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DISPO@ITIFS D'ACCOUPLEMENT FOUR
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CItcCUTTa ELECTRIQUES à 1ïAUI'E FI-d±0.UEliOE -D'invention se rapporte à des circuits d'accord pour courant à haute fréquence utilisant des inductances dont les noyaux sont formés d'une matière magnétique isolée et compressée.
Dans lescircuits d'accord pour courant à haute fréquence, tels que par exemple les circuits à fréquences intermédiaires utilisés dans les récepteurs radiophoniques superhétérodynes, le réglage à la fré-
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quence voulue peut être lait au moyen de conôeubatoura ajustables, mais par suite de l'instabilité qu'offrent ces appareils avec le temps
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et avec les variations de température, on a récemment cherché en pratique à faire varier l'accord en modifiant l'inductance par l'emploi de noyaux magnétiques réglables.
La pratique a démontré que des réglages de ce genre restent constants aveo le temps, et les variations de l'inductance (ordinairement positives) qui peu- vent se produire avec la température, peuvent être oompensées par l'emploi de certaine forme de condensateur en céramique ayant des variations négatives avec la température.
Un des buts de l'invention est de prévoir des inducteurs qui, lorsqu'ils sont réglés à différentes valeurs de l'inductance, ne changent pas leur qualité électrique ordinairement exprimée par le terme Q = #L/R.
Suivant un des faits caractéristiques de l'invention, le rapport du diamètre du noyau au diamètre effectif de la bobine est égal au rapport P' - 1 à # - 1 dans lequel P' est' le rapport de l'inductance maximum de la bobine avec le noyau fait de matière ma- gnétique à l'inductance de la même bobine sans noyau magnétique, tandis que # est la perméabilité effective du noyau.
Pour une forme donnée de bobine et pour un genre donné de conducteur utilisé dans la bobine, la relation de la résistance à haute fréquence R et l'inductance L d'une bobine sans noyau magnéti- que, comprenant une série de spires dans l'enroulement, peut être représentée empiriquement par l'équation :
R = kL3/2.
Il s'ensuit que si les inductances diminuent, les pe'rtes de la bobine diminuent d'une valeur plus grande. On voit donc que la valeur d'une bobine sans noyau magnétique peut être améliorée en réduisant d'abord le nombre de tours, ce qui réduit la résistance à une valeur plus grande que l'inductance, puis en rétablissant l'in- ductance à sa valeur primitive par l'insertion d'un noyau magnétique convenable, pourvu que la présence du noyau-n'accroissent pas la ré- sistanae à haute fréquence par l'introduction de perte due à des ef- fets de Foucault ou autres. Les noyaux magnétiques formés d'une ma- tièe isolée et oompressée sont bien connus en oe que les pertes sont
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inappréciables.
Il est évident que si ce procédé est suivi afin d'obtenir une bobine d'inductance donnée et de valeur Q, le retrait partiel du noyau ne changera pas la qualité de la bobine.
Afin d'obtenir un effet de ce genre, certaines relations entre la bobine et les sections transversales du noyau doivent être observées avec précision. Si on désigne par P' le rapport de l'in -ductance de la bobine avec le noyau à la position maximum avec l'in -ductance de la bobine sans noyau magnétique, on peut démontrer que
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p, A+a(-1) oû # est la perméabilité effective du noyau, tandis que A et a sont respectivement les sections transversales effectives de la bobine et du noyau.
Il s'ensuit donc que
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a Pt - 1 g -
En pratique on a trouvé qu'afin d'obtenir une valeur de
Q constante pour une fréquence de l'ordre utilisée comme fréquence intermédiaire dans les récepteurs superhétérodynes de radiodiffusion, par exemple pour obtenir une fréquence d'environ 450 Kc, la valeur de P' doit être environ 2, et la perméabilité apparente d'un noyau magnétique pouvant être utilisé, à cette fréquence et composér- d'une matière convenable formée de grains ayant des dimensions de 5 miorons, est de l'ordre de 8. La forme la plus simple de bobine utilisée est un enroulement à circuit ouvert avec différentes couches et avec un noyau cylindrique dont la longueur est approximativement double de la longueur de la bobine.
La perméabilité effective d'un noyau pour ce genre de construction peut être représentée par #/2 où # est la perméabilité apparente du noyau, et dans le cas considéré est donc 4.
Donc, pour cette construction a/A = 1/3. Dans un cas pratique, une bobine est enroulée avec des conducteurs Litz 12/44 sur un noyau de
1 c/m de diamètre. Pour une inductance maximum de 750 # H avec un noyau en fer, le diamètre moyen de la bobine serait de 1,5 cm. Le diamètre du noyau pour satisfaire au rapport des sections transversales doit être de 0,95 cm.
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Quand deux bobines semblables sont associées avec des -condensateurs de valeur convenable pour former des circuits réson- , nants, et sont couplées pour agir oomme un circuit filtre, ellesseront couplées de manière à fournir la sélectivité voulue aveo le gain maximum quand elles sont associées avec une valve thermoionique.
La valeur de l'accouplement connu comme accouplement "critique" est souvent employée et est caractérisée par un aplatissement du sommet de la courbe combinée de sélectivité et donnant un gain maximum, Cette valeur d'accouplement k est donnée par la formule :
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k = 1 bzz
Cette formule indique que dans des bobines à inductance réglable il est important de maintenir la valeur de % constante afin que l'accouplement reste à la valeur critique si 1''accord est changé afin d'assurer la même sélectivité.
Dans des bobines à inductance équipées avec des noyaux magnétiques, la densité du champ extérieur au noyau est plus dense près des extrémités des noyaux plut6t que dans les bobines, et il est donc important que la distance entre les noyaux soit fixée à la valeur voulue, et que des réglages d'inductance soient faits sans changer la distance entre les noyaux .
Suivant un autre fait caractéristique de l'invention, on a prévu un dispositif d'accouplement à haute fréquence dans lequel le réglage des circuits est réalisé par le mouvement des noyaux magnétiques, et dans lequel un moyen est prévu pour déplacer simultanément les noyaux des deux circuits, ainsi que pour régler séparément l'inductance de l'un des circuits.
L'invention est mieux comprise de la description suivante de deux de ses formes de réalisation montrées sur le dessin ci-joint, à titre d t exemples. Sur ce dessin :
Les figures 1 et 2 montrent deux modifications du même app areil.
Suivant la figure 1, on a montré en section un transformateur de fréquences intermédiaires pouvait être utilisé dans des récep-
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-teurs superhétérodynes de radiodiffusion. Le transformateur consiste en deux bobines 4,4 enfermées dans un réceptacle protégé 1 pourvu de saillies 2 servant à fixer le transformateur au châssis d'un poste récepteur. Chaque bobine 4 est enroulée sur un tube 5. Le tube sur lequel la bobine inférieure est enroulée estsupporté par une plaque métallique inférieure 3 du boîtier ou réceptacle 1, tandis que le tube 5, sur lequel la bobine supérieure 4 est enroulée, est supporté par une plaque mobile 9 guidée dans ce mouvement par des tiges 10 fixées à l'intérieur du boîtier 1. Une plaque fixe 11 est maintenue sur les tiges 10.
Des noyaux magnétiques 6,d'une matière granulée et compressée, sont cimentés sur une tige 7 ayant à son extrémité inférieure une partie filetée 8 qui se visse dans la plaque 3. La tige 7 à sa partie supérieure rainurée de manière à prévoir un moyen pour régler l'inductance. Une vis creuse 12 est montee sur la plaque 9 de manière à pouvoir tourner librement sur cette plaque. La vis 12 s'engage dans un trou correspondant fileté de la plaque 11 de manière qu'en faisant tourner cette vis 12, un mouvement linéaire de la bobine supérieure 4 a lieu relativement à son noyau 6. On produit ainsi un réglage de l'inductance de cette bobine 4. Chaque bobine forme, avec un condensateur associé 12, un circuit accordé.
Le circuit, comprenant la bobine inférieure 4 et son condensateur associé 13, est connectée au circuit anode d'une valve tandis que le circuit, comprenant 'la bobine supérieure 4 et son condensateur associé 13, est connecté au circuit grille ce la valve suivante.
La distance entre les deux noyaux 6 sur la tige 7 est réglée avant qu'ils ne soient cimentés à cette tige, et cette distance dépend du degré d'accouplement magnétique recherché, de la qualité électrique des bobines, de l'appromixité de l'écran, et est de préférence déterminée expérimentalement. Les inductances des bobines sont réglées à la valeur correcte comme suit. Le circuit supérieur est laissé non-accordé. La tige 7 est tournée jusqu'à ce que la position maximum soit atteinte dans le circuit anode de la valve vers la grille à laquelle le circuit supérieur est connecté, ce qui indique que le
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circuit inférieur est en accord.
La vis 12 est alors tournée de manière à amener le circuit supérieur en accord par suite du dépla- cement de la bobine en relation avec le noyau, mais cela laisse en- oore l'accouplement entre les deux bobines inchangé, tel qu'il a été déterminé par la distance entre les noyaux. Le point voulu de réglage est encore réglé par la position maximum. Après ce deuxième réglage, le procédé peut être repété pour assurer un alignement exact à la fréquence intermédiaire.
La Fig.2 montre un arrangement équivalent à celui montré précédemment mais dans lequel l'assemblage complet du transformateur constitue un ensemble plus compact. Les deux noyaux 6 sont encore connectés'entre-eux à'une distance voulue sur la tige 7 en les dépla- çant dans un'tube commun 5. La bobine.inférieure 4 est enroulée'et fixée sur le tube5 qui est cimenté à un tube 12 fileté ayant un épaulement 12a dans lequel passe une partie filetée 8 de la tige 7 supportant les deux noyaux 6.
La bobine supérieure 4 est enroulée et fixée à un tube 5à autour, du tube 5 et elle est vissée à une plaque
3 faite de matière isolante et supportant les condensateurs 10 et les bornes non-montrées, pour les connexions extérieures du transformateur.
Une plaque mobile 9 est connectée rigidement au tube 12 et est suppor- tée et guidée par des tiges 10. Entre la plaque 9 et une plaque d'assemblage supérieure 11 se trouve un ressort en spirale le. Un écrou
14 se visse sur le tube 12 au-dessus de la plaque 11, et en faisant tourner cet éorou on soulève ou on abaisse la plaque 9. La rotation de la tige 7 amène le réglage de l'inductance de la bobine 4. La rota- tion de l'écrou 14 provoque le déplacement du noyau supérieur dans la bobine supérieure 4 ,¯sans affecter le réglage de la bobine inférieure.
Les réglages décrits ne modifient pas pratiquement la valeur de l'accouplement k à cause que les noyaux restent à leur dis- tance primitivement choisie, Une autre formule pour l'accouplement k est donnée par :
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(5) k m W 2 et cette formule montre qu'afin de préserver .le même accouplement quand
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la self inductance de l'une ou de l'autre bobine ou des deux bobines est modifiée, un réajustement de l'inductance mutuelle est nécessaire. Les arrangements décrits ci-dessus assurent que l'inductance mutuelle entre les bobines n'exige seulement au'une faible correction.
Cette dernière peu, être réalisée en plaçant les noyaux 6 sur la tige 7 relativement aux bobines 4 de manière que le mouvement vers le haut de la tige 7 résulte en un mouvement du noyau inférieur pour réduire l'inductance de la bobine inférieure etaccroître l'inductance de la bobine supérieure. De cette manière le mouvement verslehaut dela bobine supérieure 4 au moyen de la vis 12 amène une diminution de l'inductance.
Cependant, si le retrait des bobines amène une diminution de la valeur Q, l'accouplement doit être arrangé de manière que l'inductance mutuelle est accrue comme l'inductance décroît afin de maintenir le même degré d'accouplement. Dans ce cas les noyaux et les bobines doivent être arrangés pour que les mouvements de réglage soient en sens opposé à ceux mentionnés précédemment.
REVENDICATIONS.
1) Bobine d'inductance réglable pour courant à haute fréquence utilisant un noyau de matière magnétique dans lequel le rapport du diamètre du noyau au diamètre effectif de la bobine est égal au rapport de P'-1 à # -1 où P' est le rapport de l'inductance maximum de la bobine avec le noyau magnétique à l'inductance de la même bobine'sans noyau magnétique, et # est la perméabilité effective du noyau.
2) Bobine d'inductance réglable pour courant à haute fréquence telle que revendiquée en 1, adaptée pour une fréquence intermédiaire accordée dans un récepteur radiophonique superhétérodyne dans lequel la surface moyenne de la bobine est trois fois la surface du noyau.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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OVEN COUPLING AVAILABILITY
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The invention relates to tuning circuits for high frequency currents using inductors whose cores are formed of an insulated and compressed magnetic material.
In tuning circuits for high frequency current, such as, for example, intermediate frequency circuits used in superheterodyne radio receivers, the setting at
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desired quantity can be milk by means of adjustable conôeubatoura, but due to the instability offered by these devices over time
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and with temperature variations, attempts have recently been made in practice to vary the tuning by modifying the inductance by the use of adjustable magnetic cores.
Practice has shown that such adjustments remain constant over time, and the variations in inductance (usually positive) which may occur with temperature can be compensated for by the use of some form of capacitor. ceramic having negative variations with temperature.
One of the aims of the invention is to provide inductors which, when they are set to different values of the inductance, do not change their electrical quality, usually expressed by the term Q = # L / R.
According to one of the characteristic facts of the invention, the ratio of the diameter of the core to the effective diameter of the coil is equal to the ratio P '- 1 to # - 1 in which P' is' the ratio of the maximum inductance of the coil with the core made of magnetic material at the inductance of the same coil without a magnetic core, while # is the effective permeability of the core.
For a given form of coil and for a given kind of conductor used in the coil, the relation of the high frequency resistance R and the inductance L of a magnetic coreless coil, comprising a series of turns in the coil. winding, can be empirically represented by the equation:
R = kL3 / 2.
It follows that if the inductances decrease, the losses of the coil decrease by a greater value. It can therefore be seen that the value of a coil without a magnetic core can be improved by first reducing the number of turns, which reduces the resistance to a value greater than the inductance, and then restoring the inductance to its primitive value by the insertion of a suitable magnetic core, provided that the presence of the core does not increase the resistance at high frequency by the introduction of loss due to eddy or other effects. Magnetic cores formed from insulated and compressed material are well known in that losses are
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invaluable.
It is obvious that if this process is followed in order to obtain a given inductance coil of value Q, the partial removal of the core will not change the quality of the coil.
In order to achieve such an effect, certain relationships between the coil and the cross sections of the core must be observed with precision. If we denote by P 'the ratio of the inductance of the coil with the core at the maximum position with the inductance of the coil without a magnetic core, we can show that
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p, A + a (-1) where # is the effective permeability of the core, while A and a are the effective cross sections of the coil and the core, respectively.
It therefore follows that
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a Pt - 1 g -
In practice we have found that in order to obtain a value of
Q constant for a frequency of the order used as an intermediate frequency in superheterodyne broadcast receivers, for example to obtain a frequency of about 450 Kc, the value of P 'should be about 2, and the apparent permeability of a nucleus magnetic material which can be used at this frequency and composed of a suitable material formed of grains having dimensions of 5 miorons, is of the order of 8. The simplest form of coil used is an open circuit winding with different layers and with a cylindrical core whose length is approximately double the length of the coil.
The effective permeability of a nucleus for this kind of construction can be represented by # / 2 where # is the apparent permeability of the nucleus, and in the case considered is therefore 4.
So, for this construction a / A = 1/3. In a practical case, a coil is wound with Litz 12/44 conductors on a core of
1 c / m in diameter. For a maximum inductance of 750 # H with an iron core, the average diameter of the coil would be 1.5cm. The diameter of the core to satisfy the ratio of cross sections should be 0.95 cm.
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When two similar coils are associated with capacitors of suitable value to form resonant circuits, and are coupled to act as a filter circuit, they will be coupled so as to provide the desired selectivity with maximum gain when associated with them. a thermionic valve.
The value of the coupling known as "critical" coupling is often used and is characterized by a flattening of the top of the combined selectivity curve and giving maximum gain, This coupling value k is given by the formula:
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k = 1 bzz
This formula indicates that in coils with adjustable inductance it is important to keep the% value constant so that the coupling remains at the critical value if the tuning is changed to ensure the same selectivity.
In inductance coils equipped with magnetic cores, the density of the field external to the core is denser near the ends of the cores rather than in the coils, and it is therefore important that the distance between the cores be set to the desired value. and that inductance adjustments be made without changing the distance between the cores.
According to another characteristic fact of the invention, there is provided a high frequency coupling device in which the adjustment of the circuits is carried out by the movement of the magnetic cores, and in which a means is provided for simultaneously moving the cores of the two. circuits, as well as to separately adjust the inductance of one of the circuits.
The invention is better understood from the following description of two of its embodiments shown in the accompanying drawing, by way of example. On this drawing :
Figures 1 and 2 show two modifications of the same apparatus.
According to figure 1, we have shown in section an intermediate frequency transformer that could be used in receivers.
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- broadcasting superheterodyne players. The transformer consists of two coils 4,4 enclosed in a protected receptacle 1 provided with protrusions 2 serving to fix the transformer to the frame of a receiving station. Each coil 4 is wound on a tube 5. The tube on which the lower coil is wound is supported by a lower metal plate 3 of the housing or receptacle 1, while the tube 5, on which the upper coil 4 is wound, is supported by a movable plate 9 guided in this movement by rods 10 fixed inside the housing 1. A fixed plate 11 is held on the rods 10.
Magnetic cores 6, of a granulated and compressed material, are cemented on a rod 7 having at its lower end a threaded part 8 which screws into the plate 3. The rod 7 at its upper part grooved so as to provide a means to adjust the inductance. A hollow screw 12 is mounted on the plate 9 so as to be able to rotate freely on this plate. The screw 12 engages in a corresponding threaded hole of the plate 11 so that by rotating this screw 12, a linear movement of the upper coil 4 takes place relative to its core 6. This produces an adjustment of the inductance of this coil 4. Each coil forms, with an associated capacitor 12, a tuned circuit.
The circuit, comprising the lower coil 4 and its associated capacitor 13, is connected to the anode circuit of a valve while the circuit, comprising the upper coil 4 and its associated capacitor 13, is connected to the gate circuit of the next valve.
The distance between the two cores 6 on the rod 7 is adjusted before they are cemented to this rod, and this distance depends on the degree of magnetic coupling sought, on the electrical quality of the coils, on the appromixity of the screen, and is preferably determined experimentally. The coil inductances are set to the correct value as follows. The upper circuit is left untuned. The rod 7 is rotated until the maximum position is reached in the anode circuit of the valve towards the grid to which the upper circuit is connected, which indicates that the
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lower circuit is in agreement.
The screw 12 is then turned so as to bring the upper circuit into agreement as a result of the displacement of the coil in relation to the core, but this still leaves the coupling between the two coils unchanged, as it has been. was determined by the distance between the nuclei. The desired set point is still set by the maximum position. After this second adjustment, the process can be repeated to ensure exact alignment at the intermediate frequency.
Fig.2 shows an arrangement equivalent to that shown above but in which the complete transformer assembly constitutes a more compact assembly. The two cores 6 are still connected to each other at a desired distance on the rod 7 by moving them in a common tube 5. The lower coil 4 is wound up and fixed on the tube 5 which is cemented to a threaded tube 12 having a shoulder 12a in which passes a threaded portion 8 of the rod 7 supporting the two cores 6.
The upper coil 4 is wound and fixed to a tube 5 around, the tube 5 and it is screwed to a plate
3 made of insulating material and supporting the capacitors 10 and the terminals not shown, for the external connections of the transformer.
A movable plate 9 is rigidly connected to the tube 12 and is supported and guided by rods 10. Between the plate 9 and an upper assembly plate 11 is a spiral spring 1c. A nut
14 is screwed on the tube 12 above the plate 11, and by rotating this eorou the plate 9 is raised or lowered. The rotation of the rod 7 brings about the adjustment of the inductance of the coil 4. The rota - tion of nut 14 causes the displacement of the upper core in the upper coil 4, ¯ without affecting the adjustment of the lower coil.
The described adjustments do not practically modify the value of the coupling k because the nuclei remain at their originally chosen distance. Another formula for the coupling k is given by:
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(5) k m W 2 and this formula shows that in order to preserve the same coupling when
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the self inductance of one or the other coil or of the two coils is modified, a readjustment of the mutual inductance is necessary. The arrangements described above ensure that the mutual inductance between the coils requires only a small correction.
The latter bit, be achieved by placing the cores 6 on the rod 7 relative to the coils 4 so that the upward movement of the rod 7 results in a movement of the lower core to reduce the inductance of the lower coil and increase the inductance of the upper coil. In this way the upward movement of the upper coil 4 by means of the screw 12 brings about a decrease in inductance.
However, if the removal of the coils results in a decrease in the Q value, the coupling must be arranged so that the mutual inductance is increased as the inductance decreases in order to maintain the same degree of coupling. In this case the cores and the coils must be arranged so that the adjustment movements are in the opposite direction to those mentioned above.
CLAIMS.
1) Adjustable inductance coil for high frequency current using a core of magnetic material in which the ratio of the diameter of the core to the effective diameter of the coil is equal to the ratio of P'-1 to # -1 where P 'is the ratio of the maximum inductance of the coil with the magnetic core to the inductance of the same coil without a magnetic core, and # is the effective permeability of the core.
2) Adjustable inductance coil for high frequency current as claimed in 1, adapted for an intermediate frequency tuned in a superheterodyne radio receiver in which the average area of the coil is three times the area of the core.
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