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DISPOSITIFS POUR LA MESURE DE LA PHASE DES COURANTS ELECTRIQUES.
La présente invention se rapporte aux appareils de usure pour fréquences radiophoniques et plus particulièrement à des dis- positifs servant à mesurer les rapports de phases dans les anten- nes et dans les lignes transmettant des courants de fréquenoes ra- diophoniques. Un de ses buts est de réaliser un appareil à lectu- re directe pour mesurer les rapports de phases dans ces antennes ou dans ces lignes.
Dans le but d'obtenir des effets spéciaux ou direction- nels de radiation, des réseaux d'antennes ont fréquemment leurs unités individuelles excitées dans des rapports différents de pha- ses. Pour déterminer ces rapports de phases dans ces antennes, ou pour amener ces rapports à une valeur déterminée, il est désirable d'avoir un phasemètre à lecture directe. On procède cependant communément par appels pour effectuer les mesures ou les calculs.
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La présente invention prévoit un système qui donne une indication directe de la phase des voltages ou des courants de deux antennes par des indicateurs en fonction d'un angle ou par l'angle lui-même. Cela est réalisé par l'emploi de lignes à haute impédance conneotées à une extrémité à un ampèremètre, voltmètre ou quelqu'autres appareils analogues, étalonnés en fonction du rap- port de phase et connecté d'une manière ajustable, à l'autre eztré- mité, à des sources d'ondes stationnaires, ces ondes étant créées par le ou les transmetteurs dont la phase d'excitation est reoher- chée.
Il est aussi possible d'employer ce système sans source d'ondes stationnaires par l'emploi de certains dispositifs connec- tés à l'appareil mesurant le courant en vue de régler ce courant à travers cet appareil, comme par exemple en faisant varier l'accou- plement de ce dispositif avec les lignes, ou dans le cas où l'ampli- tude des courants ou des voltages dans les antennes sont connus comme égaux.
L'invention est mieux comprise par la description suivante basée sur les dessins ci-joints sur lesquels :
La figure 1 représente l'application de l'invention à des antennes comprenant des lignes accordées associées;
La figure 2 montre un diagramme vectoriel du courant du phasemètre de la figure 1 ;
La figure 3 montre l'invention applqiée à des lignes de transmission à fréquences radiophoniques ;
La figure 4 se rapporte à un autre mode de réalisation de l'invention.
Suivant la figure 1, les antennes 1 et 2 sont alimentées par le transmetteur 14. La phase du courant dans l'antenne 1 est réglée relativement à celle de l'antenne 2 par le déphaseur 4. Les lignes 5 et 6, associées avec ces antennes, sont accordées de maniè- re à avoir des ondes stationnaires de voltage et de courant. Les lignes 7 et 8, connectées à l'appareil de mesure 9, sont une ampli- tude d'un quart de longueur d'onde, de manière à empêcher une haute
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impédance aux lignes d'antenne 5 et 6, et provoquant un petit chan- gement dans le courant d'antenne ou dans la distribution du voltage.
Il est aussi possible d'établir les lignes 7 et 8 de manière qu'el- les aient une longueur de quelques multiples impairs d'un quart de longueur d'onde, puisque des longueurs de lignes sont pratiquement équivalentes en impédance quand elles se terminent par une basse ré- sistanoe ou un court-circuit. L'appareil de mesure 9, qui peut être un ampèremètre du type à fil chaud,, a une échelle qui est étalonnée soit en des valeurs qui sont fonction d'un angle, ou en des valeurs désignant les angles eux-mêmes.
Le procédé pour mesurer la phase dans le cas envisagé peut être expliqué comme suit : a) - On connecte la ligne 7 à la ligne 5 et on règle le point de connexion jusqu'à ce que l'appareil 9 indique un point ar- bitraire quelconque sur l'éohelle entre les indications extrêmes qui peuvent être considérés comme zéro. b) - Si les lignes 5 et 6 des antennes 1 et 2 sont alimentées par des oourants égaux, la ligne 8 peut être placée sur la ligne 6 dans une position semblable à celle de la ligne 7 sur la ligne 5, et la relation de phase sera indiquée par l'appareil 9. Cependant, si les courants sont inégaux en amplitude, le procédé suivant doit être suivi. On note le point de contact de la ligne 7 avec la ligne 5, et on éloigne la ligne 7.
On connecte la ligne 8 à la ligne 6, et on fait varier sa position jusqu'à ce que l'appareil 9 indique le même point "zéro" que précédemment. On replace la ligne 7 au point primi- tif, et l'appareil 9 donnera directement la phase des voltages ou des oourants d'antennes, puisque la différence entre la lecture obtenue et celle corespondant au point original choisi arbitrairement indique le rapport de phase des courants dans les deux antennes. Ordinaire- ment on préfère étalonner l'appareil 9 en degrés, allant d'un minimum .de 180 à un maximum de 0 , et d'utiliser le point 90 comme le point "zéro" ou point de référence mentionné ci-dessus et choisi arbitraire- ment. Dans ce cas la lecture finale de l'appariel avec les deux lignes 7 et 8 connectées, donnera directement le rapport des phases en degrés.
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Aucune erreur de phase n'est introduite du fait que les li- gnes 7 et 8 ne sont pas connectées en des positions correspondantes sur las lignes 5 et 6, puisque tous les points sur une onde station- naire ont la même phase. En changeant les positions de ces lignes on place ces lignes en des points de potentiels différents permettant ainsi un réglage du courant de l'appareil de mesure.
La raison qui permet d'étalonner l'appareil de mesure pour faire des lectures directement en fonction d'un ou de plusieurs an- gles, s'explique en considérant le diagramme sectorielle de la figure 2. Supposons que 17 est le courant dans l'appareil quand la ligne 7 est connectée à la ligne 5, et que 18 est le courant dans l'appareil quand la ligne b est connectée à la ligne 6. Quand les deux lignes 7 et d sont connectées, le oourant dans l'appareil est égal à la somme Ig de ces deux courants,et puisque 17 = 18 on a 07 #8 et
19 = 2 18 Cos 8 = 2 1707 = 2 I78O78
En d'autres termes, l'amplitude de 19 pour un point de l'é- chelle fixé arbitrairement est proportionnel à deux fois le cosinus de l'angle.
Ce facteur peut être interpété par une autre fonction quelconque, ou par Ilang.Le lui-même, quand il est appliqué à l'échelle de l'appareil de mesure.
Quand il n'y a aucune onde stationnaire sur la ligne sur laquelle on veut effectuer des mesures, des conducteurs à haute impé- dance peuvent être connectés à travers les lignes aux positions cor- respondantes, ainsi qu'il est montré en 10 et 11 sur la figure 3. Ces conducteurs peuvent être d'un quart de longueur d'onde ou d'un multiple impair quelconque de celle-ci si ils sont court-circuités à leurs ex- trémités, ou ils peuvent être d'une demi-longueur d'onde ou d'un mul- tiple quelconque de celle-ci s'ils sont en circuit ouvert à leurs ex- trémités. Dans ce cas les lignes 12 et 13 peuvent être alimentées par deux transmeteus 14 et 15, ainsi que cela a été montré à titre d'exem- ple, bien qu'elles puissent être alimentées par le même transmetteur.
Les lignes à haute impédance 10 et 11 sont utilisées de la même maniè- re que les lignes 5 et 6 dans le oas précédent. Les lignes 7 et 8 sont
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alternativement connectées, puis connectées simultanément, la pha- se étant indiquée sur l'appareil,9.
Un autre avantage est aussi obtenu par l'emploi des lignes 10 et 11 en ce que le courant en avance ou en retard peut ainsi être déterminé. Supposons qu'après qu'une lecture de phase est faite, la ligne 10 est déplaoée sur une courte distance le long de la ligne 12 vers le transmetteur 14, et que la phase est encore mesurée. Si cette dernière lecture indique que l'angle de phase est plus petit que lors de la première lecture, alors le oourant de la ligne la doit avancer sur celui de la ligne 12. Semblablement, si la deuxième lec- ture indique un plus grand angle de phase que la première lecture, le courant de la ligne 12 doit avancer sur celui de la ligne 13.
Les lignes auxiliaires 10 et 11 et les lignes 7 et 8 peu- vent être réglées en longueur pour permettre à l'appareil de mesure d'être utilisé pour une certaine rangée de fréquences. Ce système est particulièrement adapté aux hautes fréquences, mais est limité seulement par la longueur tolérable connectant l'appareil de mesure.
Les lignes auxiliaires peuvent aussi être utilisées avec les lignes accordées du premier cas, mais il a été démontré que les lignes auxi- liaires n'étaient pas nécessaires puisque des ondes stationnaires convenables étaient déjà présentes. Ces lignes peuvent être étalon- nées en fonction de la fréquence ou de la longueur d'onde, ou de quelqu'autres unités semblables pour faciliter leur emploi avec une certaine rangée de fréquences.
Bien que les lignes auxiliaires et les lignes de l'appa- reil de mesure soient indiquées comme ayant une longueur d'un multi- ple quelconque d'un quart de longueur d'onde à la fréquence des cou- rants à mesurer il est évident que ces lignes peuvent comprendre des inductances, des résistances ou des capacités de manière à permettre à la longueur physique de la ligne 8'être d'une grandeur voulue quel- conque, tandis que la longueur électrique, ou l'impédance de ces li- gnes, est d'une grande valeur. Dans certaine cas il est préférable de faire les lignes de haute impédance, de manière à provoquer de faibles actions sur les distributions de courant normal.
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Une autre méthode pour mesurer directement la phase est montrée sur la figure 4, quoique cette méthode soit moins recomman- dable. Comme dans le cas de la figure 3, les transmetteurs 14 et 15 excitent les lignes 12 et 13 et des ondes stationnaires sont produi- tes sur les conducteurs 10 et 11. Les lignes 16 et 17 de l'appareil de mesure sont dans ce cas d'une demi-longueur d'onde ou d'un multi- ple quelconque de celle-ci. Un appareil de mesure à haute impédance 18 est connecté à un conducteur de chaque ligne. En fermant le com- mutateur 19 et en déconnectant la ligne 16 du conducteur 10, une in- dication du courant dans la ligne 13 est obtenue qui peut être réglée à une valeur arbitraire ou à la valeur "zéro" en faisant glisser la ligne 17 le long du conducteur 11.
Ensuite, après avoir noter la po- sition de la ligne 17 sur le conducteur 11, la ligne 17 peut être dé- oonnectée, le commutateur 19 est ouvert , le commutateur 20 est fer- mé, et la ligne 16 est reliée au conducteur 10 et ajustée de manière à fournir une lecture à l'appareil de mesure du même point de réfé- rence ou point "zéro" sur son échelle. Finalement les deux commu- tateur 19 et 20 sont ouverts, et la ligne 17 est reconnectée à la po- sition précédemment notée. Avec ces dernières connexions, l'appareil 18 indique la relation de phase. Une des lignes 18 ou 17 doit être inversée par rapport à l'appareil de mesure pour éviter un renverse- ment de 1800 de la relation de phase.
D'une manière semblable un appareil de mesure shnnt à haute impédance peut être utilisé dans l'un quelconque des arrangements pré- cédents pourvu que les lignes de cet appareil soient de longueurs correctes pour permettre une haute impédance terminus.
Il est évident qu'un dispositif queloonque indicateur de courant ou de voltage peut être utilisé dans les lignes comme l'appa- reil de mesure indiqué.
Bien que l'invention ait été décrite comme appliquée à des arrangements particuliers, à titre d'exemples, il est évident qu'elle peut subir différentes adaptations et modifications tout en restant conforme aux principes énoncés.