. L'atténuateur variable est connecté dans le circuit d'une manière telle qu'il agit en contrôlant les amplitudes relatives des deux voltages mentionnés ci-dessus.
En vertu de la relation conjuguée existant entre les deux ensembles de bornes, les deux voltages peuvent être combinés dans le réseau artificiel au -xiliaire dans une proportion quelconque voulue sans provoquer aucune réaction perturbatrice dans les circuits desquels ces voltages sont dérivés.
La caractéristique de l'affaiblissement du réseau artificiel dans son ensemble dépend de la caractiristique de la partie égalisatrice et de la position de l'atténuateur. Comme l'atténuateur varie, on obtiendra une série ou famille de courbes d'affaiblissement dont les ordonnées de l'une quelconque de ces courbes à chaque fréquence représenteront un pourcentage déterminé des ordonnées de l'une quelconque des autres courbes. Par exemple, une certaine courbe peut âtre ob -tenue pour une position particulière de l'atténuateur, et pour une autre position une courbe sera réalisée qui a des ordonnées doubles ou moitié moindre à chaque fréquence que celles de la première courbe.
L'invention est mieux comprise de la description suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci :
La figure 1 est un schéma d'un système conforme à l'invention
La figure lA se rapporte à une modification détaillée apportée au système de la figure 1.
La figure 2 est un schéma montrant une autre forme de réseau artificiel variable pour la transmission des ondes dans lequel un des voltages combinés est dérivé d'une impédance-série.
<Desc/Clms Page number 5>
La figure 2A montre quelques courbes caractéristiques d' affaiblissement, obtenues au moyen du réseau de la figure 2.
La figure 3 est une forme modifiée du réseau de la figure 2 dans laquelle les transformateurs ont été éliminés.
La figure 4 se rapporte à une forma modifiée du réseau de la figure 2 dans laquelle un des voltages combinés est dérivé d'une impédance shunt.
La figure 5 est un schéma d'une autre forme de réalisation de l'invention utilisant une bobine mixte pour le réseau artificiel auxiliaire.
La figure 6 est une forme alternée du/réseau montré fig.5.
La figure 7 représente schématiquement une autre forme modifiée de l'invention.
Dans l'arrangement de la figure 1, un amplificateur A,comprenant des tubes à vide tels que T, amplifie des ondes reçues de la ligne ou du circuit L et transmet des ondes amplifiées à la ligne de sortie ou circuit L'. Par exemple, les circuits L et L' peuvent être des sections d'un système multiplex à fréquences porteuses et par câble ou des sections d'un circuit aérien, l'amplificateur A amplifiant simultanément les ondes d'un certain nombre de chemins téléphoniques par courants porteurs, et/ou les ondes d'un certain nombre de chemins télégraphiques par courants porteurs, ces chemins utilisant une large. bande de fréquences.
Un réseau égalisateur E sert à égaliser des variations de transmission à travers le circuit à courants porteurs, ou à compenser des variations dans l'atténuation de la ligne, par exemple des variations provoquées par des changements de température, ou par d' autres conditions atmosphériques auxquelles la ligne est soumise. Ce réseau E comprend une impédance convenable Z3, dite impédance du poste, qui peut équilibrer l'impédance de sortie du réseau.
Le réseau E peut être un égalisateur d'affaiblissement avec sa caractéristique 'affaiblissement -fréquence (pour une transmission à travers l'égalisateur de ses bornes d'entrée à ses bornes de sortie ou impédance
<Desc/Clms Page number 6>
du poste) égalisant la caractéristique qui représente la différence affaiblissements entre les carectéristiques/-fréquences la plus haute et la plus basse pour la rangée de températures ou autres variations pour lesquelles l'égalisation est désirée à travers la bande entière de fréquences utilisées.
Par exemple l'égalisateur peut être du type. à résistance constante décrite dans les brevets américains 1.606.317 du 16 Novem- bre 1926 et 1.603.305 du 19 Octobre 1926, cet égalisateur étant pour -vu d'un ou plusieurs bras en série représentés au dessin par des im -pédances généralisées 31 et 32, et d'un ou plusieurs bras shunts, représentés au dessin par des impédances généralisées 33, 34, 35.
Un. potentiomètre ou diviseur de voltage 10, comprenant une résistance ou impédance 11 et un contact ajustable 12, a ses conducteurs d'entrée
13 et 14 branchés sur les bras-séries de 1'égalisateur E ou est connec -té à l'égalisateur ae manière à recevoir la différence qui existe en -tre les voltages d'entrée et de sortie de l'égalisateur, c'est-à-dire la différence existant entre le voltage à travers le c8té ligne de l'égalisateur; et le voltage à travers la résistance du poste ou im- pédance Z3, Le conducteur de sortie 15 du potentiomètre 10 est con- necté à la grille du premier tube T de l'amplificateur A.
Par consé- quent, la partie Y de l'impédance 11 du potentiomètre et l'impédance du poste Z3 de l'égalisateur E sont dans une relation série l'un avec l'autre à travers le circuit d'entrée de l'amplificateur.
V1, V2 et V3 désignent respectivement le voltage d'entrée de l'égalisateur, le voltage appliqué à l'amplificatieur, et le voltage de sortie de l'égalisateur. V3 exprime l'affaiblissement de l'égalisateur,
Vi et V2 exprime l'affaiblissement de la partie du potentiomètre montrée
Vi en X. Ces pertes peuvent aussi âtre considérées comme des différences de voltage et seront alors exprimées par Vl - V3 et V1 - V2.
Puisque
V1 - V3 varie avec la fréquence à cause que l'égalisateur est désigné pour produire une perte variable avec la fréquence, le voltage appliqua sur le potentiomètre varie aussi avec la fréquence et le voltage mesu- ré entre l'une ou l'autre des extrémités du potentiométrs et le contact
<Desc/Clms Page number 7>
mobile 12 variera donc avec cette fréquence. uand le contact mobi -le occupe sa position extrême de gauche ou position d'entrée, V2 = Vl et aucune partie de la perte de l'égalisateur n'est introduite dans le circuit de transmission.
Le circuit de transmission est celui à travers lequel des ondes sont transmises de l'origine au récep -teur, et dans cette description il comprend seulement une partie du circuit montré au dessin c'est-à-dire la ligne d'entrée, la partie du potentiomètre montrée en X, l'amplificateur A, et la ligne de dé -part. A mesure que le contact mobile sera déplacé vers la droite,il est évident que le voltage entre lui et la connexion de gauche 13 est soustrait du voltage d'entrée V1, et puisqu'il varie avec la fréquen -ce, le voltage résultant V2 sera le voltage d'entrée diminué d'une partie quelconque de la différence existant entre les voltages de l' égalisateur à l'entrée et à la sortie.
Cela équivaut à ajouter dans le circuit de transmission un égalisateur variable de zéro à une per -te maximum, par petites quantités. Quand le contact mobile occupe son extrémité droite, V2 = V3 et toute la perte totale de l'égalisateur est dans le circuit de transmission.
L'action du potentiomètre peut aussi être considérée comme ajoutant au voltage de sortie de l'égalisateur, le voltage V3 existant entre le contact mobile et la connexion de droite 14. Cela est équivalent à l'enlèvement du circuit de transmission d'un égalisateur variant d'une perte maximum à zéro, par petites quantités.
Le voltage de grille V2 est exprimé par l'équation
EMI7.1
V2 = V1 - (Vl - V) x ou va = V3 * (Vl - V) Y
X+Y X+Y dans laquelle X et Y représentent les résistances du potentiomètre sur l'un et l'autre côté de la connexion grille, et l'effet de l'im -pédance d'entrée Z2 est considérée comme négligible.
Il est souvent pratique de diviser le changement d'affaiblis- -sement en deux composantes, l'une étant constante avec la fréquence, et étant appelée "perte uniforme" tandis que l'autre est variable avec la fréquence et est appelée "perte de torsion". Si l'égalisateur com-
<Desc/Clms Page number 8>
-prend le changement d'affeiblissemen total,la méthode décrite ici compensera ce changement total. Si l'égalisateur comprend seulement la partie du changement variable avec la fréquence, la méthode compensera seulement la composante variable et il sera nécessaire de compenser la perte uniforme par tout autre moyen.
Le réglage du contact mobile 12 peut se faire manuellement.
Cependant, si on le désire, il peut s'effectuer automatiquement. Par exemple à travers l'arbre 17 actionné d'un équipement de contrôle commandé par un fil ou circuit pilote et indiqué en 16. Par exemple l'équipement 16 peut être un équipement automatique de contrôle du régulateur de transmission par fil pilote, tel que celui qui actionne le rhéostat 12 dans le système décrit dans le brevet américain 1.956.547 du 1er Mai 1934, ou tel que celui décrit dans le brevet américain 1.960.350 du 29 Mai 1934, ou bien il peut consister en un équipement automatique de contrôle du régulateur de transmission par chemin pilote, tel que celui qui actionne le potentiomètre égalisateur 36,37 du brevet américain 1.511.013 du 7 Octobre 1924.
La figure lA montre une modification apportée à la partie de la figure 1 située au-dessus de la ligne B-B et dans laquelle on a substitué au potentiomètre à résistance 10 un potentiomètre à condensateur lC' formé de plaques ou armatures fixes 18 et 19, et d'une pla -que ou armature mobile 20 coopérant avec les armatures fixes. L'im- pédance du potentiomètre à condensateur à travers l'égalisateur n'est pas indépendante de la fréquence, mais l'action du potentiomètre à condensateur est comparable à celle du potentiomètre à résistance pour la division du voltage.
Dans le cas d'un fonctionnement automatique par équipement 16, le potentiomètre condensateur a un avantage spécial à cause de l'absence de pertes d'énergie par friction qui sont éliminées par suite de l'emploi d'un potentiomètre n'ayant que des contacts électriques mobiles.
La figure 2 montre schématiquement une autre forme de réalisation du réseau artificiel variable pour la transmission des ondes.
<Desc/Clms Page number 9>
Ce réseau comprend une paire de bornes d'entrée 111-112 et une paire de bornes de sortie 113-114. L'impédance ZL connectée aux bornes 113 et 114 représente l'impédance de charge dans laquelle le réseau envisagé agit. e réseau artificiel comprend comme réseau partiel l'égalisateur N1 (correspondant à E de la figure 1), l'atténuateur varia -ble N2 (correspondant aux potentiométres 10-10' des figures 1 et lA) et le réseau auxiliaire N qui remplit la même fonction d'assemblage de voltage que la valve T de la figure 1. L'égalisateur Ni est du ty -pe série shunt consistant d'une branche d'impédance Z1 conne ctée en série avec la ligne et d'une ligne impédance Z2 connectée en shunt avec la ligne. Ces deux impédances ont la relation
Z1Z2 = Ro2 (1) où Ro est l'impédance aux bornes d'entrée 111-112.
Les impédances Z1 et Z2 peuvent être désignées d'une manière bien connue pour offrir une caractéristique affaiblissement-fréquence voulue. Pour une explication plus détaillée de la forme de ces impédances on peut se ré-férer au Chapitre 18 de l'article de M. K.S.Jonhnson intitulé "Transmission circuits for telephonic communication" et publié par la D. Van Nostrand Cie.
Dans un égalisateur du type en échelle, tel que N1 de la figure 2, dans lequel la première branche est connectée en série avec la ligne, il est de coutume de shunter l'impédance-série Z1 au moyen d'une résistance égale à Ro. En concordance avec la présente invention on a substitué à cette résistance l'atténuateur variable N2 présentant une résistance-série R1 et une résistance-shunt R2 dont les valeurs sont telles que l'impédance d'entrée est égale à Ro pour n'importe quelle position. Dans ces conditions les résistances R1 et R2 doivent présenter la relation suivante :
R1=Ro/Ro+R2 (2) Les résistances R1 et R2 peuvent être variées au moyen d'un contrôle unitaire si on le désire.
Le circuit de sortie de cet atténuateur variable N2 est connecté à l'enroulement primaire du transformateur T1
<Desc/Clms Page number 10>
et le circuit de sortie de l'égalisateur N1 est connecté à ltenrou- lement primaire du transformateur T2.
Suivant l'invention, le voltage du circuit de sortie de l'éga- lisateur Ni et un voltage dérivé de l'une de ses impédances composan -tes sont appliqués en des points conjugués d'un réseau artificiel auxiliaire. Ainsi qu'il est montré sur la figure 2, ce réseau auxi- liaire N3 consiste en quatre impédances Za, Zb, Zc et ZL connectées en série pour former un pont . Quand ces quatre impédances présentent la relation
Za = ZL (3)
Z Z b o le pont aura deux paires de bornes, à savoir 115-117 et 116-118 qui sont en relation conjuguée l'une par rapport à l'autre. Par relation conjuguée on veut dire qu'une force électromotrice appliquée sur une paire de bornes ne provoque aucun courant dans le circuit connecté à l'autre paire de bornes,et vice-versa.
L'enroulement secondaire du transformateur T1 est connecté aux bornes 116 et 118, et l'enroule- ment secondaire du transformateur T2 est connecté aux bornes 115 et 117 du réseau N3.A cause de la relation conjuguée ci-dessus mention -née, le volage de sortie de l'égalisateur Ni et une partie ajustable de la chute de voltage à travers l'impédance Z1 peuvent de cette mani -ère être combinés en diverses proportions dans l'impédance de charge Z , sans qu'il se produise aucune réaction entre les circuits four-
L nissant ces voltages. Les rapports d'impédance entre les enroulements primaire et secondaire des transformateurs t1 et T2 peuvent avoir une valeur désirée quelconque et ainsi un rapport d'impédance quelconque peut être prévu entre les bornes d'entrée 111-112 et les bornes de sortie 113-114 du réseau artificiel.
.L'égalisateur N1 peut, par exemple, être établi pour fournir la caractéristique d'affaiblissement montrée par la courbe 119 de la fi- gure 2A, quand l'atténuateur variable est arrangé pour un faible af- faiblissement. En accroissant l'afraiblissement introduit par l'atté- nuateur, d'autres caractéristiques, telles que celles montrées par
<Desc/Clms Page number 11>
les courbes 120, 121, 122 de la figure 2A peuvent être obtenues. Le nombre de caractéristiques différentes qui peuvent être réalisées par l'égalisateur dépend seulement du nombre de positions différentes pré -vues sur l'atténuateur variable. Si l'affaiblissement introduit par l'atténuateur peut être varié continuellement, un nombre infini de ca -ractéristiques peut être obtenu du réseau.
On doit cependant noter que l'affaiblissement de l'une quelconque de ces courbes, tel que montré figure 2A, quand elle est comparée à l'une quelconque des au -tres courbes, a la même proportion à chaque fréquence. On prévoit ainsi une famille de courbes du même genre, l'une quelconque desquel -les peut être choisie par un ajustement convenable de l'atténuateur variable.
La figure 3 montre une modification du réseau de la figure 2 dans laqueel le transformateur T2 a été supprimé. Afin que cela puisse avoir lieu, l'impédance du pont aux bornes 115-117 doit être égale à Ro de sorte que le réseau N1 peut travailler directement dans le cir -cuit en pont. Cela peut être convenablement réalisé en faisant chaque bras à impédance du pont égal en amplitude à Ro. Dans ces conditions, le transformateur T1 aura un rapport d'impédance de 1 à 1,et l'impédance de charge ZL doit être faite égale à RO.
L'arrangement de la figure 4 peut être désigné,ainsi qu'on peut le voir,comme le circuit inverse de celui de la figure 2. Dans cet ar -rangement les branches d'impédance Z 1 et Z2 sont les mêmes que celles montrées figure 2, mais la première impédance rencontrée est une impédance-shunt suivie d'une impédance-série Z1M et l'atténuateur N2 est connecté dans la branche shunt en série avec l'impédance Z2 au lieu d'être connecté en paralléle avec la branche d'impédance-série Zl. le voltage de sortie de l'égalisateur N1 est appliqué sur l'enroulement primaire du transformateur T1, et le voltage de sortie de l'atténuateur N est appliqué sur l'enroulement primaire du transformateur T2. La partie du circuit, vue droite des transformateurs dans la figure 4, est la même que celle montrée figure 2.
Le réseau montré figure 4 peut être désigné pour prévoir les mêmes caractxéristi-
<Desc/Clms Page number 12>
-ques d'affaiblissement que le réseau de la figure 2, mais dans ce cas un accroissement de cet affaiblissement introduit par l'atténuateur variable, abaissera les courbes au lieu de les élever.
Dans les circuits montrés sur les figures 2, 3 et 4, la perte uniforme minimum introduite par le réseau/est de l'ordre de 6 decibels.
La perte uniforme est provoquée principalement par le circuit en pont N3. Dans l'égalisateur variable, montré schématiquement figure 5,cet -te perte uniforme est réduite à approximativement 3 décibels par la substitution du transformateur mixte T pour le réseau en Dont Ne.Le transformateur T a un enroulement primaire divisé, consistant en deux enroulements égaux W1 et W2, et en un enroulement secondaire W3.Une transformation d'impédance pour le réseau peut être prévue en rendant le rapport d'impédances entre les enroulements primaire et secondaire du transformateur autre que l'unité. Une résistance égale à la moitié de Ro est connectée entre les points de jonction des enroulements primaires du transformateur et la borne 124. Les deux paires de bornes conjuguées dans le transformateur mixte T sont 123-124 et 125-124.
Le réseau égalisateur N1 et l'atténuateur N2 de la figure 5 sont iden -tiques avec les mêmes réseaux partiels que ceux montrés figure 2.Sur l'arrangement de la figure 5, le circuit de sortie de l'égalisateur Ni est connecté directement aux bornés 124 et 125 du transformateur mixte T, et le circuit de sortie de l'atténuateur N2 est connecté directement aux bornes 123 et 124. L'impédance de charge est connectée aux bornes 113 et 114. La même variété de caractéristiques d'affaiblissement peut être obtenue de l'égalisateur de la figure 5 comme de l'un quelconque des égalisateurs montrés sur la figure 2, excepté que, ainsi que cela a été spécifié précédemment, la perte uniforme est réduite de 6 decibels à 3 décibels.
L'égalisateur variable, montré schématiquement sur la figure 6, a une structure modifiée par rapport à celle de l'égalisateur de la figure 5. Sur la figure 6 l'atténuateur N2 est connecté en série avec l'inpédance-shumt Z2 au lieu d'être en parallèle avec la branche série
<Desc/Clms Page number 13>
Z1. Le circuit de sortie de l'égalisateur N1 est branché aux bornes 123 et 124 du transformateur mixte T, et le circuit de sortie de l' atténuateur N2 est branché sur les bornes 124 et 125.
La figure 7 montre schématiquement une modification du réseau de l'invention, dans laquelle la perte uniforme peut être réduite à zéro. Dans ce circuit les branches d'impédance Z1 et Z2 sont sub -situées aux deux impédances opposées Za et Zc du réseau en pont N3.
L'atténuateur variable N2 possède une résistance R1' connectée en sé -rie avec la ligne et une résistance R2 connectée en shunt avec cette ligne. Ces deux résistances sont faites variables et pour une position quelconque de l'atténuateur elles doivent présenter la relation
R1R2 = Ro2 (4) dans laquelle Ro est l'impédance aux bornes d'entrée 111 et 112 du réseau. S'il n'est pas nécessaire que l'impédance d'entrée Ro maintienne une valeur constante pour toutes les fréquences, la résistance -shunt R2 peut être omise.
Ainsi qu'il est montré sur la figure 7,le circuit de sortie de l'atténuateur N2 est connecté à l'enroulement primaire du transformateur T2, et l'enroulement primaire du transformateur Tl est connecté en/paralleèle avec la résistance R1, L'enroulement secondaire de T1 est connecté aux bornes 116 et 118 tandis que l'enroulement secondaire de T2 est connecté aux bornes 115 et 117.Ces deux paires de bornes sont en relation conjuguée l'une par rapport à l'autre, ainsi que cela a été exposé ci-dessus en connexion avec la figure 2.
La même variété de caractéristiques d'affaiblissement peut être obtenue avec le réseau de la figure 7 que celle obtenue avec les autres réseaux jusqu'ici décrits, comme cela a déjà été exposé cidessus, la perte uniforme étant éliminée. Si les transformateurs T1 et T2 ont tous les deux un rapport égal à l'unité, le réseau aura un affaiblissement constant quand l'atténuateur est amené à six decibels. Des parties des caractéristiques qui sont concaves vers le bas pour des valeurs moindres que six décibels seront concaves vers le haut quand cette valeur est dépassée, et inversement des portions qui
<Desc/Clms Page number 14>
sont concaves vers le haut seront changées et deviendront concaves vers le bas.
Un des deux transformateurs peut être éliminé en ren- dant l'impédance d'une paire de bornes du réseau en pont égale à R , ainsi que cela a été exposé en connexion avec la figure 3. Cependant quand cela a lieu, aucune transformation d'impédance ne peut être prévue dans le réseau, considéré dans son ensemble entre ses bornes d'entrée et ses bornes de sortie.
REVENDICATIONS.
1 - Système électrique pour la transmission d'ondes, compre- nant un réseau égalisateur associé avec une ligne, caractérisé en ce qu'un atténuateur potentiomètre, ou aute dispositif équivalent diviseur de voltage, est associé avec le dit réseau égalisateur d'une manière telle qu'il prévoit dans un circuit de départ connecté au ré- seau, un voltage qui est proportionnel à la différence existant en- tre les voltages d'entrée et de sortie dans le réseau.
<Desc / Clms Page number 1>
IMPROVEMENTS TO ELECTRICAL WAVEL TRANSMISSION SYSTEMS AND VARIABLE EQUALIZERS USED IN THESE
SYSTEMS
The invention relates to electrical systems for the transmission of waves, as well as to variable equalizers serving to control this transmission, such as, for example, to control the attenuation of the waves.
An object of the invention is to equalize the attenuation strain in a system of this kind.
One of the aims of the invention is to control the variation of transmission with frequency, such as for example the variation of attenuation with frequency. Another object is to compensate for the change in the attenuation of a circuit caused by
<Desc / Clms Page number 2>
changes in conditions to which said circuit is subjected, such as, for example, changes in temperature or other atmospheric conditions.
Another object of the invention is to compensate for the variation of the change in attenuation with frequency, to vary the compensating loss uniformly, to vary the compensating loss in accordance with a control action, and to perform the adjustment. compensation in response to the change in condition causes it to change attenuation in the circuit.
It has also been sought to obtain from an equalizer an attenuation equal to any desired proportion of the total attenuation of this equalizer, the proportion being the same for all the frequencies of the band used.
According to one of the characteristic facts of the invention, an electrical system has been provided for the transmission of waves containing an equalizing artificial network associated with a line and a potentiometer or other equivalent voltage divider device, associated with the equalizing network so as to provide a voltage in a starting circuit connected to the assembly, this voltage being proportional to the difference between the input and output voltage of the artificial network.
Another characteristic feature of the invention relates to a variable equalizer having a series of impedance branches, and in which the output volt: age and a variable part of a voltage derived from one of its branches, are applied. at judged points of an artificial auxiliary network, the attenuation characteristic of the equalizer varying as a result of the adjustment of the relative amplitudes of these two voltages.
In transmission circuits, as for example in powerline and cable systems, or in overhead powerline telephone circuits, attenuation equalizing systems are often required to give variable equalization.
<Desc / Clms Page number 3>
in order to compensate in the transmitted frequency band for changes produced in circuits as a result of changes in temperature or other atmospheric conditions to which the circuits are subjected.
According to one of the embodiments of the invention, such an internal attenuation equalizer system is realized with the required variable equalization obtained by adding to the output voltage of the ordinary network an adjustable voltage obtained. a potentiometer whose input circuit is connected to the series branches of this circuit. The sum of the two voltages is applied to the gate circuit of a vacuum tube amplifier connected in the transmission circuit. The amount of equalization performed or the amount of equalizing attenuation introduced is adjusted by changing the position of the potentiometer. The adjustment may be made by means responsive to the effects of the change in condition produced by the change in line loss.
The potentiometer can be, for example, a resistance potentiometer or a capacitor potentiometer with movable plates or armatures. This latter type of potentiometer offers uniform adjustment and is free of any break contact or slip contact in the transmission circuit. It only requires low operating power and is of particular use when the adjustment is made automatically or in response to the change in condition produced by the change in line attenuation.
The potentiometer may be of relatively low impedance, as for example in the case of a potentiometer with a slip wire. The effect of the derivative resistance is then considered in setting the equalizer. It may, on the other hand, be of such high impedance, for example in the case of a capacitor potentiometer, that its impedance cannot be neglected without material error. The impedance in the vacuum tube amplifier must be high so that it does not materially change the impedances with respect to the line or the artificial balancing network.
In accordance with a modification of the invention we have
<Desc / Clms Page number 4>
Provided is an artificial variable transmission network which comprises three partial networks, namely: an equalizer having a series of impedance branches, a variable attenuator, and an auxiliary network having two pairs of conjugate terminals. The start voltage of the equalizer is applied to one of the pairs of the conjugate terminals and a voltage derived from one of the impedance branches of the equalizer is applied to the other pair. The variable attenuator is connected in the circuit in such a way that it acts by controlling the relative amplitudes of the two voltages mentioned above.
By virtue of the conjugate relationship existing between the two sets of terminals, the two voltages can be combined in the artificial auxiliary network in any desired proportion without causing any disturbing reaction in the circuits from which these voltages are derived.
The attenuation characteristic of the artificial network as a whole depends on the characteristic of the equalizing part and the position of the attenuator. As the attenuator varies, a series or family of attenuation curves will be obtained in which the ordinates of any one of these curves at each frequency will represent a determined percentage of the ordinates of any one of the other curves. For example, a certain curve can be obtained for a particular position of the attenuator, and for another position a curve will be made which has double or half the ordinates at each frequency than those of the first curve.
The invention is better understood from the following description based on the accompanying drawings. On these:
Figure 1 is a diagram of a system according to the invention
Figure 1A relates to a detailed modification to the system of Figure 1.
Fig. 2 is a diagram showing another form of a variable artificial network for the transmission of waves in which one of the combined voltages is derived from a series impedance.
<Desc / Clms Page number 5>
Figure 2A shows some characteristic attenuation curves, obtained by means of the network of figure 2.
Figure 3 is a modified form of the network of Figure 2 in which the transformers have been removed.
Figure 4 relates to a modified form of the network of Figure 2 in which one of the combined voltages is derived from a shunt impedance.
FIG. 5 is a diagram of another embodiment of the invention using a mixed coil for the auxiliary artificial network.
Figure 6 is an alternate form of the / network shown in fig.5.
Fig. 7 schematically shows another modified form of the invention.
In the arrangement of FIG. 1, an amplifier A, comprising vacuum tubes such as T, amplifies waves received from the line or from the circuit L and transmits the amplified waves to the output line or circuit L '. For example, circuits L and L 'may be sections of a cable and carrier frequency multiplex system or sections of an overhead circuit, amplifier A simultaneously amplifying waves from a number of telephone paths through carrier currents, and / or the waves of a number of carrier current telegraph paths, these paths using a wide. frequency band.
An equalizer network E serves to equalize variations in transmission through the carrier circuit, or to compensate for variations in the attenuation of the line, for example variations caused by changes in temperature, or by other atmospheric conditions. to which the line is subject. This network E comprises a suitable impedance Z3, called the station impedance, which can balance the output impedance of the network.
Network E can be an attenuation equalizer with its' attenuation-frequency characteristic (for transmission through the equalizer from its input terminals to its output terminals or impedance
<Desc / Clms Page number 6>
position) equalizing the characteristic which represents the attenuation difference between the highest and lowest characteristics / frequencies for the range of temperatures or other variations for which equalization is desired across the entire band of frequencies used.
For example the equalizer can be of the type. constant resistance described in American patents 1,606,317 of November 16, 1926 and 1,603,305 of October 19, 1926, this equalizer being provided with one or more arms in series represented in the drawing by generalized impedances 31 and 32, and one or more shunt arms, represented in the drawing by generalized impedances 33, 34, 35.
A potentiometer or voltage divider 10, comprising a resistance or impedance 11 and an adjustable contact 12, has its input leads
13 and 14 connected to the series arms of the equalizer E or is connected to the equalizer ae so as to receive the difference which exists between the input and output voltages of the equalizer, it is ie the difference between the voltage across the line side of the equalizer; and the voltage across the station resistance or impedance Z3. The output conductor 15 of potentiometer 10 is connected to the grid of the first tube T of amplifier A.
Therefore, the Y part of the impedance 11 of the potentiometer and the impedance of the station Z3 of the equalizer E are in a series relation with each other through the input circuit of the amplifier. .
V1, V2 and V3 denote respectively the input voltage of the equalizer, the voltage applied to the amplifier, and the output voltage of the equalizer. V3 expresses the attenuation of the equalizer,
Vi and V2 express the attenuation of the part of the potentiometer shown
Vi at X. These losses can also be considered as voltage differences and will then be expressed by Vl - V3 and V1 - V2.
Since
V1 - V3 varies with frequency because the equalizer is designed to produce a variable loss with frequency, the voltage applied to the potentiometer also varies with the frequency and the voltage measured between one or the other. ends of potentiometers and contact
<Desc / Clms Page number 7>
mobile 12 will therefore vary with this frequency. When the mobi -le contact occupies its extreme left position or input position, V2 = Vl and no part of the loss of the equalizer is introduced into the transmission circuit.
The transmission circuit is the one through which waves are transmitted from the origin to the receiver, and in this description it includes only a part of the circuit shown in the drawing, that is to say the input line, the part of the potentiometer shown in X, amplifier A, and the start line. As the moving contact is moved to the right, it is evident that the voltage between it and the left connection 13 is subtracted from the input voltage V1, and since it varies with frequency, the resulting voltage V2 will be the input voltage minus any part of the difference between the input and output equalizer voltages.
This is equivalent to adding a variable equalizer from zero to maximum loss to the transmission circuit in small amounts. When the moving contact occupies its right end, V2 = V3 and all the total loss of the equalizer is in the transmission circuit.
The action of the potentiometer can also be seen as adding to the output voltage of the equalizer, the voltage V3 existing between the moving contact and the right-hand connection 14. This is equivalent to removing the transmission circuit of an equalizer. varying from maximum loss to zero, in small quantities.
The gate voltage V2 is expressed by the equation
EMI7.1
V2 = V1 - (Vl - V) x or va = V3 * (Vl - V) Y
X + Y X + Y where X and Y represent the resistances of the potentiometer on either side of the gate connection, and the effect of the input impedance Z2 is considered negligible.
It is often convenient to divide the change in attenuation into two components, one being constant with frequency, and being called "uniform loss" while the other is variable with frequency and is called "loss of frequency". torsion". If the equalizer
<Desc / Clms Page number 8>
- takes the change in total affeiblissemen, the method described here will compensate for this total change. If the equalizer includes only the part of the change varying with frequency, the method will compensate only the variable component and it will be necessary to compensate for the uniform loss by some other means.
The adjustment of the movable contact 12 can be done manually.
However, if desired, it can be done automatically. For example through the shaft 17 actuated by a control equipment controlled by a pilot wire or circuit and indicated at 16. For example the equipment 16 can be an automatic equipment for controlling the transmission regulator by pilot wire, such as that which activates the rheostat 12 in the system described in the American patent 1,956,547 of May 1, 1934, or such as that described in the American patent 1,960,350 of May 29, 1934, or it can consist of an automatic control equipment of the transmission regulator by pilot path, such as that which actuates the equalizer potentiometer 36.37 of American patent 1,511,013 of October 7, 1924.
FIG. 1A shows a modification made to the part of FIG. 1 located above line BB and in which the resistance potentiometer 10 has been replaced by a capacitor potentiometer 1C 'formed of fixed plates or plates 18 and 19, and a plate or movable frame 20 cooperating with the fixed frames. The impedance of the capacitor potentiometer across the equalizer is not independent of frequency, but the action of the capacitor potentiometer is comparable to that of the resistance potentiometer for voltage division.
In the case of automatic operation by equipment 16, the capacitor potentiometer has a special advantage because of the absence of energy losses by friction which are eliminated by the use of a potentiometer having only movable electrical contacts.
FIG. 2 schematically shows another embodiment of the artificial variable network for the transmission of waves.
<Desc / Clms Page number 9>
This network includes a pair of input terminals 111-112 and a pair of output terminals 113-114. The impedance ZL connected to the terminals 113 and 114 represents the load impedance in which the considered network acts. The artificial network comprises as a partial network the equalizer N1 (corresponding to E in figure 1), the variable attenuator N2 (corresponding to potentiometers 10-10 'of figures 1 and 1A) and the auxiliary network N which fills the same voltage assembly function as the valve T in figure 1. The Ni equalizer is of the shunt series type consisting of an impedance branch Z1 connected in series with the line and an impedance line Z2 connected in shunt with the line. These two impedances have the relation
Z1Z2 = Ro2 (1) where Ro is the impedance at the input terminals 111-112.
The impedances Z1 and Z2 can be designated in a well known manner to provide a desired attenuation-frequency characteristic. For a more detailed explanation of the shape of these impedances one can refer to Chapter 18 of the article by M. K.S. Johnson entitled "Transmission circuits for telephonic communication" and published by D. Van Nostrand Cie.
In a ladder-type equalizer, such as N1 in Figure 2, in which the first branch is connected in series with the line, it is customary to bypass the series impedance Z1 by means of a resistor equal to Ro . In accordance with the present invention, this resistor has been replaced by the variable attenuator N2 having a series resistor R1 and a shunt resistor R2 whose values are such that the input impedance is equal to Ro for any position. Under these conditions the resistors R1 and R2 must have the following relationship:
R1 = Ro / Ro + R2 (2) Resistances R1 and R2 can be varied by means of a unit control if desired.
The output circuit of this variable attenuator N2 is connected to the primary winding of transformer T1
<Desc / Clms Page number 10>
and the output circuit of equalizer N1 is connected to the primary winding of transformer T2.
According to the invention, the voltage of the output circuit of the equalizer Ni and a voltage derived from one of its component impedances are applied at conjugate points of an auxiliary artificial network. As shown in FIG. 2, this auxiliary network N3 consists of four impedances Za, Zb, Zc and ZL connected in series to form a bridge. When these four impedances present the relation
Za = ZL (3)
Z Z b o the bridge will have two pairs of terminals, namely 115-117 and 116-118 which are in a conjugate relation with respect to each other. By conjugate relation we mean that an electromotive force applied to a pair of terminals does not cause any current in the circuit connected to the other pair of terminals, and vice versa.
The secondary winding of transformer T1 is connected to terminals 116 and 118, and the secondary winding of transformer T2 is connected to terminals 115 and 117 of network N3.Because of the above-mentioned conjugate relation, the The output volage of the Ni equalizer and an adjustable part of the voltage drop across the impedance Z1 can in this way be combined in various proportions in the load impedance Z, without any reaction taking place. between the oven circuits
Smoothing these voltages. The impedance ratios between the primary and secondary windings of transformers t1 and T2 can have any desired value and thus any impedance ratio can be provided between input terminals 111-112 and output terminals 113-114 of the artificial network.
The equalizer N1 can, for example, be set to provide the attenuation characteristic shown by curve 119 of FIG. 2A, when the variable attenuator is arranged for low attenuation. By increasing the weakening introduced by the attenuator, other characteristics, such as those shown by
<Desc / Clms Page number 11>
curves 120, 121, 122 of FIG. 2A can be obtained. The number of different characteristics that can be achieved by the equalizer depends only on the number of different positions provided on the variable attenuator. If the attenuation introduced by the attenuator can be varied continuously, an infinite number of characteristics can be obtained from the network.
It should be noted, however, that the attenuation of any one of these curves, as shown in Figure 2A, when compared to any of the other curves, has the same proportion at each frequency. A family of curves of the same kind is thus provided, any one of which can be chosen by suitable adjustment of the variable attenuator.
Figure 3 shows a modification of the network of Figure 2 in which transformer T2 has been removed. In order for this to take place, the impedance of the bridge at terminals 115-117 must be equal to Ro so that the network N1 can work directly in the circuit in bridge. This can be conveniently done by making each impedance arm of the bridge equal in amplitude to Ro. Under these conditions, the transformer T1 will have an impedance ratio of 1 to 1, and the load impedance ZL should be made equal to RO.
The arrangement of Figure 4 can be designated, as can be seen, as the reverse circuit of that of Figure 2. In this arrangement the impedance branches Z 1 and Z2 are the same as those shown. figure 2, but the first impedance encountered is a shunt impedance followed by a series impedance Z1M and the attenuator N2 is connected in the shunt branch in series with the impedance Z2 instead of being connected in parallel with the branch impedance-series Zl. the output voltage of the equalizer N1 is applied to the primary winding of the transformer T1, and the output voltage of the attenuator N is applied to the primary winding of the transformer T2. The part of the circuit, right view of the transformers in figure 4, is the same as that shown in figure 2.
The network shown in FIG. 4 can be designed to provide the same characteristics.
<Desc / Clms Page number 12>
-As of attenuation than the network of Figure 2, but in this case an increase in this attenuation introduced by the variable attenuator, will lower the curves instead of raising them.
In the circuits shown in Figures 2, 3 and 4, the minimum uniform loss introduced by the network / is of the order of 6 decibels.
The uniform loss is caused mainly by the N3 bridge circuit. In the variable equalizer, shown schematically in figure 5, this uniform loss is reduced to approximately 3 decibels by the substitution of the mixed transformer T for the network in which Ne. The transformer T has a divided primary winding, consisting of two equal windings W1 and W2, and into a secondary winding W3. An impedance transformation for the network can be provided by making the impedance ratio between the primary and secondary windings of the transformer other than unity. A resistor equal to half of Ro is connected between the junction points of the primary windings of the transformer and terminal 124. The two pairs of conjugate terminals in the mixed transformer T are 123-124 and 125-124.
The equalizer network N1 and the attenuator N2 of figure 5 are identical with the same partial networks as those shown in figure 2. In the arrangement of figure 5, the output circuit of the equalizer Ni is connected directly to the terminals 124 and 125 of the mixed transformer T, and the output circuit of the attenuator N2 is connected directly to terminals 123 and 124. The load impedance is connected to terminals 113 and 114. The same variety of attenuation characteristics can be obtained from the equalizer of Figure 5 as from any of the equalizers shown in Figure 2, except that, as previously specified, the uniform loss is reduced from 6 decibels to 3 decibels.
The variable equalizer, shown schematically in figure 6, has a modified structure compared to that of the equalizer of figure 5. In figure 6 the attenuator N2 is connected in series with the inpedance-shumt Z2 instead. to be in parallel with the serial branch
<Desc / Clms Page number 13>
Z1. The output circuit of equalizer N1 is connected to terminals 123 and 124 of the mixed transformer T, and the output circuit of attenuator N2 is connected to terminals 124 and 125.
Fig. 7 schematically shows a modification of the network of the invention, in which the uniform loss can be reduced to zero. In this circuit, the impedance branches Z1 and Z2 are substituted for the two opposite impedances Za and Zc of the bridge network N3.
The variable attenuator N2 has a resistor R1 'connected in series with the line and a resistor R2 connected in shunt with this line. These two resistors are made variable and for any position of the attenuator they must present the relation
R1R2 = Ro2 (4) in which Ro is the impedance at the input terminals 111 and 112 of the network. If it is not necessary for the input impedance Ro to maintain a constant value for all frequencies, the -shunt resistor R2 can be omitted.
As shown in figure 7, the output circuit of attenuator N2 is connected to the primary winding of transformer T2, and the primary winding of transformer T1 is connected in / parallel with resistor R1, L The secondary winding of T1 is connected to terminals 116 and 118 while the secondary winding of T2 is connected to terminals 115 and 117.These two pairs of terminals are in conjugate relation to each other, as well as this has been discussed above in connection with Figure 2.
The same variety of attenuation characteristics can be obtained with the network of Fig. 7 as that obtained with the other networks heretofore described, as already discussed above, the uniform loss being eliminated. If the transformers T1 and T2 are both of unity ratio, the network will have a constant attenuation when the attenuator is brought to six decibels. Parts of the characteristics which are concave downwards for values less than six decibels will be concave upwards when this value is exceeded, and conversely portions which
<Desc / Clms Page number 14>
are concave upwards will be changed and become concave downwards.
One of the two transformers can be eliminated by making the impedance of a pair of bridged network terminals equal to R, as has been explained in connection with figure 3. However, when this occurs, no transformation d Impedance cannot be expected in the network, considered as a whole between its input terminals and its output terminals.
CLAIMS.
1 - Electrical system for the transmission of waves, comprising an equalizer network associated with a line, characterized in that a potentiometer attenuator, or other equivalent voltage divider device, is associated with said equalizer network in a manner as it provides in a starting circuit connected to the network, a voltage which is proportional to the difference existing between the input and output voltages in the network.