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Dispositif de couplage superrégénératif destiné spécialement à des systèmes de radar et à des agencements d'altimètre à écho. la présente invention concerne un dispositif de couplage superrégénératif spécialement destiné pour l'emploi dans les équipements dits de radar et des agencements de mesure à alti- mètre à écho, mais utilisable également dans d'autres applications.
Un système d'altimètre d'un genre antérieurement connu comprend une unité de transmission et une unité de réception séparées, convenablement espacées sur un support tel qu'un aéro- plane.. En fonctionnement, un signal produit par l'unité de trans- mission est transmis à partir d'un système d'antenne directif vers un plan du sol par lequel le signal est réfléchi ou renvoyé par radiation au récepteur. Un agencement de mesure du temps, compris dans le système, mesure l'intervalle de temps entre la transmission du signal direct et la réception du signal réfléchi:.
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D'après cette mesure de temps, la hauteur du support par rap- port au plan du sol peut être facilement calculée pour procurer l'indication altimétrique désirée* Bien que ces systèmes anté- rieurs se soient montrés convenables en fonctionnement, ils sont sujets à certaines limitations non désirables. En premier lieu, les unités de transmission et de réception séparées rendent l'installation inutilement couteuse et peuvent introduire des problèmes de logement difficiles. Ainsi dans les installations portées par avion où les considérations d'espace ont une impor- tance extrême, l'emploi d'équipements séparés de transmission et de réception peut impliquer un espace non-désirable ou une limitation de poids.
Un des buts de la présente invention est d'éviter un ou plusieurs des inconvénients mentionnés,, de préférence avec un système utilisant le principe de réflexion d'un signal en onde en vue d'obtenir un degré élevé de sensibilité, bien que le sys- tème soit de construction peu coûteuse et compacte et convienne spécialement pour les installations utilisant les principes de la réflexion de signaux en ondes.
Suivant la présente invention on doit disposer dans un circuit oscillateur régénératif'des moyens séparés pour appli- quer un voltage périodique d'extinction de telle manière que la conductance du circuit se présente avec des intervalles alter- natifs de conductibilité positive et négative dans chaque période du voltage d'extinction. Un procure ainsi une superrégénération avec un maximum de sensibilité des signaux appliqués une fois pendant chaque période destiné à l'extinction. Suivant la présente invention, le circuit oscillateur est pourvu de moyens passifs répondant à des oscillations passagères produites dans le cir- cuit oscillateur pendant un intervalle de conductibilité négati- ve, de sorte que ces mêmes oscillations sont envoyées au circuit oscillateur avec déplacement de temps.
En outre, les moyens d'appliquer le voltage périodique d'extinction sont combinés à des moyens de faire varier la différence de temps entre l'obten- tion de la valeur maxima de sensibilité et l'application de ces
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oscillations passagères au circuit oscillateur de sorte que suivant l'amplitude des oscillations créées, cette différence de temps peut être immédiatement identifiée.
Pour la meilleure compréhension de l'invention ainsi que d'autres buts de celle-ci, on se reportera à la description qui suit, faite conjointement avec-les dessins annexés*
Dans les dessins, la fig. 1 est une représentation schématique d'un. système complet suivant la présente invention, la fig 2 comprend une série de graphiques utilisés pour l'ex- plication du fonctionnement de l'agencement de la fige 1, la fig. 3 montre une variante du système de la fig: l, la fige 4 est un graphique utilisé pour l'explication du fonctionnement d'une partie de la forme de réalisation de la fig. 3, la fig.
5 représente une autre variante de la dispositifon de la fig.1, la fig. 6 renferme des courbes utilisées pour l'explication des caractéristiques de fonctionnement de la forme de réalisation de la figo 5, la fige 7 est une représentation schématique d'un autre système en conformité avec la présente invention, la figs, 8 montre une caractéristique de réponse à la fréquence d'une partie de la disposition de la fig. 7.
Le système de la fig. 1 constitue un altimètre destiné à être fixé à un support tel qu'un aéroplane. Le système com- prend un circuit oscillatoire régénératif unique, pourvu d'un tube à vide 10 et d'un circuit associé de détermination de la fréquence. Le circuit déterminant la fréquence renferme un in- ducteur variable 11 accordé par un condensateur 12 représenté en traits interrompus vu qu'il peut être composé en totalité ou en partie par la capacitance répartie de l'inducteur 11, la ca- pacitance interélectrode de l'inducteur 11, la capacitance inter- électrode du tube 10 et d'autres effets de capacitance dispersés.
Le circuit déterminant la fréquence est couplé à l'anode et aux électrodes de commande du tube 10 au moyen de condensateurs 13 et 14 respectivement. Une prise sur l'inducteur 11 est mise à la terre au moyen d'une selfinduction 15 de radio-fréquence et la cathode du tube 10 est de même mise à la terre au moyen d'une
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self induction 16. Une source de courant d'anode indiquée par +B est couplée à l'anode du tube 10 au moyen d'une disposition en série d'une résistance 17 de l'enroulement secondaire d'un transformateur 18 et d'une self induction 19 à radio-fréquence.
Une sollicitation de fonctionnement est appliquée aux électrodes de commande du tube 10 à partir d'une source de sollicitation Ec au moyen d'une résistance variable 20 et d'une selfinduction à radio-fréquence 21,.
Le circuit oscillatoire régénératif décrit, est éteint périodiquement de façon à avoir une caractéristique conductan- ce-temps comportant des parties alternées de valeurs positives et négatives dans chaque cycle d'extinction pour fournir une superrégénération d'un genre linéaire et une caractéristique sensibilité-temps pour les signaux appliqués possédant une va- leur maxima se produisant dans chaque cycle d'extinction. Dans ce but le système d'altimètre renferme un oscillateur d'extinc- tion à fréquence variable du type Colpitts. L'oscillateur d'ex- tinction est pourvu d'un tube à vide 25 auquel est accouplé un circuit résonant renfermant l'enroulement primaire du trans- formateur 18, un condensateur d'accord réglable 26 et un divi- seur de voltage du type à capacité consistant en des condensa- teurs 27 et 28 montés en série.
La borne commune des condensa- teurs 27 et 28 est mise à la terre pour coupler le circuit de résonance décrit à la cathode du tube 25 qui est également mise à la terre. L'anode du tube 25 est également reliée à la source de voltage d'anode +B qui est isolée des oscillations produites, au moyen d'une self induction 29 à radio-fréquence, ce voltage étant bloqué par rapport à l'électrode de commande au moyen d'un condensateur de blocage 30.
Une selfinduction 31 est utilisée pour coupler une résistance de fuite 32 à une. électrode de commande du tube 25
L'oscillateur d'extinction fournit un voltage périodi- que d'extinction de fréquence réglable au circuit anode-cathode du tube régénérateur 10, ce voltage étant isolé de la source de courant d'anode +B au moyen d'un condensateur de conteurement
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33* fréquence du- voltage dlextinction appl,êe esb basse fréquence voltage d'extinction a.ppliquée est basse -4- .
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en comparaison de la fréquence de fonctionnement du circuit régénératif et peut avoir n'importe laquelle d'un grand nombre de formes d'onde.
Comme c'est la caractéristique des circuits superrégéné- ratif's les oscillations passagères sont produites par le tube 10 pendant chaque intervalle de fonctionnement dans lequel le circuit régénératif a une période négative de oonductance. Con- formément à la présente invention des moyens pasaifs répondant à ces oscillations passagères sont compris dans le système d'al- timètre pour appliquer effectivement dans la suite les oscilla- tiens au circuit oscillatoire, L'expression "moyens passifs" est employée ici pour définira un agencement de conversion de signaux qui ne renferme pas de source de potentiel intérieure.
Comme on l'a représenté, ces moyens comprennent un système d'antenne di- rectif pourvu d'une antenne dipole 35 de préférence placée au point focal d'un réflecteur 36 ayant la forme d'un paraboloïde.
Une section 37 de ligne de transmission du type coaxial couple l'antenne 35 à l'inducteur 38 et à un condensateur d'accord 390 L'inducteur 38 est couplé inductivement au circuit de détermina- tion de fréquence de régénérateur et sert à appliquer l'oscilla- tion passagère produite au système d'antenne en vue de la radia- tion directive vers un plan du sol, schématiquement représenté en 40, par rapport auquel une indication de hauteur est désirée.
L'inducteur 38 agit également pour appliquer plus tard au circuit régénératif' des oscillations réfléchies par le plan du sol.
L'indication désirée de hauteur est déterminée par le fonc- tionnement du système sous l'effet de ces oscillations appliquées dans la suite ou réfléchies. A cet effet le système comprend également des moyens dépendant de la relation de temps entre la production des valeurs maxima de sensibilité et l'application de ces oscillations appliquées dans la suite au circuit oscilla- toire pour indiquer la réponse du système à ces oscillations appliquées dans la suite. Comme cela liera expliqué ci-après, l'amplitude des oscillations produite dans le circuit régénératif dépend directement de cette relation de temps et un instrument
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de mesure 44 capable d'indiquer les variations d'amplitude de signaux appliqués, est utilisé pour produire une indication de la réponse du système.
Les oscillations produites dans le cir- cuit régénératifsont appliquées à l'instrument de mesure 44 à partir d'un système détecteur renfermant un détecteur diode 45 couplé au moyen d'un condensateur 46 au circuit de détermination de fréquence du régénérateur. Le circuit de charge de la diode
45 consiste en une selfinduction de radiofréquence 47 et en une résistance de charge 48 contournée par un condensateur 49. Les voltages de signaux développés en travers de la résistance de charge 48 sont appliqués à l'instrument de mesure 44 par l'in- termédiaire d'un amplificateur renfermant le tube à vide 50 qui lui est couplé directemente La source de courant d'espace +B est reliée au circuit anode-cathode du tube 50 et sa résistance de charge 51 est reliée aux bornes d'entrée de l'instrument de mesure 44.
Comme les seuls voltages établis en travers la résistance
51 dépendant directement de l'amplitude des oscillations passa- gères produites, ce voltage peut être utilisé pour effectuer un contrôle désiré du gain du circuit régénératif. En conséquence, une prise de voltage réglable est prévue pour dériver un voltage de commande de la résistance 51, destiné à tre appliqué par l'intermédiaire d'une résistance 52 à une électrode de commande du tube régénérateur 10 pour effectuer un contrôle du gain d'une manière décrite particulièrement dans la suite.
Pour le meilleur fonctionnement du système, il est dési- rable de faire varier la relation de temps entre l'obtention des valeurs maxima de sensibilité du régénérateur et l'application à celui-ci des oscillations réfléchies. Un contrôle de fréquence calibré 55, associé au condensateur variable 26 de l'oscillateur à fréquence d'extinction, constitue les moyens de régler la fré- quence d'extinction pour faire varier ainsi ou contrôler l'obten- tion des valeurs maxima du régénérateur par rapport au temps où des oscillations réfléchies sont appliquées à celui-ci. On suppo- sera maintenant que l'aéroplane portant le système d'altimètre est' maintenu à une hauteur fixe par rapport au plan du sol 40.
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Pour simplifier la représentation graphique de l'opération, on supposera en outre que le voltage périodique d'extinction fourni par l'oscillateur 25 à une forme d'onde rectangulaireo Dans le mode préféré de fonctionnement le contrale de fréquen- ce 55 est réglé die façon que la fréquence d'extinction ait une faible valeur initiale. Dans les conditions supposées, le fonctionnement du système d'altimètre est représenté par les bourbes de la fig. 2.
La caractéristique conductance-temps du circuit oscil- latoire régénératif sous la commande du voltage d'extinction supposé, possède des portions, alternées de valeurs positives et négatives à chaque cycle d'extinction. Les intervalles de conductance négative et positive sont désignés respectivement par t1 et t2 dans la courbe A1 et leur somme t3 correspond à la période d'extinctiono La caractéristique sensibilité-temps du circuit régénératif représentée par la courbe B1, possède une valeur maxima se présentant dans chaque cycle d'extinction sensiblement en coïncidence de temps avec le changement de 'conductance de sa valeur positive à sa valeur négative.
Pour les conditions initiales considérées, aucun signal n'est ap- pliqué au circuit régénératif et par conséquent pendant son premier intervalle de conductance négative des oscillations sont produites sous la commande des signaux de bruit inhérents du circuit* Ces ,oscillations s'établissent en amplitude pen- dant 2)'intervalle entier de conductance négative d'une manière exponentielle et atteignent une valeur maxima à l'instant où la conductance du circuit change du négatif au positif. Pendant l'intervalle suivant immédiatement de conductance positive, les oscillations produites sont amorties ou supprimées.
En d'autres termes, des oscillations passagères représentées par l'envelop- pe yo de la courbe C1 produites dans le premier cycle d'extinc- tion, sont complètement supprimées avant le commencement du cycle suivant d'extinction.
Les oscillations produites étant appliquées au système d'antenne 35 au moyen du couplage inductif entre les éléments
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11 et 38 sont transmises directement au plan du sol 40, comme on l'a représenté par les flèches 41. Le signal di- rect est réfléchi au plan du sol et est effectivement rerayon- né vers le système d'antenne 35 comme l'indiquent les flè- ches 42. Par suite de l'atténuation du trajet de propagation, le signal rerayonné peut être considérablement plus faible que le signal direct mais à cause des propriétés directives du système d'antenne il est néanmoins habituellement appli- qué au circuit régénératif avec une valeur appréciable. Par "valeur apprédiable " on entend une valeur qui dépasse sensi- blement le niveau du signal de bruit du circuit régénératif.
Le temps où le signal rerayonné est ainsi reçu est directement proportionnel à la hauteur du système d'altimètre qu-dessus du plan du sol. Dans la courbe C1 le signal réfléchi est re- présenté par l'enveloppe X1 et est retardé d'un intervalle x td par rapport au signal transmis ou signal direct YO Pour la valeur initiale choisie de la fréquence d'extinction, la sensibilité du circuit régénératif à l'instant d'application du signal réfléchi X1 est très faible et le signal réfléchi a peu d'effet ou n'a aucun effet sur les oscillations Y1 produites dans l'intervalle suivant de conductance négative$ Par conséquent, avec le réglage de fréquence d'extinction initial et la hauteur supposée de l'altimètre par rapport au plan du sol 40,
les oscillations Y1 produites dans les cycles suivants d'extinction résultent sensiblement seulement des signaux de bruit inhérents du régénérateur. Le circuit est réglé de telle façon que ces oscillations sont toujours moin- dres qu'un niveau d'amplitude fixé.
On supposera maintenant que le contrôle 55 est réglé pour augmenter la fréquence d'extinction. Cette variation de la fréquence d'extinction modifie la caractéristique de con- ductanc,e la caractéristique de sensibilité et la réponse xu circuit régénératif aux signaux réfléchis, comme le représen- tent respectivement les.courbes a2, B2 et C2 Comme la hauteur
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à déterminer est constante, le retard de temps td entre la transmission du signal direct et la réception du signal réfléchi est fixe* Par conséquent, une augmentation de fré- quence d'extinction fait varier la relation de temps entre les intervalles où le régénérateur présente une sensibilité maxima et l'application à celui-91 du signal réfléchi.
Plus spécialement, les intervalles de sensibilité maxima se pro- duisent plus près du temps d'arrivée du signal réfléchi qu'a- vec la fréquence initiale. En conséquence, les oscillations passagères produites dans l'intervalle suivant de conductance négative sont maintenant amorcées sous l'effet d'un signal réfléchi X1 d'une grandeur dépassant les signaux de bruit du circuit de sorte que les oscillations produites ont une valeur maxima accrue comme le montre l'enveloppe Y2 La réflexion X2 par le plan du sol de ces oscillations passagères Y2 a de même une grandeur supérieure de sorte que les oscillations passagères suivantes Y3 produites sous l'effet de celles-ci sont encore augmentées davantage en amplitude
Par une augmentation supplémentaire de la fréquence d'extinction qui modifie la conductances la sensibilité et la caractéristique de réponse du
récepteur, comme le montrent respectivement les courbes A3,B3 et C3, les réflexions X3 du signal transmis Y3 sont reçues à l'instant de sensibilité maxime;. Pour cette condition la réponse du circuit régénéra- tif aux oscillations réfléchies est un maximum.
Si le gain général du système, c'est-à-dire le gain du récepteur en com- paraison de l'atténuation du trajet de propagation entre le système et le sol, a une valeur plus grande que l'unité, cette condition de fonctionnement extrêmement sensible peut provo- quer une surcharge du circuit régénératif* En d'autres termes, le circuit régénératif peut être actionné suivant un mode de fonctionnement logarithmique dans lequel les oscillations produites Y4 atteignent la valeur de saturation tôt dans chaque intervalle de conductance négative de chaque cycle d'extinction.
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Le détecteur 45 détecte continuellement les oscilla- tions passagères produites et applique ainsi à l'instrument de mesure 44 un voltage de signal qui varie en concordance avec les enveloppes YO, Y1, Y2, Y, Y4 successivement. L'in- dication de l'appareil de mesure est un maximum pour le..si- gnal Y4 et dénote la réponse maxima du récepteur aux oscilla- tions réfléchies appliquées* Cette lecture de l'appareil de mesure procure une indication de la hauteur de l'altièmtre par rapport au sol. Elle se produit pour une mise en position particulière du contrôle de fréquence 55 pour laquelle le re- tard de temps td est sensiblement égal à la durée t de l'in- tervalle de conductance positive du circuit régénératif.
Comme la partie de chaque cycle d'extinction qui produit la conduc- tance négative dans le circuit régénératif peut facilement être déterminée, le contrôle de fréquence 55 peut être calibré directement en temps ou en distance pour produire une lecture directe qui s'approche de l'indication de hauteur désirée.
Lorsque le gain général du système d'altimètre est plus grand que l'unité, la réponse représentée par la courbe C3 peut être réalisée en fait lorsque les signaux réfléchis sont appliqués tout près des intervalles de sensibilité maxi- ma mais pas nécessairement en coïncidence avec ceux-ci. Ceci signifie que le réglage du contrôle d'accord 55 ayant pour résultat le maximum de réponse de la courbe C3 peut être in- sensible et renfermer une gamme de fréquences d'extinction. Le contrôle du gain procuré par le voltage de contrôle dérivé à la prise réglable de la résistance 51 de l'amplificateur 50 empêche cette large réponse et donne au système une sensibili- té désirée.
Ce voltage de contaôle est appliqué avec une pola- rité négative à l'électrode de commande du tube 10 et aide le voltage de sollicitatin Ec pour commander le gain de récep- teur et sa sensibilité de façon que la condition de surcharge représentée par la courbe de réponse de C3 est empêchée.
La prise de la résistance 51 est réglée de façon que lorsque les signaux réfléchis sont appliqués à l'instant de sensibilité
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maxima, le voltage de commande appliqué à l'électrode de commande du tube 10 maintient le mode linéaire de fonction- nement désiré du circuit régénératif* La. réponse du circuit régénératif aux signaux réfléchis en présence du contrôle du gain est telle qu'elle est indiquée par la courbe C4 Cette réponse est critique pour des réglages du contrôle de fréquence d'extinction 55 En d'autres termes, lorsque la fréquence d'extinction est augmentée à partir de sa valeur initiale représentée par la courbe A1,
la réponse du circuit régénératif aux signaux réfléchis augmente progressivement jusqu'à ce que la condition de réponse maxima soit atteinte, cette condition étant celle des courbes A3, B3 et C4 Toute nouvelle augmentation de la fréquence d'extinction fait que les points de sensibilité maxima. se présentent plus tôt dans le temps, que les signaux réfléchis de sorte que la réponse du: régénérateur diminue.
Par conséquent, la fréquence d'ex- tinction ayant pour résultat une répons,e maxima peut être dé- terminée avec précision et l'indication de hauteur désirée correspondant à la hauteur du système d'altimètre par rapport au plan du sol 40, peut être lue directement d'après le cali- brage du contrôle de fréquence 55:
A titre d'addition, on voit-que. le réglage de la fré- quence d'extinction fait varier la relation de temps entre l'obtention des valeurs maxima de sensibilité du circuit oscillatoire régénératif et l'application à celui-ci des si- gnaux. réfléchis. L'organe de mesure 44 indique quand la régla- ge est tel que les signaux réfléchis sont appliqués en coïn- cidence dans le temps avec les points de sensibilité maxima,.
La lecture du contrôle d'accord 55 pour ce réglage particulier procure une indication de hauteur désirée avec une grande précision.
Les courbes A5, B5 et C5 représentent les caractéristi- ques de conductance, de sensibilité et de réponse de l'allié mètre pour un autre réglage encore du contrôle d'accord 55.
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La condition représentée est celle dans laquelle la fréquence d'extinction a été fortement augmentée par rapport à celle représentée par les courbes A3, B3 et C3 Dans ce cas la fré- quence d'extinction est tellement élevée qu'en réponse à la transmission d'oscilation produites Y6, un signal réfléchi X6 est appliqué au circuit oscillatoire en un point de sen- sibilité maxima mais dans le cycle d'extinction faisant suite à celui dans lequel sont produites des oscillations passagè- res Y6 Ceci est également une condition de réponse maxima à partir de laquelle l'indication de hauteur désirée peut être calculée aussi longtemps qu'on connaît les durées de temps des intervalles de conductance négative et positive de chaque cy- cle d'extinction. Pour simplifier le dessin et l'explication,
la courbe C5 montre simplement des oscillations produites dans un cycle d'extinction particulier et la réflexion de celles- ci. On comprendra toutefois que des oscillations passagères analogues sont produites dans chaque intervalle de conduc'tance négative et que des réflexions de celles-ci sont reçues d'une manière semblable par les régénérateurs. un remarquera que d'autres réglages du contrôle 55 peuvent avoir pour résultats des fréquences d'extinction sup- plémentaires pour lesquelles lee régénérateurs présentent une réponse maxima aux oscillations réfléchies. Ces réglages de fréquence sont approximativement des multiples entiers de la plus basse fréquence d'extinction pour laquelle une réponse maxima est obtenue.
Entre deux réglages successifs du contrôle 55 pour lesquels la réponse maxima est obtenue, la réponse varie d'un maxima à minimum et revient ensuite au maximum.
Le fonctionnement décrit est basé sur l'utilisation d'un signal d'extinction ayant une forme d'onde sensiblement rectangulaire de sorte que les caractéristiques conductance- temps du circuit régénératif peuvent être représentées par les courbes A1, A2' A3 et A5 Comme on l'a déjà expliqué, cette hypothèse a été faite pour simplifier la représentation graphiqueo Lorsque 1'oscillateur de fréquence d'extinction 25 produit un signal sinusoïdal, le fonctionnement du système est
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sensiblement le même que celui représenté et décrit.
Les seuls changements importants pour l'extinction en onde sinu- soïdale sont que les caractéristiques conductance-temps ont une forme d'onde approximativement trapézoïdale, le changement de conductance entre les valeurs négatives et positives exigeant un temps fini au lieu d'avoir le changement instantané des courbes représentées. Cette modification de la cractéristique conductance-temps fait que les caractéristiques de sensibilité et de réponse sont moins brusques à leurs valeurs maximal En outre le réglage de l'oscillation d'extinction dans le cas usuel fait varier la durée à la fois des parties positives et négati- ves de la caractéristique de conductance tandis- que les courbes représentent l'état dans lequel la partie de conductance négati- ' ve a une durée fixe pour toutes les fréquences d'extinction.
Les courbes décrites indiquent qualitivement le fonctionnement du système de la fige 1 mais représente avec précision le fonc- tionnement de la variante de l'invention de la fige 3.
Le système d'altimètre de la fige 3 est semblable à celui de la fig. 1, les constituants correspondants du sys- tème étant identifiés par les mêmes chiffres de référence* Dans cette variante, l'oscillateur de fréquence d'extinction a la forme d'un multi-vibrateur et commande le circuit oscillatoire régénératif de telle manière que sa caractéristique conductance- temps a une partie négative de durée fixe pour toutes les fré- quences d'extinction Le multivibrateur comprend une paire de tubes à vide 60 et 61 couplés en croix au moyen d'une connexion directe par fil entre l'électrode de commande 60 et l'anode du tube 61, et un condensateur de couplage 62 reliant l'électrode de commande du tube 61 et l'anode du tube 60.
La source +B de voltage d'anode du tube 60 est reliée au moyen d'une résistance d'anode 63 et une résistance de cathode 64 est commune aux ca- thodes du tube 60 et du tube de régénérateur 10. La source B .de voltage d'anode du tube 61 est reliée au moyen d'une résistance d'anode 65, la cathode. étant maintenue au potentiel de terre. Un potentiel de sollicitation Ec est couplé au moyen d'une résistance 66 à l'électrode de commande du tube 61.
Une source de potentiel,,
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+B et des résistances montées en série 67 et 68 sont couplées en shunt par rapport au circuit de sollicitation pour fournir un circuit de charge pour le condensateur 62,
L'agencement d'indication de la présente forme de réa- lisation comprend un dispositif de traçage de ligne du type à rayon cathodique, représenté schématiquement en 70. Le faisceau de rayon cathodique est dévié dans une direction verticale au moyen de plaques d'exploration de champ 71 et 72 tandis que des plaques 73 et 74 servent produire une déviation horizontale.
Un géérateur bien connu de signal en dent de scie est prévu pour produire un signal d'exploration de champ et renferme un condensateur 80 destiné à être chargé à partir d'une source de potentiel + B par l'intermédiaire d'une résistance de charge 810 Un tube 82 à remplissage gazeux., qui peut être du type au néon, est relié en shunt par rapport au condensateur 80 et fournit un circuit de décharge pour celui-21* Le signal d'exploration de champ est fourni aux éléments déviateurs 71, 72 par un condensa- teur 83. Ce signal est de même appliqué au circuit d'entrée d'un tube de commande 85 qui est monté en parallèle sur une partie du circuit de charge du condensateur 62.
Comme on l'expliquera ci- après, le tube 85 agit pour faire varier la fréquence de fonc- tionnement du multi-vibrateur 60, 61 en synchronisme avec les variations d'amplitude du signal d'exploration de champ. Grâce à cette disposition la déviation verticale du faisceau de rayon cathodique du tube 70 est commandée de façon à tracer une ligne en synchronisme avec les variations de la fréquence de fonction- ement du multi-vibrateur. 'indication de hauteur désirée est obtenue par le fait qu'on applique aux éléments de déviation horizontaux 73, 74 du tube 70 le signal de sortie de l'amplifi- cateur 50 pour modifier la ligne tracée par le faisceau de rayon cathodique en concordance avec la réponse du système d'altimètre aux signaux réfléchis.
A cet effet, le circuit de sortie de l'amplificateur 50 est couplé aux éléments de déviation horizon- tale du tube 70 au moyen d'un condensateur 86 et d'un résistance- 87.
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Avant de considérer le fonctionnement du système d'altimètre dans son ensemble, il est désirable d'expliquer brièvement le fonctionnement de l'oscillateur de fréquence d'extinction. On supposera dans ce but comme conditions ini- tiales de fonctionnement que le tube 60 est conducteur et que le tube 61 est au courant d'anode coupé. Le condensateur 62 est chargé à partir du réseau renfermant les sources de voltage + B et Ec et les résistances 66, 67 et 68, le circuit de charge étant complété par la résistance d'anode 63 et la source de courant d'espace du tube 60. Après un intervalle de temps donné, déterminé par la constante de temps du circuit de charge du con- densateur 62, le potentiel d'électrode de commande du tube 61 est porté à une valeur telle par rapport à sa cathode que le tube est rendu conducteur.
Par suite du couplage en arrière des tubes 60 et 61, les étatsconducteurs des tubes sont rapidement interchangés et le condensateur 62 est décharge au moyen d'un circuit fourni par la résistance d'anode 63 et le trajet "élec- trode de commande-cathode" du tube 61. En d'autres termes, lors- .que le tube 61 est conducteur, le courant "électrode de commande- cathode" s'écoule en mettant respectivement à la terre un côté du condensateur 62 par le trajet électrode de commande-cathode du tube. rendant la décharge du condensateur 62, le tube 60 reste à l'interruption du courant d'anode et enlève le voltage de blocage établi en travers de la résistance 64 dans le circuit de cathode du tube de régénérateur 10 par suite du passage du courant anode-cathode dans le tube 60.
Le tube de régénérateur est ainsi rendu conducteur et établit la conductance négative du circuit régénératif prévu caractéristiquement pour le fonctionne- ment superrégénératif. Lorsque le condenseur 62 est déchargé suffisamment le couplage d'aimentation en arrière rend le tube 60 conducteur, le tube 61 est sollicité vers l'interruption du courant d'anode et un potentiel de blocage est de nouveau établi dans le circuit de cathode du tube de régénérateur 10 pour termi- ner l'intervalle de conductance négative et amorcer l'intervalle suivant de conductance positive. Le condensateur 62 se rechargea alors et le cycle se répète.
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Il résul-tede ce qui précède que les intervalles de conductance positive et négative du tube 10 sont réglés par la charge et la décharge respectivement du condensateur 62.
En faisant varier la valeur des résistances 66,67 ou 68 ouxx les potentiels de charge, on peut modifier la ofrioe ..de char- ge du condensateur rendant laquelle le .tube 61 reste coupé et qui correspond à 1''intervalle de conductance positive du cir- cuit régén ratif Comme toutefois la décharge du condensateur est indépendante de ces paraiètres du circuit,
l'intervale de conductance positive est modifié sens que cela affecte l'in- tervalle de canductance négative .On peut faire varier la fréquence de fonctionnement dutulti-vibrateur et Ici fré- quence d'extinction du circuit oscillatoire rég mératif tout en maintenant un intervalle de conductance nagative de durée déterminée fixe. Cette varistion dals la fréquence d'extion- tion est accomplie par le tube de commande 85 sous la commande du signal d'exploration de champ produit par le condensateur 80.
Lorsque le condensateur 80 du générateur de signal d'ex- ploration de champ n'a pas de charge,le tube 85 a son plus petit effet de shuntage sur le circuit de charge du condensa- teur 62. Le multi-vibrateur fonctionne pour cet état à. sa fré- quence defonctionnement la plus élevée. Lorsque le condensa- teur 80 est chargé au moyen de la résistance 81, le tube 85 est rendu plus conducteur, son effet de shuntage sur le cir- cuit de charge du condensateur 62 est plusprononcé et la fré- quence de fonctionnement du multi-vibrateur diminue. Par con- séquent, pour la condition dans laquele la condensateur 80 a sa charge maxima, le multivibrateur a sa. fréquence de fonc- tionnement la plus basse.
Immédiatement après, le condensateur 80 est déchargé à travers le tube à gaz 82 pour commencer un nouvel intervalle de traçage de signal d'exploration de champ.
La constante de temps de charge, du condensateur 80 est rendue suffisamment grande pour que la fréquence d'extinction et la fréquence de fonctionnement du multivibrateur soient périodi-
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quement balayées sur une gamme de fréquences à une vitessequi est faible par rapport à toute fréquence de la gamme. La cour- be de la fig.4 représente les variations en dents de scie du signal d'exploration de champ appliquée au tube à rayon catho- dique 70 et les variations synchrones dans la fréquence d'extinc- tion, le long de l'axe vertical, en fonction du temps porté sui- vant l'horizontale. Comme la fréquence d'extinction diminue lors- que le signal d'exploration augmente dans une direction positi- ve, l'échelle de la fréquence verticale de la fig.4 est modi- fiée.
Le point supérieur de cette échelle désigne la valeur de fréquence..la plus basse.
Le fonctionnement du système d'altimètre de la fig.3 est sensiblement le même que celui décrit à propos des courbes @ de la fig. 2. Lorsque la fréquence d'extinction est modifiée ou balayée sur sa portée,des fréquences particulières d'extinction sont produites pour lesquelles le système d'altimère a une ré- ponse maxima. pour le;3 signaux réfléchis. Pour ces états, le signal' appliqua aux éléments de déviation horizontale 73,74 a une valeur maxima et fait dévier le faisceau de rayon cathodi- @ que du -tube 70 à partir du trajet linéaire par lequel le signal d'exploration de champ tend à faire mouvoir le faisceau.
Le dessin du signal résultant, tracé sur l'écran du tube à rayon cathodique, a des saillies disposées horizontalement ou des pips 90 dont les pointes représentent individuellement une fréquence d'extinction particulière peur laquelle on rencontre une ré- ponse maxima aux signaux réfléchis. Le signal d'exploration de champ est appliqué au tube 70 avec une polarité telle que le faisceau de rayon cathodique est dans sa position supérieure sur l'écran lorsque la fréquence d'extinction a sa valeur la plus basse. Pour cette raison, le pip -le plus élevé 90 sur l'é- cran correspond à la fréquence d'extinction la plus basse oca- casionnant la réponse maxima du système d'altimètre.
Le multi- vibrateur 60 et 61 est choisipar rapport à la portée de fonc-
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tionnement du système d'altimètre de façon que cette indica- tion de fréquence d'extinction le plus basse corresponde aux
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conditions de fonctionneront rcpréseit ées par les courbes C C d e la fi-.2. simple échelle (non représentée) .;i :n.6. u:nE SJJ11p e cche G nO;1 le:Îrescntée neuf alors être établie sur l'écran du tube à rayon cathodi- que pour permettre une lecture directe de sa fréquence d'ex- tinction aux indications de hauteur désirée au-dessus du plan
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da¯. so1 40 qui se rapporte directement à cette fréquence.
Une autre modification d'un système d'altimètre con- forme à la présente invention est représentée au dessin sché-
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msti-ue a le. fi:;..5. Dans cette variante , IL circuit osci-L- -.2. 0:' re TrSù7."i a.liE est serblable 3. celui de la ìjµ.J- et les constituants correspondants sont identifiés i-ar les merles chiffres de référence. Cl circuit, r^r; .1'rat:i.i est toutef,)i3 "l, 3')OSe de façon à être 21. CXl.:'.:1CvlCèl aU:COJ.:21,lqUG. Dans ce ut, une. source de VO:I.'\:'8!:0 +::3" de rol'r'té positive e ,;'/:, cou- :)16e \ l'électrode de comiande du tube 10 au moyen d'une ré- 4-s-b,-,.nce 35, Gt,:.'\.1ne 3el:êi"1J,uction de rpP!.o-frécuence 96.
Ut condensateur 97 est ég'81c:,r'1(,IJ.t compris dans le circuit (le C i3.^ thode du tube 10 pour être C}121?;é sous l'effet du ;)[:":;,,.,%0 au courant snode-cathode et être déchargé -car un tube à. gaz 08 monté en relation de shuntage par rapport au condensateur.
Le condensateur 97 est choisi de telle manière que la fré- quence d'extinction estbalayée sur une gamme désirée mais à une vitesse qui est faible par rapport à n'importe quelle fréquence de la gamme. La réponse du système d'altimètre
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aux signaux réfléchis est indiquée par un c1Íspo..oiti:
L tra- ceur de ligne 100 du type à rayon cathodique comportai des µ1 <ioi,,nts d'exploration de champ 101 , 102 et des éléments d'exploration de ligne 103 et 104 Des moyens sont prévus pour commander ou faire dévier lefaisceau du tube à rayon cathodique, pour tracer une ligne en synchronisme avec les variations de la fréquence d'extinction et pour effectuer une modulation de lumière de cette ligne pour i diqucr la
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réponse du système d'altimètre à des signaux réfléchis.
Ces moyens comprennent un circuit à constante de temps comprenant une résistance 105 et un condensateur 106 pour développer et appliquer à l' élément déviateur 101 un voltage proportionnel au courant d'anode moyen. du tube 10. La plaque 102 est renvoyée à un point positif d'une batterie 107 avantageusement mise à la terre comme on l'a indiqué en 108. Aucun signal d'exploration n'est appliqué aux éléments déviateurs 103 et 104.
Le circuit régénératif de la fig.5 est essentiellement un oscillateur à relâchemert à blocage automatique dans lequel des oscillations une fois amorcées dans le circuit sont soute- nues jusqu'à ce que le condensateur 14 soit chargé , par suite de ce que le redressement du courant de grille développe un voltage négatif ou de retenue et sollicite le tube 10 vers l'in- terruption du courant d'anode. Après chacun de ces blocages du tube 10 la source positive de voltage +Bl renverse le conduc- teur de charge du condensateur 14 pour amorcer l'intervalle sui- vant d'oscillation déns lequel les oscillations passagères sont produites en concordanceavec le fonctionnement caractéristique super-régénératif.
Toutefois, pendant chaque intervalle con- ducteur du tube 10, le courant anode-cathode de celui-ci établit une charge sur le condensateur 97. La charge du condensateur dans chaque intervalle de conductance négative du circuit ré- génératif élève progressivement le potentiel de cathode du tube 10 par rapport à la terre ou rend effectivement l'électrode de commande moins positive par rapport à la cathode.
Cette varia- tion de potentiel de l'électrode de commande est équivalente à une variation de la grandie la source +B et comme la cons- tante de temps de charge du condensateur 14 reste fixe, le temps requis pour le tube 10, pour être rendu conducteur après avoir été bloqua est modifié de façon correspondante. De cette ma- nière , la fréquence de blocage automatique ou d'extinction du , circuit varie avec l'état de charge du condensateur 97.
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La valeur moyenne du courant d'anode du tube 10 est, comme on le voit, directement proportionnelle à la fréquence d'extinction et elle est la plus élevée pour le taux le plus élevé d'extinction. Le volage de déviation appliqué à l'élé=- ment 101 est égal à la différence de voltage de la source +B et du voltage développé par le circuit, à constante de temps 105,106. Il a sa valeur positive moindre par rapport à la terre pour la fréquence d'e xtinction la plus élevée et varie de la. manière représentée par la courbe en traits pleins de la fig.6.
Cette courbe montre également la variation en relation de la fréquence d'extinction;!? échelle de fréquence étant semblabel à celle de la fig.4. Comme on l'a. représenté,lorsque la fré- quence d'extinction est maxima, le voltage de déviation a sa. valeur la plus négtive ou la moins positive. Ceci est égale- ment la condition de fonctionnement lorsque le condensateur 97 n'est pas chargé.
Lorsque le condensateur 97 reçoit sa charge, le voltage de déviation augmente dans un sens positif et la fréquence d'extinction diminue Finalement la charge du conden- sateur 97 est telle que le tubeà gaz 98 fonctionne et décharge le condensateur en ramenant la. cathode du tube 10 approxin ative- ment au potentiel de terre et en répétart le cycle de voltage de déviation et de variations de fréquence d'extinction.
Tandis que la charge du condensateur 97 se fait par saccades, les courbes de la, fig.6 montrent des variations linéaires Ci.' un voltage de déviation et de la fréquence d'extinction vu que le propessues saccadé se nodait à la fréquence d'extinction qui est élevée par rappot 11 la fréquence de balayage.
Concurremment avec 'Les varation s dans le voltage de déviation dues '' la charge du condensateur 97, le faiscau de rayon cathodique du tube 100 est déplacé dons une direction verticale ou d'exploration de champ. L'exploration de champ est semblable celle de la forme de réals ation de la fig.3, c'est à direque, lorsque la fréquence d'extinction a sa va- leur minima, le faisceau du tube 100 est au point le plus élevé
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dans sa circulation.
Par conséquent, si l'effet des oscilla- tions réfléchies est décompté momentanément , Désignai d'ex- ploration de champ,produit .sous la commande du condensateur 97, fait qu'un dessin linéaire d'intensité uniforme de lumière est tracé dans une direction verticale sous l'écran du tube 100 en synchronisme avec les varitation de fréquence d'ex- tinction.
Si un signal est appliqué au- circuit régénératif à ex- tinction automatique de la fig.5, des oscillations passagères produites dans un cycle donee d'extinction augmentent l'ampli- tude à une plus grande vitesse qu'autrement. Le degré auquel la vitesse est augmentée est déterminé par la relation de temps entre la sensibilité maxima du circuit superrégénératif et l'application à celui-ci du signal appliqué comme le montrent les courbes C1-C4 inclusivement de la fig.2 Lorsqu'on aug- mente la vitesse à laquelle l'amplitude des oscillations pas- sagères produites s'établit, le niveau d'amplitude pour le- quel le redressement de grille se produit pour bloquer le cir- cuit est atteint plus tôt dans le cycle d'extinction.
Par con- séquent, les oscillations réfléchies reçues par le système d'altimètre de la fig. 5 modifient la variation de fréquence d'extinction et la variation de voltage de déviation par rap- port à ce Des représentées par la courbe en traits pleins à la fig.6, pour dooner celle représentée pèrla courbe en traits interrompus. Cette représentation indique que dans un seul cycle de balayage de la fréquence d'extinction, on rencontre une seule condition de réponse maxila pour les oscilations réfléchies.
La partie plate F de la courbe en traits inter- rompus indique le signal d'exploration de champ appliqué au bute à rayon cathodique 100 effectue une modulation de vi- tesse dans la déviation de champ du faisceau de rayon catho- diquedu tube pendant l'intervalle correspondant à la réponse maxima de l'altimètre aux impulsions réfléchies.'Pour cette raison , la ligne tracée sur l'écran du tube à rayon cathodi-
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, '1 e ", ',y, "ID e l" -,).L. ons" t, 1" , rW :ü-C uilc: que .'''a 'cas une intensité de lumière t1i1.i.ò:%1ne iu;;is présente une modulation de lumière comme on l'a indiqué au point 0 représen- tant la réponse maxima du système aux signaux réfléchis. C oùfiii dans 1 forme de réalisation de la fig.3, l'écran du tube a rayon cathodique peut être calibre de :<..;oi1 appropriée.
Le. courbe,':! ,le .la :f:i;,: .'0 ,:;Oi1t destinées seulement a 1. <=15.- ('ucr le sens de variation de voltage de déviation et de fré- quence d'extinction dans 18. disposition de la :2ig.S. Di ',!.' 1;;3 formes de réFlisation réelles, les variations ne peuvent ),,8 être strictement linéaires comme on l'a ï'E''1:'SSï'1tG-'. lim outre, ;7 1¯vs 1, eurs conditiors de repense maxima peuvent, être rencontréej dans chaque, balayage de la fréquence d'einetiorau lieu de la réponse unique représentée. Pour une réponse multiplet. lé, ligne
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tracée par le tube 100 présente plus leurs'modulations de lu-
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mière espacées. Celle la plu élevée co:c:es..-' O\éi.DJ1t à la l'réc;ucn- ce d'extinction la plus basse produisant la réponse maxima, cEt ;1.a'o5.tucllecc;1t employée pour arriver l,' indication requise de nauteur.
On 8. représenté à la i. G ¯ L¯,. .. r7 un système (le S1."i1='1 1'.' V" u".e co'.forme à la présente invention pour indiquer les conditions l'accord d'impédance entre une section 110 de ligne de t1"ans-
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mission d'une longueur donnée et une impédance de terminaison
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réglable. 111 coupLe à une extrémité dé ce7¯e-ci. Le système e oiù. ,?iL ± à ;5. un récepteur sU'Je.L."'J"'(.'le'l e'l"<.."'ti1' 112 ayant :.m circut de sortie représenté par les bornes 113 , 9 COli;¯# . a l'extrémité li- bre de la section de ligne 110. Il. ; ojcillabcur '::.' 8::'I:.:1¯c-::.i:)1'1 1 :aj<.:¯:'i, une fréquence de fonctionnât variable est accouplé au circuit r:¯1"'l ""1r.::.'TI-'()r,."';i /T-'+ -L..p pour- commander les caractéristiques de co C:LL7Ct"i:Ce et de sensibilit-é de c o.: l-i:: 1 - c À .
Un i--,3'ï'¯lr,;l1'L de ''-(;;:;;].1'( il5 et cou':)'::' au circuit r6gÓn/rs.tU' de f'aÇ}on a répon- 61's a. l'amplitude des oscillation, ":;2338J(')r83J:oc1uite;; pour .; ")(".; ,,1.' l"'.1.1 la réponse du circuit des oscillation c'-L=:'-7¯' L1 : C >> . Des unités J10 ".lL!. et 115 1>O13"Ù représentées en schéma C olocs
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et peuvent prendre la forme exposée spécialenent dans les for- mes de réalisation précédentes mais il est le plus avantageux pour la présente installation que l' osc illateur d'extinction 112 ne comprenne pas un circuit périodique de balayage.
Il est éga- lement désirable que l'oscillateur 114 soit 'choisi par rap- port à la section de ligne particulière 110 de façon qu'un réglage approprié de la fréquence d'extinction conditionne l'agencement d'accord d'impédance pour recevo ir des oscilla- tions réfléchies provenant de l'impédance de terminaison 111 à l'instant de sensibilité maxima.
Lorsqu'on utilise la disposition de la fig.7, l'oscilla- teur 114 est d'abord réglé pour une fréquence d'extinciton mini- ma et est ensuite mis au point progressi vement pour augmenter la fréquence d'extinction jusqu'à l'obtention de la déviation maxima de l'instrument de mesure 115. Cette condition indique que des réflexiors sont regues de l'impédance de terminaison 111 à lintervalle le plus sensible du superrégénérateur et in- dique également que la ligne de transmission 110 n'a pas été convenablement terminée. Après que la fréquence d'extinction a été réglée à cette valeur optima, 1'impédance de terminaison 111 est modifiée en vue d'obtenir une indication minima sur l'instrument de mesure 115.
Cette valeur de l'impédance de terminaison 111 qui a pour résultat l'indication minima de l'instrument de mesure 115 correspond aux meilleures condi- tions d'accord de l'impédance pouvant être obtenue avec l'agen- cement décrit jusqu'à présent.
Pour la plupart des applications, l'accord d'impédance obtenu par pl'emploi décrit des unités 112 114 et 115 se trou- ve dans le degré de précision requis. Si on désire un accord encore plus parfait , on peut utiliser ungénérateur de signaux à radio-fréquence 116 pour appliquer un signal supplémentaire au superrégénérateur 112 au moyen d'un commutateur 117. Le
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générateur 116 fournira de préférence un signal de radio-fré- quence ayant une fréquence variable dans une gamme détermiée centrée par rapport à la fréquence de fonctionnement de -'unité 112.
Lorsqu'on utilisela disposition de la fig. 7 modifiée pour renfermer le générateur de signal 116, la façon de procé- der esquissée ci-dessus est suivie pour obtenir un meilleur ac- cord d'impédance possible moyennant l'emploi des unités 112,114 e et 115 seulement. Ensuite, le commutateur 117 est fermé et le générateur de signal 116 est modifié suivant sa gamme de fré- quences de fonctionnement pour obtenir de l'instrument de mesure 115 la caractéristique. de réponse :
. la fréquence du récepteur superrégémératif Si des réflexions sont introduites dans le cir- cuit superrégénératif, en raison de l'accord impropre l'impédan- ce entre la section de ligne de transmission et 1'impédance 111, la caractéristique de réponse de fréquence à des rides se pro- duisant à la fréquence d'extinction , corme on l'a représenté par la courbe en traietes pleins 0 # la fig.3. La valeur d'une pointel'autre de la ride de fréquence d'extinction varie di- rectement avec le degré de désaccord de l'impédance et procure une indication extrêemement sensible des conditions d'accord 'impédance .
L'impédance 111 est modifiée jusqu' à. ce que la réponse de fréquence soit une courbe lisse comme le montre la courbe en traits interrompus H de la fig.8 indiquant un accord exact d'impédance entre la section de ligne de transmission 110 et son impédance de terminaison 111.
Les modes préférés de fonctionnement ont été mention- nés pour le système de signal d'onde représenté aux dessins.
En fait, l'invention n'est pas limitée à ce-, formes d'exécution wais peut-être modifiée sous de nombreu.-,: rapports dans le cadre de l'invention. Il est par exemple possible, dans les disposi- tifs d'altimètre, d'utiliser une fréquence d'extinction fixe mais de faire varier la hauteur du support par rapport au plan du sol
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jusqu'à ce que là hauteur soit telle qu'elle fournisse une in- dication de réponse maxima. Ce moyen peut convenir par exemple dans le trafic aérien civil lorsqu'un aéroplane est.avisé de se maintenir à une certaine altitude au-dessus du sol en vue d'éviter une collision avec des avions le long d'un trajet de croisement.
D'une manière analogue, la. section de ligne 110 de la disposition de la fig.? peut avoir une longueur effective électrique réglable pour permettre à un oscillateur d'exintction 114 d'être actionné à. une fréquencefixe. En outre, lorsqu'une disposition particulière est telle qu'une condition de réponse maxima ne peut pas être réalisée, l' agencement d'indication peut néanmoins être calibré pour fournir une indication requise.
Ceci est évidemment faisable parce que l'amplitude des 0.3 cilla- tions produites varie directement avec la grandeur des oscilla- tions réfléchies appliquées sur celle-ci. Une comparaison du débit moyen de signal de bruit du circuit superrégénératif avec celui obtenu en réponse à un signal réfléchi donne peut être utilisée, pour fournir au moins une indication approximative au point dans un cycle particulier d'extiaction où-le singal réfléchia été apoliqué
R e v e n d i c a. t i o n s.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.