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APPAREILS RADIO-ELECTRIQUES DISCRIMINATEURS DE FREQUENCES
La présente invention se rapporte à des appareils radio- électriques discriminateurs de fréquences et, en particulier, aux discriminateurs du type utilisé à la stabilisation de fréquence des oscillateurs ou à la mesure de fréquence.
Dans la demande de brevet déposée aux Etats Unis d'Amé- rique le 8 janvier 1946 sous le n 639.847, il est décrit un discri- minateur de fréquence comportant une ligne de transmission résonante, le long de laquelle sont espacées deux sondes collectrices, destinées à prélever des tensions à haute fréquence en différents points de l'onde stationnaire produite sur la ligne. Ces deux tensions sont redressées et font l'objet d'une addition algébrique dans une résis- tance commune, de sorte que le décalage produit dans l'onde station- naire par une variation de fréquence cause une variation de tension aux bornes de la résistance.
Ladite tension aux bornes de la
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résistance étant fonction de la fréquence, peut se prêter à un éta- lonnage et être utilisée pour la mesure de fréquence ou bien, par exemple, pour la correction des variations lentes de fréquence d'un oscillateur connecté à la, ligne.
L'invention a notamment pour objet des moyens d'augmentation de la sensibilité des discriminateurs en ligne de transmission réso- nante du type ci-dessus mentionné.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descril:- tion suivante et à l'examen des dessins joints qui en représentent schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisa- tion.
La figure 1 est le schéma d'un montage comportant certaines caractéristiques de l'invention.
La figure 2 est un graphique de la relation entre deux quan- tités électriques, dans le fonctionnement d'un discriminateur compor- tant des caractéristiques de l'invention.
Un discriminateur comportant certaines caractéristiques de l'invention comprend une ligne de transmission 1, de préférence longue de plusieurs longueurs d'onde, et terminée à l'extrémité ré- ceptrice, ou extrémité de charge, par un montage résonant 2 . L'im- pédance dudit montage résonant n'est pas égale à l'impédance caracté- ristique de la lignede transmission, de sorte que de l'énergie à haute fréquence est réfléchie vers l'extrémité d'entrée 3, les ondes incidentes et réfléchies produisant, comme d'ordinaire, des ondes stationnaires le long de la ligne, avec des minima de bension sépa- rés entre eux d'une demi longueur d'onde.
La ligne de transmission particulière choisie à titre d'exemple de l'invention est du type usuel coaxial et comporte des conducteurs intérieur et extérieur 4 et 5 . Les ouvertures; espacées le long du conducteur, ou tube ex- térieur, reçoivent des sondes collectrices 6 et 7 contenues dans des gaines 8 et 9, sur ledit tube. De petits redresseurs 10 et 11 sont
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montés sur chaque sonde et un pôle de chaque redresseur est relié à la résistance 12 . Les tensions à haute fréquence de l'onde station- naire sur les sondes produisent en conséquence des courants continus proportionnels, qui s'ajoutent arïthmétiquement dans la résistance et, les polarités des redresseurs étant inverses, produisent une ten- sion résultante proportionnelle à la différence des deux tensions à haute fréquence.
En fonctionnement, une variation de la fréquence appliquée décale la position de l'onde stationnaire en face des sondes et mo- difie la tension aux bornes de la résistance. Si, par exemple, la distribution de la tension le long de la ligne, à la résonance, est représentée par la ligne en trait plein A de la figure 1, la distri- bution de tension pour une onde plus longue peut être représentée par la ligne en trait interrompu B . On voit que la tension à haute fréquence sur l'une des sondes augmente, a,lors qu'elle diminue sur l'autre sonde. La tension aux bornes de la résistance peut être amplifiée en 13 et faire l'objet d'un étalonnage en vue de mesures, ou bien elle peut être employée comme tension correctrice pour faire cesser la variation lente des fréquences de l'oscillateur, non re- présenté, fournissant l'énergie à haute fréquence.
On pense que, si l'extrémité réceptrice, ou extrémité de charge de la ligne est terminée sur le montage résonant 2, tel qu'une cavité résonante, le décalage de l'onde stationnaire et des minima, ou noeuds de tension, lorsque la fréquence change, résulte de deux causes. Tout d'abord, il y a un décalage des minima par suite de la variation de longueur d'onde, comme décrit plus haut. En second lieu, il y a un décalage résultant de la variation de réactance du circuit accordé. Quand la fréquence appliquée au circuit varie, la réactance apparente dudit circuit passe d'une valeur capacitaire à une valeur inductive, ou inversement, et la phase de l'onde de tension à haute fréquence peut subir une variation atteignant
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180 degrés électriques.
Le taux de décalage des minima de tension le long de la ligne ne dépend que de la valeur de la composante ohmique du circuit résonnant, ou de la. valeur de la surtension (L/R) du circuit en charge. On a porté sur la figure 2 la relation exis- tant en fonctionnement entre la fréquence et la position des minima de tension, sur une ligne de transmission terminée par un circuit résonant. Si fo est la fréquence de résonance du circuit, correspon- dant à l'onde A de la figure 1, la, position des minima sur la ligne sera en a et la position desdits minima, pour une fréquence plus faible f' sera en b . Le minimum peut se déplacer de toute une de- mi longueur d'onde le long de la ligne, pour une faible variation de fréquence.
Il est maintenant clair que la pente de la ligne et la sensibilité du système aux variations de fréquence sont fonction de la surtension du circuit résonnant en charge. Dans les circuits résonnants du type des résonateurs creux, tels que celui représenté, il est aisé de diminuer la composante ohmique jusqu'à de très faibles valeurs et d'obtenir des surtensions de plusieurs milliers, de sorte que le décalage minimum dans le système peut être multiplié par le facbeur important, par rapport à ce qui se produit sur une ligne de transmission en court-circuit, ou en circuit ouvert.
Dans la fabrication, il suffit de disposer les deux sondes collectrices symétriquement de part et d'autre de la, position d'un minimum de tension, quand le circuit est accordé à la fréquence de résonance fo du circuit résonnant, âpres quoi on équilibre les deux courants redressés traversant la résistance et il se produit, aux bornes de la résistance, un zéro de tension. Par la suite, la pré- dominance de l'un ou de l'autre desdits deux courants résultant d'un écart de la fréquence appliquée à partir de la résonance, pro- duit l'apparition d'une tension continue de polarité convenable, aux bornes de la résistance, ce qui indique le sens et la grandeur
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de l'écart.
Un discriminateur de fréquence comportant certaines carac- téristiques de l'invention est de construction simple et extrêmement sensible aux petites variations de fréquence.
Bien que l'invention n'ait été ci-dessus décrite qu'en liaison avec un seul mode de réalisation, il doit être bien compris que ladite description n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne sau- rait en rien limiter le domaine de l'invention.