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DISPOSITIFS REGULATEURS DU GAIN FOUR LES SYSTE@ES ELECTRIQUES D'ONDES DE SIGNALISATION
Cette invention fait l'objet de quatre demandes de brevets déposées aux Etats-Unis d'Amérique les 8 Octobre 1935 (deux demandes), 30 Novembre 1935 et 1er Mai 1936, aux noms de MM. Knox Charlton BLACK, Fred Almeron BROOKS, Royer Robert BLAIR, Frithiof Bertram ANDERSON, Charles Oloott MALLINCKRODT, et Albert Leondard STILIEELL.
La présente invention se rapporte à des dispositifs pour le con- trôle automatique de la transmission à travers une ligne pourvue de répéteurs, et cela afin de maintenir le niveau entre des limites pré -déterminées malgré les variations de température ou autres conditions variables auxquelles la ligne est soumise. L'invention est représentée ici comme appliquée à un système de transmission par ondes porteuses
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utilisant une large bande de fréquences, mais il est évident qu'elle peut s'appliquer à tout autre type de système.
Les arrangements qui ont été décrits comprennent des systèmes multiplex par ondes porteu- ses renfermant des répéteurs placés à des intervalles convenables et qui sont pourvus de mécanismes régulateurs répondant automatiquement aux conditions variables auxquelles la ligne ou les apnareils sont soumis, ces-mécanismes modifiant le gain des répéteurs de telle sorte qu'il y a compensation des effets due aux conditions variables. L' invention apporte en réalité un perfectionnement aux systèmes de ce genre déjà connus, et elle permet de réaliser une constance de fonc- tionnement d'un degré plus élevé que celui qui a pû être atteint jus -qu'à ce jour.
Suivant l'aspect général de l'invention, un système comprenant une longue ligne soumise à des variations dans l'affaiblissement,com- prend des répéteurs placés à certains intervalles. Un moyen est pré- vu en certains points répéteurs pour effectuer en ces points un chan -gement compensateur dans les appareils, tandis qu'un autre moyen est prévu en des points répéteurs moins fréquents pour effectuer un chan -gement compensateur d'un caractère différent dans les répéteurs en- visagés en ces points moins fréquents.
Suivant une des méthodes pr tiques de réalisation, deux ondes à fréquence pilote sont utilisées, l'une située au bord supérieur de la bande utilisée et l'autre au bord inférieur de la même bande. L'onde de fréquence pilote supérieure sert à compenser les changements de li -gne par un ajustement du gain répéteur à des intervalles fréquents, le long de la ligne,
tandis que l'onde pilote de fréquence inférieure sert en des points moins nombreux à effectuer un ajustement séparé d'un répéteur pour corriger les erreurs accumulées dues à des change- ments qui ne sont pas complètement corrigés par l'onde pilote de fré- quence supérisure. Les changements de gain contrôlés par l'onde pilo- te de fréquence supérieure sont réalisés beaucoup plus lentement que ceun contrôlés par l'autre onde, et de préférence sont effectués par
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l'emploi d'un matériel tel que du sulphide d'argent ayant un coeffi- cient de température de résistance dont il est fait usage pour va- rier le contrôle.
L'onde pilote de fréquence inférieure agit de pré- férence en faisant varier le potentiel de 'polarisation d' un tube à grille placé dans le répéteur.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention,des systèmes régulateurs à fils pilotes sont employés à la fois à des sta- tions répétitrices non surveillées à des intervalles fréquents et à des stations répétitrices surveillées à des intervalles moins fré- quents . A chaque station répétitrice non surveillée,un conducteur pilote court, égal en longueur à une section répétitrice,contrôle l'ajustement du gain uniforme du répéteur. A la station surveillée, un fil pilote long mesurant la distance entre des stations surveil- lées contrôle un régulateur pour compenser la différence dans l'affai -blissement à travers la bande totale de fréquences transmises.
Ces diverses caractéristiques sont mieux comprises de la des -cription suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci:
La figure 1 représente un simple diagramme d'un long système pourvu de plusieurs répéteurs, et montre la relation des deux contre -les pilotes avec les divers répéteurs.
Les figures 2 et 3 donnent des courbes auxquelles on se réfé -rera pour l'explication du circuit détaillé.
La figure 4 est un schéma d'une station répétitrice complète.
La figure 5 est un schéma d'une station répétitrice modifiée.
Les figures 6, 7 et 8 donnent des courbes explicatrices du mode d'opération du système de la figure 5.
La figure 9 est un schéma simplifié montrant la manière d'as -socier les lignes à fils pilotes et le mécanisme de contrôle avec une série de répéteurs dans la ligne dans un autre système conforme à l'invention.
La figure 10 est un schéma d'un circuit d'une des stations répétitrices surveillées dans le système de la figure 9.
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La figure 11 est un schéma simplifié d'une ligne contenant un répéteur tel que celui montré figure 10, le circuit régulateur de gain étant montré plus en détail.
La figure 11A se rapporte à une modification de la partie du circuit de la figure 11 comprise entre les lignes X-X et Y-Y.
La figure 12 est un graphique auquel on se réfère pour la description.
La figure 13 montre la forme de plaque de condensateur d'un des appareils de la figure 11.
Suivant la figure 1, une onde pilote de basse fréquence est en- voyée du circuit 1 aux bornes transmettrices, et passe à travers la ligne 2 et les différents répéteurs 3 à 6. Elle traverse alors le restant de la ligne 2 qui peut être supposé conduire vers d'autres répéteurs et éventuellement vers une station terminus. Une onde pi- lote à haute fréquence est envoyée du circuit 7 sur la ligne 2 et à travers les différents répéteurs.
Les circuits pour transmettre vers la ligne et recevoir de la ligne les ondes de signalisation, ne sont pas montrés mais peuvent être d'un typa convenable quelconque pour que les buts recherchés soient atteints, et peuvent par exemple com- prendre des appareils multiplex à courants porteurs utilisant la ran -gée dont les limites sont justement au-dessus de 60 Kilocycles et justement en-dessous de 1024 Kilocycles. Dans ce cas la fréquence pi -lote inférieure peut être 60 Kilocycles et la rréquence pilote supé- rieure peut être 1024 Kilocycles, avec un intervalle suffisant de aé- -paration de fréquence du chemin de transmission le plus proche afin d'éviter des interférences.
Dans l'arangement général montré figure 1, on peut voir que le circuit utilise seulement un des deux contrôles pilotes à certains répéteurs. Far exemple àcbaoune des stations répétitrices 3 à 5 un oontrôle 9 est indiqué comme agissant seulement sous l'action de l' onde pilote à fréquence élevée. A la station répétitrice 6, l'appa- reil répéteur est sous le contrôle des deux ondes à haute et basse fréquences par les appareils de contrôle 8 et 9 respectivement. Les
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répéteurs 3 à 5 peuvent en pratique être des appareils non surveillés placés dans des récipients en métal dans des trous d'homme ou dans des emplacements analogues, et occupent un faible espace n'exigeant qu'une surveillance peu fréquente.
Le répéteur 6 est situé à une sta- tion surveillée placée dans le bâtiment des répéteurs. un espace entre les répéteurs, d'environ dix milles (16 Kilomètres)eat raisonnable.
Le changement dans l'affaiblissement de la ligne pour un chan -gement donné dans la température est plus grand aux hautes fréquences qu'aux basses fréquences. Cela est indiquésur la figure 8 par la cour -be A qui montre que le coefficient de température ou le changement en decibels par mille (1600 mètres) par degrés Fahrenheit (éohelle de droite) s'acoroft avec l'augmentation de la fréquence. Cette courbe s' applique à un conducteur coaxial à ruban de 6,8 m/m (diamètre intérieu La courbe d'affaiblissement d'une telle ligne à la température de 49 F. est indiquée en B, l'échelle de gauche représentant les valeurs en décibels.
Aux valeurs du taux le plus haut de changement de l'affaiblisse- ment aux fréquences les plus élevées, le contrôle pilote à haute fré- quence 9 est plus sensible aux changements de température que le con- trôle pilote à basse fréquence 8. Si le seul changement devant être con -pensé était celui dû aux changements de température de ligne, le con- trôle 9 peut être suffisant. Une deuxième source de variation dans 1' équivalent de transmission totale provient des changements dans le ré- péteur lui-même. Ces changements peuvent se produire par suite d'une variation dans le gain d'un tube, par exemple si le tube est extérieur au circuit fermé d'alimentation, ou pour toute autre cause.
Un change- ment de ce genre peut, en lui-même, être faible mais dans l'ensemble où un grand nonbre de répéteurs sont utilisés en tandem, ce type de changement peut atteindre une valeur importante. Le changement dans le gain du répéteur, tel que celui provenant d'un changement dans le gain du tube, est constant pour la bande de fréquences, et la prévision de deux ondes pilotes permet de faire une compensation pour ces deux chan-
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gements qui suivent presque une courbe telle que A de la figure 2 et aussi ceux qui sont uniformes à toutes les fréquences quelle que soit l'origine de ces derniers changements.
Donc sur la figure 1 une compensation est faite à chaque ré- péteur pour l'effet relativement large dû aux variations de tempéra- ture, tandis qu'à des intervalles périodiques l'erreur accumulée qui est constante sur la bande complète est corrigée.
Sur la figure 4 on a montré le circuit du répéteur 6 de la fi -gure 1 renfermant les deux contrôles 8 et 9. Si le contrôle 8 est absent, le reste de la figure montre le circuit d'un répéteur non surveillé 3, 4 ou 5. Le répéteur de la figure 4 est un amplificateur à sens unique et l'on suppose que le système de transmission complet dans les deux sens doit comprendre deux lignes arec chacune des répé- teurs à sens unique. Trois tubes pentodes 10,11 et 12 sont utilisés en tandem. Les étagés 11 et 12 sont pourvus d'une oonnexion 13 à ali- mentation en retnr partant de la borne primaire d'entrée de l'étage 12 et passant à travers le condensateur 14 vers la cathode du tube 11, ce chemin ayant un passage pour courant continu vers la terre à travers la bobine à réactance 15.
Le but de cette alimentation en retour est de stabiliser l'amplificateur et d'accroître sa linéarité.
Le tube 10, comprenant le premier étage, a son circuit d'en- trée connecté à travers la bobine 16 aux bornes de la ligne d'arrivée avec la polarisation de la résistance 17. Un égalisateur d'affaiblis- sement de ligne EQ est indiqué avant le tube 10. La grille est con- nectée au conducteur 18 à travers le filtre pour courant continu 19 qui effectue le contrôle décrit par la suite. La grille écran est connectée de la manière usuelle à la batterie 20 pour recevoir un potentiel fixe convenable et ille est dérivée vers la terre pour le courant alternatif ainsi qu'il est montré.
Le tube 10 est à accouple -ment à impédance avec le tube 11 à travers la bras série 21 pourvu de réseaux d'alimentation de la plaque 22 sur un des côtés et le ré- seau pour la grille 23 sur l'autre coté. Un élément du réseau 23 est en sulphide d'argent 25 dont la résistance varie avec la température
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sous le contrôle d'un enroulement de chauffe 26 qui peut être ren- fermé avec l'élément 25 dans-une botte convenable ou chambre de chauf -fe, et qui est connecté à travers le filtre passe-bas 28 au condue- teur 29 du contrôle 9. Le réseau comprenant les parties 21 et 22 fait l'impédance arrière vers le tube 10 du point de connexion du réseau 23 approximativement égal à une résistance pure.
Pour une valeur nor- male de ce circuit correspondant à une température normale de ligne, le réseau 23 plus l'égalisateur EQ, plus la pente résiduelle de la caractéristique amplificatrice, amènent les autres éléments du cir- cuit à compenser la caractéristique d'afraiblissement. La forme de la caractéristique de ligne peut être vue sur la courbe B de la figure 2 pour une température de 49 F. Comme la température de la ligne chan- ge de la valeur normale supposée, le réseau 23 est contrôlé de la ma -nière décrite par la suite de façon que sa caractéristique soit mo- difiée afin de corriger tous les changements dans l'affaiblissement dû aux variations de température.
Le contrôle du réseau 23 est tel qu'il rend l'énergie fournie par le répéteur uniforme pour la rangée transmise pour tous les ajustements dans les limites prévues.
Pour la facilité de la description de l'arrangement envisagé, les constantes suivantes sont données comme convenant au système particulier décrit : L1 - 511; L2 = 3.450; L3 = 3.960 ; C1 est un condensateur variable compris entre les valeurs 2 à 50 et est accordé pour donner un gain d'amplificateur minimum à 1,400 KC; C3 = 260; R1 = 1,715; R2 = 23,200; R3 = 3,630;. R4 = 3,430; R5 = 506 ; R6 = 3.240; R7 = 3. 460 (inductance en microhenrys, capacité en microfarads, résistance en ohms). Dans ce cas l'élément à sulphide d'argent a une rangée de résistances totale variant entre 400 à 100.000 ohms.
Le tube 11 est couplé par impédance au tube 12 à travers la ca -paoité série 35, avec un shunt résistance de grille 36 sur un des côtés, et un réseau à alimentation plaque 34 de l'autre côté. Ce der -nier agissant en prévoyant une énergie de départ constante à haute
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résistance pour le tube 11 afin de favoriser le gain maximum. La ré- sistance de polarisation 37 et le conducteur polarisateur de l'écran sont établis comme montré. Le réseau 15' prévoit une atténuation à la terre telle qu'il compense l'effet de shunt de l'alimentation en retour pour les autres fréquences et produit approximativement une alimentation en retour égale à toutes les fréquenees dans la rangée considérée.
A travers les bornes de sortie de l'amplificateur se trouvent dérivés un filtre 40 laissant passer l'onde pilote de 60 Kilocycles et un filtre 41 laissant passer l'onde pilote de 1024 Kilocycles. Le filtre 40 conduit au circuit de contrôle 8 renfermant l'amplificateur 42, le rectificateur 43 et l'amplificateur 44. L'alimentation plaque de l'amplificateur 44 est la source à courant alternatif et le reo- tificateur 45. -Le filtre 46 est un filtre à redressement pour l'éner -gie fournie par le tube 44 et se termine dans la résistance 47.
Le circuit de contrôle 9 comprend un amplificateur 50 suivi d' un tube 51 dont le circuit grille -filament comprend une partie ajus- table de la résistance 52. Un amplificateur final 55 et un deuxième rectificateur 56 sont prévus dans le but qui sera décrit plus tard.
Une source de courant alternatif est connectée à travers le transfor -mateur 57 à la grille de l'amplificateur 55. La polarisation sur la grille 69'du tube 55 est contr6lée en partie par la batterie 59 et les résistances 61 et 52 principalement, et en partie (quand il y a un voltage d'entrée suffisant) par le tube 51. Le courant alternatif four -ni en 57 peut, par exemple, être de 60 cycles et de l'ordre de 9 à 10 volts.Ce voltage sur la grille 60 du tube 55 produit un courant al -ternatif de 60 cycles dans le circuit plaque, qui est appliqué au moyen du transformateur 65 et du conducteur 29 sur l'élément de chauf -fe 26 pour contrôler la température de la résistance 25 à sulphide d'argent qui, à son tour, règle la perte du réseau 23 pour faire va- rier le gain du répéteur.
Une partie de l'énergie à 60 cycles est four -nie par le transformateur 66 vers l'arrière au rectificateur 56 où elle est rectifiée et fait varier la polarisation de la grille 60 de
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la manière qui sera décrite.
On peut voir de la description précédente que les changements de gain uniforme contrôlés par l'onde pilote à basse fréquence sont réalisés en changeant la polarisation sur la grille du premier étage 10 de l'amplificateur, tandis que le contrôle par l'onde pilote à haute fréquence est exercé au moyen du contrôle de la température de l'élément à sulphide d'argent 25 oonstituant l'élément variable du réseau 23.
Le fonctionnement du système peut être décrit comme suit : Le contrôle de l'onde pilote à haute fréquence sera d'abord considéré, o.à.d. le contrôle qui est présent dans chacun des circuits répéteurs.
On suppose en premier lieu que le répéteur a le gain voulu et que la température de l'intérieur de la chambre de chauffe 24 est bien au- dessus de la température ambiante. Si maintenant l'affaiblissement de la ligne diminue par suite d'une chute dans sa température, l'onde pilote dans le circuit d'entrée de 9 tend à s'élever,provoquant un voltage accru sur la grille du tube 51 de l'amplificateur 50. La gril -le de 51 est connectée à la cathode à travers une partie de la haute résistance 52, et est normalement polarisée négativement par la bat- terie 59. Aussi longtemps qu'il y a une énergie reçue à la grille de l'amplificateur 50, la rectification a lieu et rend le potentiel de grille moyen encore plus négatif en proportion à l'intensité de l' onde pilote reçue. Cela étant, la grille et la cathode du tube 51 agissent comme une diode ordinaire.
Cette partie de la polarisation de la grille 60, qui est dérivée seulement de la batterie 59, est jusqu'à présent négative de manière à prévoir le passage du courant à travers le tube 55. Cependant, quelque courant rectifié dans le circuit grille du tube 51, passant à travers la résistance 52, s'oppo -se à la polarisation normale sur la grille 60 et et permet à une par -tie de l'onde de 60 cyoles de la source 57 de créer un courant de cette fréquence dans le circuit de départ du tube 55.
Une partie de ce courant est transmise à travers le transformateur 65 vers le
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circuit de chauffe, et la partie qui est retournée à travers le transformateur 66 vers le rectificateur 56 provoque du courant reo -tifié qui passe à travers la résistance 68 de manière à s'ajouter à la polarisation positive et à varier le point d'opération du tube 55 pour accroître le facteur amplificateur de ce tube pour courant d'arrivée de 60 cycles de la source 57. Il s'ensuit de l'accroisse- ment plus grand de la quantité de courant fournie à l'élément de chauffe 26 chaque fois qu'un accroissement dans le courant pilote à haute fréquence est reçu, ce qui augmente le chauffage de la résistan -ce régulatrice 25.
Comme la température de l'élément 25 s'élève, la perte shunt dans le réseau 23 est accrue pour la bande complète de fréquences et cela à un taux variable qui est déterminé par les caractéristiques du réseau, de manière à compenser la chute supposée dans les affai- blissements de ligne par un gain répéteur réduit. Lgain répéteur tombe à une valeur telle que l'énergie fournie de l'onde pilote à hau -te fréquence est ramenée à sa valeur normale. Le courant rectifié de la grille du tube 51, passant dans la résistance 52, est encore ré- duit à une valeur qui rend la polarisation de la grille 60 du tue 55 maintenant négative pour réduire le oourant de chauffe à sa valeur normale.
Si l'élévation dans la température de la ligne a/lieu, exigeant un accroissement dans le gain de l'amplificateur, l'inverse du pro- cédé qui vient d'être décrit se produit. D'abord la nécessité pour le gain accru est dirigée par une légère diminution dans l'énergie fournie de l'onde pilote à haute fréquence. Cela réduit le courant de grille rectifié du tube 51, faisant la polarisation de la grille 60 du tube 55 plus négative et diminuant le courant de 60 cycles fourni à l'élément de chauffe 26.
La diminution dans le courant de 60 cycles , rectifié dans le tube 56, accentue ce changement; dans le courant de chauffe en rendant la polarisation de la grille 60 encore plus négative (le condensateur 60 et les inductances 70 forment en- semble un filtre redresseur pour le courant rectifié dans la résiaan-
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-ce 68) avec le courant de chauffe réduit. L'élément 26 se refroi- dit en fournissant de la chaleur au milieu ambiant.
Pour une température de ligne queloonque, l'action du régula- teur est telle qu'elle maintient l'énergie fournie entre l'onde pilo- te à haute fréquence aux bornes du filtre 41, à un niveau de voltage constant. Une déviation quelconque de cette valeur constante ou nor- male résulte dans un changement dans le chauffage de l'élément 25 tel qu'il rétablit le niveau de départ à la valeur normale. L'énergie four -nie de tous les chemins porteurs est simultanément maintenue à la va -leur requise, comme réglé par le réseau 23 ainsi qu'il a été déjà expliqué.
Les courbes de la figure 3 indiquent les caractéristiques du réglage obtenu aveo le contrôle 9. La courbe C s'applique à la condi- tion qui a lieu quand le transformateur 66 et le rectificateur 56 sont utilisés, comme décrit, pour alimenter en retour avec du courant rec- tifié de 60 oyoles afin de contrôler la polarisation sur le tube 55.
La courbe D s'applique aux conditions dans lesquelles ces éléments sont manquants. Une régularisation beaucoup plus uniforme est obtenue avec l'emploi de cette action réversible. L'énergie fournie supposée de 2.1/2 volts pour ces courbes est le voltage normal de l'onde pilote à haute fréquence. La courbe C montre une régularisation de plus et moins 1 decibel pour un changement dans le voltage d'entrée de 24 décibels.
Ce régulateur 9 est du type à recherche plutôt que du type asymp -totique ou du type apériodique. Cela étant, il recherche son régla- ge final par de faibles corrections de valeurs successives petites au lieu d'approcher lentement de la correction complète sans ja- mais l'atteindre exactement. Un changement soudain dans le niveau pro- voquera de légères oscillations dans l'ordre d'une périodicité d'une demi-minute qui s'amortit complètement en quelques minutes, L'amplitu- de de ces oscillations n'est pas assez grande pour être perturbatrice.
De plus, en pratique, des changements subits ne se perdent pas dans les variations de température pour lesquelles ce régulateur 9 fonction -ne.
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Un fait de ltinvention est un circuit d'alarme qui peut être associé avec le tube 51 du régulateur 9. Dans ce cas une quantité normale d'ondes pilotes dans le circuit de départ de l'amplificateur 50, la rectification ayant lieu dans le circuit-grille du tube 51, rend le potentiel de grille moyen plus négatif qu'en temps normal, ainsi que cela a été précédemment décrit, et cette polarisation néga -tive empêche le courant plaque de passer dans le circuit plaque du tube 51 et à travers l'enroulement du relais 76 provenant de ltenrou -lement secondaire du transformateur 75 dont le primaire est indiqué comme connecté à la source d'énergie électrique alternative 78.Quand aucun courant ne passe dans l'enroulement du relais 76,
le circuit pour la sonnerie d'alarme 79 est ouvert et cette sonnerie ne fonctionne pas Si quelques défauts se produisent sur la ligne, ou si quelques appa- reils ne fonctionnent pas, comme par exemple l'interruption de la four -niture de l'onde pilote au circuit de contrôle 9, ou si cette onde pilote tombe à une valeur trop basse, la rectification de grille dans le tube 51 cesse et la polarisation négative moyenne de la grille des- cend à une valeur déterminée seulement par la chute dans la résistance 52 produite par la batterie 59. Avec cette faible polarisation négati- ve sur la grille du tube 51,le courant de plaque peut passer et action -ne le relais 76 qui fait marcher la sonnette d'alarme 79. Un conden- sateur de grande capacité 77, shuntant l'enroulement du relais 76,amé -liore cet arrangement.
Le fonctionnement décrit pour le régulateur 9 est le type dtopé -ration qui a lieu à tous les points répéteurs. En addition à cela à lq station répétitrice principale 6 de la figure 1, le régulateur 8 fonctionne comme suit : Pour la puissance normale, l'onde pilote à basse fréquence aux bornes du filtre 40 place un voltage tel sur le circuit d'entrée de l'amplificateur 42 qu'il produit une valeur mbyen -ne de polarisation sur le tube 44 permettant le passage d'une quanti -té modérée de courant rectifié à travers la résistance 47, et produi -sant une polarisation correspondante sur la grille du tube 10 dans
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le répéteur. Ce tube a une relation pratiquement linéaire entre la polarisation de grille et la constante d'amplification, (toute oho -se étant égale) à travers une large bande de gains.
A mesure que le niveau normal d'énergie fournie de l'onde pilote à basse fréquence varie, cette polarisation à travers le contrôle 8 modifie la surface efrective de la cathode et dès lors produit un changement dans le gain du tube, justement suffisant pour rétablir l'énergie fournie de l'onde à basse fréquence à sa valeur normale.
Une partie de l'énergie filtrée rectifiée du tube 44 est reçue de la résistance 47 et amenée sur la grille du tube 42 par le con- ducteur 80 de sorte qu'on accentue l'effet de correction des petits changements dans l'amplitude de l'onde pilote reçue à travers la fil -tre 40,et cela d'une manière analogue à l'action aocentuatrice as- surée dans le chemin de contrôle 9 en utilisant l'accouplement à ali -mentation en retour 66. Cela rend la régularisation pour le gain uni- forme plus linéaire que si cet accouplement en retour était omis.
Ces deux contrôles travaillent en harmonie, ainsi qu'on peut le voir, en considérant que la controle 9 corrige entièrement les ohan -gements de température dans la ligne, laissant l'énergie pilote de 60 Kilocyoles au niveau voulu après qu'une correction a été effectuée par l'onde pilote de 1024 Kilocycles. Si un changement linéaire a lieu, le contrôle 8 répond rapidement (o.à.d. dans une fraction de seconde) et effectue une correction uniforme à travers la banda tout entière, mais cela ne satisfait pas les demandes à l'autre fréquence, et le chemin de contrôle 9 (qui peut prendre plusieurs secondes pour effectuer sa correction) complète celle-ci jusqu'à ce que la compen- sation voulue ait été effectuée au bord supérieur de la rangée aussi bien qu'au bord inférieur.
Le réseau 23 par ses caractéristiques, assure la compensation voulue à toutes les fréquences intermédiaires.
La figure 5 montre dans un arrangement simplifié la même station réceptrice que celle représentée dans la figure 4, mais modifiée pour incorporer un circuit de contrôle du gain à courant alternatif. Les mêmes chiffres de référence ont été utilisés dans les deux figures 4
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et 5 afin de permettre d'identifier facilement les parties corres- pondantes de ces figures. Le répéteur 6 est indiqué par un rectangle comprenant seulement les éléments qui sont nécessaires à une compré- hension facile de l'invention. Ce répéteur 6 est montré connecté en- tre deux sections de ligne pour répéter dans une direction d'ouest à est, une large bande d'ondes représentant par exemple une série d' ondes porteuses modulées par des ondes phoniques.
Connectés au circuit de départ du répéteur 6 sont deux filtres 40 et 41. Pour détourner respectivement de la seétion de ligne Est une onde pilote à basse fréquence de 60 Kilocycles, et une onde pi- lote de haute fréquence de 1024 kilocycles, l'onde pilote de 60 Kilo- cycles est transmise sélectivement à travers le filtre 40 ves le régu -lateur de gain 8 (montré seulement par un reotangle), et qui fonc- tionne comme cela a été décrit en référence avec la figure 4,pour appliquer une polarisation variable sur le conducteur 18 et à tra- vers le filtre 19 vers la grille du premier tube 10 du répéteur 6 de manière à faire varier le gain amplificateur. Ce régulateur peut âtre omis si on le désire et sera ordinairement utilisé seulement à certaines des stations répétitrices.
L'onde pilote de 1024 Kilocycles est transmise sélectivement à travers le filtre 41 vers la grille du tube 50 de l'étage d'entrée du régulateur 9. Ce régulateur introduit une modification qui varie avec les différentes fréquences de la ban -de transmise pour compenser les quantités différentes d'affaiblisse- ment produites pour un changement donné dans la température de la ligne.
Ainsi que cela a été décrit plus complètement en référence avec la figure 4, un changement dans le potentiel de grille du tube 50 produit un changement dans la quantité d'énergie rectifiée dans le circuit grille du tube 51 à travers la résistance de polarisation 52, ce qui change à son tour la polarisation sur la grille 60 du tube 55.
La grille 60 reçoit continuellement une onde de voltage de 60 cycles d'une source convenable à travers le transformateur d'entrée 57.comme
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le potentiel oonstant de la grille 60 est modifié,le tube 5b trans- met des quantités variables de cette onde de courant alternatif vers le circuit de départ. Une partie de l'onde de courant alternatif four -nie est transmise à travers le transformateur 65 vers le circuit 29 à l'élément de chauffe 26 dans la chambre 24, et dans le but de faire varier la température de la résistance en sulphide d'argent 25,ce qui amène une modification dans la perte shunt à travers le répéteur 6,et ce qui contrôle son gain.
La résistance 25 est un élément d'un réseau dont le restant est schématiquement indiqué en 23, ce réseau servant à traduire les variations en résistance de l'élément 25 en variation d'affaiblissement correspondante à la relation requise et comme déterminée par la caractéristique de ligne. Donc on voit que le premier effet d'un déphasage dans le niveau de l'onde pilote four -nie à haute fréquence par le répéteur 6 est de changer la quantité de courant de chauffe dans l'élément 26 à travers le chemin de con- trôle 9. Ce changement dans le courant de chauffe affeote le sulphide d'argent 25, qui produit uhe modification dans le gain du répéteur dans une direction vpulue pour rétablir le niveau de l'onde pilote fournie à sa valeur normale.
Le chemin de contrôle 9 est aidé dans cette action par l'emploi d'une alimentation en retour dans le tube 55, ainsi que cela a été décrit en référence avec la figure 4. Cet effet d'alimentation en retour est assuré par l'emploi du transformateur 66 et du tube rec- tificateur à deux éléments 56 à travers lequel sont connectées la bobine de retardation 70 et la haute résistance 68 shuntée par le condensateur 71. On peut noter que la résistance 68 se trouve dans le chemin de la grille 60 du tube 55 de sorte que le oourant rectifié de 60 cycles pour le rectificateur 56 développe un voltage dans la ré -sistance 68 qui modifie la polarisation de la grille 60.
Cette action d'alimentation en retour accentue le contrôle qui est produit par un changement dans l'onde pilote appliqué sur la grille du tube 50,ainsi que cela a été décrit plus complètement en référence à la figure 4.
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On a trouvé que si une quantité suffisante de retard ou si un temps voulu est donné au circuit d'alimentation eà retour pour le tube 55, la quantité d'alimentation en retour utilisée peut être accrue à des valeurs beaucoup plus hautes que celles qui seraient utilisées avec une quantité insuffisante de retard ou un temps impropre dans le cir -cuit sans amener celui-ci dans une condition d'instabilité.
On a trou -vé le moyen d'utiliser une quantité suffisante de l'action de l'ali -mentation en retour pour effectuer la régularisation à travers une large bande de voltage requis, ou même pour achever la régularisation suivant une courbe inférieure (o.à.d. une courbe négative) teut en maintenant le circuit dans une condition parfaitement stable, ce qui était un résultat généralement considéré comme impossible avegle type de contrôle ordinaire. En d'autres termes, on a trouvé le moyen, avec des valeurs variant largement du voltage reçu, soit de maintenir le voltage de départ à la même valeur, ou de produire une puissance dé- crue avec une puissance reçue accrue.
En considérant par exemple les courbes de la figure 2,les deux courbes A et B sont les mêmes que les courbes D et C de la figure 3, et elles se rapportent respectivement aux conditions dans lesquelles aucune alimentation en retour dans le régulateur n'a lieu (courbe A) et à la condition dans laquelle la quantité d'alimentation en retour en concordance avec l'arrangemeht de la figure 4 (courbeB)a lieu. On a trouvé qu'il était possible d'employer de telles quantités d'alimen -tation en retour, ainsi qu'il résultera par exemple dans une courbe du type montré en C, laquelle a une section plate pour une rangée de circuits de courant reçus s'étendant d'environ moins 45 à moins 63 de- cibels.
On a aussi trouvé possible d'utiliser une quantité plus gran -de d'alimentation en retour dans le régulateur pour assurer une régu -larisation telle que celle indiquée par la courbe D qui, pour une lar -ge bande de niveaux de courant d'arrivée accru, assure une réduction graduelle du niveau de coûtant fourni. La manière suivant laquelle ces effets sont obtenus sera maintenant décrite.
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Considérant le circuit de la figure 5, la résistance 68 dans un cas a une valeur de 0,5 megohm tandis que la capacité 71 est for- mée par un condensateur de 80 miorofarads, leur combinaison donnant une période de 40 secondes (pour 63% de charge du condensateur).Dans un autre cas, la résistance 68 était de 5 megohms et la capacité 71 était de 16 microfarads,ce qui donne une période de temps de 80 se- condes (pour 63% de charge du condensateur). Ces valeurs se comparent avec une période de temps comme précédemment utilisée de l'ordre d' une fraction de seconde.
Il est nécessaire, afin que le circuit dans son ensemble soit stable, d'avoir le fonctionnement de l'élément à sulphide d'argent (ou quelque autre élément variable de contrôle) plus rapide que l'action d'alimentation en retour dans le tube 55 à travers le tube rectificateur 56. Dans le circuit dans lequel la résistance 68 et le condensateur 71 ont les valeurs données ci-dessus le temps de l'élément en sulphide d'argent était de l'ordre de 15 se -condes pour le refroidissement et 20 secondes pour le chauffage pour un changement de résistance total variant entre 0 et l'infini.Puis- qu'un condensateur exige quatre fois aussi longtemps pour acquérir pratique@ent cent pour cent de charge que pour acquérir soixante-trois pour cent,la comparaison entre le temps utilisé par le sulphide d'ar- gent dt le retard dans l'alimentation en retour,
s'il se fait sur la même base, peut prendre la période de temps de ce dernier comme qua- tre fois la valeur de quarante à quatre-vingt secondes dans les exem -ples donnés. Dès lors, le fonctionnement de l'élément à sulphide d'argent était plusieurs fois plus rapide que celui du circuit à ali- mentation en retour. Comme cela a été noté précédemment,la quantité d'alimentation en retour qui peut être utilisée pendant q'on maintient le circuit stable, dépend du retard du circuit d'alimentation en re -tour relativement au temps de fonctionnement du reste du système.
La figure 8 montre une série de courbes donnant la relation exs -tant entre le voltage d'entrée à la grille du tube 50 et la quantité de courant fournie à travers le circuit 29 à l'élément de chauffe.La
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courbe E correspond la condition de non alimentation en retour pour le tube 55 à travers le transformateur 66. Les courbes Et, F, G et H représentent successivement des quantités accrues d'alimentation en retour obtenues en faisant varier par exemple la résistance 81.
Les courbes E', F et G sont successivement plus raides que la cour- be E, tandis que la courbe H montre une inclinaison en sens inverse.
C'est en utilisant une courbe telle que H qu'une caractéristique de répéteur de la forme de la courbe D de la figure 6 peut être obtenue.
La courbe H apparat! encore sur la figure 7 ensemble avec trois cour- bes, K, L et'N, qui montrent les relations entre le courant de chauf- fe de l'élément à sulphide d'agent et le gain de l'amplificateur.En supposant que le courant d'arrivée à l'amplificateur est constant à trois valeurs différentes, la courbe K correspond à un niveau élevé (ou à une atténuation de ligne relativement basse), la courbe L à un niveau intermédiaire, et la courbe N à un faible niveau. On peut ob- server qu'au point où ces courbes se coupent, la courbe H a un chan- gement relativement faible dans le courant de chauffe,résultant dans un changement rapide dans le gain amplificateur.
On peut aussi ob- server de la {forme de la courbe E qu'un changement relativement faible dans le voltage d'entrée régulateur (ou dans l'énergie fournie du répéteur) produit un changement rapide dans le courant de chauffe.
Le point d'intersection des courbes H et K correspond à un courant de chauffe de 41,5 milliampères; l'intersection des courbes H et L cor- respond à un courant de chauffe de 31,5 milliampères, et l'intersec- tion des courbes H et M correspond à un courant de chauffe de 23 mil- liampères. Ainsi pour un niveau d'entrée correspondant à la courbe K, la régularisation peut avoir lieu vers la valeur d'un courant de ohauf -fe de 41,5 milliampères,et pour des niveaux d'entrée correspondant aux courbes L et N la régularisation peut avoir lieu pour des valeurs de courant de chauffe de 31,5 et de 23 milliampères respectivement.
En se référant pour un but de comparaison à la courbe E de la figure 8, on peut supposer que le point normal est au point O.-. Un accroissement dans le courant d'arrivée-régulateur provoque un accrois-
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sement dans le courant de chauffe à la même valeur, P par exemple.
Si la valeur P du courant de chauffe doit être maintenue indéfiniment, il doit y avoir un courant d'entrée au régulateur plus grand que la normale de la valeur NQ. Aussi longtemps que ce courant arrive entiè- rement du côté de sortie du répéteur(et dans ce cas il n'y aura pas d'alimentation en retour dans le régulateur) il doit toujours y avoir un voltage non équilibré, ou en d'autres termes, une correction non omm -plète, comme il est reconndans le cas de systèmes régulateurs à ao- tion réversible. En pratique au lieu de chercher à maintenir le cou- rant correcteur à sa valeur requise, on effectue une action de reoher -ohe dans laquelle a lieu alternativement une correction supérieure et une connexion inférieure autour d'une valeur moyenne représentant approximativement la correction.
En contraste avec cette situation, l'arrangement de la figure5 rend possible un réglage oomplet autour d'une valeur requise quelcon- que du courant de chauffe dans une large partie de la courbe(telle que H).Cela est accompli en rendant inutile pour le courant de sortie du répéteur (circuit d'entrée du régulateur) d'être prqtiquement supéri- eur à celui qui indique la direction du changement requis pour mainte -nir le réglage en certains points. Le courant de chauffe reste à la valeur voulue, soit grande, moye= ou faible, suivante cas, par une action d'alimentation en retour. une tendanoe de se départir de la va -leur correcte est aussitôt prise par le régulateur comme une indica- tion pour amener le courant de chauffe à une nouvelle valeur,laquelle est ensuite maintenue soumise à une indication du courant de sortie du répéteur.
Donc pour une valeur queloonque dans la rangée du régulateur il n'y a aucune nécessité pour un courant de départ,non compensé, de maintenir un courant correct ou un voltage proportionnel. Bien que ce- la ressemble à une action de recherche, il y a une importante diffé- rence en ce que le oourant ou voltage correcteur peut être maintenu approximativement à la valeur nécessaire,sans que le voltage de sor- tie quitte sa valeur normale. Les changements du courant de sortie nécessaires sont réduits à ceux requis pour indiquer au régulateur,
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soit que le courant correct est toujours à la valeur voulue soit qu'il doit être changé.
En considérant maintenant la figure 5 on suppose que le systè- me est établi pour suivre une courbe de pente négative, telle que la courbe D de la figure 6, et que l'énergie reçue est normale,exigeant un courant de chauffe de 31,5 milliampères (figure 7). Le gain ampli -ficateur est alors conforme à la courbe L par rapport à l'effet de changement dans le courant de chauffe. Afin de fournir ce courant de chauffe on doit supposer que le tube 55 fonctionne comme un tube à polarisation automatique aux points voulus de sa caractéristique.
Puisque l'énergie fournie est normale, il y a une énergie normale re- çue au tube 50 (2,5 volts), une polarisation normale développe dans la résistance 52 par le courant rectifié du tube 51, et une autre po -larisation développée par l'onde d'alimentation en retour rectifié e à travers la résistance 68. Ces voltages produisent la polarisation existante sur la grille 60 du tube 55, et son changement dans l'éner -gie fournie par le répéteur, la grille 50 retenant cette valeur de polarisation.
Si maintenant il y a un léger changement dans l'énergie four- nie, par exemple un accroissement, cela produit un décalage immédiat dans la polarisation de la grille 60 pour accroître le courant de chauffe. Ce décalage de polarisation a lieu avant que l'alimentation en retour lente puisse répondre, et dès lors c'est le même effet que celui qui arriverait sans alimentation en retour, ce qui peut être re- présenté par la courbe E de la figure 8.
Après un certain temps l'alimentation en retour s'accroît et produit un décalage dans la polarisation de la grille 60 dans la même direction. Par suite de la durée de l'alimentation en retour,ce déca -lage ne progresse pas très fort jusqu'à ce qu'une correction quelcon -que a déjà eu lieu dans le gain du répéteur, et par conséquent jus- qu'à ce que l'énergie fournie par le répéteur soit réduite. Cette ré- duction dans l'énergie fournie enlève de la grille 60 l'accroissement
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de polarisation positive due à l'augmentation d'abord supposée dans cette énergie fournie, mais l'établissement graduel de l'action d'a- limentation en retour tend à maintenir la polarisation de grille à la valeur voulue pour effectuer une correction complète du gain ré- péteur.
L'alimentation en retour reste pratiquement à la même valeur indéfiniment en l'absence d'un changement dans l'énergie fournie par le répéteur. Quand un tel changement a lieu, l'alimentation en retour est amenée à une nouvelle valeur de la manière générale décrite pré- cédemment.
On peut supposer de la courbe H qu'une diminution dans l'éner- gie reçue du régulateur amènera, soit un accroissement, soit une di- minution dans le courant de chauffe, spécialement quand on opére sur la courbe M du gain au répéteur, ou quand un accroissement dans l'é- nergie reçue par le régulateur n'aura aucun effet correspondant dé- finitif sur le courant de chauffe. Cependant la courbe H doit être in -terprétée comme renfermant un élément à temps,comme ci-dessus expli- qué. Il n'y aura aucune incertitude ou instabilité puisque l'effet initial est en concordance avec celui de la courbe Et, et l'effet éventuel indiqué par la courbe H doit suivre la même direction que l'effet initial.
On peut voir de ce qui vient d'être dit que le réglage peut avoir lieu de la même manière vers un point quelconque de la courbe H en-dessous de la courbure la plus élevée où le réglage s'effectue sur la partie horizontale de la courbe. On considère, par exemple, une autre valeur de l'affaiblissement de ligne exigeant un gain élevé au répéteur, représenté par la courbe M. Le réglage doit avoir lieu verqle point de 23 milliampères de courant de chauffe. ce point était atteint en réduisant l'énergie fournie par le répéteur résultant dans une diminution de l'amplitude de l'onde d'alimentation en retour dans le tube 55 jusqu'à ce que l'opération à la valeur donnée du courant de chauffe soit atteinte.
Une faible polarisation correspondante est développée à travers la résistance 68, maintenant le courant transmis
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à travers le tube 55 à la faible valeur voulue. Si l'énergie reçue reste fixée après un certain temps,, une tendance quelconque pour l' énergie fournie de changer est interprétée comme due à un écart du courant d'alimentation en retour de sa propre valeur,qui est corrige de la manière décrite. Ainsi avec une énergie reue constante au ni- veau supposé,le fonctionnement du régulateur a lieu vers le nouveau point normal du courant de chauffe. Le caractère du réglage est déter -miné par la forme de la courbe H en référence aux courbes du gain de chauffe K, L, M.
Le réglage total peut être fait d'une pente positive, d'une pente nulle, ou d'une pente négative (courbes B, C ou D, par exemple).
Pour essayer le régulateur ou pour observer comment il se com- porte, son circuit d'entrée et son circuit de sortie peuvent être dé- connectés en rompant les conducteurs 87 et 29 au point X,et le com- mutateur 83 doit être fermé pour connecter une source de polarisation, variable- 82,84, à la résistance 86. L'inducteur du compteur 85 peut être lu suivant la variation du potentiel appliqué à 86, donnant une courbe qui peut être tracée entre le/courant d'entrée du régulateur et le courant de chauffe. En utilisant un ajustement différent de la ré- sistance 81 pour chaque courbe, une. famille de courbes du type montré figure 8 peut être obtenue.
On a observé que l'action sur un type quel -conque de courbes, telles que E à H, est possible faoilement,et que même quand l'opération sur une courbe de pente négative, telle que la courbe H, il est possible en surveillant les indications du compteur, et en faisant quelques corrections à la main dans le voltage appliqué à 86, de maintenir le réglage uniforme en un point quelconque inféri- eur à la courbure la plus élevée de la courbe. Dans le système répéteur complet de la figure 5, les faibles changements correspondant à ceux faits manuellement dans un tel essai,sont effectués dans la forma de faiblesvariationsdans l'énergie reçue du régulateur,et il en résulte des changements correspondants dans le gain répéteur.
Cependant la grandeur de ces variations dans l'énergie fournie par le répéteur est très faible en comparaison du potentiel de grille total du tube 55 sur
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une base équivalente.
La variation de perte de transmission avec la température chan- ge aux différentes fréquences et dans une large bande,la différence dans ces pertes est assez grande pour exiger une correction dans un long système. Le changement dans l'affaiblissement pour un changement donné dans la température est naturellement dans la même direction pour toutes les fréquences, mais est plus grand dans la rangée entre 23 et 30 Kilocycles. La correction est faite en introduisant un chan -gement uniforme suffisant pour corriger le taux le plus grand de changement dans l'affaiblissement. Cela permet que le dispositif à réglage uniforme ajoute trop de gain à toutes les fréquence s,excepté à la ou les fréquences auxquelles le taux maximum de changement avec la température a lieu.
Pour de longs systèmes une perte variable doit être ajoutée à la perte par câble à toutes les autres fréquences que la ou les fréquences oompensées par le régulateur uniforme. Cette correction différentielle ou supplémentaire est désignée ici comme une correction de torsion ou/différentielle qui se distingue de la correction uniforme.
Dans/un système à courants porteurs et par câble long il y a or- dinairement un certain nombre de stations répétitrices non surveillées oomprises entre des stations répétitrices surveillées, p.e. deux,trois, quatre ou cinq stations non surveillées placées entre deux stations surveillées voisines. Il est désirable de maintenir les appareils aux stations non surveillées aussi simples que possible et de placer les mécanismes de correction aux stations surveillées. Pour cette raison il est désirable de faire la compensation uniforme à chaque station répétitrice tandis que la correction différentielle est faite seule- ment aux stations surveillées.
Dans la figure 9 on suppose que la ligne 110 est une des diffé- rentes lignes qui peut être placée à l'intérieur d'une enveloppe en plomb, chaque ligne étant équipée pour une transmission téléphonique multiplex par oourants porteurs utilisant des fréquences d'une large
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bande. Tous les 9 Kilomètres le long de la ligne 110 se trouve une station répétitrice non surveillée R8, R9, eto, et à de longs inter- valles le long de la ligne 110 se trouvent des stations répétitrices surveillées dont l'une est représentée en RR.
Un fil pilote courttel que PL1, PL2, etc. est associé avec chaque section répétitrice et se termine dans un dispositif de contrôle C4, C5, etc, pour changer au -tomatiquement le gain des répéteurs R8, R9, etc, dans une manière qui sera décrite par la suite. Un long fil pilote PL4 s'étand/sur la distance séparant des stations répétitrices surveillées,telles que RR, et est associé avec un mécanisme de contr8le C7 pour régler la caractéristique du répéteur.
La manière suivant laquelle le contrôle C6 règle le gain d'un répéteur à la station RR peut être la même que celle utilisée à oha- cune des stations non surveillées. Cependant, la station surveillée comprend un réseau compensateur différentiel 109, indiqué comme étant contrôlé par une connexion 112 avec le macanisme On* Cela étant, le mécanisme de contrôle à fil pilote long agit sur le réseau 109 pour régler la quantité de corrections différentielles, et compenser le changement inégal dans¯la caractéristique de transmission de la ligne à travers la rangée de fréquences utilisées.
Afin d'achever la correc -tion totale à la station répétitrice ER par l'action combinée de deux dispositifs C6 et On,qui exercent le contrôle indépendant sur le répéteur RR, le mécanisme C7 contrôle le mécanisme associé avec le fil pilote court en changeant une résistance lll,associée avec ce mécanisme C6, de maniera à assurer une relation coopérative convena- ble entre C6 et C7. Puisque le type de mécanisme de contrôle utili- sé à chacune des stations répétitrices non surveillées est le même que C6 à la station RR, une description du mécanisme C6 de la figure 10 suffit et sert aussi bien pour les mécanismes C4 ou C5 des stati- ons R8 ou Rg.
D'après cette figure 10, la ligne 110 aboutit à l'intérieur d'un compartiment protégé 117 dans un transformateur d'arrivée 107
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dont le circuit seoondaire conduit à un répéteur amplificateur 108.
Un transformateur de sortie 113 relie 108 à la section suivante de la ligne 110. On considère d'abord les parties de cette figure ap- partenant au mécanisme de contrôle du fil pilote court, o.à.d. au mé -canisme utilisé à une station non surveillée. On suppose que les com -mutateurs 119, 119, sont placés vers la gauche de cette figure,éli- minant ainsi l'égalisateur 118 du circuit. On suppose de plus que le répéteur 120 est absent. Une autre supposition est nécessaire,otest que les commutateurs 127,montrés associés aveo le conducteur pilote 121, correspondant au fil pilote PL3 de la figure 9, sont amenés sur leur position alternée déconnectant ainsi les conducteurs du fil pi- lote des conducteurs142.
Dans ces conditions on peut voir que le répéteur 108 est inclus dans la botte protégée et est connecté entre deux sections de la li- gne 110. Le répéteur 108 est de préférence du type à alimentation en retour stabilisée, dans lequel les conducteurs pour cette alimentation en retour partent du circuit de sortie de 108 et passent à travers un réseau égalisateur 114 vers le côté d'entrée du répéteur 108 pour four -nir en retour une quantité relativement grande d'ondes,de manière à réduire le gain du circuit répéteur. Le répéteur comprend,en pratique, plus qu'un étage d'amplification et aura le gain élevé requis pour la large bande convenable de transmission.
L'égalisateur 114 peut être un réseau égalisateur fixe présentant une caractéristique de transmis -sion semblable à celle d'une section de ligne 110 de. manière à per- mettre au circuit 108 de compenser des affaiblissements inégaux de courants de différentes fréquences dans la bande utilisée transmise à travers la ligne 110. Le circuit d'alimentation en retour de 1' amplificateur 108 est montré en détail figure 11.
Le gain du répéteur peut être changé en faisant varier la ca- pacité C2 du condensateur 213 et la capacité C3 du condensateur 214, et si ces deux condensateurs varient en unisson de manière que C2 + C3 soient constants, le changement de gain ainsi produit est indé- pendant des changements de gain effectués en faisant varier la capacité
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C1 du condensateur 116. En installant le répéteur,le gain effectué pour une température moyenne de la ligne 110 peut être réglé à la va- leur voulue en changeant les deux condensateurs 213 et 214,tandis que l'on maintient la somme de leurs capacités C2 + C3 constante.
Alors comme l'affaiblissement de ligne varie, le condensateur 116 peut être modifié par le contrôle pilote automatique,et les changements de gain seront de valeur et de signe convenables si le fonctionnement du mé- canisme de contrôle est établi d'une manière satisfaisante par rapport aux changements d'affaiblissement de ligne, même si en différentes ste -tions répétitrices oû les répéteurs peuvent être installés,des éta- lonnages différents des condensateurs 213 et 214 sont nécessaires pour donner au répéteur son gain normal. Ainsi la même forme de mécanisme de contrôle pilote peut être utilisée à toutes les stations répétitri- -ces , même si les sections répétitrices varient de longueur et exi- gent des répéteurs ayant des gains normaux différents.
L'indépendance des deux contrôles de gain peut être montrée de la manière suivante : si une haute valeur du facteur d'amplification @ est utilisée pour l'amplificateur 108, et si ss indique un fac- teur d'alimentation en retour, le produit @ss est grand et l'amplifi- cation peut être rendue proche de 1/ss. Si une grande valeur d'ali- mentation en retour est utilisée, ce qui s'approche de cette condition , le changement dans le gain amplificateur est presque égal au change- ment du rapport E où ces quantités représentent les voltages mesurés e aux points indiqués sur la figure 11. On suppose aussi que l'impédance de C3 est grande comparée à l'impédance du circuit à alimentation en retour vers la droite de C3 sur le dessin.
Dans un des exemples utili -sés, l'impédance de C3 n'était jamais moindre que 50.000 ohma aux fréquences transmises tandis que l'impédance du circuit d'alimentation en retour était d'environ 4. 000 ohms. De l'inspection du dessin de la figure 11,les équations suivantes peuvent être établies :
EMI26.1
e G3 E c 3 + C 1 + C 2
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EMI27.1
ou G c E 1- + 2 + 1 e = ë3 3 C C (0 + C ) = 1 + 2 +183 03 G3 (0 + 0 ) 2 6 C C C C + 2 + C I + 1 C (0 1 + 2 G 3 2 3 3 2 3 C = 1 + 2-t-C CC C 1 t 1 2 Gk 3k' 1 t 2 1 t 1
Cette dernière expression a la forme d'un produit de deux fac- teurs.
Le manque de dépendance des facteurs est visible si C + C
2 3 est toujours maintenu égal à C. Le voltage d'alimentation en re- tour peut être varié en changeant l'un ou l'autre facteur, et dès lors en changeant la valeur de C2 ou la valeur de C1. De plus, le taux ou
C3 loi de changement du voltage d'alimentation en retour produit par la C2 variation de C1 est le même pour différents ajustements de C2/C avec C3 leur somme toujours constante.
Les Plaques du condensateur 116 peuvent avoir une forme telle qu' un taux donné de mouvement angulaire sous le contrôle d'un mécanisme convenable produit des changements de capacité satisfaisants pour des changements d'affaiblissement d'une ligne. La figure 13 montre une forme de plaque pouvant être utilisée. Les plaques rotor et stator ont toutes deux le même contour. Ce même type de condensateur et le même mécanisme par fil pilote était utilisé à tous les points répé- teurs sur la ligne nonobstant que certaines stations répétitrices étaient de plus grandes atténuations que d'autres,exigeant différents gains répéteurs normaux.
Par l'emploi d'un condensateur correcteur 216,la caractéristi- que du changement de gain du condensateur régulateur 116 peut être
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modifiée considérablement,adaptant ainsi la même forme de condensateur à différentes situations. Si la capacité totale CS obtenue en addition -nant ensemble C1 à son ajustement minimum avec C et C , et la capaci 2 3 -té de 216 égalée à 130 f dans un circuit particulier, alors quand C1 varie de son ajustement minimum à son ajustement maximum, un chan- gement linéaire de 12 décibels dans le gain amplificateur est obtenu ainsi qu'il est indiqué par la courbe médiane de la figure la qui est une ligne droite.
comme la capacité de 216 varie pour produire d'autres valeurs de capacité totale CS' les changements de gain pour des variations de C1 suivent différentes courbes montrées sur cette figure. Le condensateur 216 offre ainsi un moyen convenable de compen -sation entre les changements de gain produits par C1 et les change- ments de gain requis pour obtenir une compensation exacte pour des va- riations clans l'affaiblissement de la ligne. Le condensateur 216 peut être établi à une valeur correspondant à une des courbes de la figure 12,ou à quelques autres courbes voulues, et se maintenir à cette valeur aussi longtemps que la caractéristique du reste du système reste in- changée.
Dams la figure 11A et dans la figure 10 les deux condensateurs 213 et 214 de la figure 11 ont été remplacés par un appareil à trois plaques comprenant des plaques fixes 223 et 224,et des plaques mobi- les 222 qui se meuvent,ainsi que la capacité par rapport à la plaque 223 diminue, taàdis que sa capacité par rapport à la plaque 224 aug- mente de la même valeur. Cette construction peut être utilisée pour faciliter le maintien constant de la somme C + C .
2 3
Le mécanisme pour régler le condensateur 116 est contrôlé par le fil pilote 121 qui, avec les commutateurs 127 occupant leur posi- tion alternée, est connecté dans un bras du pont 122 en série avec la résistance fixe 124. Les autres bras du pont sont montrés en 123 et 126 avec une résistance équilibreuse 128 comprise entre les bras 124 et 126. Le pont 122 est alimenté en courant par la batterie 130. Un galvanomètre automatique 129 est connecté à travers une diagonale du
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pont, ce galvanomètre étant de préférence d'un type connu renfermant un moteur secondaire tournant continuellement et un mécanisme embray- eur sous le contrôle du galvanomètre.
De cette manière,quand le pont est déséquilibré, il est automatiquement ramené à l'équilibre voulu par la rotation de l'arbre 131 à travers un angle proportionnel à la valeur du déséquilibrement. La rotation de l'arbre 131 dépasse l'in- dex sur la résistance équilibreuse 128 par l'intermédiaire d'un engre- nage à réduction.
La rotation de l'arbre 131 d'une certaine valeur angulaire est nécessaire pour équilibrer à nouveau le pont,ce qui meut le rotor du moteur principal 133 d'un angle correspondant. Ce moteur est pourvu d'un enroulement stator 134 alimenté de courant alternatif par une source convenable queloonque. L'enroulement rotor est montré d'une construction bien connue triphasée, dont trois points à 1200 sont connectés par les trois fils 138, 139, 140, à un enroulement sembla- ble sur chaque moteur secondaire,dont le nombre dépend du nombre de répéteurs qui doivent être contrôlés par le conducteur 121. Un tel moteur secondaire comprend un rotor 135 et un stator 136 placés à l'intérieur de la botte protégée 117, mais située dans un comparti- ment qui est soigneusement protégé du circuit répéteur.
Le rotor 135 est connecté à un engrenage réducteur convenable 137 qui peut être désirable, et à travers cet engrenage est connecté au rotor du condensateur variable 116,ainsi que cela est indiqué.
Si la température du câble,comprenant la ligne 110, varie, un changement de température correspondant a lieu dans le conducteur pi- lote 121, ce qui amène un déséquilibrement dans le pont 122. On sup- pose que le changement consiste en une élévation de température de câble exigeant un accroissement dans le gain du répéteur 108. Quand le pont est déséquilibré,le galvanomètre automatique 129 rétablit 1' équilibre en faisant tourner l'arbre 131 à travers un angle convenable amenant l'index à se mouvoir le long de la résistance 128 jusqu'à ce que le pont soit équilibré.
Cela fait tourner le rotor du moteur prin- cipal 133 qui est électriquement relié aux moteurs associés avec tous
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les répéteurs devant être réglés, et provoquant ces derniers mo- teurs à tourner d'une valeur correspondante et à occuper la position voulue. Ce mouvement du rotor 135 produit un mouvement du rotor du condensateur 116 dans une direction telle qu'il réduit la valeur du voltage qui est renvoyé vers le circuit d'entrée de l'amplificateur 108. Puisque le voltage de l'alimentation en'retour est dans une di -rection pour réduire le gain de l'amplificateur 108, une réduction du voltage amène l'accroissement du gain résultant.
La proportionna -lité des diverses parties est telle que l'accroissement dans le gain du circuit répéteur 108 compense justement l'accroissement dans l'af -faiblissement de la ligne qui est supposée nécessaire. Une diminuti -on dans la température du câble amène un mouvement des moteurs dans une direction inverse de manière à réduire le gain du répéteur d'une valeur appropriée.
Une description sera donnée de la manière de fonctionnement des appareils régulateurs associés avec le fil pilote long PL4 de la figure 9,et la coopération entre ces appareils régulateurs et ce- lui déjà décrit qui est contrôlé par le fil pilote court . Dans ce but on suppose que les commutateurs 119 de la figure 10 sont dans la position montrée sur le dessin,plaçant ainsi le réseau régulateur 118 en shunt à travers la ligne entre les répéteurs 108 et 120. Le commutateur 127 est aussi supposé être dans la position montrée au dessin de sorte que les conducteurs 142 sont inclus en série avec le conducteur pilote 121.
Le fil PL4 ou 150 conduit à un pont 151 qui peut être sembla- ble au pont 122 déjà décrit. Le pont 151 comprend une résistance équilibreuse 152 et à ses diagonales opposées sont connectés respec- tivement la batterie 156 et un galvanomètre automatique 153. Celui-ci en fonctionnant rétablit l'équilibre du pont 151 quand cet équilibre est rompu, et fait tourner l'arbre 154 amenant l'index à se mouvoir le long de la résistance 152 au moyen d'une connexion mécanique entre l'index et l'arbre 154 à travers l'engrenage 155 . L'arbre 154 conduit au rotor du mteur principal 157 qui est connecté au rotor des motehrs
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159. Les enroulements stators 158 et 160 sont indiqués respective- ment pour le moteur principal et le moteur secondaire de manière à fournir de l'énergie au courant alternatif.
Le moteur secondaire 159 est connecté à travers l'engrenage 161, si cela est nécessaire, à l'arbre 162 qui fait mouvoir les index sur un certain nombre de résistances 163,164, 165. La résistance 163 est connectée aux cir- cuits de charge 142 et est donc insérée en série avec le conducteur pilote 121. Chacune des autres résistances 164,165, etc. conduisent à un réseau différent 118 associé avec des répéteurs différents de- vant être réglés . Lazésistance variable 164 modifie la forme de la caractéristique de l'égalisateur 118 auquel il est connecté par les conducteurs 141. Sa forme varie d'une manière convenable par le con- trôle d'une résistance telle que 164. Le réseau 118 peut être du ty- pe général décrit dans le brevet américain 1.591.073 du 6 juillet 1926.
Puisque les variations dans l'affaiblissement avec un change- ment de température sont plus grandes aux fréquences intermédiaires de la bande (p. e. 28 Kilooycles) il est nécessaire que la forme de l'égalisateur 118 soit telle qu'elle introduise des changements plus grands dans l'affaiblissement du réseau aux deux extrémités de la ban -de transmise. Une succession de courbes caractéristiques du réseau 118,prises à différents ajustements correspondant à différentes tem- pératures, apparaît donc comme une suocession de courbes avec une sé- paration plus grande à leur région extrême de hauts et basse fréquen- ces que dans la région de 28 Kilocycles.
S'il était possible de dési- gner le réseau 118 ainsi que la perte à une fréquence quelconque (la fréquence la plus désirable étant celle à laquelle le régulateur uni- forme opère) restait constante pendant la forme de sa caractéristique modifiée sous le contrôle de la résistance 164, il ne serait pas né- cessaire de interconnecter les mécanismes de contrôle du fil pilote long et du fil pilote court pour une action mutuelle. En pratique on a trouvé que quand un réseau varie pour correspondre à un changement de température il change sa caractéristique à toutes les fréquences
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dans lavande utilisée aussi bien qu'ayant produit la forme voulue pour les connexions.
En d'autres termes le changement d'affaiblisse- ment total exercé par le changement de la quantité de réglage diffé- -rentiel du réseau 118 peut être résolu en une variation uniforme (la même à toutes les fréquences) plus une variation différentielle qui est moindre dans le voisinage de 28 Kilocycles et qui s'accroît pour des fréquences de part et d'autre de sa valeur minimum. La com- posante de ce changement d'affaiblissement,qui est la même à toutes les fréquences, n'offre aucun but pratique et est en réalité indési- rable puisqu'elle forme la fonction du mécanisme régulateur à fil pilote court pour effectuer tous les changements de gain uniforme qui sont nécessaires pour une compensation complète du câble.
Les mécanismes régulateurs à filspilotes long et court sont ainsi interconnectés que le changement de gain uniforme introduit par le régulateur à fil pilote court compense la composante uniforme du changement en perte introduite par le réseau 118, de sorte que le changement de gain uniforme total pour le répéteur tout entier est toujours maintenu à la valeur voulue. Cela est accompli particuliè- rement dans le circuit décrit par la connexion d'une résistance varia- ble 163 en circuit avec le fil 121.
Chaque fois que le mécanisme régu -lateur opère pour varier la résistance 164, afin de changer la quanti -té de corrections différentielles par le réseau 118, la résistance 163 varie aussi pour contrôler le pont 122 et son mécanisme régulateur afin de faire varier le condensateur 116 et effectuer un changement de gain uniforme dans le circuit 108 qui contrecarre exactement l'effet de la composante uniforme du changement de gain introduit par le ré- seau 118.
L'emploi des moteurs interconnectés électriquement ainsi qu'il est décrit, assure une grande exactitude du contrôle avec simplifica- -tion des appareils. Dans la station répétitrice usuelle l'espace a une grande importance, et il est nécessaire que les pièces des appa- reils, ainsi que les fils ou autres parties structurales,soient aussi simples que possible. Les moteurs eux-mêmes peuvent être très petits
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puisque leur charge consiste principalement du rotor d'un condensa- teur à air et même cette faible charge est réduite à travers l'engre -nage. Les conducteurs à trois fils peuvent être amenés vers un am- plifioateur quelconque sans complications. Un mouvement angulaire de l'arbre contrôleur principal est répété avec une grande précision.
On a aussi trouvé pratique d'actionner cinquante moteurs ajusteurs de gain par un simple moteur principal, et cela n'est pas donné comme une limite mais plutôt comme un cas pratique .
L'invention a été exposée et décrite sous forme d'arrangements particuliers donnés à titre d'exemple mais évidemmant elle ne leur est pas limitée et des modifications peuvent être apportées à ces ar- rangements tout en restant conformes aux principes de l'invention.
REVENDICATIONS
1 - Système électrique d'onde de signalisation comprenant une longue ligne soumise à des variations dans l'affaiblissement et des répéteurs placés à certains intervalles, dans lequel un moyen est pré- vu en certains points répéteurs pour effectuer un changement compensa -teur dans les appareils répéteurs en ces points, et un moyen en d'au -tres points répéteurs moins fréquents pour effeotuer un changement compensateur d'un genre différent dans les appareils en ces points moins fréquents.
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