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Générateur d'oscillations électriques.
La présente invention concerne un générateur d'oscillations électriques et, plus particulièrement, des mesures pour améliorer l'effet de réaction dans des oscilla- teurs avec tubes électroniques, de préférence pour oscilla- tions haute fréquence.
Les dispositions de générateurs à réaction usuelles se composent d'un tube à décharge dont le circuit de sortie est relié à un circuit d'entrée accordé déterminant la fréquence, de sorte que de l'énergie d'oscillation du cir- cuit de sortie est reconduite un circuit d'entrée. Dans la
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plupart des applications de telles dispositions, il est nécessaire que le circuit de résonance déterminant la fré- quence soit accordable dans une certaine gamme de fréquen- ces. Cet accord s'effectue généralement par variation de la capacité 4'un condensateur qui est situé dans le circuit déterminant la fréquence.
Une application pour laquelle la présente invention convient tout particulièrement, est celle de l'oscillateur lical des récepteurs superhétérodynes dans lequel on fait varier la fréquence d'oscillation avec les fréquences de résonance des circuits de sélection du récep- teur au moyen de condensateurs variables qui sont accouplés mécaniquement pour monocommande.
Dans les récepteurs modernes de ce genre, il est sou- vent nécessaire de prévoir un oscillateur ayant un fonction- nement stable sur une gamme de fréquences s'étendant d'une limite inférieure de 550 kilocycles ou moins jusqu'à une limite supérieure de 60 mégacycles ou plus. En général, ceci s'obtient en divisant cette large bande de fréquences en plusieurs bandes et en utilisant des éléments d'inductance différents dans les circuits accordables déterminant la fréquence, afin de couvrir les diverses bandes de travail.
Des organes de commutation sont alors prévus pour connecter sélectivement les inductances de valeurs différentes en paral- lèle aux condensateurs d'accord ou à leurs circuits accorda- bles tespectifs.
Pour faciliter le réglage d'un tel système dans la par- tie haute fréquence de la bande de fréquences élargie et pour rendre ce réglage meilleur marché, il est désirable d'em- ployer une seule inductance dans chacun des circuits de sélec- tion du signal accordables et dans le circuit déterminant la fréquence d'oscillateur local, afin de déterminer les fré- quences de résonance des divers circuits sur une large ban- de d'ultre haute fréquence dans la partie supérieur.e de la gamme de travail. Cette gamme peut comprendre des fréquences
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s'étendant d'une limite inférieure de 18 mégacycled jusqu'à une limite supérieure de 60 mégacycles ou plus.
Diverses questions se posent dans la construction d'un oscillateur capable de fournir un fonctionnement stable sur une telle large bande d'ultre haute fréquence. Par exem- ple, les hautes fréquences de travail exigent qu'on emploie, dans le circuit déterminant la fréquence de l'oscillateur une inductance ayant une valeur d'inductance très basse. De plus, la bande de fréquence élargie exige qu'on emploie un condensateur.variable ayant une capacitance relativement grande et une large gamme de réglage de la capacitance. Ces deux facteurs réunis entraînent la production d'un rapport peu élevé des pertes au circuit entre les deux éléments du circuit déterminant la fréquence,à certaines fréquences dans les limites de la bande.
Ce rapport peu élevé des pertes au circuit rend difficile une adaptation exacte de l'impé- dance du circuit au tube oscillateur lorsqu'on utilise des dispositions à réaction de type usuel. De plus, il est diffi- cile d'obtenir un accouplement suffisamment serré entre le circuit à réaction et le circuit déterminant la fréquence dans le but d'assurer un transfert d'énergie suffisant pour main- tenir un fonctionnement stable de l'oscillateur à toutes les fréquences de la gamme. Cette difficulté augmente par le fait que les connexions entre la bobine d'inductance, le commuta- teur du sélecteur et le condensateur d'accord ont des valeurs d'inductance totale du circuit accordé, ce qui limite à une valeur beaucoup au-dessous des valeurs usuelles atteintes dans les circuits basse fréquence le coefficient de coupla- ge maximum qui peut être atteint.
Il a été trouvé que lorsqu'on utilise des disposi- tions à réaction du tye usuel pour le but précité et lors- qu'on utilise une inductance de réaction de valeur suffisante pour assurer la juste charge et un accouplement suffisant, ce circuit à réaction possède déjà une fréquence de résonance de l'ordre de grandeur de la fréquence de travail de l'oscilla-
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teur et réduit par conséquent dans une large mesure l'expansion de la gamme de fréquences.
Un objet de la présente invention consiste pour cette rai- son, à éviter les difficultés susmentionnées en créant une dis- position à réaction qui est applicable d'une manière générale à des circuits à réaction haute fréquence et a la même effica- cité à toutes les fréquences dans une large gamme haute fré- quence, de sorte qu'un fonctionnement stable du générateur est assuré dans tout l'intervalle de travail.
Un autre objet de la présente invention consiste à prévoir un oscillateur à décharge haute fréquence qui comprenne une disposition à réaction ayant les catactéristiques de fonction- nement précitées et soit capable de fonctionner d'une manière bien stable à toutes les fréquences dans une gamme haute fré- quence élargie.
Conformément à la présente invention, les objets indiqués ci-dessus sont réalisés par création d'une disposition à réac- tion comprenant deux voies qui produisent des réactions entre diverses électrodes du tube et le circuit déterminant la fré- quence et qui sont toutes deux particulièrement efficaces pour fournir de l'énergie à ce circuit dans une partie de la gamme de fréquences de travail. Dans un mode de réalisation de la présente invention, une des voies de réaction est reliée à l'électrode de sortie, ou plaque, du dispositif à décharge électronique et est principalement accouplée capacitivement au circuit accordable déterminant la fréquence. L'autre voie est reliée à une des électrodes auxiliaires telles que par exem- ple la grille de suppression du dispositif.
Cette voie est accouplée inductivement à l'élément d'inductance compris dans le circuit déterminant la fréquence. Dans un autre mode de réalisation de la présente invention, les deux voies à réac- tion sont accouplées inductivement au circuit déterminant la fréquence. L'une des voies est reliée à la plaque du dispo- sitif de décharge électronique, tandis que l'autre est reliée
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directement à la grille de suppression et, par l'intermédiaire d'un condensateur de blocage, à la grille écran.
La description ci-après en relation avec les plans annexés permettra de mieux comprendre la présente invention.
La fig. 1 montre un mode de réalisation de la présente in- vention. Cette disposition comprend un tube à décharge 1 qui possède une cathode 2, de préférence du type équipotentiel bien connu, une plaque 3, une grille de contrôle 4, une grille écran 5 et une grille de suppression 6, qui sont logées dans une enveloppe évacuée 7 qui est entourée d'un écran métalli- que mis à la terre 8. Entre la grille de contrôle 4 et la terre se trouve un circuit accordable déterminant la fréquence 11 connecté par un condensateur de couplage 9 et un enroulement additionnel 10. Ce circuit comprend une inductance 12 shuntée par un condensateur variable 13. L'enroulement additionnel 10 est accouplé inductivement à l'inductance 12 et agit pour augmenter l'impédance entre les électrodes d'entrée, afin d'améliorer la charge du tube oscillateur.
La cathode 2 est reliée, par la connexion 14, à une prise 15 de l'inductance 12 un peu au-dessus du potentiel de terre alternatif. Une ré- sistance 16 est insérée entre cette grille de contrôle et la terre afin de donner à la grille de contrôle 4 le potentiel négatif exact par rapport à la cathode 2.
Le circuit de sortie, ou circuit de plaque, de l'oscilla- teur comprend une source de potentiel de plaque 17 qui est reliée à la plaque 3 et à l'électrode-écran auxiliaire 5 par les résistances respectives 18 et 19. La source en série 17 et la résistance 19 sont shuntée par un condensateur haute fréquence 20.
Conformément à la présente invention, la stabilité du fonctionnement est obtenue sur une bande haute fréquence éten- due par création de deux voies de réaction fournissant de l'é- nergie au circuit d'entrée déterminant la fréquence 11 et re- liées de la manière montrée. L'une de ces voies comprend: @
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un circuit branché entre la plaque 3 et la borne conduisant de la tension par rapport à la terre. Cette voie comprend un condensateur de blocage 21 monté en série avec une inductance
22. Cette inductance est améhagée pour avoir une fréquence de résonance naturelle au-dessous de l'extrémité basse fréquence de la gamme d'accord, de sorte que cette voie de réaction est principalement efficace dans la partie basse fréquence de la gamme d'accord.
L'autre voie de réaction comprend une induc- tance 25 dont une des bornes est reliée à la borne du circuit
11, qui est mise à la terre, tandis que l'autre borne de cette inductance est reliée à la grille de suppression 6. L'induc- tance 25 est accouplée d'une manière serrée à l'inductance 12 du circuit déterminant la fréquence. L'inductance de fuite de cette dernière voie est, ensemble avec la capacitance du tu- be et sa capacité distribuée, en résonance à une fréquence na- tirelle au-dessus de la limite supérieure de la bande de tra- vail, de sorte qu'elle transmet de l'énergie surtout à la par- tie supérieure de la bande de fréquencesde travail. Il convient de faire remarquer que les parties de la bande de fréquences sur lesquelles les deux voies agissent respectivement peuvent être l'inverse de ce qui vient d'être décrit.
Pour les fré- quences ultra hautes considérées, tous les couplages réactifs de dispersion, tels que ceux qui proviennent de capacité entre les électrodes et de capacité distribuée du circuit, doivent être pris en considération lorsqu'on proportionne les circuits à réaction principaux.
Lorsque les voies à réaction sont aménagées comme ci- dessus et que le condensateur 13 est réglée pour accorder le circuit 11 à une fréquence de résonance dans la partie basse .fréquence de la gamme près de la limite inférieure de la gamme de fréquence, la tension de réaction est appliquée principale- ment au circuit 11 par la voie qui va de la plaque 3 à la bor- ne de haut potentiel alternatif du circuit 11. A ces basses fréquences de la gamme, la seconde voie, qui comprend-l'induc- tance 25, n'a que peu d'effet.
Comme le condensateur 13 est
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réglépour accorder le circuit à des fréquences au-dessus de la partie basse fréquence de la gamme, l'action de la secon- de voie, qui comprend l'inductance 25, devient de plus en plus forte jusqu'à ce que le retour d'énergie au circuit 11 s'effectue, à la limite supérieure de la bande de fréquence, tout à fait par cette seconde voie.
Il est entendu que l'énergie fournie au circuit 11 par les deux voies à réaction est proportionnée pour maintenir la tension de l'oscillateur absolument constante dans la gamme de fréquences. Il est entendu aussi que les tensions de réaction imprimées sur le circuit .11 par chacune des deux voies doivent être transmises dans une position de phase telle qu'elles s'entraident.
En connectant les deux voies à réaction aux différen- tes électrodes 3 et 6, on écarte d'une manière substantiel- le l'interaction entre les deux voies, assurant ainsi l'ef- ficacité de chacune des voies dans ses fonctions de réac- tion. On peut constater que la disposition à réaction re- présente une amélioration distincte sur la voie à réactions multiples et, particulièrement sur la disposition connue dans laquelle deux voies à réaction sont prévues parallèle- ment entre la plaque ou une autre électrode de sortie et le circuit déterminant la fréquence. Avec cette disposi- tion connue, l'interaction entre les deux voies à réaction réduit considérablement l'étendue de la gamme de fréquences dans laquelle l'oscillateur est capable d'exercer un fonc- tionnement stable.
Le mode de réalisation montré sur la fig. 2 est analog gue à celui montré sur la fig. 1, mais les deux voies à réaction sont accouplées inductaivement avec le circuit déterminant la fréquence.Pour ce but, la voie pour la par- tie inférieure de la gamme de fréquences comprend une bo- bine 26 qui est insérée entre l'extrémité mise à la terre du circuit 11 et la plaque 2 par l'intermédiaire d'un con-
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densateur de couplage 27. L'accouplement entre la bo- bine 26 et la bobine 12 est serré. La voie à réaction pour la partie supérieure de la gamme de fréquences est la même que celle montée sur la fig. 1, mais eile est encore reliée à l'électrode auxiliaire 5 par le condensateur de blocage 28.
Dans ce cas la résistance 19 empêche, dans le circuit de la grille-écran, l'afflux de courants haute fréquence à la terre par la source de tension 17.
Le fonctionnement des deux voies à réaction dans le système montré sur la fig. 2 est, de manière générale, le même que celui du système montré sur la fig. 1, mais il offre encore certains avantages. Lorsque, dans la dis- position conforme à la fig. 1, le circuit doit être ac- cordé sur les fréquences particulièrement hautes, les fréquences de résonance d'un ou des deux circuits à ré- action comprenant les inductances 25 et 26 doivent être portées plus haut par réduction de leur inductance ou di- minution de l'accouplement par rapport à la bobine 12.
Les deux réduisent la réaction et provoquent facilement un fonctionnement instable de l'oscillateur à des fré- quences déterminées dans la gamme. Avec la disposition mon- trée sur la fig. 2, la fréquence de résonance du circuit comprenant la bobine 25 peut cependant être élevée 'suffi- samment par réduction de l'inductance 25, bien qu'on main- tienne en ce faisant une réaction suffisante. La réduc- tion de l'inductance sans réduction simultanée de la ré- action est possible parce qu'il y a ici moins d'action intermédiaire entre les deux voies à réaction qu'avec la disposition montrée sur la fig. 1.
Un deuxième avantage pratique offert par la disposi- tion montrée sur la fig. 2 est obtenu par l'emploi du gé- nérateur comme oscillateur dans un récepteur superhétéro- dyne pour plusieurs bandes de réception. Dans un'tel ré- cepteur les inductances du circuit déterminant la fré-
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quence doivent être interchangés lorsqu'on règle le récepteur sur les diverses bandes. Avec la disposition montrée sur la fig. l, on voudra généralement éviter un disjoncteur séparé pour la bobine 10. Pour cette rai- son la bobine 10 reste toujours dans le circuit de l'os- cillateur et est inséré en permanence entre une armature du condensateur d'accord 13 et l'électrode de contrôle 4.
La capacitéde cette bobine par rapport à la terre peut avpir un effet nuisible sur la gamme d'accord des autres bandes. Comme la disposition montrée sur la fig. 2 ne comprend pas la bobine 10, de tels effets sont exclus.
Par certaines améliorations des dispositions montrées sur la fig. 1 et la fig. 2 on peut améliorer le fonctionne- ment dans une large mesure. Ainsi la cathode 2 peut être reliée par exemple à un point 15 de l'inductance 12, un peu au-dessus de la connexion à la terre. Le point de prise le plus favorable 15, peut, dans certains cas, n'ê- tre éloigné que d'une fraction d'un enroulement de la bor- ne de terre de l'inductance. Une autre amélioration du fonctionnement est obtenue par la jonction des différentes connexions de terre en 15', c'est-à-dire à un seul point.
Dans un récepteur superhétérodyne, ce point commun 15' devrait être là où la connexion du rotor du condensateur 13 est reliée au châssis du récepteur.
La fig. 3 montre la forme du générateur employé sur la fig. 2 en combinaison avec un récepteur superhétérodyne.
Ce récepteur comprend un amplificateur haute fréquence 30 qui est relié à un circuit antenne-terre 31-32 et aux électrodes d'entrée 34 et 35 d'un tube modulateur 36 par un système d'accouplement 33. L'amplificateur haute fré- quence sélectif 30 peut être de n'importe quel type usuel et comprend, à chaque étage, un condensateur d'accord 37 et un condensateur de gammes d'ondes 38. Le tube 36 est une heptode et monté comme une pentode. Il possède les deux grilles-écrans 39 et une grille de contrôle 40 voi-
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sine de la cathode. La tension de sortie de l'oscilla- teur 1 est appliquée à cette grille de contrôle. Le cir- cuit de sortie du modulateur 36 est suivi d'un amplifica- teur moyenne fréquence 41, d'un détecteur et générateur de tension de réglage 42, d'un amplificateur basse fré- quence 43 et d'un haut-parleur 44.
L'oscillateur qui correspond en principe avec celui montré sur la fig. 1 comprend, outre l'inductance 12, deux inductances plus grandes 59 et 60 qui peuvent être, au moyen d'un commutateur 63, mises au choix en parallè- le sur le condensateur 13. Un second commutateur 64 est prévu pour la commutation des inductances 26,61 et 62 qui sont reliées aux inductances 12,59 et 60. Sont prévus aus- si les condensateurs ajustables en série 65 et 66 dans les circuits des inductances 59 et 60, ainsi que les con- densateurs ajustables 67,68 et 69 en parallèle sur les in- ductances 12,59 et 60 afin de maintenir une différence constante entre la fréquence de résonance du circuit de réception et la fréquence de l'oscillateur local.
Pour des raisons économiques, il est désirable de couvrir une bande de fréquences de réception aussi grande que possible avec le moins possible de gammes d'ondes connectables à volonté. Pour ce but, il est né- cessaire que les diverses bandes soient relativement lar- ges. En employant la disposition à réaction décrite, on peut.obtenir'une expansion de la bande de fréquences ultra hautes par exemple de 18 à 60 mégacycles avec un fonctionnement stable de l'oscillateur.
Le fonctionnement amélioré de la dipposition du générateur conforme à la présente invention est montré par les courbes de la fig. 4 dans lesquelles la tension de sortie de l'oscillateur en volts est portée en fonc- tion de la fréquence pour plusieurs dispositions doscil- lateurs. La courbe 72 représente la caractéristique de travail d'un oscillateur avec deux voies à réaction cor-
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respondant aux dispositions montrées sur les figures 2 et 3. On voit que la tension de sortie de l'oscillateur reste élevée et absolument constante dans toute la gamme de fréquences de travail de 20 mégacycles à 65 mégacycles.
La courbe 73 montre la caratéristique correspondante qu'on obtient lorsque les deux voies à réaction sont accouplés d'une manière lâche à la bobine du circuit déterminant la fréquence et lorsqu'elles sont reliées toutes les deux à la plaque du tube oscillateur. La courbe obtenue lors- qu'on emploie que la voie de réaction pour les basses fré- quences est montrée en 73', et la courbe correspondante pour l'autre voie seule est montrée en 73''. On voit que dans les trois dernières dispositions de l'oscillateur, l'oscillateur ne fonctionne pas dans une grande partie de la bande de fréquences.
La courbe 74 montre le résul- tat qu'on obtient en cas d'accouplement des deux voies à réaction à la plaque et d'accouplement inductif au cir- cuit déterminant la fréquence lorsque la voie à réaction pour les basses fréquences est accouplée d'une manière serrée pour les basses fréquences et lorsque la voie à réaction pour les hautes fréquences est accouplée d'une ma- nière lâche à l'inductance du circuit déterminant la fréquence. Dans ce cas, un accord du circuit déterminant la fréquence n'est pas possible au-dessous d'environ 25 mégacycles. La courbe 70 s'applique à une diposition à réaction analogue au moyen de laquelle a été obtenue la courbe 74, pendant que les conditions d'accouplement étaient l'opposé, c'est-à-dire serrées pour les hautes fréquences et lâches pour les basses fréquences.
Dans ce cas, un accord sur des fréquences au-dessus d'environ 40 mégacycles n'est pas possible. La courbe caractéristique
71 s'applique à une disposition analogue dans laquelle la voie pour les hautes fréquences est accouplée d'une manière serrée modérée à l'inductance du circuit déter- minant la fréquence, tandis que la voie pour les basses
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fréquences est accouplée d'une manière serrée à la même inductance. Dans ce cas, un accord des fréquences au- dessous d'environ 25 még@cycles n'est pas possible.
Il va de soi que de nombreux changements peuvent être apportés aux présents modes de réalisation de la présente invention sans s'écarter de l'esprit de cette dernière.
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