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" PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS DE COUPLAGE DE TRANSFORMATEURS"
La présente invention se rapporte aux systèmes de trans- formateurs; elle a pour objet d'établir des systèmes de transfor- mateurs perfectionnés, capables de donner, durant le fonctionne- ment, une réponse pratiquement constante avec un minimum de distorsion en phase, dans une large bande de signaux, par exemple dans celle des signaux de vision tels qu'employés en télévision.
Jusqu'à présent, on a rencontré de grandes difficultés avec les transformateurs pour obtenir une réponse constante et
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relativement exempte de distorsion en phase dans une très large bande de fréquences, telle que celle des signaux de vision. A l'extrémité supérieure de cette bande de fréquences, lorsque l'impédance de l'enroulement d'un transformateur est beaucoup plus élevée que l'impédance effective à ses bornes, la courbe de réponse tombe par suite de l'effet d'impédance de fuite. D'autre part, à l'extrémité inférieure de cette bande, lorsque la réac- tance de fuite est beaucoup moindre que l'impédance aux bornes, la réponse dépend de l'effet de shunt des inductances des enrou- lements.
Suivant la présente invention, un dispositif de couplage de transformateurs pouvant servir dans une large bande de fréquen- ces (par exemple dans une bande pour la vision) comprend, en combinaison, deux ou plusieurs transformateurs connectés en série ou en parallèle (lorsqu'il y a plus de deux transformateurs, ceux-ci peuvent être connectés en série,en parallèle ou en série- parallèle), ainsi que des condensateurs reliés à l'enroulement d'un transformateur au moins; les transformateurs et les conden- sateurs qui y sont associés sont proportionnés de façon que la réponse soit pratiquement constante à partir d'une fréquence au-dessous de laquelle l'impédance de l'enroulement d'un trans- formateur est trop faible, jusqu'à une fréquence au-dessus de laquelle la réactance de fuite d'un second transformateur est trop considérable.
Il y a également, de préférence, un circuit égalisateur de phase servant à corriger la distorsion en phase due au système transformateur.
L'invention est représentée dans les dessins annexés, dans lesquels les Figures 1 et 2 représentent schématiquement deux dispositions possibles de transformateurs, applicables lors de la mise en oeuvre de cette invention, tandis que les Figs. 3 et 4 montrent schématiquement deux circuits d'égalisation pouvant être
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utilisés en vue de la réalisation de la présente invention.
La Fig. la des dessins annexés indique les résultats obtenus avec un dispositif tel que celui de la Fig. 1. Dans cette Figure la, les valeurs des fréquences en cycles par seconde (c/s), en kilocycles par seconde (Ka/a) et en mégacycles par seconde (Mc/s) sont portées en fonction de la réponse par rapport à celle pour
1 Kc/s. La courbe de la Fig. la. a été obtenue par une mesure effective faite avec des impédances terminales de 600 ohms. Les dessins annexés comportent également deux autres Figures numérotées respectivement 5 et 6 qui représentent d'autres modes de réalisa- tion.
Dans les Figs. 1, 2,3 et 4, Tl et T2 représentent des transformateurs en général, Ll et L2 constituent respectivement les enroulements primaire et secondaire des transformateurs Tl et T2; K1 et K2 représentent respectivement les coefficients de couplage des transformateurs Tl et T2; C1 sont les condensateurs shuntant les enroulements du transformateur Tl de la Fig. 1; 02 sont les condensateurs en série avec les enroulements du transfor- mateur T2 de la Fig. 2; les autres signes de référence désignent soit des inductances, lorsqu'ils comportent la lettre L, soit des capacités lorsqu'ils comportent la lettre C.
Dans l'analyse mathématique donnée plus loin, ces signes servent également à représenter les valeurs quantitatives des éléments auxquels ils se rapportent; par exemple, dans l'analyse mathématique,Ll repré- sentera la valeur de l'inductance de l'enroulement Ll. Dans la
Fig. 1, les deux transformateurs sont en série et comportent des condensateurs C1 shuntant les enroulements Ll; dans la Fig. 2, les deux transformateurs sont en parallèle, tandis que les con- densateurs C2 sont mis en série avec les enroulements L2.
Considérons tout d'abord la réalisation de la. Fig. 1 et supposons, pour simplifier, que le système transformateur a un
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rapport égal à l'unité et est inséré entre des impédances d'entrée et de sortie Ro Négligeons la capacité de l'enroulement et les pertes.
Dans ce cas, à la fréquence pour laquelle @L1 Ro et lorsque K1 = 1, la matrice Z du transformateur T1en liaison avec le condensateur Cl est
EMI4.1
Aux fréquences pour lesquelles w L2 (K-K22) Ro et quand
K2 = 1, la matrice Z du transformateur T2 est
EMI4.2
La matrice Z pour le circuit combiné est obtenue en ajoutant ces matrices, ce qui permet de connaître le rapport À qui est le rapport des courants dans la charge Ro
EMI4.3
EMI4.4
où Cu 2 2zz 6el ri Si maintenant el LI (1¯lf2)J L 2 sont proportionnés de façon - ¯¯/¯¯ . /- que e , -W//y i1 =;
" -" . )L -4 L/(.1-lr) 0 erg- R'Ro zinc
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EMI5.1
et # = 1
Le changement de phase # dans la- combinaison du transfor- mateur est donné par
EMI5.2
Suivant la présente invention, ce déphasage peut être corrigé par un circuit égalisateur de phase. La Fig. 3 repré- sente un circuit égalisateur de phase approprié, qui peut servir à cette fin et qui est calculé de la façon suivante :
EMI5.3
Un autre mode de réalisation d'égalisateur, qui peut servir au morne but, est représenté sur la Fig. 4.
Ce dispositif est calculé comme suit :
EMI5.4
Il n'est pas nécessaire que les transformateurs employés. soient mis en série; on peut obtenir des résultats analogues en connectant ces transformateurs en parallèle, ainsi que le montre la Fig. 2, les valeurs pour lea condensateurs, et la
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relation entre l'inductance de fuite du transformateur Tl et l'inductance du transformateur T2, devant être les mêmes que dans le cas de la Fig. 1.
Le résultat susmentionné est vrai, quelles que soient les impédances effectives de terminaison des transformateurs, Ro devenant une impédance admise pour les besoins de la construction et la réponse dans la zone considérée étant seulement affectée par le déséquilibre entre les impédances d'entrée et de sortie.
Le rapport de transformation du système peut avoir toute valeur désirée, l'impédance de tous les éléments d'un côté du transformateur étant augmentée par le rapport de l'impédance requis.
L'ensemble transformateur peut être équilibré par rapport à la terre, si c'est nécessaire; il est donc particulièrement utile lorsqu'on désire relier une ligne de transmission équilibrée à un amplificateur non équilibré ou vice-versa.
L'invention n'est pas limitée à l'emploi de deux transforma- teurs uniquement : des transformateurs en nombre quelconque peuvent être connectés les uns aux autres d'une quelconque des manières décrites ou en combinant ces manières de connexion, l'égalisateur étant soit établi en plusieurs sections, soit composé d'un nombre plus grand d'éléments dans chaque branche.
Il n'y a par conséquent pas de limite pratique à la bande de fréquences à réponse constante qui peut être obtenue entre deux impédances invariables.
L'arrangement de la Fig. 1 est quelque peu préférable à celui de la Fig. 2 : dans le premier cas, les capacités des enrou- lements du transformateur Tl (pour autant que ces capacités puissent être considérées coma des capacités additionnées shuntant les enroulements respectifs) peuvent être comprises dans les condensateurs. C1.
La Fig. la,montre un exemple des résultats obtenus en
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pratique. La légère irrégularité aux environs de 30 Kc/s provient des petites erreurs des valeurs des éléments employés et de l'absence de correction pour les pertes du,transformateur.
Ces dernières provoquent, bien entendu, des différences par. rapport à la réponse constante idéale envisagée dans l'analyse mathématique précédente. Les différences par rapport à l'idéal théorique, dues à ces, pertes., peuvent être évitées en consentant à une perte constante dans l'ensemble du système, en rendant le rapport R/L, entre l'inductance de fuite du transformateur Tl et l'inductance de l'enroulement du transformateur T2, égal au rapport G/C des condensateurs,. Une manière de procéder analogue est évidemment bien connue en ce qui concerne les égalisateurs.
Les Fige. 5 et 6 représentent d'autres transformateurs à larga bande, réalisés d'après l'invention. Pour le dispositif de la Fig. 5, les conditions à satisfaire sont les suivantes :
EMI7.1
Pour le dispositif de la Fig. 6, il faut remplir les conditions suivantes
EMI7.2
Des égalisateurs de phase semblables à ceux qui ont été décrits peuvent servir pour les circuits des Figs. 5 et 6. En général, ces derniers circuits ne donnent pas une bande de réponse aussi large que les systèmes précédemment décrits, parce qu'ils nécessitent un rapport moins élevé entre l'inductance de fuite d'un transformateur et l'inductance de l'autre transformateur.