<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
<Desc/Clms Page number 2>
FILTRES D'ONDES ELECTRIQUES
L'invention se rapporte à des filtres d'ondes électriques et plus particulièrement à des filtres oomposés renfermant plus qu'une section. Son but est d'accroître l'affaiblissement en dehors de la bande de transmission dans un tel filtre.
Dans un filtre d'ondes du type équilibré comprenant deux ou plusieurs sections en tandem, l'affaiblissement total en dehors de la bande de transmission peut être matériellement réduit par un déséquilibre de la capacité,dû à des capacités linéiques ou capaoitanoes non compensées vagabondes,et par un défaut d'équilibre induotif dû à l'inégalité d'inductances normalement égales, Suivant la présente invention, le défaut d'équilibre capacitif est réduit par l'addition d'éléments convenablement choisis connectés entre une borne d'entrée et la borne correspondante de sortie ou la borne de sortie diagonalement opposée du filtre.
Un autre perfectionnement:
<Desc/Clms Page number 3>
dans la caractéristique d'affaiblissement peut, en général, être obtenu en employant deux éléments additionnels, l'un connecté entre une borne d'entrée et la borne correspondante de sortie, et l'autre connecté soit entre les bornes d'entrée et de sortie restantes, soit entre une borne d'entrée et la borne de sortie diagonalement opposée. Les éléments de capacité sont, de préférence, rendus négligeables afin de faciliter le choix des valeurs voulues.
En concordance avec la présente invention, le défaut d'équilibre inductif est réduit en prévoyant à chaque extrémité du filtre un transformateur équilibré à trois enroulements, pourvu d'un réglage au moyen duquel l'accouplement entre le simple enroulement et un des deux enroulements équilibrés peut être accru en même temps que l'accouplement entre le simple enroulement et l'autre enroulement équilibré est réduit.
Le transformateur est, de préférence, pourvu d'un autre réglage pour faire varier l'accouplement entre le simple enroulement et les deux enroulements équilibrés en série, de sorte que le transformateur peut être réglé pour transmettre la bande voulue de fréquence. une forme de réalisation convenable du transformateur est décrite dans laquelle les deux enroulements équilibrés sont enroulés sur un cylindre creux, tandis que le simple enroulement est supporté dans le cylindre. On a prévu des moyens pour régler la position de la bobine intérieure longitudinalement par rapport aux enroulements extérieurs, et pour régler l'angle entre les axes des bobines intérieure et extérieure.
L'invention est mieux comprise de la description suivante basée sur le dessin ci-joint, sur lequel:
La figure 1 est un schéma montrant un filtre d'ondes à deux sections, pourvu d'éléments capacitifs équilibreurs conformes à l'invention;
La figure 2 est un réseau équivalent en treillis représentant les éléments capacitifs effectifs entre les bornes d'entrée et de sortie du filtre de la figure 1 ;
La figure 3 montre le circuit d'une forme de réalisation de l'invention, cette forme comprenant des éléments capacitifs
<Desc/Clms Page number 4>
équilibreurs et des transformateurs d'extrémité avec les éléments de réglage voulus pour l'équilibre;
La figure 4 est une vue transversale d'un transformateur à trois enroulements pourvus des éléments de réglage spéoiaux;
La figure 5 est une vue en perspective d'un élément glis- seur et d'une bobine intérieure pour le transformateur de la figure 4.
La figure 1 montre schématique ment un filtre oomposé d'ondes électriques comprenant une série de sections telles que 5 et 6, connectées en tandem entre une paire de bornes d'entrée 1,2 et une paire de bornes de sortie 3, 4. Les sections individuelles peuvent être d'un type quelconque, mais on suppose que le filtre tel qu'il est considéré à l'une ou l'autre extrémité, est équilibré.
Les éléments capacitifs CA et CB, connectés chacun entre une borne
B d'entrée et une borne de sortie, s'ajoutent conformément à l'inven- tion pour équilibrer les effets de capacité vagabonde associés avec les éléments de filtras composés, et de manière à accroîtra l'affai- blissement du filtre en dehors de la bande de fréquences. Pour un équilibre parfait à une terre commune aux deux extrémités du filtre, un troisième élément capacitif, tel que CC, est requis. Les éléments capacitifs sont de préférence rendus réglables, ainsi qu'il est in- diqué au dessin par des flèches.
Les considérations qui doivent être faites dans le choix de l'emplacement et de l'amplitude des éléments capacitifs équilibreurs, sont mieux exposées en se référant à la figure 2, qui montre le ré- seau équivalent en treillis représentant les capacitances effectives vagabondes entre les bornes du filtre de la figure 1. Les capacitan -ces C13 et C24' formant les branches séries du treillis, représen- tent respectivement les capacitances vagabondes effectives entre cha- que borne d'entrée 1,2 et les bornes correspondantes de sortie 3,4.
Les capacitances C14 et C23 dans les branches diagonales, représen- tent respectivement les capacitances vagabondes effectives entre cha- que borne d'entrée 1,2 et les bornes de sortie opposées diagonalement 4,3. En général, ces quatre capacitances formant le treillis, auront
<Desc/Clms Page number 5>
des valeurs différentes, et cela prévoit en réalité un second chemin de transmission en parallèle avec le chemin normal à travers les sections du filtre.
Suivant la présente invention, les capacitances vagabondes, représentées par le treillis de la figure 2,peuvent être équilibrées par l'addition d'un simple élément de capacité, tel qu'une force électromotrice, appliqué sur les bornes d'entrée 1 et 2, et qui ne produira aucun courant dans le circuit de charge connecté aux bornes de sortie 3 et 4. La relation qui doit être satisfaite est que le produit des capacitances dans les branches séries doit être égal au produit des capacitances dans les branches diagonales. On a donc l'équation
EMI5.1
0is 024 014 C23 (1) Donc, on peut voir que si le produit des capacitances séries est plus faible que le produit des capacitances diagonales, un élément additionnel de capacité, tel que CA ou CC de la figure 1, est con- necté en parallèle avec l'une des branches séries.
D'autre part, si le produit des capacitances des diagonales est plus faible que le produit des oapaoitances séries, l'élément de capacité additionnel est connecté entre l'une ou l'autre des bornes d'entrée et la borne de sortie diagonalement opposée , aine qu'il est montré sur la fi- gure 1 pour l'élément de capacité CB. Dans l'un ou l'autre cas, l'élément de capacité additionnel fournit une valeur telle que l'é- quation (1) est satisfaite.
Le treillis équivalent de la figure 2, même quand il est équilibré par l'addition d'un seul élément de capacité, ainsi qu'il est exposé ci-dessus, permettra encore le passage de oourants longi- tudinaux. Cela veut dire qu'une force électromotrice effective entre la terre et les deux bornes d'entrée, amènera le passage d'un oourant vers la terre à travers une impédance de charge connectée entre les bornes de sortie. Ce courant peut être éliminé en rendant égales toutes les bornes du treillis. On peut arriver à ce résultat par l'addition de trois éléments de capacité, tels que CA, CB, CC de la
A B C figure 1.
Un élément est connecté en parallèle avec chacune des
<Desc/Clms Page number 6>
branches, excepté celles ayant la capacitance vagabonde ls plus élevée, et ces éléments de capacité sont tels qu'ils fournissent les valeurs voulues pour rendre toutes les branches du treillis égales.
Les effets du courant longitudinal dans la charge extérieure peuvent aussi être éliminés par l'addition de seulement deux éléments de capacité proportionnés et placés de manière que la tension déséquilibrée vers la terre à l'extrémité d'entrée du filtre est rendue égale en amplitude à la tension déséquilibrée à la terre à l'extrémité de sortie, mais déphasée de 180 . Pour accomplir cela, l'équation (1) doit être satisfaite, et en plus les deux capacitances séries doivent être faites égales. L'équation exprimant cette dernière condition est
EMI6.1
Le choix des branches auxquelles les éléments de capacité doivent être ajoutés, est basé sur les considérations suivantes.
Puisque les deux branches séries doivent être égales, on peut voir de l'équation (1) que chaque capacitance série doit être égale à la moyenne géométrique des deux capacitances diagonales,c.à.d.
EMI6.2
Donc, si chaque capacitance série est plus petite que la moyenne géométrique des oapaoitanoes diagonales, un élément de capacité est ajouté à chacune des branches séries, et sa valeur est choisie de ma- nière que la oapaoitanoe totale de chaque branche série est égale à cette moyenne. Sous ces conditions, les éléments de capacité CA et CC de la figure 1 sont utilisés.
D'autre part, si l'une ou l'autre ou les deux oapaoitanoes séries sont plus grandes que la moyenne géo- métrique des capacitances diagonales, la capaoitance série la plus faible est établie à la valeur de la plus grande par l'addition d'un élément de capacité, et l'une ou l'autre des capacitances diagonales est établie par l'addition d'un second élément de capacité d'une va- leur telle que le produit des branches séries est égal au produit des branches diagonales. Dans ce cas, les éléments de capacité CA et CB peuvent être utilisés.
<Desc/Clms Page number 7>
La figure 3 montre une forme de réalisation de l'invention pour un filtre à deux sections comprenant des éléments équilibreurs de capacité pour réduire le défaut d'équilibre, et des transformateurs équilibrés à trois enroulements avec des ajustements spéciaux pour réduire le défaut d'équilibre inductif. Les deux sections ont des formes de circuits semblables et sont désignées pour transmettre la même bande de fréquences. Chaque section est du type à trans- formateur différentiel dans lequel la transmission à travers une impédance à cristal piezoélectrique est équilibrée vis-à-vis de la transmission à travers une impédance de genre différent , par exem -ple au moyen d'un élément de capacité .
Les deux impédances sont proportionnées de manière que l'équilibre pratique complet est obtenu à toutes les fréquences, excepté celles tombant dans la bande de transmission.
Une section du filtre comprend un transformateur à trois enroulements T1, un cristal piezoélectrique X1, et un élément de capacité équilibreur C1, l'autre section comprenant les éléments correspondants T2, X2 et C2. Les deux sections sont connectées en tandem dos à dos avec les transformateurs aux extrémités extérieures, de sorte que le filtre composé est symétrique, et est établi comme une structure équilibrée aux bornes d'entrée 1, 2, ainsi qu'aux bornes de sortie 3,4. Ainsi que cela a été expliqué précédemment, les éléments de capacité CA et CB sont ajoutés pour réduire le défaut d'équilibre de capacité, provoqué par les capacitances vagabondes montréessur la figure 2 et qui sont effectives entre les diverses bornes du filtre.
En supposant que la capacitance vagabonde C13 est plus grande que C24, et est aussi plus grande que la moyenne géométrique de C14 et C23, la capacitance CA est connectée entre les bornes 2 et 4 et a une valeur égale à la différence entre C13 et C24. La capacitance CB est maintenant ajoutée à une branche diagonale, par exemple entre les bornes 1 et 4, ainsi qu'il est montré, et elle offre une valeur telle que le produit des capacitances des branches en série est égal au produit des capacitances des branches en diagonales. Alternativement, la capacitance CB peut être connectée entre
<Desc/Clms Page number 8>
les bornes 2 et 3.
En d'autres circonstances, la capacitance CA peut être connectée entre les bornes 1 et 3,et CB peut être connec- té soit entre les bornes 1 et 4, ainsi qu'il est montré, ou entre les bornes 2 et 3. D'autre part, si chaque capacitance série vaga -bonde est plus faible que la moyenne géométrique des capacitances diagonales, la oapaoitanoe CA peut être connectée ainsi qu'il est montré entre les bornes 2 et 4, et la capacitance CB entre:les bor- nes 1 et 3, leurs valeurs étant alors choisies pour que la capacitance totale de chaque branche série soit égale à cette moyenne. Ainsi qu'il a été exposé précédemment, une amélioration considérable peut être obtenue par l'emploi d'un simple élément équilibreur de capaci- té.
Dans le transformateur d'entrée T1, les deux enroulements équilibrés Wl et W2 sont égaux en inductance et sont couplés ferme- ment. La troisième inductance W3 est couplée induotivement aux en- roulements équilibrés. Les deux éléments variables de capacité C3 @ et C4 sont connectés en shunt aux extrémités respectives du trans- formateur, et sont réglés pour être en résonance avec les inductan- ces associées à la fréquence moyenne de la bande du filtre afin de diminuer la perte de transmission introduite par le transformateur.
Afin de réduire le défaut d'équilibre induotif dans le filtre, dû à une inégalité dans les enroulements W1 et W2, ou pour toute autre cause, un réglage est prévu au moyen duquel 1, accouplement entre W3 et W1 peut être accru ou diminué en même temps que l'accouplement entre W3 et W2 est diminué ou accru. Un autre ajustement est prévu pour Paire varier l'accouplement entre W3 et les enroulements W1 et W2 en série, de sorte que l'accouplement convenable peut être prévu pour rendre le transformateur comme réseau artificiel passe-bande.
Le transformateur de sortie T2 est de construction semblable et oomprend les enroulements W4, W5, W6, ainsi que les éléments de capacité C6 et C6.
Si le filtre doit être utilisé entre des circuits équilibrés et si le réglage de l'équilibre induotif n'est pas requis, les char- ges peuvent être connectées directement aux bornes d'entrée 1, 2 et
<Desc/Clms Page number 9>
aux bornes de sortie 3, 4. Dans ce cas, les enroulements W3, W6, ainsi que les éléments de capacité associés C3, C5, peuvent être omis. Cependant, quand ces éléments sont inclus, les charges sont connectées aux bornes d'entrée 11, 12,et les bornes de sortie 13,14 ainsi que le filtre peuvent être utilisées dans l'un ou l'autre des circuits équilibrés ou non équilibrés.
Par un réglage convenable de l'accouplement différentiel entre le simple enroulement et les enroulements équilibrés, le défaut d'équilibre inductif peut être pratiquement éliminé et l'affaiblissement du filtre en dehors de la bande de transmission est matériellement acoru. L'addition d'é- léments de capacité équilibreurs et l'ajustement convenable de l'ac -couplement différentiel ont accru l'affaiblissement d'au moins 30 db. dans les cas ordinaires.
Une structure convenable pour le transformateur T1 à trois enroulements est montrée en section transversale sur la figure 4.
Les enroulements équilibrés Vil et W2 sont enroulés sur un tube 20, tandis que le troisième enroulement W3 est placé sur un plus petit tube 21 qui est supporté dans le tube 20 par un organe glisseur 22.
Comme cela est mieux montré dans la vue en perspective de la figure 5, l'organe glisseur 22 a les bords biseautés 23 et 24, ces bords glissant dans des rainures longitudinales 25 et 26 disposées en op- position dans la surface intérieure du tube 20. Une extrémité de l'organe glisseur a une rainure 27 conduisant à un évidement circu- laire 28 qui a un diamètre quelque peu plus grand que la largeur de la rainure. Chaque extrémité du tube'21 présente une paire d'en -coches 30 et 31 qui permettent au tube d'être glissé à travers la rainure 27 dans 1'évidement 28. La distance entre les encoches dia- gonalement opposées est égale au diamètre de l'évidement et par sui- te le tube est supporté au moins en trois points tels que 33, 34 et 35.
En faisant tourner le tube 21 dans l'évidement, l'angle en- tre l'axe de la bobine intérieure W3 et l'axe des enroulements extérieurs W1 et W2 peut être réglé, et par suite l'accouplement inductif entre les trois bobines peut être amené à la valeur requise.
<Desc/Clms Page number 10>
Dono, en faisant mouvoir le glisseur 22 vers la gauohe ou vers la droite, la bobine intérieure W3 peut être déplacée vers un o6té ou vers l'autre côté d'une position centrale, et de cette manière l'acoouplement entre le simple enroulement 83 et l'un des enroulements équilibrés, par exemple W1, peut être accru pendant que l'accouplement entre W3 et l'autre enroulement équilibré est réduit. Ce dernier réglage n'affecte pas d'une manière appréciable l'accouplement entre W3 et les deux enroulements équilibrés en série, puisque cela dépend premièrement de l'angle entre les axes'des bobines.
REVENDICATIONS.
1 - Filtre équilibré pour ondes électriques comprenant une paire de bornes d'entrée, une paire de bornes de sortie, une série de sections connectées en tandem entre les dites paires de bornes, et un moyen pour réduire le défaut d'équilibre de capacité dû à des capacitances vagabondes, ce moyen comprenant un élément de capacité additionnel connecté entre une borne d'entrée et une borne de sortie de manière que l'affaiblissement du filtre en dehors de la bande de transmission est accru.