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SYSTEMES DE TRANSMISSION D'IMPULSIONS
OU D' ONDES ELECTRIQUES
Cette invention fait l'objet d'une demande de brevet déposée en Grande Bretagne le 21 Mai 1938 aux noms de la STANDARD TELEPHONES AND CABLES LIMITED et de Monsieur Victor John TERRY.
La présente invention concerne des systèmes de transmission d'impulsions ou d'ondes électriques et plus particulièrement se rapporte à la régulation de l'amplitude d'impulsions ou d'ondes électriques.
Suivant certaines des caractéristiques de l'invention, un dispositif régulateur pour impulsions électriques accepte seulement des impulsions entrantes dune amplitude supérieure à une certaine valeur, cette valeur augmentant et diminuant avec les augmentations et les diminutions de la vitesse à laquelle l'énergie est reçue des
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impulsions entrantes, et coupe ces impulsions acceptées de manière que leur amplitude ne dépasse pas un maximum déterminé.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, un dispo- sitif régulateur pour impulsions électriques est tel que l'énergie dérivée d'une série d'impulsions entrantes est emmagasinée dans un , dispositif d'emmagasinage d'où elle est dissipée à une vitesse cons- tante, etque seulement les impulsions entrantes d'une amplitude su- périeure à une valeur déterminée par le niveau d'énergie dans le dis -positif d'emmagasinage sont acceptées et transmises aveo une ampli@ -de limitée à une certaine valeur maximum .
De cette manière, un dispositif incorporant des caracté- ristiques de l'invention est capable de distinguer entre des varia -tions lentes et rapides dans l'intensité des impulsions entrantes, par le fait qu'il n'est pas sensiblement affecté par les variations lentes dans une gamme d'amplitudes considérable.
Suivant une autre caractéristique encore de l'invention, un dispositif régulateur pour impulsions électriques capable de dis- tinguer entre des variations lentes et rapides des amplitudes d'une série d'impulsions entrantes est tel que lorsqu'une série d'impulsi- ons entrantes constitue un train d'ondes sinusoidales,le train d'on- des de sortie qui en résulte ne contient sensiblement pas de compo- santes harmoniques paires non plus que de composantes harmoniques du troisième ordre.
L'invention sera exposée en détail dans la description sui- vante basée sur les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente un exemple de réalisation dans lequel deux étages d'un amplificateur sont connectés en série avec un régu -lateur d'amplitudes;
La figure 2 représente un deuxième exemple de réalisation dans lequel le régulateur d'amplitudes est connecté en shunt sur les fils réunissant deux étages d'un amplificateur;
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La figure 3 montre diverses courbes relatives au fonc- tionnement des réalisations des figures 1 et 2 ;
et ,
La figure 4 montre un jeu de courbes analogue pour beaucoup une, él ergie d'excitation/plus grande ,
Dans les deux exemples de réalisation représentés les circuits sont établis pour éliminer des variations lentes de l'am- plitude d'une onde électrique tout en accentaant des variations rapides de cette onde de manière que l'onde soit ramenée à zéro par une chute soudaine d'intensité de , par exemple , la moitié de l'intensité de l'énergie d'excitation qu'il a produite.
Dans chaque réalisation, le circuit est établi pour répondre plus rapidement aux augmentations d'intensité de l'énergie d'excitation qu'aux diminutions correspondantes ,
Les circuits sont également établis de telle manière que pour la plupart des augmentations de la valeur de l'énergie d'excitation que le circuit aura à traiter , l'amplitude maximum de l'onde ne dépasse pas du tiers , mêmm temporairement , la valeur cons- tante de l'amplitude de l'onde.
De tels circuits présentent des avantages distincts pour leur utilisation dans des circuits récepteurs prévus pour des sys- tèmes télégraphiques à courants porteurs et analogues dans laqquels l'intensité du signal peut varier considérablement et dans lesquels les intervalles entre des signaux consécutifs peuvent être obscurcis par des échos et des interférences ,
Se référant maintenant à la figure 1, l'onde qui doit être soumise à la régulation atteint les moyens régulateurs à travers une lampe amplificatrice 1 et un transformateur 2, le débit après régula- tion étant appliqué sur la grille de commande d'une deuxième lampe amplificatrice 10.
La propriété de rectification de la grille de cette deuxième lampe entre ainsi dans le processus de régulation , et un
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redresseur imaginaire 11 extérieurement connecté et représenté en pointillé sur le dessin, entratne un effet régulateur qui correspond à celui produit par la grille de la lampe , De plus, la grille de la lampe est shuntée par un redresseur 12 qui est én parallèle avec le redresseur imaginaire 11 mais en sens opposé par rapport à ce dernier , Il peut évidemment être avantageux d'employer un'redresseur réel dans la position 11 exactement comme celui employé dans la posi- tion 12;
car alors la variation du oourant en sens inverse à travers 12 (qui se produit normalement lorsqu'il n'y a pas de courant d'entrée de signaux ou un courant d'entrée très faible ) est compensé par une et ne fuite analogue à travers le redresseur 11 il se produit aucune varia- tion de température dans la tension de grille appliquée sur la lampe 10.
La régulation est accomplie en deux étages qui seront plus clairement exposés en se reportant aux courbes de la figure 3.
Quatre éléments redresseurs 3-, 4 , 5 et 6 réunis suivant une forme de pont bien connue ,avec un circuit de résistances 13 et 14 pour le courant continu et un condensateur 15 accomplissent le premier stade de régulation. Ces éléments sont de dimensions rela- tives par rapport à l'impédance plaque de la lampe 1 ; la rapport du transformateur 2 , et la valeur d'une résistance 16, telles que le courant passant à travers les bornes d'entrée du pont de . redresseurs est supprimé, pendant une portion prédéterminée de chaque période de l'onde entrante , par un potentiel développé aux bornes du oondensateur 15.
Les bornes d'entrée du pont de redresseurs sont connectées en série avec une résistance 16 qui est shuntée par l'enroulement pri- maire d'un transformateur 17. La résistance 9 en série avec l'enrou- lement secondaire de ce transformateur a une valeur élevée,de sorte que
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la tension aux bornes du primaire et du secondaire de ce transformateur est approximativement proportionnelle au courant passant à travers les bornes d'entrée du pont .
Pour de faibles amplitudes, la tension appliquée sur la grille de la lampe 10 est également proportionnelle au courant passant à travers le pont de redresseurs , puisque , bien que la résistance soit grande, les résistances des redresseurs 11 et 12 qui shuntent la grille sont également très grandes par suite des potentiels qu'ils reçoivent des batteries de grille 18 et 19 . Toutefois, dès que la tension secondaire du transformateur 17 dépasse la force électro- motrice de la batterie 19 dans le sens positif, le courant passe aisément à travers le redresseur 11 empêchant toute augmentation appréciable ultérieure du potentiel de la grille et,de môme la tension qui peut être appliquée sur la grille de la lampe 10 dans un sens négatif est limitée par le redresseur 12 et la batterie 18.
Le fonctionnement est représenté sur les figures 3 et 4.
En se reportant à la figure 3, la courbe 30 représente l'énergie d'ex- citation qui produit l'onde dont la régulation doit être accomplie , c'est-à-dire représente la force électro-motrice utile dans le circuit plaque de la lampe 1 corrigée pour le rapport du transformateur 2 .
La ligne 32 représente le potentiel auquel le condensateur 15 est chargé par le courant redressé lorsque l'énergie d'excitation a été ' constante pendant un temps suffisamment long pour qu'un état stable puisse être atteint . On suppose que la capacité du oondensateur 15 est si grande qu'il ne se produit aucune variation de potentiel appré- ciable pendant un seule période , La courbe 31 représente le courant qui passe à travers les bornes d'entrée du pont de redresseurs ,
On voit qu'aucun courant , à part une fuite de faible valeur .
ne peut passer jusqu'à ce que la force électro-motrice de la
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courbe 30 dépasse le potentiel de la ligne 32, mais lorsque cela est, un courant passera Ce courant sera limité par la résistance des redresseurs 3, 4 , 5 et 6, la résistance 13, et l'impédance de la résistance 16 et du transformateur 17 connectés en parallèle , Pourvu que la capacité du condensateur 15 soit grande, la résistance 14 en ce n'a pas d'effet sur le courant qui passe sauf qu'elle détermine le potentiel 32.
L'impédance du transformateur 17 et la résistance 9 qui lui est connectée étant élevés , la courbe 31 représentée également sur une échelle différente , le potentiel secondaire appliqué sur la lampe 10 à travers la résistance 9, et par suite des redresseurs 11 et 12 , le potentiel appliqué sur la grille de la lampe 10 est limité à la forme représentée sur la courbe 36 dans laquelle E18 et E19 sont les tensions des batteries 18 et 19,
La figure 4 , qui est tracée à la même échelle que la figure 3, représente un jeu de courbes analogue pour une énergie d'excitation beaucoup plus grande , Dans la figure 4. la courbe 40 représente la force électro-motrice (correspondant à la courbe 30 de la figure 3) et la ligne 42 la nouvelle valeur du potentiel V15 auquel est chargé le condensateur 15.
Le rapport du potentiel V15 à la valeur maximum de l'énergie d'excitation est principalement déterminé par les dimensions relatives de l'impédanoe plaque de la lampe 1 ( corrigée pour le rapport du transformateur 2) , les résistances de redresseurs 3,4,5 et 6 et les résistances 13, 14 et 16. Il est par suite le même dans les deux figures , Pour cette raison , le oourant passe dans les deux figures pour les mêmes instants d"un cycle , et bien que le courant représenté par la courbe 41 soit supérieur à celui représenté par la courbe 31 , les valeurs maxima du potentiel 46 appliqué sur la grille de la lampe 10 sont presque inchangées,puisqu'elles sont déterminées presque an-
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tièrement par les potentiels E18 et E19.
Il y a toutefois une légère différence entre la courbe 46 et la courbe 36 par le fait que , bien que chacune existe pour les mêmes instants d'un cycle , la courbe 46 augmente plus rapidement à sa valeur maximum et la durée moyenne des impulsions de courant est légèrement plus grande , Pour de très grandes valeurs de l'énergie d'excitation, la courbe 46 prend une forme rectangulaire , et les im- pulsions de courant ont une longueur fixe déterminée par l'intersection des courbes 40 et 42.
Si le potentiel E18 est égal au potentiel E19 ' la forme d'onde après régulation ( 36 ou 4ó) ne contient pas d'har- moniques pairs lorsque l'énergie d'excitation est sinsordale et si de plus V15 est rendu égal à la moitié de la valeur maximum de cette énergie d'excitation, la durée de chaque impulsion de courant positive et négative est de un tiers de période , de sorte que pour de grandes valeurs do l'énergie d'excitation donnant une impulsion de courant rectangulaire , la forme d'onde après régulation est également libérée de tout troisième harmonique , oing
Il existe théoriquement les harmoniques /et supériem s, le premier avec une amplitude du cinquième de l'amplitude fondamen- tale ,
mais en pratique l'onde étant quelque peu arrondie diminue ce rapport et affaiblit les harmoniques d'ordres supérieurs de sorte' que l'énergie après régulation , en dépit de son apparence , est à peu près libre de composantes de distorsion,
Il est clair que si l'amplitude de l'énergie d'excita- tion tombe soudainement au-dessous du potentiel V15, l'onde est entièrement supprimée après régulation, ce qui remplit l'une des con- ditions que le circuit devait satisfaire, et la vitesse à laquelle
15 le condensateur/est chargé par l'application d'une énergie d'exci-
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tation convenable peut également être rendue plus rapide que sa dé- charge lorsque cette énergie d'excitation cesse,
par le fait que la constante de temps pour la charge est le produit de la capacité 15 par la valeur effective de la résistance 14 en parallèle avec une combinaison série des résistances 13. 16 et de l'impédance plaque de la lampe 1 (corrigée pour le rapport du transformateur 2), avec une latitude pour les résistances parallèles en série des redresseurs , tandis que la constante de temps pour la décharge est le produit de la capacité 15 par la résistance 14 seulement ,
Le circuit de la figure 2 diffère de celui de la figure 1 notamment en ce que la tension appliquée sur la grille de la lampe 10 et sur la résistance 9 est celle qui est produite aux bornes d'entrée du pont de redresseurs ( au lieu d'être proportion- nelle au courant passant à travers le pont),
et les résistances 13 et 14 et le condensateur 15 sont remplacées par la résistance 8 et ltinductance 7,
Avec le circuit de la figure 2, il existe ( une fois que la condition d'équilibre a été atteinte ) un courant continu à travers l'inductance qui est si grand qu'aucune variation appré- ciable ne se produit pendant une seule période de l'énergie d'excita- tion appliquée.
Dans ces circonstances , un courant continue à passer dans le sens direct à travers tous les redresseurs 3, 4, 5 et 6 pendant les périodes du cycle où l'énergie d'excitation est faible La résistance du pont de redresseurs étant faible la tension pro- duite par le courant alternatif qui passe dans l'enroulement secon- daire du transformateur 2 est très faible ,
Lorsque cependant , le courant dans l'enroulement secondaire du transformateur séléve à une valeur suffisante pour éga- ler celui qui passe à travers l'inductance 7, deux des redresseurs
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cessent d'être conducteurs et toute augmentation ultérieure des am- plitudes de l'énergie d'excitation apparaît sous forme d'une tension développée aux bornesd'entrée du pont puisqu 'aucune augmentation immédiate de courant à travers 7 n'est possible .
La tension appli- quée par ce circuit sur la résistance 9 et la grille de la lampe 10 est par suite de la même forme que celle qui est appliquée par le circuit de la figure 1, et on peut dans ce cas également se reporter aux figures 3 et 4.
Dans ce cas, dans les figures 3 et 4 , les courbes 30 et 40 représentent de nouveau la force électro-motrice alternative dans le circuit plaque de la lampe 1 mais à une autre échelle elle représente également le courant qui serait obtenu en court-circuitant le secondaire du transformateur 2. A la même échelle , les lignes 32 et 42 représentent la valeur constante du courant à travers l'induc- tance 7.
Les courbes 36 et 46 représentent la tension développée aux bornes alternatives du pont de redresseurs lorsque le courant de court-circuit (30 et 40) dépasse le courant constant ( 32 et 42).
Les courbes 36 et 46 représentent la tension qui est appliquée sur la grille de la lampe 10 limitée par la résistance 9 en combinaison avec les redresseurs 11 et 12 .
Pour que la tension durant la partie du cyle où le courant de court-circuit (30 ou 40) dépasse le courant dans l'induc- tancesoit nulle , les résistances dans le sens direct des redresseurs 3,4 5et 6 doivent être nulles mais en pratique il est possible de réaliser une approximation suffisante de cette condition pour faire fonctionner convenablement le circuit ,
Il est également vrai que pour obtenir une suppres- sion totale du débit du circuit de la figure 1 , pendant les périodes
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où l'énergie d'excitation est faible , il est nécessaire que la résis- tance dans le sens inverse des redresseurs soit infinie mais de nouveau en pratique il est possible de réaliser une approximation suffisante decette condition idéale.
Bian que le fonctionnement ait été décrit pour une
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i6nérgie d'excitation sinusoi'dale , ces avantages sont en grande partie conservés lorsqu'on utilise un oourant d'entrée complexe de deux ou plusieurs fréquences , et on trouve en pratique que les circuits décrits donnent un degré déterminé de régulation d'amplitudes avec une inter-modulation entre les fréquences de l'onde complexs infé- rieure à celle qu'on obtient avec d'autres circuits possédant des caractéristiques de régulation d'amplitudes analogues .
L'examen des deux circuits décrits montre qu'ils consis- tent en un dispositif redresseur , un condensateur ou une inductance pour emmagasiner l'énergie redressée, un circuit de fuite pour l'éner- gie emmagasinée , un circuit de transmission dont l'efficacité dépend de l'amplitude de l'énergie d'excitation appliquée en relation avec l'énergie emmagasinée , et dans létage final une action limitatrice.
Il est clair que des circuits analogues pourraient être établis avec des résistances , des condensateurs, des inductances et des lampes thermoioniques seule ,et que des condensateurs ou des inductances qui agissent comme éléments d'emmagasinage d'énergie pourraient être remplacés par des ressorts mécaniques ou des poids mobiles ou une colonne élastique de gaz couplés éleotromagnétiquement ou électro-
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8tactiquement ou par action piezo-électriquo .
On peut également établir des circuits incorporant des caractéristiques de l'invention en employant deux lampes en push-pull avec une combinaison condensateur-fuite de grille (deux résistances et un condensateur) dans le circuit de retour de grille commun.Un autre
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circuit peut utiliser deux résistances et un condensateur dans chaque fuite de grille.
D'autres modifications et adaptations encore de l'inven- tion peuvent être réalisées sans sortir de son domaine.
REVENDICATIONS.
1 - Dispositif régulateur pour impulsions électriques, lequel accepte seulement des impulsions entrantes d'une amplitude supérieure à une certaine valeur, cette valeur augmentant et dimi- nuant avec les augmentations et les diminutions de la vitesse à laquelle l'énergie est reçue des impulsions entrantes, et coupe ces impulsions acceptées de manière que leur amplitude ne dépasse pas un maximum détaminé.
2 - .Dispositif régulateur pour impulsions électriques, caractérisé en ce que l'énergie dérivée d'une série d'impulsions entrantes est emmagasinée dans un dispositif d'emmagasinage d'où elle est dissipée à une vitesse constante, et en ce que seulement les impulsions entrantes d'une amplitude supérieure à une vitesse déterminée par le niveau d'énergie dans le dispositif d'emmagasinage sont acceptées et transmises avec une amplitude limitée à une certaine valeur maximum.
3 - Dispositif suivant les revendications 1 ou 2, caracté- risé en ce que quand une série d'impulsions choisies consiste en un train d'ondes sinusoidales, le train d'ondes de sortie qui en résulte ne contient sensiblement pas de composantes harmoniques paires ni pratiquement des composantes harmoniques de troisième ordre.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.