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PERFECTIONNEMENTS AUX SYSTEMES DE COMMANDE AUTOMATIQUE DE FREQUENCE.
La présente invention a trait aux systèmes de commande automatique de fréquence utilisables dans les appareils de signalisation et elle se rapporte plus particulièrement à la commande de la fréquence de l'oscillateur local.
Dans les superhétérodynes il est généralement désirable de pouvoir commander automatiquement le dit oscillateur dans le but de maintenir rigoureusement constantes une ou plusieurs fréquences, car tout écart dans la moyenne fréquence, dont les circuits sont rigoureusement accordés, risque d'entrainer de la distorsion.
L'invention a surtout pour objet de prévoir un dispositif simple et peu coûteux qui remplisse les conditions :précitées.
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Une autre caractéristique de l'invention consiste à commander la valeur de l'impédance d'un circuit par une résistance variable commandée ellemême par l'écart de fréquence de l'oscillateur local par rapport à la fréquence normale et on y prévoit un couplage de l'impédance, au circuit déterminant la fréquence de l'oscillateur d'où résulte la commande de sa fréquence de résonance.
Un autre objet de l'invention consiste à utiliser des corps à résistance variable et dont la capacité varie avec la résistance, la valeur de cette dernière étant commandée par l'écart de fréquence de l'oscillateur local par rapport à la normale.
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompaganent donnés simplement à titre d'exemple non limitatif et dans lesquels:
La fig.l représente une forme de l'invention dans laquelle on utilise une matière à résistance variable pour commander la fréquence de l'oscillateur local;
La fig.2 une variante où l'on utilise la variation et capacité de la dite matière.
La fig.3 une autre variante où l'on fait appel à deux résistances insérées dans un circuit en pont.
En se référant à la fig.l,on voit un superhétérodyne dont l'antenne 10-11 fournit le signal à un équipement représenté schématiquement par le rectangle 12 et qui peut comporter un ou plusieurs étages à haute fréquencea un changeur de fréquence, un ou plusieurs étages à moyenne fréquence. Le changement de fréquence peut se faire au moyen d'un seul et même tube, comportant un oscillateur local; l'addition des oscillations du signal et du générateur local s'effectuant par voie électronique; on peut également utiliser un oscillateur séparé.
On a choisi à titre d'exemple un appareil où l'addition des oscillations s'effectue dans un tube non représenté et qui comporte une grille de commande, une seconde grille séparée de préférence de la première par une grille écran et connectée par un condensateur 13 à un oscillateur local 21.
Ce dernier est équipé avec un tube 9 comportant une grille 15, une cathode 16, une anode 17, la grille 15 et la cathode 16 étant connectées aux bornes d'un circuit accordé constitué par le secondaire 18 d'un transfor-
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-mateur 14 et le condensateur variable 19, alors que l'anode 17 du tube 9 est connectée par le primaire 20 du transformateur 14 à la borne positive d'une source à haute tension non représentée, la borne négative de cette dernière étant connectée par la masse à la cathode 16. Le condensateur 19 est connecté mécaniquement au bouton de commande unique des condensateurs 22.
Le rectangle 12 est supposé contenir un ou plusieurs étages à moyenne fréquence dont le courant de sortie est appliqué au primaire 23 d'un transformateur 24. Ce dernier comporte deux enroulements 25, 26 accordés respectivement par les condensateurs 27-28. L'une des bornes de l'enroulement 25 est à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur 29 ; l'autre est connectée par un conducteur 30 à la prise médiane de l'enroulement 26. Le transformateur 24 dont les enroulements sont connectés comme il vient d'être dit, fournit entre la masse d'une part, et chacune de ses bornes de sortie d'autre part, deux tensions de haute fréquence dont les amplitudes sont fonction de la différence entre la fréquence de la tension appliquée aux bornes d'entrée et la fréquence sur laquelle sont accordés les circuits oscillants du transformateurs.
Cet ensemble de connexions constitue un circuit de discrimination de fréquences fonctionnant à la manière connue.
Chaque borne de l'enroulement 26 du transformateur 24 est connectés à une anode des diodes 31 et 32 dont les cathodes sont connectées l'une à l'autre par deux résistances 35-34 aux bornes desquelles ont peut disposer d'une différence de potentiel pour commander la régulation automatique de fréquences.
On prévoit une résistance supplémentaire 35 dans le circuit précité pour des raisons que l'on exposera plus loin. L'extrémité inférieure de l'enroulement 25 du transformateur 24 est connectée par un filtre constitué par les condensateurs 29-36 et la résistance 37 au point commun aux résistances 33 et 34. La cathode de la diode 31 est mise à la masse pour les tensions de haute et basse fréquence par la capacité 84.
Les oscillations de moyenne fréquence sont redressées par la diode 32 et il apparaît aux bornes de la résistance 33 une différence de potentiel à basse fréquence correspondant à la composante de modulation de l'onde porteuse. Cette tension de basse fréquence est transmise par un condensateur 38 à un diviseur de tension 39 dont une extrémité est à la masse; une partie de la chute de tension est ainsi appliquée à la grille de commande 40 d'un tube 42 dont la cathode est reliée à la masse à travers une résistance de polarisation 43 shuntée par la condensateur 44. L'anode 45 du tube 42 est connectée
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à travers une résistance 46 à la borne positive d'une source à haute tension non représentée. L'émission à basse fréquence amplifiée est transmise par un condensateur 47 à la grille 48 du tube 49.
Le tube 49 comporte une cathode 50 shuntée par un condensateur 51, une grille 52 de suppression d'émission secondaire connectée directement à la cathode 50, une grille écran 53 connectée à la borne positive d'une source à haute tension non représentée et une anode 55 connectée par le primaire 56 d'un transformateur basse fréquence 57 à la borne positive 54 de la dite source à haute tension. Le transformateur 57 comporte un secondaire 58 connecté à un haut-parleur 59 ou à tout autre dispositif approprié.
L'asservissement de la fréquence de l'oscillateur local 21 qui a pour but de maintenir constante la valeur de la moyenne fréquence appliquée au transformateur 24 est obtenue à partir d'un circuit 60. Cehcircuit modifie la réactance du circuit 18-15 de l'oscillateur local par suite du couplage magnétique entre les enroulements 18 et 61 du transformateur 14. L'impédance du circuit 60 est constituée par la réactance de la bobine 61, la réactance du condensateur 62, et la résistance 63 dont la valeur est une fonction non linéaire du courant qui la traverse. La résistance 63 peut par exemple être constituée par de la thyrite.
Pour obtenir un courant qui varie en fonction du désaccord de la moyenne fréquence, on applique la différence de potentiel qui existe aux bornes des résistances 33 et 34 à la grille de commande 48 du tube amplificateur 49 au moyen du conducteur 66. Les variations de polarisation de la grille 48 provoquent des variations duscourantsde plaque et d'écran de la lampe 49. Ces courants, traversent la cathode 50, la résistance de polarisation 65, le conducteur 64, la bobine 61 du circuit 60, enfin la résistance 63. La tension alternative de basse fréquence est éliminée au moyen du condensateur 51 en shunt sur les éléments précités.
La valeur de la résistance 65 et la valeur initiale de la résistance 63 sont choisies pour que le point moyen de fonctionnement de la lampe 49 ait une valeur convenable. On a prévu un condensateur 68 dérivant la moyenne et la basse fréquence à la masse. La régulation antifading est obtenue en appliquant au circuit de commande 72 la tension unidirectionnelle qui apparait aux bornes de la résistance 33 et par l'intermédiaire d'un filtre constitué par les résistances 69,69a et les condensateurs 70 et 71. La tension redressée agit sur le gain d'un ou de plusieurs étages du récepteur 12.
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Pour expliquer le fonctionnement du dispositif de commande automatique de fréquence on supposera tout d'abord que la fréquence de l'hétérodyne déterminée par le circuit oscillant 18-19 est telle que le battement avec les oscillations du signal ait la fréquence sur laquelle sont accordés les circuits 25-27-26-28. Dans ce cas la tension moyenne redressée apparaissant aux bornes de la résistance 34 est égale et opposée à celle qui existe aux bornes de la résistance 33 et la polarisation de la grille 48 du tube 49 est égale à la polarisation normale déterminée par la chute de tension aux bornes de la résistance 65 augmentée de celle qui se produit le long de la résistance 63.
Dans ces conditions, tout se passe comme si le circuit de commande de fréquence 60 créait dans le circuit 18-19 de l'oscillateur local 21 une certaine réactance déterminée par la valeur du courant de plaque et d'écran en régime permanent du tube 49. Dans ces conditions la fréquence du dit oscillateur local diffère de celle du signal, d'une quantité égale à celle sur laquelle sont accordés les enroulements du transformateur 34.
On supposera maintenant qu'il y ait un léger écart de fréquence dans l'oscillateur local, La moyenne fréquence n'a plus sa valeur normale et s'en écarte en plus ou en moins selon le sens de variation de la fréquence du dit oscillateur local. On sait que, dans ces conditions, le circuit de discrimination de fréquence 25-27-28 fournit aux diodes des tensions dont la résultante qui apparait aux bornes des résistances 33-34 n'est pas nulle. La valeur de la différence de potentiel de commande, entre le conducteur 66 et la masse, varie dans certaines limites proportionnellement à l'erreur par rapport à la valeur exacte de la moyenne fréquence.
Le conducteur 66 du circuit de commande automatique de fréquence qui est soit positif soit négatif par rapport à la masse selon le signe de l'erreur de fréquence de l'oscillateur, se trouve à un potentiel qui s'ajoute algébriquement au potentiel de polarisation initialement appliqué à la grille 48.
On supposera maintenant que le conducteur 66 est positif par rapport à la masse* La grille 48 devient moins négative par rapport à la cathode positive 50 et les courants de l'anode 55 et de la grille écran 53 du tube 49, croissent; ces courants traversent la résistance 63 et en diminue la valeur si on utilise de la thyrite et comme cette résistance 63 est en dérivation sur l'enroulement 61 du transformateur, la variation de la résistance du circuit 60 produit une variation de réactance dans le circuit 18-15 par suite du couplage
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entre les bobines 18 et 61. On s'arrange pour que la fréquence de l'oscillateur varie dans un sens tel que l'erreur sur la fréquence se trouve compensée; la moyenne fréquence reprendr donc sa valeur initiale.
On notera que la différence de potentiel de commande entre le conducteur 66 et la masse est considé- rablement accrue et par conséquent son action sur la valeur de la résistance 63 du fait de l'amplification fournie par le tube 49.
Donc une erreur relativement faible dans la moyenne fréquence par rapport à sa valeur normale engendre des variations très appréciables de la valeur de la résistance 63 qui provoquent dans l'oscillateur 21 des variations de fréquence du dit oscillateur dans un sens tel qu'elles tendent à ramener la moyenne fréquence à sa valeur initiale.
La résistance 35 en série avec la diode 31 a pour but de créer un certain déséquilibre entre les tensions aux bornes des résistances 33 et 34.
Ce déséquilibre n'est nécessaire que dans le cas où l'on n'utilise qdune seule source de tension de plaque pour tous les tubes du récepteur, dans ce cas la régulation de la dite tension plaque est très précaire, par suite de l'accrois- sement du courant de plaque du tube 49 consécutivement à l'accord des circuits d'entrée par les condensateurs 22. En effet, le régulateur automatique antifading qui fonctionne au moment de l'accord, a pour effet de diminuer la charge appliquée à la source de tension de plaque par suite de la réduction du courant absorbé par les tubes du récepteur 12 sur lesquels agit le régulateur dit antifading.
Tout accroissement du courant électronique du tube 49 résultant d'une variation de tension de la source est nuisible au fonctionnement du système de commande automatique proposé et il est nécessaire d'y remédier.
Par suite de la présence de la résistance 35, la chute de tension le long de la résistance 33 est supérieure à celle qui existe aux bornes de la résistance 34, lorsqu'on reçoit un signal. Cet excès de tension, du fait que l'extrémité non mise à la masse de la résistance 33 est négative, a pour effet de rendre la grille 48 du tube 44 légèrement plus négative qu'elle ne l'était en l'absence de signal et cela bien que la moyenne fréquence ait sa valeur normale.
Cette modification de la valeur de la polarisation compense la variation de courant électronique du tube 49 qui a tendance à se produire pour les raisons indiquées ci-dessus, On peut obtenir le même résultat en supprimant la résistance 35 et en déplaçait la prise sur l'enroulement 26 du transformateur à moyenne fréquence 24 de telle sorte que l'on obtienne aux bornes de la ré-
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-sistance 33 une tension supérieure à celle qui existe aux bornes de la résistance 34 quand la moyenne fréquence 9, sa valeur normale.
La fig.2 est une variante dans laquelle on a conservé les mêmes numéros de référence pour désigner des éléments homologues. Le rectangle 73 représente le circuit de discrimination de fréquence, les diodes 31,32 et leur circuit tels que représenté fig.l; le rectangle 74 représente les étages à basse fréquence y compris les tubes 42 et 49 de la fig.l; le rectangle 75 représente l'oscillateur local 21 de la même fig.l.
Dans-cette variante on utilise une résistance en thyrite qui se comporte comme une capacité dont la valeur varie en fonction de la chute de tension à ses bornes. On prévoit à cet effet une petite capacité 76 insérée dans le circuit qui détermine la fréquence de l'oscillateur et qui comporte le condensateur 19 et le secondaire 18 du transformateur de l'oscillateur. La thyrite 63 ou tout autre matière équivalente est alors connectée par un condensateur 77 en parallèle avec le condensateur 76.
On conçoit que toute variation de la résistance de la thyrite 63 entraine une variation de la capacité apparente de l'ensemble 63-76 et une variation corrélative de la fréquence de l'oscillateur,
Cette variation de capacité produite par la thyrite 63, dans cette forme de l'invention, est obtenue par l'insertion d'une source de potentiel unidirectionnel 78 dans la circuit compris entre la dite thyrite 63 et une borne du condensateur 76 et en appliquant la chute de tension aux bornes des résistances 34-33, à.travers un filtre approprié comportant le condensateur 68 et la réactance à haute fréquence 79 aux bornes du circuit série thyrite 63 source 78. Par conséquent la chute de tension aux bornes des résistances 33- 34 s'ajoute ou s'oppose à celle de ladite source de tension 78 augmentant ainsi ou diminuant, l'intensité de courant traversant la thyrite 63.
Pour une polarité convenable de la source 78 la tension de commande aux bornes des résistances 33-34,provoquée par un écart entre la moyenne fréquence et sa valeur normale, agit de manière à modifier la capacité de correction en modifiant la résistance de la thyrite dans un sens tel que la fréquence de l'oscillateur est ramenée à une valeur telle que la moyenne fréquence ait sa valeur initiale,
Dans cette variante la source de tension 78 doit être évidemment choisie de telle façon que la thyrite soit parcourue par un courant initial convenable afin que la correction de fréquence puisse avoir lieu quel que soit le sens de l'erreur et dans l'étendue que l'on s'est fixée.
La tension initiale
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de polarisation aux bornes de la thyrite doit être au moins égale à la valeur maxima de la tension de commande automatique de fréquence susceptible d'appa- raître aux bornes des résistances 35-34. On peut objecter que dans le dispositif de la fig.2, la source de tension 78 produit une chute de tension continue aux bornes des résistances 33-34 qui polarise initialement l'une des diodes.
La variante de la fig.3 satisfait à cette objection en ce sens qu'on utilise une résistance en pont. On a conservé ici encore, les mêmes numéros de référence pour désigner les éléments @@@alogues. On voit qu'on a prévu une thyrite supplémentaire 80, en série avec la première en parallèle, à travers le condensateur 77, avec le condensateur 76 du circuit de l'oscillateur. Deux résistances supplémentaires 81-82 sont connectées aux bornes des résistances 33-34 et constituent avec les thyrites un pont de Wheatstone normalement équilibré. La source de tension 78 est dans ce cas, connectée aux bras opposés du pont entre le point commun aux deux thyrites 63-80 et le, point commun aux résistances 81-82.
Ce dispositif permet de disposer d'un courant de polarisation initiale traversant les deux thyrites 63-80 sans chute de tension aux bornes des résistances 33-34. Le fonctionnement de cette variante est analogue à celui du montage précédent, la capacité des thyrites 63-80 étant en série avec le condensateur 76 pour commander la fréquence de l'oscillateur local. Les deux thyrites doivent avoir même caractéristiques,
On a représenté fig.4 une autre variante dans laquelle on a encore conservé les mêmes numéros de référence pour désigner des éléments homologues.
Dans les montages précédemment décrits, il est évident qu'une tension de haute fréquence provenant de l'oscillateur est transmise au circuit de commande 60. Cette tension induite appliquée à la résistance 63 peut produire une variation de sa valeur dans les mêmes conditions que le courant de commande qui parcourt le conducteur 64 à partir de l'anode et de la grille écran du tube 49, mais d'une faqon beaucoup plus importante.
L'importance de cette variante réside surtout en ce fait que le courant induit dans le circuit 60 par l'oscillateur 21 peut être réduit* à une faible fraction du courant total qui traverse la résistance 63. Il suffit de donner à la résistance 63 une valeur relativement élevée et de déduire convenablalement le couplage magnétique entre les enroulements 18 et 61 du transformateur 14. Comme la réactance inductive de l'enroulement 61 est nécessairement accrue pour s'adapter à la valeur élevée de la résistance 63, le couplage lâche n'affecte pas la réactance totale réfléchie dans le circuit accordé de l'oseil-
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-lateur et par conséquent pas non plus la gamme relativement large de commande de fréquence du circuit 60 sur celle de l'oscillateur local 21.
Cette variante de commande automatique de fréquence possède de plus l'avantage qu'un filament de lampe qui constitue la résistance 63, a une inertie calorifique relativement grande que ne possède pas la tbyrite. Cette inertie calorifique permet d'éviter que les composantes à basse fréquence du courant de commande, apparaissant dans le circuit 64 ne modulent l'oscillateur local à cette fréquence audible. Il est donc possible de réaliser dans ce montage un filtre de basse fréquence simple et peu coûteux et qui peut être constitué par la résistance 65 et les condensateurs 51 et 62.
On voit sur la Fig.4 un dispositif tel que l'amplification de la commande automatique de fréquence s'effectue sur un étage à moyenne fré- quence.
L'étage à moyenne fréquence comporte un tube 73 dont la grille de commande est représentée en 74 et connectée à un transformateur à moyenne fréquence 75 dont les deux enroulements sont accordés son anode 76 est connectée à un circuit discriminateur de fréquence représenté par le rectangle 83. Le tube 73 comporte aussi une cathode 77, une grille de suppression d'émission secondaire 78 qui lui est connectée et une grille-écran 79 reliée par une résistance 80 à la borne positive 81 de la source à haute tension.
Dans cette variante, la tension de commande automatique de fréquence est appliquée par un conducteur 66, par un filtre comprenant la résistance 67 et le condensateur 68, et par le secondaire du transformateur à moyenne fréquence 75, à la grille de commande 74 du tube 73.
Le circuit de cathode du tube 73 comporte la cathode 77 , la résistance 65, le conducteur 64 et un dispositif supposé contenu dans le rectangle 82 et analogue au circuit 60 de la fig.1. Dans le dit rectangle se trouve également l'oscillateur local 21 représenté en détail Fig.l, Le tube 73 amplifiera la fois les oscillations de moyenne fréquence appliquées à sa grille de commande 74 et la tension de commande automatique de fréquence appliquée à la même grille.
Sur le dessin on a représenté un tube à basse ou à moyenne fréquence pour amplifier la tension de commande automatique de fréquence mais on conçoit aisément que l'on puisse faire remplir la même fonction par un tube des étages à haute fréquence ou encore par un autre tube dont les connexions et le fonctionnement lui permettent d'amplifier à la fois les
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tensions alternatives et continues appliquées à son circuit d'entrée.
On conçoit aussi que le dispositif que l'on vient de décrire puisse être utilisé pour amplifier la tension de commande automatique de volume ou d'autres tensions destinées à remplir d'autres fonctions.
Bien qu'on ait représenté et décrit plusieurs formes de réalisation de l'invention il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières, données simplement à titre d'exemple et sans @aucun caractère restrictif et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.