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SYSTEMES ELECTRIQUES DE TRANSMISSION
PAR ONDES PORTEUSES
L'invention se rapporte à des systèmes électriques de trans- mission par ondes porteuses ayant des sources alternées d'ondes sem- blables, et un de ses buts est de prévoir des moyens perfectionnés pour changer la source d'onde qui agit sur le système sans interrom- pre la fourniture des dites ondes porteuses.
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Un autre but de l'invention est de prévoir un arrangement perfectionné de circuits pour comparer l'énergie fournie par deux générateurs de fréquence porteuse, cet arrangement de circuits étant tel que l'effet synchronisateur d'un générateur sur l'autre est réduit au minimum.
Dans des systèmes de communication électrique par ondes por- teuses, le cas peut se présenter qu'une source ou oscillateur d'ondes porteuses, comme par exemple un générateur thermoionique, soit commun à une série de circuits séparés dont certains utilisent ordinairement l'oscillateur. Dans un tel système, un oscillateur de réserve est ordinairement prévu,et le problème se pose alors de passer d'un os- oillateur à l'autre sans interruption ou changement dans la fournitu- re du courant. Dans certains cas une interruption, même d'un milliè- me de seconde, est importante.
Suivant une des formes de réalisation de la présente inven- tion, des sources alternées d'ondes porteuses sont prévues, et une charge à vide est connectée à la source n'alimentant pas le système, cette charge à vide étant égale à celle fournie par la source utili- sée. Des moyens sont prévus pour comparer les énergies fournies par les sources en regard de la fréquence, de la phase, et de l'amplitude, et pour interchanger les sources sans aucune interruption dans la fourniture des ondes porteuses au système.
Les sources d'ondes porteuses sont de préférence interchan- gées au moyen de commutateurs reliés entre eux et oouplés mécanique- ment ou électriquement.,de manière que la source utilisée soit connec- tée à la charge à vide et que la seconde source soit connectée au sys- tème, avant que la déconnexion de la source utilisée du système et de la seconde source de la charge à vide n'ait lieu.
Afin de comparer les énergies fournies par les sources alter- nées, un compteur rectificateur peut être couplé différentiellement aux circuits de charge. Il y a alors une tendance pour chaque source d'avoir un effet synchronisateur ou un effet perturbateur de fréquence
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sur l'autre souroe. Cet effet synohronisateur mutuel peut être ré- duit au minimum suivant un autre fait caractéristique de l'invention en prévoyant une impédance égalisant celle du compteur rectificateur et arrangée pour compléter une disposition de bobines hybrides équi- librées.
D'autres faits caractéristiques de l'invention seront mieux compris de la description suivante d'une de ses formes préférées de réalisation, montrée, schématiquement sur la figure du dessin ci-joint.
Suivant ce dessin, des oscillateurs alternés 1 et 2 sont as- sooiés à une charge utile 3 et à une charge à vide 4 au moyen d'un dispositif commutateur oomprenant des ressorts numérotés de 5 à 11.
La charge utile 3 oonstituera ordinairement l'impédance apparaissant aux bornes de l'oscillateur d'un système de communication, tandis que la charge à vide est fournie d'une impédance égale sous tous les rap- ports à la charge utile.
Quand le commutateur occupe la position montrée, les oscilla- teurs 1 et 2 agissent respectivement dans la charge utile 3 et dans lE charge à vide 4, l'oscillateur 1 étant connecté à travers les ressorts 8 et 9 à la charge 3 tandis que l'oscillateur 2 est relié à travers les ressorts 10 et 11 à la charge à vide 4.
Pour comparer les énergies fournies'par les oscillateurs, un transformateur 14 et un compteur rectificateur 16 sont prévus. Le transformateur 14 comprend deux enroulements primaires 14" et 14' shuntés respectivement à travers la charge utile 3 et la charge à vide 4. Des résistances 13 et 12 sont insérées dans les circuits shunts respectifs qui sont complétés par une résistance commune 17 et par une connexion à la terre. Le compteur rectificateur est relié à travers l'enroulement secondaire 14"' du transformateur pour donner une indi- cation de la moyenne des différences instantanées existant entre les courants entrant dans les enroulements 14' et 14".
Si les courants sont de même fréquence, l'indication du comp- teur dépendra de la phase relative, et sera nulle quand les courants
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seront en phase et d'amplitude égale. Si les courants sont de fré- quences légèrement différentes, le compteur peut être utilisé pour mesurer cette différence en comptant les battements, ou pour indiquer quand la différence de phase a été éliminée.
Quand on désire passer de l'oscillateur 1 à l'oscillateur 2 on peut donc surveiller le compteur 16'et régler l'oscillateur 2 de manière à avoir la même fréquence, la même phase et la même amplitu- de que l'oscillateur utilisé. Quand cette condition a été atteinte, le compteur montre une déviation pratiquement nulle et le dispositif commutateur peut être actionné.
On peut voir que l'arrangement fonctionne aussi comme volt- mètre. Pourvu que la charge à vide soit un équivalent exact de la charge utilisée, les deux oscillateurs ont le même voltage de sortie et la même phase quand le compteur indique zéro. De plus, si l'indi- cation du compteur reste à zéro pendant un temps long,les fréquences seront aussi très près d'être égales. Par l'insertion de clés de rup- ture en série avec les enroulements 14' et 14", le circuit peut être utilisé comme un voltmètre, et l'oscillateur de réserve 2 peut être réglé pour avoir le même voltage que l'oscillateur utilisé.
En pratique, le fonctionnement d'un commutateur à contacts multiples a lieu avec une vitesse définie, et pour cette raison le com- mutateur dans le cas présent est arrangé de manière qu'une série vou- lue de commutations soit effectuée indépendamment de la vitesse d'o- pération.Le commutateur comprend sept resaorts numérotées de 5 à 11, desquels seulement le ressort 5 est directement actionné manuellement ou par une autre force extérieure. Le ressort 5, par son mouvement, amène les autres ressorts à être actionnés en série de manière que la charge 3 ne soit pas soumise à des changements quelconques pendant le procédé de commutation, pourvu que les oscillateurs aient été réglés pour donner des puissances identiques.
Essentiellement, la source tre -vaillant en premier lieu est connectée à la charge à vide, et la sour -ce de réserve est connectée à la charge 3 avant que la déconnexion de
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la source utilisée du système et de la source de réserve de la charge à vide n'ait lieu. Cette série d'opérations est désirable, soit que l'osoillateur 1 ou l'oscillateur 2 constitue la source utilisée.
Dans l'arrangement montré, avec l'oscillateur 1 connecté à la charge utile 3, l'opération de commutation s'effectue comme suit: le ressort 5 est déplacé dans la direction de ! vers b. Les ressorts 5 et 6 font d'abord contactât les oscillateurs 1 et 2'sont connectés en parallèle, ainsi que les charges 3 et 4. Puisque les oscillateurs fournissent des puissances identiques et travaillent sur des charges semblables, il n'y a aucune différence de voltage entre les ressorts 5 et 6, et la connexion ne doit matériellement pas changer le circuit.
Le mouvement suivant du ressort 5 amène le ressort 6 à déplacer le res -sort 7 au moyen de la tige isolante 18 afin que ce ressort 7 fasse con -tact aveo le ressort 9. Cela ne change pas matériellement le circuit puisque les ressorts 7 et 9 sont déjà connectés à travers les ressorts 7, 11, 10, 6, 5,8, 9. Le mouvement suivant du ressort 5 amène la rup- ture du contact entre les ressorts 8 et 9, mais ceux-oi sont encore électriquement connectés à travers les autres ressorts 8, 5, 6, 10, 11, 7, 9, de sorte qu'il n'y a aucun changement dans le circuit. Un nouveau déplacement du ressort 5 amène le mouvement du ressort 11 au moyen de la tige isolante 19, et les ressorts 11 et 10 sont séparés.
L'osoillateur 1 est maintenant connecté à la charge 4 à travers les ressorts 5 et 6, tandis que l'oscillateur 2 est connecté indépendam- ment à la charge 3 à travers les ressorts 7 et 9. si les oscillateurs ont maintenu des énergies égales, il n'y a aucune changement dans l'am -plitude ou la phase du courant passant dans la charge 3.
Des effets semblables sont obtenus en libérant le ressort 5 pour connecter l'oscillateur 1 à la charge utile 3.
Dans la comparaison de fréquences et de phases des cecilla- teurs, il est important d'éviter l'effet de synchronisation entre ces oscillateurs. Si du courant de l'oscillateur 1 a accès à l'oscilla- teur 2 au moyen du circuit de comparaison, cet oscillateur 1 aura un
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certain contrôle sur la fréquence et la phase de l'oscillateur 2. Quand dans ces conditions, un oscillateur est réglé pour approcher la fré- quenoe de l'autre, un point est atteint quand les fréquences des deux oscillateurs changent subitement et que toutes deux assument la même valeur, lequel a une valeur intermédiaire entre celle qui serait ob- tenue si les oscillateurs étaient indépendants.
Cependant la phaoe ne devient pas la même, mais une différence de phase s'obtient dépendant, pour les circuits particuliers,du changement de fréquence apporté.Dans ces conditions une interversion des oscillateurs sera accompagnée d'un changement subit de phase dans le courant de charge. Il devient donc nécessaire d'empêcher autant que possible des courants du circuit de sortie d'un oscillateur d'atteindre la fréquence déterminant le cir- cuit de l'autre oscillateur. Cela peut être réalisé en utilisant des amplificateurs neutralisés après les oscillateurs et en utilisant un circuit de comparaison très sensible exigeant seulement une énergie très faible.
Ces moyens sont de préférence employés, mais l'effet de synchronisation mutuelle est aussi réduit par l'insertion d'une résis -tance 17 dans le circuit de oomparaison comprenant le transformateur 14 et le oompteur 16. Si la valeur de la résistance 17 offre une cer- taine relation avec la valeur de la résistance du oompteur 16, un équi -libre hybride est réalisé, et aucune énergie ne passera du circuit oomprenant la résistance 12 à celui renfermant la résistance 13, ou vice-versa, pourvu que les enroulements 14' et 14" soient semblables.
Pour une exactitude exceptionnellement grande, la résistance 17 peut être remplaoée par un compteur ayant les mêmes caractéristiques que le compteur 16, pourvu que le rapport de transformation dans le transfor- mateur soit convenablement choisi. Les résistances 12 et 13 réduisent l'effet d'erreur dans l'équilibre de l'arrangement de la bobine hybri- de, et plus le oompteur est sensible, plus hautespeuvent être ses ré- sistances.
Les oscillateurs 1 et 2 peuvent être ordinairement des oscil- lateurs de haute stabilité, ou ils peuvent être des oscillateurs syn--
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-chronisés exigeant seulement un ajustement de phase, mais même dans ce dernier cas, le circuit de comparaison comprenant le transformateur 14, le compteur 16, et la résistance 17, est désirable puisque les oscillateurs synchronisés montrent un effet de déphasage qu'il est très important d'éviter si ces appareils doivent être réglés pour avoir la même phase.
La commutation des oscillateurs pet s'effectuer automatique- ment. Par exemple, le compteur 16 peut être pourvu de contacts qui complètent un circuit quand ce compteur indique zéro. Ce circuit, à son tour, après un délai convenable, amène le fonctionnement du res- sort 5. La commutation est ainsi effectuée automatiquement quand les oscillateurs sont restés en phase pendant un temps assez long pour dépasser le délai.
REVENDICATIONS.
1. Dans un système de transmission par ondes porteuses, la prévision : de sources alternées d'ondes porteuses ; d'une charge à vide pour la source non connectée au système, cette charge étant équi- librée par rapport à la charge utilisée par le système; d'un moyen pour comparer les énergies fournies par les dites sources par rapport à leur phase et amplitude; et d'un moyen pour interconnecter les sources sans interruption dans la fourniture des ondes porteuses au système.
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ELECTRICAL TRANSMISSION SYSTEMS
BY CARRIER WAVES
The invention relates to electrical carrier wave transmission systems having alternating sources of similar waves, and one of its objects is to provide improved means for changing the wave source which acts on the system. without interrupting the supply of said carrier waves.
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Another object of the invention is to provide an improved arrangement of circuits for comparing the energy supplied by two generators of carrier frequency, this arrangement of circuits being such that the synchronizing effect of one generator on the other is reduced to a minimum. minimum.
In electrical carrier wave communication systems, it may be the case that a carrier wave source or oscillator, such as for example a thermionic generator, is common to a series of separate circuits some of which ordinarily use the oscillator. . In such a system, a standby oscillator is usually provided, and the problem then arises of switching from one oscillator to the other without interruption or change in the current supply. In some cases an interruption, even of a thousandth of a second, is important.
According to one of the embodiments of the present invention, alternating sources of carrier waves are provided, and a no-load load is connected to the source not supplying the system, this no-load load being equal to that supplied by the source used. Means are provided for comparing the energies supplied by the sources with regard to frequency, phase, and amplitude, and for interchanging the sources without any interruption in the supply of carrier waves to the system.
The carrier wave sources are preferably interchanged by means of switches interconnected and coupled mechanically or electrically, so that the source used is connected to the no-load load and the second source is connected. to the system, before the disconnection of the source used from the system and the second source of the no-load load takes place.
In order to compare the energies supplied by the alternating sources, a rectifier meter can be differentially coupled to the load circuits. There is then a tendency for each source to have a synchronizing effect or a frequency disturbing effect.
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on the other souroe. This mutual synohronizing effect can be minimized according to another fact characteristic of the invention by providing an impedance equalizing that of the rectifying counter and arranged to complete an arrangement of balanced hybrid coils.
Other characteristic facts of the invention will be better understood from the following description of one of its preferred embodiments, shown schematically in the figure of the accompanying drawing.
According to this drawing, alternating oscillators 1 and 2 are coupled to a payload 3 and to an empty load 4 by means of a switching device comprising springs numbered 5 to 11.
The payload 3 will ordinarily be the impedance appearing across the oscillator of a communication system, while the no-load load is supplied with impedance equal in all respects to the payload.
When the switch is in the position shown, oscillators 1 and 2 act in payload 3 and idle load 4, respectively, oscillator 1 being connected through springs 8 and 9 to load 3 while lE oscillator 2 is connected through the springs 10 and 11 to the empty load 4.
To compare the energies supplied by the oscillators, a transformer 14 and a rectifier counter 16 are provided. The transformer 14 comprises two primary windings 14 "and 14 'shunted respectively through the payload 3 and the no-load load 4. Resistors 13 and 12 are inserted in the respective shunt circuits which are completed by a common resistor 17 and by a Ground connection. The rectifier meter is connected across the secondary winding 14 "'of the transformer to give an indication of the average of the instantaneous differences existing between the currents entering the windings 14' and 14".
If the currents are of the same frequency, the counter indication will depend on the relative phase, and will be zero when the currents
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will be in phase and of equal amplitude. If the currents are of slightly different frequencies, the counter can be used to measure this difference by counting the beats, or to indicate when the phase difference has been eliminated.
When you want to switch from oscillator 1 to oscillator 2, you can therefore monitor counter 16 'and adjust oscillator 2 so as to have the same frequency, the same phase and the same amplitude as the oscillator used. . When this condition has been reached, the counter shows practically zero deviation and the switching device can be actuated.
You can see that the arrangement also functions as a voltmeter. Provided the no-load load is an exact equivalent of the load used, both oscillators have the same output voltage and the same phase when the counter reads zero. In addition, if the counter indication remains at zero for a long time, the frequencies will also be very close to equal. By inserting break keys in series with the 14 'and 14 "windings, the circuit can be used as a voltmeter, and the reserve oscillator 2 can be set to have the same voltage as the oscillator used. .
In practice, the operation of a multiple contact switch takes place with a defined speed, and for this reason the switch in the present case is arranged so that a desired series of switchings is effected regardless of the speed. The switch comprises seven resaorts numbered from 5 to 11, of which only the spring 5 is directly actuated manually or by another external force. The spring 5, by its movement, causes the other springs to be actuated in series so that the load 3 is not subjected to any changes during the switching process, provided that the oscillators have been set to give identical powers.
Essentially, the first source is connected to the no-load load, and the reserve source is connected to the load 3 before the disconnection of
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the used source of the system and the standby source of the no-load charge takes place. This series of operations is desirable, whether oscillator 1 or oscillator 2 is the source used.
In the arrangement shown, with the oscillator 1 connected to the payload 3, the switching operation is performed as follows: the spring 5 is moved in the direction of! to b. Springs 5 and 6 make contact first, oscillators 1 and 2 are connected in parallel, as well as loads 3 and 4. Since the oscillators provide identical powers and work on similar loads, there is no difference. voltage between springs 5 and 6, and the connection must not materially change the circuit.
The next movement of the spring 5 causes the spring 6 to move the res -sort 7 by means of the insulating rod 18 so that this spring 7 makes contact with the spring 9. This does not materially change the circuit since the springs 7 and 9 are already connected through the springs 7, 11, 10, 6, 5,8, 9. The following movement of the spring 5 breaks the contact between the springs 8 and 9, but these are still electrically connected. through the other springs 8, 5, 6, 10, 11, 7, 9, so that there is no change in the circuit. A new movement of the spring 5 causes the movement of the spring 11 by means of the insulating rod 19, and the springs 11 and 10 are separated.
Oscillator 1 is now connected to load 4 through springs 5 and 6, while oscillator 2 is independently connected to load 3 through springs 7 and 9. if the oscillators have maintained equal energies , there is no change in the amplitude or the phase of the current flowing through the load 3.
Similar effects are obtained by releasing the spring 5 to connect the oscillator 1 to the payload 3.
In comparing the frequencies and phases of these oscillators, it is important to avoid the effect of synchronization between these oscillators. If current from oscillator 1 has access to oscillator 2 by means of the comparison circuit, this oscillator 1 will have a
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some control over the frequency and phase of oscillator 2. When under these conditions one oscillator is set to approach the frequency of the other, a point is reached when the frequencies of both oscillators suddenly change and both assume the same value, which has an intermediate value between that which would be obtained if the oscillators were independent.
However, the phaoe does not become the same, but a phase difference is obtained depending, for particular circuits, on the change in frequency made. Under these conditions an inversion of the oscillators will be accompanied by a sudden change of phase in the current of charge. It therefore becomes necessary to prevent as much as possible of the currents of the output circuit of one oscillator from reaching the frequency determining the circuit of the other oscillator. This can be achieved by using amplifiers neutralized after the oscillators and using a very sensitive comparison circuit requiring only very low power.
These means are preferably employed, but the effect of mutual synchronization is also reduced by the insertion of a resistor 17 in the comparison circuit comprising the transformer 14 and the counter 16. If the value of resistor 17 offers a certain relation with the value of the resistance of the counter 16, a hybrid free equilibrium is realized, and no energy will pass from the circuit comprising the resistor 12 to the one containing the resistor 13, or vice versa, provided that the windings 14 'and 14 "are similar.
For exceptionally high accuracy, resistor 17 can be replaced by a counter having the same characteristics as counter 16, provided that the transformation ratio in the transformer is suitably chosen. The resistors 12 and 13 reduce the effect of error in the equilibrium of the arrangement of the hybrid coil, and the more sensitive the counter, the higher can be its resistances.
Oscillators 1 and 2 can ordinarily be high stability oscillators, or they can be sync oscillators.
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- synchronized requiring only a phase adjustment, but even in the latter case the comparison circuit comprising the transformer 14, the counter 16, and the resistor 17, is desirable since the synchronized oscillators show a phase shifting effect that it is very important to avoid if these devices must be set to have the same phase.
The switching of the pet oscillators takes place automatically. For example, counter 16 may be provided with contacts which complete a circuit when this counter indicates zero. This circuit, in turn, after a suitable delay, causes the operation of spring 5. Switching is thus effected automatically when the oscillators have remained in phase for a time long enough to exceed the delay.
CLAIMS.
1. In a carrier wave transmission system, the prediction of: alternating sources of carrier waves; an empty load for the source not connected to the system, this load being balanced with respect to the load used by the system; a means for comparing the energies supplied by said sources with respect to their phase and amplitude; and a means for interconnecting the sources without interrupting the delivery of carrier waves to the system.
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