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"Procédé et dispositif pour la transmission sans fil de nouvelles, à commande de l'onde porteuse et des bandes laterales"
Dans la transmission sans fil de nouvelles, on connaît déjà divers dispositifs ayant pour but de reduire les frais d'installa- tion et d'exploitation du côté de l'émetteur. Dans les émetteurs de radiodiffusion à grande puissance, on a par exemple realise des économies de courant en améliorant le rendement moyen de l'étage final. Selon une méthode connue, on réduit par exemple Inonde porteuse en cas de faible émission, ce qui a pour effet de diminuer la radiation élevée en marche à vide et d'améliorer ainsi le rendement moyen.
Un désavantage de cette méthode consiste toutefois encore en ce que la pleine puissance d'émission n'est exploitée que pendant les pointes de transmission relativement rares. Puisque l'émetteur doit être construit pour ces pointes de puissance, le degré d'exploitation est relativement faible pendant les niveaux moyens de transmission qui se presentent de loin le plus frequemment.
Des installations d'émission de haute qualité, telles que par exemple des émetteurs de radiodiffusion, doivent en outre être capables de transmettre parfaitement des niveaux de transmission fortement différents. Dans les concerts d'orchestre, il existe très fréquemment un rapport dynamique de 1000 : 1. L'expérience a prouvé que de si fortes différences d'amplitude peuvent à peine être transmises dans des conditions parfaites moyennant des òpen-
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ses éeconomqieument raisonnables. Dans le cas de grandes amplitu- des, il se produirait une émission excessive, et dans le cas de petites amplitudes les bruits perturbateurs resserviraient trop.
Four cette raison, on a monté des régulateurs de dynamique dans le côté basse fréquence d'émetteurs, lesquels réduisent par exemple le rapport dynamique original d'une émission, de 1000: 1 à 100: 1. Dans ces systèmes, la limite de puissance de l'emet- teur est également fonction des pointes d'émission qui ne se présentent que rarement et pendant de courtes durées. Pendant l'émission moyenne, qui se présente de loin le plus fréquemment, il n'existe par conséquent qu'une très faible exploitation de la puissance réelle des tubes.
On connaît encore un procède dans lequel le degré d'amplifi- cation de l'étage final de l'émetteur est diminué lorsque le niveau d'émission augmente. De cette façon, on parvient bien à diminuer la puissance, tant de l'onde porteuse que des bandes latérales, en cas démissions fortes, mais cet avantage ne se manifeste toutefois que lors des pointes d'émission qui se pré- sentent plutôt rarement. La pleine énergie de l'onde porteuse est malgré tout radiée lors des émissions moyennes qui se presen- tent de loin le plus fréquemment'. Il faut donc donner à l'émetteur des dimensions qui suffisent, au moins, pour la pleine puissance de l'onde porteuse, plus une fraction pour la puissance des bandes latérales.
Ce procédé ne permet donc qu'une économie limitée de puissance, de sorte que son application n'apporte pratiquement que de faibles avantages.
L'objet de l'invention consiste en un procédé pour la trans- mission de nouvelles à fréquence porteuse, au moyen d'oscillations modulées en amplitude. et onde porteuse réduite, dans lequel, selon l'invention, une variation d'amplification commence dans l'émetteur à partir d'une fraction de l'émission maximum du modulateur, de sorte que, à la sortie de l'émetteur, l'amplitude de l'onde por- teuse décroît avec l'accroissement de l'émission et que la valeur moyenne instantanée de l'amplitude des bandes latérales croît moins que proportionnellement avec l'émission, tandis que, dans le récepteur, aussi bien l'amplitude de l'onde porteuse que celle des bandes latérales est soumise à une commande qui est l'inverse de celle qui a lieu dans l'émetteur.
L'invention permet de réaliser une économie très appréciable, aussi bien en énergie qu'en dépense dans l'étage d'émission et dans le couplage de sortie.
Dans ce procédé d'émission et de réception, qui convient particulièrement à la transmission sans fil de la parole et de la musique, la puissance maximum de l'émetteur est déjà atteinte ,
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aux degrés d'émission moyens qui se présentent le plus frequemment.
Aux pointes d'émission occasionnelles, dépassant de 1... Neper le niveau moyen, il n'est pas émis d'énergie d'émission plus elevee.
Afin que, dans le récepteur, la présentation puisse être transmise sans distorsion et dans sa dynamique originale, des commandes de l'onde porteuse et des bandes latérales sont effectuées dans l'émetteur et dans le récepteur.
Au cours de la modulation en amplitude, il se produit encore des fréquences de bande latérale , en plus de la fréquence porteuse.
L'amplitude de l'onde porteuse reste alors constante, tandis que celle des bandes latérales varie proportionnellement au degré d'émission de la tension de modulation (taux de modulation). Le taux de modulation m = 1 peut être considéré comme la limite de la transmission sans distorsion ; ce cas, la somme des valeurs instantanées des amplitudes des bandes laterales devient egales à l'amplitude de l'onde porteuse. Là se trouve également la limite de l'émetteur en ce qui concerne la puissance par rapport à la transmission sans distorsion. Cela vaut aussi bien pour les transmissions à deux bandes latérales que, avec certaines limita- tions, pour celles à bande latérale unique, ce qui ne limite cependant pas la portée de l'invention.
Les deux procedés peuvent être appliqués dans le but visé par l'invention.
Selon l'invention, l'onde porteuse est, après que la modula- tion a eu lieu,d'abord réduite de la manière connue en soi à une fraction déterminée -!- Le facteur de réduction peut par exemple être choisi de telle façon qu'il corresponde environ au rapport entre le niveau moyen d'émission et les plus hautes pointes d'émission. Dans ce cas, n se trouvera, comme l'expérience le prouve, entre 3 ... 10. Selon l'invention, on n'est toutefois pas lié à ces limites. Un émetteur de ce genre atteint, par rapport à la sortie, déjà le taux de modulation m = 1 pour un degré d'émission n fois plus petit.
Si maintenant, conformément à l'idée fondamentale du procédé, on réduit l'onde porteuse et les bandes latérales lorsque le taux de modulation m = 1 est dépassé, notamment du fait que le degré d'amplification, donc le facteur de transmission entre le modulateur et la sortie de l'émet- teur, est réduit par exemple proportionnellement à m, on peut obtenir que, pour des émissions dans l'entrée du modulateur, qui sont plus élevées que m = 1, donc m 1 n, il ne faut pas d'émissions plus élevées d'intensité et de tension, par exemple dans l'amplificateur de sortie de l'émetteur.
Si des mesures correspondantes sont prises dans le récepteur, le procédé de transmission selon l'invention permet d'atteindre déjà le taux de modulation m = 1, et donc la puissance maximum de l'émetteur,
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dans la zone des niveaux moyens de transmission qui se presentent le plus fréquemment, et de dépasser considérablement ce degré en cas de pointes d'émission élevées, sans que des distorsions appré- ciables se produisent de ce fait à la réception des signaux haute fréquence. Selon l'invention, il est donc possible de construire l'émetteur et le récepteur de telle façon que, à l'endroit de ré- ception, on peut recevoir avec une intensité phonique de réception sensiblement plus élevée que ce ne serait le cas si l'émetteur travaillait, pour une même puissance en watts, avec une modulation en amplitude normale.
Un récepteur établi conformément à l'inven- tion est aussi directement en état de recevoir parfaitement des émetteurs à modulation en amplitude normale. Cela est également vrai lorsque l'émetteur travaille avec onde porteuse réduite.
Il est particulièrement avantageux de réaliser la réduction de façon inversement proportionnelle au dépassement du taux de modu- lation m = 1. Dans la zone m> 1, les amplitudes des bandes latéra- les, qui croissent sinon proportionnellement avec m, restent alors au moins approximativement constantes. Il va de soi que l'on peut réaliser aussi une variation autre qu'inversement proportionnelle; la variation d'amplification pourrait par exemple, être choisie de telle manière qu'il se produise encore un certain accroissement des amplitudes des bandes latérales. Cet accroissement est possible sans émission excessive de l'émetteur, au prix de la diminution de puissance de l'onde porteuse pour une emission croissante.
Afin que la transmission de l'entrée de l'émetteur à la sortie du récepteur soit fidèle à la nature, on réalise dans le récepteur des opérations de commande analogues, mais inverses de celles exécutées dans l'émetteur. Si l'émetteur est établi de telle façon que la puissance maximum est déjà atteinte au 1/5 du degré maximum d'émission, cet émetteur peut être reçu, à la sortie du récepteur, avec une même intensité phonique qu'un émetteur à modulation en amplitude normale, dont la puissance est toutefois 25 fois plus grande.
Une limite de la réduction de l'onde porteuse peut être donnée par les conditions existant dans le recepteur. Cela dépend de la mesure dans laquelle il est possible de rétablir dans le récepteur, par des moyens économiquement admissibles, les rapports originaux d'amplitude et de phase pour l'onde porteuse et les bandes laterales, tels qu'ils existaient dans l'émetteur, En particulier, l'onde porteuse réduite du signal reçu doit encore suffire pour la syncnro- nisation de l'oscillateur du récepteur. En outre, son amplitude doit être au moins égale à la somme des amplitudes maxima transmises des bandes latérales. Un dépassement de cette valeur n'est pas un désavantage.
Il.faut, au contraire, éviter autant que possible de
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rester au-dessous de cette valeur, afin d'empêcher les distorsions.
Le réglage subséquent du degré d'amplification des tensions d'onde porteuse et de bandes latérales peut s'opérer d'une manière similaire à ce qui est connu par le réglage de fading à la réception. Pour une émission moyenne et faible, donc pour m > 1, il ne se produit pas encore d'influence sur l'onde porteuse dans l'émetteur. L'onde porteuse reçue est également constante et donc aussi le degré d'amplification dans le récepteur. Pour des émissions dont m > 1, le processus de transmission correspond à celui d'une modulation en amplitude normale dans l'émetteur, ou d'une démodulation normale dans le récepteur. L'onde porteuse constante et donc aussi l'amplification constante, subsistent jusqu'au taux de modulation m = 1.
Si l'émission depasse cette valeur, donc si m> 1, une réduction de tension, proportionnelle à la valeur 1 : m, de l'onde porteuse et des bandes latérales commence dans l'émetteur. L'opération exactement inverse se produit dans le récepteur, du fait que, lorsque le taux de modu- lation m = 1 est dépassé, il s'y produit de nouveau une augmenta- tion, proportionnelle à la valeur m, de l'onde porteuse et des bandes latérales. Si l'on renonce à la transmission fidèle au point de vue dynamique, pour atteindre par exemple une compression ou une expansion dynamique, le réglage subséquent ne doit pas s'opérer proportionnellement à 1 : m, mais il peut être effectue suivant une autre loi quelconque.
Le montage et le fonctionnement d'un émetteur selon l'inven- tion sont représentés schematiquement en Fig. 1 et dans le dia- gramme selon Fig. 2 du dessin annexé.
Les tensions d'entrée ul de fréquence tonique arrivent au modulateur M par la conduite d'entrée L. Le modulateur reçoit sa tension porteuse du générateur G. Les tensions haute fréquence engendrées dans le modulateur M se composent normalement de la tension porteuse u. et des tensions de bandes latérales uS A cet endroit, le taux de modulation maximum admissible est = 1.
Les tensions accédent au réducteur d'onde porteuse T. Dans celui-ci, la tension porteuse originale uo est réduite à une valeur n fois plus faible, ut Par contre, les tensions de bandes latérales uS sont maintenues à leur valeur originale.
Après le réducteur T il existera donc une bande de fréquence dans laquelle l'amplitude de bande latérale peut dépasser sensi- blement l'amplitude porteuse. Par rapport à l'onde porteuse, il se présente donc des taux de modulation < 1. La modulation maximum m devient tout au plus égale au facteur de réduction n.
La réduction de Inonde porteuse peut s'effectuer en prenant une tension partielle u au générateur G qui est ajoutée à la tension
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porteuse originale uo' aussi exactement que possible en opposition de phase. Le facteur de réduction n peut être avantageusement choisi de telle manière qu'il corresponde à la valeur maximum prévue dont la somme des tensions de bandes latérales dépasse la tension porteuse. On peut également considérer n comme le rapport moyen des amplitudes entre les hautes émissions occasionnelles et les émissions moyennes fréquentes. Dans la pratique, la gran- deur n peut atteindre environ 3 à 10, mais ne doit pas rester limitée à ces valeurs. Les tensions de sortie du réducteur d'onde porteuse T sont amenées au régulateur de transmission R.
Dans le comparateur de tension s, les amplitudes des tensions de bandes latérales, qui se présentent au réducteur T, sont compa- rées à l'amplitude de l'oncïe porteuse, conformeÛlent aux valeurs instantanées de leurs courbes enveloppantes. Si pour une émission déterminée la somme des tensions de bandes latérales atteint la hauteur de la tension porteuse, le taux de modulation m = 1 est atteint par rapport à la sortie de l'émetteur. Le taux de modula- tion, mesuré à la sortie de 1'émetteur, peut être dépasse jusqu'à n fois sa valeur, sala qu'il ne se produise de distorsions. Ce n'est que lorsque cette émission est dépassée qu'il se produit des distorsions.
Celles-ci sont alors dues au modulateur M, puisque le taux de modulation maximum admissible pour celui-ci est dépasse.
Si l'émission dépasse le taux de modulation m = 1, le régula- teur de transmission R doit, selon l'invention, être actionné et la mesure de transmission doit être diminuée. Cela se fait en engendrant, dans le comparateur de tension S, une tension regualtri- ce uR comme mesure de la. surélévation de la tension de bandes latérales, dès crie la somme de toutes les tensions des bandes late- rales atteint la hauteur de la tension porteuse ou dépasse celle-ci.
L'opération de reglage suit couraient les transmissions de musique ou de la parole, à peu près suivant la courbe enveloppante aes tensions de modulation, et est donc soumise à des fluctuations continuelles. La rapidité avec laquelle l'opération de réglage suit la courbe enveloppante dépend des constantes de temps du réglage, Celle-ci peut se trouver entre une et plusieurs centaines de millisecondes. Conformenent à l'allure momentanée de m, le facteur de transmission du régulateur de transmission R subit donc continuellement un réglage subséquent par la tension de commande uR. En cas de faibles émissions, donc pour m < 1, le facteur de transmission de R est constant; de plus, il possède alors sa valeur maximum.
Une variation, notamment une réduction, se produit lorsque le taux de modulation devient m > 1. Le comparateur de tension S et le régulateur de transmission R sont utilement ajustés l'un par rapport à l'autre de telle façon que le facteur de trans-
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mission diminue de manière inversement proportionnelle au taux de modulation. Par conséquent, la tension porteuse decroit de façon inversement proportionnelle au taux de modulation, mais par contre, les tensions de bandes laterales uS restent constantes dans la zone m > 1. Les tensions ainsi réglées atteignent l'ampli- ficateur de sortie V et, de là, la couplage de sortie, par exemple une antenne A.
Le processus de réglage du degré d'amplification est illustré d'une manière plus détaillée dans le diagramme de Fig 2. Le taux de modulation est porté en abscisses, tandis que toutes les autres grandeurs intéressantes de l'émetteur sont portées en ordonnées.
Le comparateur de tension et le régulateur d'amplification sont ajustés de telle façon l'un par rapport à l'autre qu'après avoir dépassé un taux de modulation m = 1, il se produit une diminution du facteur de transmission, qui est inversement proportionnelle au taux de modulation instantané. Dans la zone d'émission à @aible modulation, donc m<1, la tension porteuse ut après reduction de la tension porteuse uo du modulateur au n lement de sa valeur, est constante. Les tensions des bandes latérales croissent pro- portionnellement avec le taux de modulation, et ce jusqu'au point d'intersection avec la ligne de niveau de la tension porteuse u. du modulateur. Lorsque le taux de modulation m = 1 a été dépasse, le régulateur de transmission R entre en action, ce qui dorme lieu à une variation du facteur de transmission.
Les grandeurs qui sont modifiées de ce fait sont marquées d'un * - La tension porteuse uT ne reste plus constante, mais diminue suivant la courbe uT = UT pour la même raison, la tension de bande late- rale uS* ne varie plus proportionnellement à l'émission, comme uS' mais reste à la valeur constante uS*.
Comme comparateur de tension, deux dispositifs de mesure de la tension de pointe peuvent être couplés ensemble, de la manière connue en soi. L'un d'eux suit la courbe enveloppante de la tension basse fréquence et l'autre suit celle de la tension por- teuse du modulateur. La durée de réglage doit être choisie telle que la tension régulatrice uR suit aussi fidèlement que possible la courbe enveloppante de la tension d'entrée. Elle doit être aussi faible que possible, tandis qu'il faut toutefois tenir compte du fait qu'elle ne peut pas encore suivre immédiatement les fréquences d'entrée les plus basses.
Par une polarisation constante on peut obtenir que la tension régulatrice devient seulement active lorsque le taux de moaulation m = 1 est dépassa.
Comme régulateur d'amplification R, on peut par exemple utiliser, de la manière connue en soi, des pentodes de réglage, par l'emploi de résistances dépendant du courant, il est toujours possible d'accorder le degré d'amplification du régulateur d'amplification
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de telle façon sur l'appareil de mesure de l'émission, que le fac- teur de transmission devient au moins approximativement propor- tionnel à 1/m pour tout degré d'émission pour lequel m > 1.
Le montage selon l'invention du recepteur et son fonctionne- ment sont illustrés en Fig. 3. Les oscillations haute fréquence ul parviennent de l'antenne E à l'amplificateur haute fréquence V1 et y sont amplifiées de la manière connue en soi. La tension amplifiée de réce-ption u2 arrive à un régulateur de transmission R et, de là, elle atteint le démodulateur D sous la forme d'une tension u5 réglée d'une manière déterminée. Depuis le démodula- teur, les oscillations basse fréquence obtenues u7 arrivent à l'amplificateur basse fréquence V2 et, de là, dans le circuit de consommation, par exemple un haut parleur L. En outre, une tension de récuption u, préalablement amplifiée, est prise à l'amplificateur haute fréquence V1.
Cette tension de réception contient l'onde porteuse haute fréquence qui est utilisée pour le réglage du régulateur de transmission R et pour la synchronisation du générateur d'onde porteuse G. La régulation du régulateur de transmission R peut par exemple s'operer en amenant la tension de réception u3 à un modulateur M. La tension auxiliaire constante requise u8, ayant la même fréquence que l'onde porteuse, est prise au générateur d'onde porteuse G. Au modulateur M, on peut maintenant enlever une tension continue u9 comme tension régula- trice pour le régulateur R. Après avoir traversé un filtre passe- bas T, servant à éviter les influences perturbatrices des bandes latérales, la tension u9 arrive au régulateur de transmission R.
Le facteur de transmission de ce régulateur R est donc réglé en dépendance de la grandeur de la participation de la tension por- teuse dans la tension de réception u3. Etant donné que, dans l'émetteur, l'onde porteuse reste constante pendant les faibles émissions donc pour des taux de modulation compris entre 0 et 1, il ne se produit pas de variation de l'amplification dans le récepteur. Lorsque le taux de modulation m = 1 est dépasse, l'onde porteuse dans l'émetteur est, suivant la courbe ut * de Fig.
2, réduite de manière inversement proportionnelle au taux de modu- lation, ce qui a pour conséquence que dans le récepteur le facteur de transmission du régulateur est également modifié. Le régula- teur R travaille de telle manière que son facteur de transmission croît à peu près dans la même proportion que l'amplitude uT de l'onde porteuse décroît. Les tensions de bande latérale qui sont comprises dans la tension de réception amplifiée u2 et présentent en général un niveau constant pour une émission dont m > 1, sont maintenant amplifiées dans le régulateur proportionnellement à l'émission m de l'émetteur. Dans la zone inférieure d'émission m <1, cette proportionnalité existe déjà au préalable, puisque
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dans ce cas le processus normal de modulation en amplitude n'est pas changé.
Il en résulte que les tensions de bande latérale evo- luent linéairement avec le taux de modulation de l'ementteur, sur toute l'émission de o ... m. Pour la démodulation de la tension haute fréquence u5, une tension porteuse constante u6 doit être amenée au démodulateur D. Cette tension porteuse est prise à un générateur interne d'onde porteuse G. Par une tension de commande u provenant d'un dispositif F, le générateur G est synchronise en fréquence et en phase avec la part d'onde porteuse de la tari- sion u3.
Depuis le générateur G, le fréquence engendrée fg est ramenée, cornne grandeur de comparaison, au dispositif ae syncnro- nisation F. La tension porteuse u6 qui est amenée, au modulateur D, doit toujours être plus grande que la tension d'entrée u5. afin d'éviter sûrement des distorsions non linéaires. La tension u5 contient également encore une fraction de tension porteuse, laquelle s'ajoute simplement à la tension porteuse u6. La cons- truction de l'amplificateur V1 est en fait arbitraire. Il peut par exemple être établi comme amplificateur direct, mais pourrait l'être aussi sous la forme d'un amplificateur de fréquence inter- médiaire. L'amplificateur peut aussi comporter un réglage auto- matique de fading.
Dans ce cas, ce réglage doit par exemple être monté dans les étages d'entrée de l'amplificateur V1' et ce de telle façon qu'il entre en action avant le point de prise pour la tension régulatrice u3. Pour une faible émission, le réglage de fading est influencé principalement par l'onde porteuse, et pour une forte émission principalement par les fréquences des bandes latérales. De cette manière, le réglage de fading ne dépend que très peu, pratiquement dans une mesure négligeable, de l'émission.
Le point de prise pour la tension de commande u3 est choisi tel que la fraction porteuse soit suffisamment grande pour permettre une synchronisation sûre du génerateur G.
L'invention s'étend encore à d'autres possibilités de reali- sation. Dans l'émetteur, il est par exemple possible d'omettre l'amplificateur V faisant suite au régulateur R. Dans ce cas, le régulateur R agit directement sur le circuit de sortie A.
Par ailleurs, la réduction de l'onde porteuse uo' après le modu- lateur M, peut aussi s'effectuer en prévoyant, après celui-ci, des moyens de filtration qui sont accordés sur l'onde porteuse et exercent un effet d'amortissement sur celle-ci.
En outre, le réglage des amplitudes des bandes latérales peut également être opéré de telle façon que leur valeur moyenne momen- tanée pour une émission m > 1 s'accroît quelque peu avec l'émis- sion. De cette façon on réalise encore une meilleure exploitation de l'émetteur. Cela peut se faire sans émission excessive, puisque la puissance porteuse décroît lorsque l'émission croît.
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D'autres dispositions peuvent encore être appliquées au récepteur. Dans les cas oû il importe d'économiser les frais, il est par exemple possible de combiner le réglage pour la commande inverse par rapport à l'émetteur, avec le reglage de fading. On tient alors en même temps compte des variations dynamiques. dans le cas le plus simple, il suffit d'utiliser dans le récepteur un réglage simple de compensation de fading, qui est connu en soi.
Far suite de l'onde porteuse réduite, le récepteur doit cependant être pourvu d'un généra.teur synchronisé avec l'onde porteuse, afin que le démodulateur reçoive une amplitude porteuse suffi- samment élevée.
Darzs le couplage émetteur selon Fig. 1, la tension de compa- raison u', qui est constante en soi, ne doit pas nécessairement être prise au réducteur d'onde porteuse T ou au générateur G-. A sa place, on peut utiliser une tension continue constante qui est fournie par une source de tension speciale. Si l'on maintient cette tension à une valeur invariable, on peut, par la variation de la réduction d'onde porteuse, obtenir que la courbe uT' qui représente l'évolution de l'onde porteuse, vient occuper une position plus haute ou plus basse ; partie de courbe uT présenete une allure correspondante. Les deux cas de fonctionnement sont illustrés en Fig. 2a.
La courbe n montre la hauteur de l'onde porteuse en cas de faible réduction, tandis que la courbe à la montre dans le cas d'une forte réduction. Le cas a. présente u intérêt pratique lorsque la dépense d'énergie pour l'onde porteuse doit encore être réduite davantage par rapport à l'énergie des bandes latérales.
Dans divers buts, il peut être avantageux d'utiliser l'émetteur et le récepteur selon l'invention, ensemble avec le régulateur dynamique connu. De tels régulateurs modifient la mesure de transmission du côté basse fréquence. Leur commande s'opère généralement en dépendance de la tension de passage qui doit être réglée. Selon l'invention, ce réglage peut cependant s'effectuer également en dépendance de la tension régulatrice de 1'émetteur. ou du récepteur.
R E V E L D I C A T I O N S .
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