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PCTIONN1TI;:TS AU-± LIAISONS SUH ONDES 'ULTRA-COtJRTJL
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.. La présente invention, système Heuri CHIREIX, vise plus particulièrement.les' Tiaisons luZtip3.ex sur ondes déc1t:létri- 'ques :0'9- ,"centimétriques. Etant "donné la portée limitée des Q'àae'sult:ca,co'urte,9,6es liaisons se font le plus générale- aient avec relais interposés. Coume d'autre part l'onde modu- .lé, -ul.tra '.èqT,te est convertie .dans les stations terminales et dans-' le.s,sta.t.ions relais en ondes plus longues pouvant ¯ètrs';p3,pa'faeil.c,erit.sélectioniW es 'et amplifiées, il es't .néqâre de .stabilise un .haut degré la fréquence des ondes'eaises e,t la fréquence àqs< ondes servant,- à lek réception , au- prCtUi'er <?!1ngtae,nt de, fréquence. La -présente invention p'pvÓ1.t"-ùn' agencèrent répondant'à ces désiderata.
. ).. . 'JI I .:,,: '¯.' .
,1=; =. ;',0n'adciettra bien"que l'invention ne soit pas l1Ciitee à, ce -genre déyéiéxâte.urs, que ,les çndes ultra courtes sont produie"s,pax dés kLystrons (tubes à modulation de vitesse comportait ,deux csvi tép- trav.ers 'par un faisceau électroni- . ql1-). ,,'C'es:" geé,:;ateurs .,donnent déjà-par eUX:: -mêmes une assez n",s.à\1?i1it..,de.¯!éUT3;X1Ce, stabilité qui n''est toutefois eif flî 1: sènte-pour.l>,é bu't;¯ recherché.
On vise donc, dans une
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. =où¯ une station à dériver deux ultra-
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1iute!S,.:t:réquenc:e- beaucoup plus stables que celles -données p?r ".,u:t'l 'klyst-'6n 'ces dyuX,.fréquences' servant, d'une part, à''émission'.de.s ondes. modulées, d'autre :part, à lé démodulatiôn -''des- ondes' reçues ,de fréquence généralement assez voisine'-.;'' &.-. 4;" 1 .tir l ' . ' - -
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L'invention consiste notamment dans la stabilisation de fréquences décidé-triques et dans les Doyens d'opérer cette stabilisation, étant entendu que sous le terme de fréquence décimétriques on entend et on entendra dans ce qui va suivre ,les fréquences comprises entre une valeur de quelques centimètres et une valeur un peu supérieure au mètre.
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Confornénent à l'invention ,1s fréquence décimétrique stabilisée est obtenue par changement de fréquence, en super- posant à une fréquence décioétrique non stabilisée .,unefté- quence métrique stabilisatrice dont les variations compensent les variations de la fréquence fv.
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il est prévu divers modes de réalisation et à'applid8-, tion de l'invention et dans la description ci-après on en 0 , drn=z4? yi,usieurs à titre d'exemples non limitatifs.
Sur la figure 1, on voit en 1 un klystron autogénérateur fonctionnant par exemple sur 1.500 mégacycles (onde de20 do.).
Ce klystron est représenté par un rectangle divisé par un trait pcintillé, les deux parties du rectangle formant les deux cavités résonnantes du klystron.
La cavité de sortie du klystron es-t couplée par une
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boucle à la cavité d'entrée d'un d8uxièwe klystron 2; mais celui-ci fonctionne en amplificateur convertisseur de fréquen- ce suivant le brevet français déposé le 11 Juin 1942¯pour:
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nperfectionnec1ents aux liaisons sur ondes ultra-courtes utili- sant la modulation de fréquence". A cet effet la grille de densité est excitée par une tension de fréquence variable (de
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valeur poyenne 20 niégacycles par exemple) et d'amplitude fixe. En accordant la cavité d'entrée sur la fréquence du klystron.1 et la cavité de sortie sur cette même fréquence plus ou moins
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20 mégacycles, on recueillera sur la rréquence changée une éner-, gie amplifiée.
La cavité de sortie de ce deuxième klystron est couplée au moyen d'une première boucle aux klystrons 3 et 4, Le klystron 3 sert à fournit l'énergie de la voie de¯,transmission
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et le klystron 4 l'énergie beaucoup plus faible'nécessaire â" , la démodulation des ondes à recevoir. Suivant l'invention la fréquence des ondes dans les conducteurs de jonction de 2 à 3 et de 2 à 4,doit être beaucoup plus stable que la fréquence' engendrée par le klystron 1.
On arrive facilement à ce résul- tat en prélevant à la sortie du klystron.2 une seconde boucle alimentant tout un système en principe quelconque de contrôle autocratique de fréquences come connu ce système peut comprendre par exemple un circuit en pot ou une cavité 5 déterminant la fréquence, un détecteur 6,une lanipe à réactance 7 commandant
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la fréquence de l'cscillateur 8 à 20 8égacycles.
Le circuit en pot placé de préfé 'ence dui-mème dans un thermostat joue le r8- le d'étalon de fréquence .-Si par suite d'une cause quelconque la fréquence dans la cavité de sortie du klystron 2 varie, le pot 5 ne travaille plus au mène point de la courbe de résonance, la tension détectée en 6 varie donc et comme cette dernière est appliquée à la lampe à réactance, la fréquence-de l'oscillateur 8 varie également. Dans la zone de régulation, cette variation agit pour rétablir la fréquence correcte dans la cavité de sor- tie du klystron 2.
Si l'on suppose que la fréquence du klystron 1 ait dérivé par execiple de 100 kilocycles, la fréquence de 8 doit se nidifier également de 100 kilocycles devant 20 mégacy-
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cles pour L'aintenir la fréquence d'entrée des klystrons 3 et 4
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fixe. En réalité, comme dans tout 'système de ce genre, la ' 'variation, de 8 sera un peu plus faible que la valeur désirée et il subsistera une petite variation de fréquence, mais celle-ci sera d'autant plus faible que l'effet régulateur sera plus élevé.
Si l'émission se fait au moyen d'ondes modulées en am- plitude la modulation d'amplitude sera appliquée à la grille de commande du klystron 3. Si l'émission ,se fait au moyen d'on- des. modulées en fréquence on appliquera à cette mène grille une onde de fréquence plus faible modulée en fréquence (voir le brevet français déja cité) et on accordera la cavité de sortie sur l'onde -changée.
On obtiendra la fréquence servant à la démodulation à la réception, en appliquantà la grille du klystron 4 une ten- sion de la.fréquence de l'oscillateur.à fréquence fixe 9. Comme les deux fréquences que l'on se propose de créer sont en''gêné-' ral assez voisines, le générateur 9 sera de fréquence relati- vement assez basse et sa fréquence fixe pourra être obtenue à partir d'un..oscillateur à quartz.
Suivant le processus déjà indiqua, on retirera de la cavité de sortie de 4, cavité accordée sur la 'fréquence désirée, une tension qui pourra servir dans le démodulateur 10 à la démodulation des ondes reçues par l'ar,ien 11, Les ondes démodulées sercnt reçues dans le récepteur 12 dont la bande passante sera établie pour le type de communication envisagé en tenant compte de l'instabilité résiduelle due à l'imperfection de la régulation.
Soit plus spécialement le cas de la modulation de fré- quence. A la grille du klystron 5 on pourra appliquer une onde modulée en fréquence autour de la valeur moyenne de 30 mégacycles ( #= 10 ciètrès). L'émission se. fera alors par exemple sur 1.500 - 20- 30 = 1.450 mégacycles et à cet effet la cavi- té 'de sortie du klystron 3 sera accordée sur cette onde.Bien que l'énergie principale soit ,radiée sur cette onde, de l'é- nergie résiduelle sera radiée sur les fréquences de 1.510,
1540, 1570 mégacycles et aussi 1.420, 1.590 mégacycles,etc..,
l'énergie des bandes latérales diminuant bien entendu avec ' leur 'rang.. Pour éviter la diaphonie due à l'effet direct de l'émission sur la réception il y-aura intérêt à ce que l'onde reçue se situe entre deux bandes voisines. La fréquence de 'l'onde reçue pourra par exemple être de 1.525 ou 1.555 mégacy- clos,
Jans ces conditions.la .sélection du récepteur 12 jouere au maximum. Supposant que le récepteur .ait précisément comme'- prehière moyenne fr quence 30 mégacycles c'est-dire la. fré- quence moyenne appliquée à la grille 3, l'oscillateur 9 pourra être établi pour une fréquence de'75 ou 106 mégacycles.
En effet:
1.480 + 75 = 1.55 = 1.525 + 30
1.480 +105 = 1.585'= 1.555 + 30 , - . 'On'constate alors que l'oscillateur 9 a une fréquence égale à- la .fréquence différence des deux ondes réellement émi- ses' et'reçues, -différence elle-même égale à un multiple de la moßenne fréquence, plus la moitié de cette moyenne fréquence.
Dans ces conditions l'énergie moyenne fréquence convenablement amplifiée par le récepteur, 12' pourra servir directement à . - -
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attaquer,la grille de densité du klystron 3 ainsi qu'il estfiguré par la connexion en pointillé et on aura réalisa une installation complète de relais.
Suivant un autre mode de réalisation représenté figure 2
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un rr sultat beaucoup plus rigoureux peut être atteint en.uti-. lisant le principe suivant : si l'on fait interférer une fréquence instable fv avec une fréquence stafilG.1'Q teJle q# celle que l'on peut obtenir à partir d'un quartz'p1ézoéleetr1qúe et que l'on fasse interférer les battements ainsi obtenus avec la fréquence variable fv,on pourra recueillir suivant le processus connu des changeurs de fréquence la fréquence
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fv - (fv - fQ) = fa c'est-à-dire en définitive la fréquence de l'oscillateur à quartz.
Plus généralement si on fait interférer la fréquence fv
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avec la fréquence (fv - fQ) + fi, fi étant une autre fréquence stable on aura . fv-(fv - f t fi) = fQ "+ 1'1 La figure 2 contre un e7,cniplo de réalisation suivant cette variante.:
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21 est un klystron autog{nr8tGUr donnant la fréquence plus pu moins variable fv; 22 est un ensemble stabilisé par quartz et dont un des harmo- niques estde fréquence fQ; .
23 est un étage mélangeur représenté schématiquement par un triangls et ayant deux bornes d'entrée auxquelles sont appliquées les fréquences à mélangor et une bonne de sorti-o à laquelle est prélevée la fréquence différence. Un tel étage mélangeur peut être constitué. par exemple par une-- diode avec circuit accordé sur la fréquence intermédiaire do sortie; 24 est un émetteur à ondes métriques, de fréquence f1, et peut par exemple être un éuettcur piloté par le même quartz que celui servant à l'obtention de la fréquence fo; il peut être d'un type Quelconque à modulation d'amplitude ou à modulation de fréquence; 25 est un second mélangeur analogue à 25.
On voit que l'on recueillera à la sortio de 25 une fréquen-
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ce (fv - fQ - fi). 26 ost un amplificateur à ondes étriqués élevant la puissanco au niveau nécessaire pour commander la grille de donsité du klystron amplificateur 27.
La cavité d'entrée étant accordée sur fv et celle de sor-
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tie sur fQ + fi l'écdssion se fera sur fo + fl, les variations
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.. d,e.fv 'seront donc cO(ipl,è'teGlen-t 'comipens,ées.
1:lfîn si la réception dans la trafic duplex doit se faire ¯ sur la'fréquence 0 fQ - -f 1 le, c!éme hari:10ni'lue fQ du générateur 22 .interférant dans le mélangeur 28 avec la fréquence à rece- - voir-donnera dans le récepteur 29 la fréquence fl que l'on '-pourra .utiliser à la sortie de'29 ou que l'on pourra, renvo- -par la, liaison. figurée en traits mixtes, se substituant à la liaison en traits interrompus avec le générateur
24.
Dans ce dernier cas on-aura constitué une station relais
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recevant'l'énergie sur la fréquence fez - fi et la renvoyant sur la fréquence fo + f1.
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' Si fQ ). fv on est amené à changer f, en - fi de telle -.sorte que 1'éuission ait lieu sur la .fréquence fQ - f, et la réception correspondante sur fQ+ f1. Les deux ondes sont. séparées de 2 f1.
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Si l'on veut qu'à la'sortie de 26 etc OG11.:16 dans l'exeu- ple représenté figure 1, la fréquence de cor.1LIp.nde du klystron amplificateur 27 soit de l'ordre de 30 cégacycleSj alors que l'on veuille riaintenir un écart de SCO méeacycles entre les ondes éldsab et reçues, on.est 3erié à faire l'êuettsur 24 ainsi que la partie 29 du récepteur sur la fréquence de 100 mégacycles' et fv doit différer en rioyenne de 70 riégacycles vii3-à-vi)s de.fo.
On aura par exemple à 7e station de départ f i.pt7o nàé- gacycles et la fréquence étai se en 27 sera de 1<300 mégacycles .pour un q:qtz-Ç#l:::'r.l;'j.: un harisnique à 1.200 uégacycles.Ce nêne quartz permettra de recevoir 1.10'-; nëgacyeles. A la station relais-le klystron auto-générateur sera sur 1.130 mégacycles alors qu'un quartz de la fréquence qu'à la station de départ pourra être utilisé.
On voit par ailleurs que cette solution n'implique que deux klystrons par station au lieu de quatre suivant la disposition représentée figure 1.
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PCTIONN1TI;: TS AU- ± LIAISONS SUH WAVES 'ULTRA-COtJRTJL
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.. The present invention, Heuri CHIREIX system, aims more particularly.les' Tiaisons luZtip3.ex on dec1t waves: létric: 0'9-, "centimetric. Being" given the limited range of Q'àae'sult: ca, co'urte, 9.6th connections are made the most general with interposed relays. As, on the other hand, the modulated wave, -ul.tra '.èqT, is converted. In the terminal stations and in the.s, relay sta.t.ions into longer waves that can ¯ètrs '; p3, pa'faeil.c, erit.selectioniW are' and amplified, it is .neqary to .stabilize a .high degree the frequency of the waves' e, t the frequency at qs <serving waves, - at the k reception, at <?! 1ngtae, nt of, frequency. The -present invention p'pvÓ1.t "-ùn 'arranged responding' to these desiderata.
. ) ... 'JI I.: ,,:' ¯. ' .
, 1 =; =. ; ', 0n'adciettra well "that the invention is not l1Ciitee, this -type deyéxâte.urs, that, the ultra short waves are produced, pax of kLystrons (speed modulation tubes included, two csvi tép - through an electron beam -. ql1-). ,, 'It is: "geé,:; ateurs., Already give-by them ::-even a enough n", s.à \ 1? I1it .., of.¯! ÉUT3; X1 This, stability which n '' is however eif flî 1: sènte-pour.l>, é bu't; ¯ sought.
We therefore aim, in a
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. = where¯ a station to derive two ultra-
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1iute! S,.: T: requenc: e- much more stable than those -data per? R "., U: t'l 'klyst-'6n' these dyuX, .frequencies' serving, on the one hand, to '' emission 'of. modulated waves, on the other hand, at the demodulation -' 'of- waves' received, of generally quite similar frequency' - .; '' & .-. 4; " 1. Pull the. '- -
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The invention consists in particular in the stabilization of decided frequencies and in the Deans to operate this stabilization, it being understood that under the term decimetric frequencies is meant and will be understood in what follows, the frequencies between a value of a few centimeters and a value a little higher than the meter.
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According to the invention, the stabilized decimetric frequency is obtained by changing the frequency, by superimposing on an unstabilized decimetric frequency, a stabilizing metric frequency, the variations of which compensate for the variations of the frequency fv.
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various embodiments and application of the invention are provided for and in the following description, 0, drn = z4? yi, usieurs by way of non-limiting examples.
In Figure 1, we see in 1 a self-generating klystron operating for example on 1,500 megacycles (wave of 20 do.).
This klystron is represented by a rectangle divided by a dashed line, the two parts of the rectangle forming the two resonant cavities of the klystron.
The klystron outlet cavity is coupled by a
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loop to the inlet cavity of a d8uxièwe klystron 2; but this works as a frequency converter amplifier according to the French patent filed on June 11, 1942 for:
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"Perfect for ultra-short wave links using frequency modulation." For this purpose the density grid is excited by a voltage of variable frequency (from
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mean value 20 negacycles for example) and of fixed amplitude. By tuning the input cavity to the frequency of the klystron.1 and the output cavity to this same frequency more or less
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20 megacycles, one will collect on the changed frequency an amplified energy.
The outlet cavity of this second klystron is coupled by means of a first loop to klystrons 3 and 4, Klystron 3 is used to provide energy for the dē path, transmission
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and klystron 4 the much lower energy 'required â ", the demodulation of the waves to be received. According to the invention the frequency of the waves in the junction conductors from 2 to 3 and from 2 to 4, must be much more stable than the frequency 'generated by klystron 1.
This is easily achieved by taking at the outlet of the klystron.2 a second loop supplying an entire system in principle of any autocratic frequency control as known. This system may comprise, for example, a pot circuit or a cavity 5 determining the frequency. frequency, a detector 6, a reactance line 7 controlling
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the frequency of the oscillator 8 to 20 8egacycles.
The potted circuit, preferably placed in a second thermostat, plays the role of a frequency standard. -If due to any cause the frequency in the outlet cavity of klystron 2 varies, pot 5 no longer works at the leading point of the resonance curve, the voltage detected at 6 therefore varies and as the latter is applied to the reactance lamp, the frequency of oscillator 8 also varies. In the regulation zone, this variation acts to restore the correct frequency in the output cavity of klystron 2.
If we assume that the frequency of klystron 1 has drifted per 100 kilocycles execiple, the frequency of 8 must also nest 100 kilocycles in front of 20 megacy-
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keys to maintain the input frequency of klystrons 3 and 4
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fixed. In reality, as in any 'system of this kind, the' 'variation, of 8 will be a little smaller than the desired value and there will remain a small variation in frequency, but this will be all the smaller as the regulating effect will be higher.
If the emission is by means of amplitude modulated waves, the amplitude modulation will be applied to the control gate of klystron 3. If the emission is by means of waves. frequency modulated we will apply to this lead gate a frequency modulated lower frequency wave (see the French patent already cited) and we will tune the output cavity on the -changed wave.
The frequency used for reception demodulation will be obtained by applying to the grid of klystron 4 a voltage of the frequency of the fixed-frequency oscillator 9. As the two frequencies that we propose to create are in general quite similar, the generator 9 will be of relatively low frequency and its fixed frequency can be obtained from a quartz oscillator.
Following the process already indicated, we will withdraw from the output cavity of 4, cavity tuned to the desired frequency, a voltage which can be used in the demodulator 10 for the demodulation of the waves received by the ar, ien 11, The demodulated waves sercnt received in the receiver 12, the bandwidth of which will be established for the type of communication envisaged, taking into account the residual instability due to the imperfection of the regulation.
Or more especially the case of frequency modulation. To the grid of klystron 5 we can apply a wave modulated in frequency around the average value of 30 megacycles (# = 10 celestial). The show is. will then do for example on 1.500 - 20 - 30 = 1.450 megacycles and for this purpose the output cavity of klystron 3 will be tuned to this wave. Although the main energy is, radiated on this wave, from the e - residual energy will be written off on the frequencies of 1.510,
1540, 1570 megacycles and also 1.420, 1.590 megacycles, etc.,
the energy of the sidebands decreasing of course with 'their' rank. To avoid crosstalk due to the direct effect of the emission on the reception it will be advantageous that the received wave is located between two bands neighbors. The frequency of the wave received may for example be 1.525 or 1.555 megacycloses,
Under these conditions, the selection of receiver 12 is played to the maximum. Assuming that the receiver has precisely the same as the first average frequency 30 megacycles that is. average frequency applied to grid 3, oscillator 9 can be set for a frequency of '75 or 106 megacycles.
Indeed:
1.480 + 75 = 1.55 = 1.525 + 30
1.480 +105 = 1.585 '= 1.555 + 30, -. 'We then observe that oscillator 9 has a frequency equal to - the frequency difference of the two waves actually emitted' and 'received, -difference itself equal to a multiple of the average frequency, plus half of this medium frequency.
Under these conditions the medium frequency energy suitably amplified by the receiver, 12 'can be used directly. - -
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attack, the density grid of klystron 3 as it is configured by the dotted connection and we will have carried out a complete relay installation.
According to another embodiment shown in Figure 2
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a much more rigorous result can be achieved in.uti-. reading the following principle: if we cause an unstable frequency fv to interfere with a frequency stafilG.1'Q teJle q # that which we can obtain from a quartz'p1ézoéleetr1qúe and that we make interfere with the beats thus obtained with the variable frequency fv, one will be able to collect according to the known process of the frequency changers the frequency
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fv - (fv - fQ) = fa that is to say ultimately the frequency of the quartz oscillator.
More generally if the frequency fv is interfered with
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with the frequency (fv - fQ) + fi, fi being another stable frequency we will have. fv- (fv - f t fi) = fQ "+ 1'1 Figure 2 against an e7, realization cniplo according to this variant:
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21 is an autog {nr8tGUr klystron giving the more pu less variable frequency fv; 22 is a set stabilized by quartz and one of the harmonics of which is of frequency fQ; .
23 is a mixer stage shown schematically by a triangles and having two input terminals to which are applied the frequencies to mixer and a good output-o to which the difference frequency is taken. Such a mixing stage can be constituted. for example by a diode with circuit tuned to the intermediate output frequency; 24 is a VHF transmitter, of frequency f1, and can for example be a éuettcur controlled by the same quartz as that used to obtain the frequency fo; it may be of any amplitude modulated or frequency modulated type; 25 is a second mixer analogous to 25.
We see that we will collect at the output of 25 a frequency
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ce (fv - fQ - fi). 26 has a narrow wave amplifier raising the power to the level necessary to control the donation grid of the amplifier 27 klystron.
The inlet cavity being tuned to fv and that of the outlet
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tie on fQ + fi the edssion will be done on fo + fl, the variations
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.. d, e.fv 'will therefore be cO (ipl, è'teGlen-t' comipens, ées.
1: lfîn if the reception in the duplex traffic must be done on the frequency 0 fQ - -f 1 le, c! Éme hari: 10ni'lue fQ of the generator 22 interfering in the mixer 28 with the frequency to be received. - See-will give in the receiver 29 the frequency fl that we '-pay .use at the output of'29 or that we can, return- -by, link. shown in phantom lines, replacing the link in broken lines with the generator
24.
In the latter case, a relay station will have been set up
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receiving energy on the frequency fez - fi and returning it on the frequency fo + f1.
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'If fQ). fv one is led to change f, to - fi of such -. so that the emission takes place on the frequency fQ - f, and the corresponding reception on fQ + f1. The two waves are. separated by 2 f1.
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If we want that at the output of 26 etc OG11.:16 in the example shown in figure 1, the frequency of cor.1LIp.nde of the amplifying klystron 27 is of the order of 30 cegacycleSj while we want to maintain a deviation of SCO meacycles between the eldsab and received waves, we are required to do the test on 24 as well as the part 29 of the receiver on the frequency of 100 megacycles' and fv must differ in the average of 70 riegacycles vii3-to-vi) s de.fo.
For example, there will be f i.pt7o nàegacycles at the 7th starting station and the prop frequency in 27 will be 1 <300 megacycles. For a q: qtz-Ç # l ::: 'rl;' j .: un harisnic at 1,200 ugacycles. This quartz nene will allow to receive 1.10'-; nëgacyeles. At the relay station - the self-generating klystron will be on 1,130 megacycles while a quartz of the frequency at the starting station can be used.
It can also be seen that this solution involves only two klystrons per station instead of four according to the arrangement shown in figure 1.