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PERFECTIONNEMENTS AUX CIRCUITS.
La présente invention se rapporte aux circuits suppresseurs de bruit et en particulier aux circuits qui arrêtent automatiquement le fonctionnement d'un radio-@récepteur quand il ne reçoit pas de signaux ou quand les signaux re- que sont trop faibles pour être reproduits d'une manière satisfaisante.
On connaît diverses réalisations de circuits suppresseurs de bruit appartenant à ce type général bien connu de circuits. Leur action a été dési- gnée par diverses appellations dans la langue anglaise suivant le mode d'asser- vissement réalisé.
De tels circuits sont particulièrement utiles dans les radio-récep- teurs munis d'un dispositif d'asservissement automatique de l'amplification, dans lesquels la sensibilité maximum est atteinte automatiquement en l'absence @
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de tout signal reçu, Dans ces conditions, certains bruits, qui ont pour origine: les perturbations parasites naturelles, les phénomènes de fluctuations électro- niques dans les tubes et les circuits, certaines perturbations locales HF, peu- vent causer une gêne considérable dans l'écoute des signaux.
Il est bien connu qu'on peut assurer une radio-communication satis- faisante avec la modulation en phase ou en fréquence, dans des conditions beau- coup moins favorables que ne le permettrait la modulation en amplitude. En d'au- tres termes, pour un niveau donné de parasites, on peut utiliser une onde por- teuse modulée en phase ou en fréquence de puissance moindre que dans le cas de la modulation en amplitude, et on peut maintenir un rapport signal parasite éle- vé, à la sortie du récepteur. En outre, pour des raisons que connaissent les techniciens, quand une onde porteuse modulée en phase ou en fréquence est égale- ment modulée en amplitude, d'une manière quelconque, soit par un signal ou par l'action des parasites, il peut en résulter un abaissement considérable du rap- port signal/parasite mesuré à la sortie du récepteur.
La présente invention a justement pour objet principal de prévoir des circuits suppresseurs de bruit qui peuvent faire la discrimination entre un si- gnal modulé en amplitude et un signal non modulé, ou seulement modulé en phase ou en fréquence.
De plus, les circuits conformes à l'invention fonctionnent automati- quement de telle façon qu'un radio-récepteur normalement inopérant, fonctionne à partir d'un certain seuil dont le niveau est prédéterminé, en présence d'une onde pbrteuse non modulée, ou seulement modulée en phase ou en fréquence; ce seuil étant automatiquement porté à un niveau plus élevé, en présence d'une onde porteuse modulée en amplitude.
L'invention s'applique notamment à l'emploi de ce type de circuit dans les appareils à modulation de phase ou de fréquence.
Elle sera d'ailleurs mieux comprise en se référant à la description et aux dessins suivants, donnés simplement à titre explicatif, et dans lesquels:
La figure 1 est un schéma qui représente une partie des circuits d'un appareil récepteur à modulation de fréquence, comportant l'objet de l'in- vention,
La figure 2 est une variante des éléments de circuit de l'appareil de la figure 1, qui se trouvent à gauche de la ligne verticale en traits inter- rompus,
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La figure 3 est une représentation graphique des formes des-ondes électriques existant en divers points des circuits des figures 1 et 2.
Gomme représenté figure 1, la tension porteuse HF est appliquée à l'enroulement primaire 10 d'un transformateur d'entrée. Cette tension peut prove- nir directement d'une antenne réceptrice ou d'un amplificateur HF Toutefois, dans les récepteurs usuels du type superhétérodyne, on a affaire à une tension porteuse MF provenant du dernier étage amplificateur MF
La tension porteuse HF ou MF est soumise à une limitation d'amplitude dans un circuit limiteur 11. Elle est ensuite démodulée dans un détecteur ou dis- criminateur 12, et les signaux démodulés,'qui sont ordinairement des signaux à fréquence audible, sont transmis à l'amplificateur BF 13.
A la sortie de cet amplificateur, les signaux sont transmis de toute manière appropriée, par exem- ple à travers un condensateur 14, vers d'autres étages d'amplification ou vers un appareil reproducteur de son.
Le circuit limiteur 11 est du type bien connu et on ne le décrira pas en détail. Toutefois on rappellera brièvement qu'il comporte une pentode amplifi- catrice dont le circuit d'entrée 15 est couplé avec le primaire 10, et elle pos- sède un circuit de sortie 16. Ces deux circuits sont accordés sur la fréquence de l'onde porteuse non modulée ou sur la MF La lampe qui joue le rôle de limi- teur est auto-polarisée au moyen de la résistance de grille 17 shuntée par la capacité 18; Le point de fonctionnement est réglé de façon que le courant anodi- que ne passe qu'entre des limites fixées d'une part, par l'apparition du circuit de grille, d'autre part, par la polarisation négative de grille qui annule le courant anodique.
Le circuit discriminateur 12 est aussi de type bien connu. Sa fonc- tion est de démoduler les ondes modulées en fréquence après limitation d'ampli- tude. Les signaux démodulés apparaissent aux bornes de la résistance de couplage de la sortie 20, d'où ils sont transmis, de toute manière appropriée, à la grille de l'amplificateur de signaux 13. Dans la réalisation représentée, les signaux démodulés sont transmis à la grille de l'amplificateur 13 au moyen de condensa- teur de couplage 21.
Jusqu'ici, les circuits décrits sont du type classique. On remarquera cependant que diverses formes de circuit bien connus des techniciens, pour dé- moduler un signal modulé en phase, peuvent être substitués aux circuits à démo dulation de fréquence représentés. Somme on le précisera plus loin en détail, il importe peu, pour mettre en pratique l'invention, que le récepteur soit prévu - @
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pour la réception de signaux modulés en phase ou de signaux modulés en fréquence.
Dans la figure 1, un circuit détecteur 25 à diode est également re- présenté ; il comporte un circuit accordé d'entrée 26 couplé à l'enroulement pri- maire 10 du transformateur d'entrée. Le détecteur débite sur une résistance de charge 27 shuntée, pour les fréquences des ondes porteuses, par le condensateur 28, à la manière habituelle.
Pour des raisons qui apparaitront bientôt comme évidentes, la cathode de la diode détectrice 25 est reliée à une source de tension réglable représen- tée sous forme d'une résistance 30 comportant un curseur 29. La résistance 30 fait partie d'un potentiomètre qui comprend aies résistances 30 31, 32 & 33 connectées en série aux bornes d'une source de courant appropriée, représentée sous forme d'une batterie 34, L'extrémité, côté anode, de la résistance de charge 27 de la diode, est reliée à la grille d'une triode amplificatrice de contrôle 35, par l'intermédiaire du conducteur 36v de la résistance 37 et du conducteur 38 La cathode de cette lampe 35 est reliée à la borne négative de la batterie 34, au moyen du conducteur 39. Ce point est mis à la terre.
Ainsi, le circuit grille cathode de l'amplificateur 35 comporte: le conducteur 39, une partie réglable du potentiomètre de polarisation 30, la prise 29, la résistance 27 le conducteur 36, la résistance 37 et le conducteur 38.
Le circuit d'anode de cette même lampe comporte le conducteur 39, les résistan- ces 30 et 31 du potentiomètre et une résistance de couplage de sortie 40. Une capacité 41 est également connectée en parallèle sur la résistance 40, afin de constituer un circuit résistance-capacité ayant une constante dedtemps prédéter- minée, pour des raisons qui vont bientôt être précisées.
L'anode de l'amplificateur 35 est connectée à la grille de l'amplifi- cateur de signaux 13, à travers une résistance 42 et un conducteur 43, On re- marquera que le circuit grille-cathode de l'amplificateur 13 comporte: un con ducteur 44, les résistances 32, 40, 42 et le conducteur 43. La chute de tension aux bbrnes de la résistance 32 est prévue de façon à obtenir la tension de pola- risation adéquate au fonctionnement normal de l'amplificateur 13.
On voit, d'après la figure 1, que les circuits d'entrée du limiteur 11 et de la diode détectrice 25 sont essentiellement les mêmes, puisque la grille de commande et la cathode du limiteur 11 se comportent comme un redresseur à diode. En outre, pour l'objet de la présente invention, les constantes des cir- cuits peuvent être les mêmes dans les deux circuits. Par conséquent, le circuit
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d'entrée du limiteur 11 peut avec avantage être utilisé pour remplir la double fonction de fournir la tension de polarisation de grille pour le limiteur, et de produire une tension redressée aux bornes de la résistance 27, destinée à être appliquée à la grille de l'amplificateur de contrôle 35.
La figure 2 représente une telle variante de la partie de la figure 1 qui se trouve à gauche de la ligne verticale en traits interrompus. Les mêmes ré- férences ont été indiquées sur les éléments correspondants des deux figures, pour en faciliter la comparaison. Le fonctionnement du circuit de la figure 2 esq sen- siblement identique à celui de la partie correspondante de la figure 1, et il est inutile d'en refaire la description.
On va supposer maintenant qu'aucun signal n'est reçu, il n'y a alors aucune tension aux bornes de la résistance de charge 27 de la diode. La tension de grille de 1'amplificateur de contrôle 35 sera alors franchement positive, et égale à la tension de polarisation provenant du potentiomètre 30 Comme on l'a dit précédemment, cette tension de polarisation peut être réglée en modifiant la position de la prise 29. Cette tension sera appelée ci-après "seuil de polari- sation". Les résistances 30 & 31 sont calculées de telle sorte que la tension anodique de l'amplificateur 35 soit relativement faible.
Dans ces conditions de fonctionnement, le circuit de grille de cet amplificateur est le siège d'un cou- rant, lequel est de préférence limité par la résistance 37, un courant anodique va égalemenet passer à travers la résistance 40 Celle-ci a une valeur relative- ment élevée et une tension appréciable se développe à ses bornes. Il est à remar- ques que l'extrémité supérieure de la résistance 40 devient négative par rapport à l'extrémité inférieure. La polarisation négative de grille du tube amplificateur 13 est égale à la somme des chutes de tension dans les résistances 32 & 40. Cet- te polarisation est suffisante pour que le courant anodique de la lampe 13 soit nul, même quand celui de la lampe 35 est peu important. Le tube 13 ne transmet pas alors, les signaux provenant du démodulateur 12.
Ainsi, par l'action du circuit suppresseur de bruit qui vient d'être décrit, l'amplificateur 13 est maintenu en état de non fonctionnement, en l'ab- sence de signal reçu et le circuit de sortie du récepteur est bloqué.
On comprendra mieux le fonctionnement du circuit suppresseur de bruit quand un signal est appliqué à l'entrée du récepteur, en se reportant aux diagram mes de tension et de courant représentés figure 3 ainsi qu'à la description sui- vante.
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La courbe A représente, en fonction du temps, la tension non modulée appliquée à la diode détectrice 25, la courbe B représente la même temsion, mais modulée en amplitude, la courbe 0 représente le courant anodique du tube ampli- ficateur de contrôle 35 et la courbe D représente la tension aux bornes de la ré- sistance 40.
Toutes les courbes représentées doivent être considérées comme ayant une origine des temps communes, de tellé sorte que les points de ces diverses courbes, ayant même abscisse verticale, représentent les différentes grandeurs au même instant, On va supposer maintenant qu'une tension porteuse Hf non modulée est appliquée au primaire 10 du transformateur d'entrée, et que cette tension a une valeur moyenne tout juste un peu supérieure au seuil de polarisation positive fournie à la grille du tube amplificateur de contrôle 35, par l'intermédiaire du potentiomètre. Cette tension hf est représentée par la courbe 50, Fig.3 ,(A).
Si l'on prend comme origine les ordonnées le potentiel du sol, la ligne discon- tinue 51 représente le potentiel positif de la cathode de la diode détectrice, égal au seuil de polarisation.
Par suite de l'action bien connue du détecteur, les pointes positives de la courbe 50 sont maintenues sensiblement à un niveau voisin de la ligne 51 Dans les conditions supposées, la valeur moyenne de la tension alternative re- présentée par la ligne 52, sera légèrement en-dessous du niveau 0 de référence.
Puisque la tension 50 est également supposée non modulée, son enveloppe reste constante, comme indiqué par la valeur constante de l'enveloppe 53, tracée du côté des pointes négatives.
Dans ces conditions, la tension aux bornes de la résistance de charge 27 de la diode correspond à la distance entre les lignes 51 et 52, et elle est sensiblement égale au niveau moyen de l'onde porteuse, Comme cette tension uni- directionnelle est appliquée, avec une polarité négative, à la grille du tube amplificateur 35, elle est en opposition avec le seuil de polarisation positive de la grille de l'amplificateur 35 et la tension de polarisation résultante sur la grille est légèrement négative, correspondant à la distance entre la migne 62 et l'axe 0. Comme le potentiel d'anode du tube amplificateur 35 est relativement bas, celui-ci cesse d'êtreconducteur dès que le potentiel résultant de grille devient appréciablement négatif..
Aucun courant anodique ne passe alors dans la résistance 40 ; par conséquent, la tension de polarisation appliquée à la grille
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du tube amplificateur 13 est la tension normale de polarisation aux bornes de la résistance 32 et le récepteur est alors en état de fonctionnement normal.
On remarquera que la modulation en phase ou en fréquence de l'onde porteuse 50 n'a sensiblement aucun effet sur le fonctionnement du circuit suppre seur de bruit qui vient d'être décrit, puisque la tension aux bornes de la résis- tance de charge 27 de la diode n'est fonction que de l'amplitude de l'onde por- teuse. Par conséquent, quand une onde ainsi modulée est appliquée au récepteur celle-ci est démodulée normalement et les signaux sont transmis à l'appareil re- producteur de son ou à tout autre dispositif de sortie. Si l'amplitude de l'onde porteuse diminue, de telle sorte que la tension résultante de polarisation sur la grille du tube amplificateur 35 devient inférieure à la tension de polarisa- tion qui entraine le non fonctionnement de ce tube, le récepteur est à nouveau bloqué.
La prise 29 sur le potentiomètre réglant le seuil de polarisation est ajustée à la main de telle sorte que le tube amplificateur 13 devienne inopérant pour le niveau maximum de bruit qui peut être toléré.
On va supposer maintenant que l'amplitude moyenne de l'onde porteuse reque reste juste suffisante pour dépasser le seuil de polarisation, quand elle est non modulée, mais que l'on a affaire à une modulation en amplitude quèlle qu'en soit l'origine. La tension porteuse appliquée à la diode détectrice 25 peut être alors représentée par la courbe 50a, Fig.3, B Les pointes positives de l'onde sont toujours maintenues sensiblement au niveau du seuil de polarisation 51, comme auparavant, mais l'enveloppe des pointes négatives varie suivant la modulation de l'amplitude, comme on l'a représenté par exemple par la courbe enveloppe 53a.
La tension aux bornes de la résistance de charge 27 de la diode n'est plus constante, mais elle suit les variations de l'enveloppe suivant la modulation, comme représenté par la courbe en traits interrompus 52a La tension unidirectionnelle qui apparaît aux bornes de la résistance 27 est sensiblement proportionnelle à l'amplitude instantanée de l'enveloppe de l'onde porteuse, c'est-à-dire, dans l'exemple considéré, à la différence d'ordonnées entre les pointes positives de l'onde porteuse 50a (le long de l'axe 51) et la courbe 53a, Autrement dit, la valeur de cette tension correspond sensiblement à la somme algébrique de l'amplitude moyenne de l'onde porteuse et de l'amplitude instanta- née de toute composante de modulation présente dans l'enveloppe de l'onde por- teuse.
On voit maintenant que la tension de polarisation résultante sur la
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grille du tube amplificateur de contrôle 35 devient positive pendant certaines parties des pointes négatives de modulation de l'enveloppe 53a. Elles sont indi- quées sur la figure 3 par les parties 54 à 58 de la courbe 52a qui se trouvent au- dessus de l'axe C Comme la grille du tube amplificateur 35 est shuntée seulement pour la haute fréquence porteuse, par la capacité 28, et qu'elle ne l'est pas pour des fréquences de modulation de plus faible valeur, la grille devient moins néga- tive pendant ces parties des pointes négatives de modulation.
Autrement dit, la constante de temps du circuit de grille est suffisamment élevée pour permettre au potentiel de grille de suivre sensiblement toutes les fluctuations de l'enveloppe de l'onde porteuse, à des fréquences inférieures à celle de l'onde porteuse.
Il en résulte que le courant anodique du tube amplificateur 35, pré- sente des pulsations, comme indiqué de 54b à 58b, Fig.3 (C). Si la capacité n'exis tait pas, la tension aux bornes de la résistance 40 correspondrait à ces impulsions de courant et la tension de polarisation du tube amplificateur 13 serait réduite pendant chaque Impulsion. Toutefois, l'action de blocage due au circuit suppres- . seur de bruit est effectivement améliorée par la présence d'une capacité 41 rela- tivement grande, aux bornes de la résistance 40, en vue de supprimer les pointes de tensions aux bornes de cette résistance. Ce circuit résistance-capacité, 40-41, a une constante de temps relativement faible, qui n'est pas d'ailleurs critique.
En général, elle doit correspondre à une fréquence comparable ou inférieure à la plus basse fréquence des signaux qui doivent être transmis par l'amplificateur 13.
Ainsi, la variation résultante de tension aux bornes de la résistance 40 et de la capacité 41, peut avoir la forme générale représentée par la courbe 60, Fig.3 D Cette courbe correspond, en gros, à l'amplitude moyenne des impulsions 4b à 58b de l'onde du courant anodique, indiquée par la courbe en traits interrompus 61,, Le tube amplificateur 13 est ainsi constamment bloqué tant que l'appareil reçoit une onde modulée en amplitude.
On voit par ce qui précède que l'amplitude instantanée de l'enveloppe de la modulation de l'onde porteuse HF doit toujours dépasser le niveau du seuil de la tension de polarisation, pour que le circuit suppresseur de bruit soit dé- bloqué, Ce niveau est déterminé à la fois par le réglage initial de la prise 29 sur le potentiomètre 30 râlant le seuil de la tension de polarisation et par l'am- plitude instantanée des crêtes négatives de la modulation de l'onde porteuse.
On voit donc qu'on dispose d'un circuit suppresseur de bruit capable de faire la discrimination entre des signaux qui sont modulés en amplitude et des
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signaux qui ne sont pas modulés,on qui ne sont xxx modulés qu'en phase ou en fréquence. Le niveau des signaux en-dessous duquel l'appareil récepteur reste silencieux est déterminé sensiblement par le réglage manuel du potentiomètre 30 pendant la réception d'ondes modulées en phase ou en fréquence, en présence d'une modulation en amplitude, le niveau est automatiquement élevé. Les an- ta;es qui en découlent seront évidents pour les techniciens.
La présente invention est par conséquent particulièrement appropriée aux conditions pratiques imposées par la réception d'ondes modulées en phase ou en fréquence, bien qu'elle puisse également être utilisée dans beaucoup d'autres applications.
A titre d'exemple seulement, et sans qu'on veuille bien entendu s'y limiter, on va donner ci-dessous quelques valeurs caractéristiques qui ont été trouvées appropriées dans le cas particulier d'un récepteur pour ondes modulées en fréquence utilisant la présente invention. Dans ce récepteur, on avait em- ployé un tube 6SJ7 dans la double fonction de limiteur d'amplitude 11 et de dio- de redresseur 25, suivant la variante représentée Fig.2. Les tubes amplifica- teurs 35 & 13 étant enfermés dans une enveloppe commune; on utilisait un tube à triodes jumelées, du type 6C8G. Le potentiomètre 30 agissant sur le seuil de la tension de polarisation pouvait être réglé à la main pour ajuster le seuil ini- tial de polarisation du tube amplificateur 35 sur une échelle d'environ 0 à 5 volts.
La tension d'anode de l'amplificateur 35 étant d'environ 20 volts et la tension normale de polarisation de fonctionnement du tube amplificateur 13, issue de la chute de tension à travers la résistance 22, était d'environ 1 volt.
Les autres constantes des circuits étaient les suivantes :
Résistance 27 300.000 ohms
Capacité' 28 : 50 micro-microfarads
Résistance 37 1 megohm
Résistance 40 500.000 ohms
Capacité 41 0,1 microfarad
Dans un essai particulier, on a trouvé, pour un certain réglage du seuil de polarisation par le potentiomètre 30, qu'une onde porteuse non modulée, ayant un niveau moyen d'environ 4,5 microvolts à l'entrée du récepteur, était nécessaire pour faire fonctionner le circuit suppresseur de bruit et metre/le récepteur en état de fonctionnement. Avec la même onde porteuse modulée en amplitude à environ 30% par un signal d'essai, il fallait un niveau moyen de l'onde porteuse d'environ 7,5 microvolts pour obtenir le même résultat.
Bien qu'on ait représenté et décrit deux variantes de réalisation de l'invention, il est évident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes parti-
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-culières, données simplement à titre d'exemple et sans aucun caractère restric- tif 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. ,
RESUME
La présente invention se rapporte aux circuits suppresseurs de bruit et en particulier aux circuits qui arrêtent automatiquement le fonctionnement d'un radio-précepteur quand il ne reçoit pas de signaux ou quand les signaux reçus sont trop faibles pour être reproduits d'une manière satisfaisante.
Elle a notamment pour objet des circuits suppresseurs de bruit qui peuvent faire la discrimination entre un signal modulé en amplitude et un signal non modulé ou seulement modulé en phase ou en fréquence.
Elle est notamment-caractérisée en ce que les dits circuits fonction- nent automatiquement de telle façon qu'un radio-récepteur normalement inopérant fonctionne au-dessus du niveau d'un seuil prédéterminé en présence d'une onde porteuse non modulée, ou seulement modulée en phase ou en fréquence, ces circuits fournissant automatiquement un niveau de seuil plus élevé en présence d'une onde porteuse modulée en amplitude,
A titre de produits industriels nouveaux les radio-récepteurs et ap- pareils analogues utilisant ensemble ou séparément les caractéristiques de la présente invention: