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"Procédé pour la modulation en durée d'impulsions électriques".
On utilise de plus en plus, spécialement en radio-communication, la transmission de signaux au moyen d'impulsions modulées en durée, c'est- à-dire d'impulsions se répétant à cadence régulière (cadence grande par rapport à la fréquence la plus élevée contenue dans les signaux) et dont la durée est fonction, de préférence fonction linéaire, de la valeur in- stantanée du signal.
Le présent brevet a pour objet un mode amélioré de production d'im- pulsions modulées,dont la durée est fonction linéaire de l'amplitude in- stantanée du signal. Le procédé généralement utilisé dans ce but consiste, jusqu'à présent, à superposer au signal modulateur représenté par la cour- be 1 de la figure 1, des dessins joints, des signaux en dents de scie 2 - 3 ... ayant la périodicité désirée, une amplitude constante de valeur convenablement choisie et une pente fixe ; organe convenable (écréteur doublé d'un dispositif à seuil) transforme la partie de la dent de scie dépassant un niveau déterminé fixé par l'horizontale 4 en une impulsion rectangulaire,dont la largeur est égale à celle de la dent de scie au ni-
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Ùyeau de. l'horizontale 4.
Cette largeur est évidemment fon n de l'ampli- ±", .¯ ' û,deinstantanée de la courbe 1, puisque les dents de s' , ont une forme
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invariable, d'où le résultat désiré.
Avec ce procédé, il est très difficile d'obtenir une relation sub-- stantiellement linéaire entre la. durée des impulsions et l'amplitude in- stantanée du signal 1 d'où une cause importante de distorsion; en outre, on note l'inconvénient suivant : en cas de surmodulation, c'est-à-dire quand l'amplitude du signal modulateur dépasse le niveau de l'horizontale 4, l'appareil fournit une impulsion de largeur AB comme figuré, ceci qu'- il apparaisse ou non pendant ce temps une dent de scie telle que 5. La largeur AB peut être des dizaines de fois plus grande que la largeur maxi- mum des dents de scie; on saisit l'importance de la perturbation provoquée par un tel phénomène.
Le procédé suivant la. présente invention permet d'éviter ces in- convénients. Il consiste à opérer en premier lieu une modulation par am- plitude d'impulsions, c'est-à-dire à dériver du signal modulateur 1 (fi- gure 2) des impulsions,de périodicité égale à celle des impulsions fina- les à obtenir, de durée fixe éga.le à la durée maximum de ces impulsions finales, et d'amplitude égale à la valeur instantanée du signal. On super- pose ensuite à ces impulsions 6, indiquées par les zones hachurées de la figure 2, des impulsions en dent de scie 7 comme dans le procédé ci-des- sus, impulsions dont la largeur à la base est égale à celle des impulsions 6, et on opère ensuite de la même manière que dans le procédé résumé plus haut.
La façon de déduire les impulsions 6 du signal 1 est bien connue en elle-même. On voit donc que toute conséquence fâcheuse provenant d'une surmodulation est ici évitée puisqu'en tout état de cause la largeur de l'impulsion finale obtenme ne peut dépasser celle des impulsions 6, quel que soit le niveau auquel s'opère l'écrétage.
L'invention porte également sur un mode de production des impul- sions 6 et 7 et de leur addition, qui procurent divers avantages indiqués au cours de la description suivante.
La figure 3 représente un schéma de montage, le tube pentode 8 sert à la production des impulsions modulées en amplitude; dans ce but,
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sa grille de commande reçoit du générateur 9 par l'intermédiaire d'une liaison - résistance - capacité des impulsions positives rectangulaires d'amplitude et de durée fixe émises à la cadence régulière désirée. Le signal modulateur} fourni par la source 10, est appliqué sur la grille- frein du tube. La polarisation de cette grille-frein est fixée par la source continue 11, de telle façon que le point de fonctionnement se trou- ve au milieu de la partie linéaire de la caractéristique de cette grille- frein.
Il en résulte, dans le circuit plaque, la production des impulsions négatives modulées en amplitude comme désiré, et ces impulsions sont ap- pliquées par une liaison résistance 12 - capacité 13 aux bornes d'une ré- sistance 14 reliée à la masse.
Le générateur 9 est relié à la grille de commande du tube 8 par une liaison résistance 20 - capacité 21 ; la résistance 20 étant de forte valeur, la lampe 8 est bloquée dans les intervalles entre les impulsions fournies par le générateur 9, par suite de l'effet de redressement de l'espace grille - cathode (phénomène bien connu), ce qui assure de.façon absolue le découpage du signal 1, qui est donc transformé en impulsions 6 (figure 2).
Aux bornes de la résistance 14 sont montés en série un condensateur 15 et une diode 16 (pouvant être remplacée par un redresseur d'un autre type) dont la cathode est à la masse. Un générateur à courant constant 17 de tout type approprié, débite sur la diode 16, son pôle positif étant relié à la plaque de la diode. L'ensemble 14 - 15 - 16 - 17 sert à la pro- duction des dents de scie et à leur superposition aux impulsions modulées en amplitude. Son fonctionnement sera expliqué en liaison avec les cour- bes de la figure 4,qui montrent les tensions en fonction du temps en dif- férents points pour trois hauteurs différentes de l'impulsion fournie par le tube 8.
En l'absence d'impulsions de sens négatif transmises par 8, le générateur 17 débite à travers la diode 16, dont on peut négliger la ré- sistance interne. Les courbes (a) représentent les tensions (mesurées par rapport à la masse) aux bornes de la résistance 14 qui résultent des
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impulsions transmises.
Dès qu'une impulsion négative est transmise, le point C (figure 3) devient négatif et il en est de même du point D (la constante de temps du système 15 - 16 étant négligeable) :il en résulte que la diode se bloque; par suite, le générateur 17 débite, uniquement à travers le système 14 - 15, un courant constant qui crée aux bornes de 14 une tension constante et aux bornes de 15 une tension proportion- nelle au temps, ceci jusqu'au moment où le potentiel du point D redevient égal à celui de la masse. Ce potentiel ne peut devenir positif, car la di- ode 16 se met alors à débiter. On dimensionne les organes de manière que la durée maximum de charge du condensateur 15 soit au plus égale à la du- rée des impulsions 6 de la, figure 2.
Les courbes (b) représentent la ten- sion entre point D et masse : on voit que l'on a des dents de scie dont le point de départ E1 - E2 - E3 est fixé par l'amplitude de l'impulsion (a) correspondante. Le courant débité par le générateur 17 étant constant, il en résulte que le point F1 - F2 - F3 où la dent de scie atteint l'axe de tension nulle, est fonction de cette amplitude. En d'autres termes, la distance G1 F1 (ou G2 F2 ou G3 F3) est fonction linéaire de l'am- plitude de l'impulsion (a) correspondante, ce qui est le but cherché.
A l'instant où l'impulsion (a) prend fin, le point C revient brusquement au potentiel de la masse, le potentiel du point D est élevé subitement de la quantité G1E1, mais cela ne dure qu'un instant, le condensateur 15 se déchargeant rapidement à travers la diode 16. Il en résulte un cro- chet positif F1 (ou P ou P3) sur les courbes (b), crochet positif sans inconvénient puisqu'il se trouve éliminé par l'organe 19 faisant suite au tube 18 (pour lequel on a figuré une triode, mais on emploie de pré- férence une pentode), et sur la grille de commande duquel on applique la tension entre le point D et la ma.sse (1). Ce tube débite en permanence, sauf pendant les impulsions négatives en dent de scie qu'il reçoit.
Le dimensionnement est réalisé de telle façon que, même pour les plus peti- tes amplitudes telles que CE3 de ces impulsions, le courant plaque de 18 soit coupé, ce qui fait que l'on obtient des courbes (c) de la figure 4 représentant les tensions aux bornes de la résistance anodique de
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charge du tube 18. On transforme ensuite ces courbes en des impulsions rectangulaires (d) dont la largeur est bien fonction linéaire de l'am- plitude du signal fourni par 10, cette transformation se faisant de tou- te manière connue par l'organe 19.
On remarquera que l'obtention des dents de scie (b) se fait en utilisant le début de la charge du condensateur 15, ce qui permet d'obtenir plus facilement une caractéristique de charge bien linéaire ; on n'utilise pas du tout la caractéristique de décharge toujours plus ou moins courbe, comme dans d'autres systèmes de modulation.
On signalera qu'un montage réalisé conformément aux indications ci- dessus a permis d'obtenir des impulsions modulées de durée maximum de 1,5 /u.s (microsecondes), de durée moyenne de 1 /u.s et de périodicité 3, 2 /u.s, le taux de distorsion linéaire étant de 2 % environ, résultat remarquable obtenu cependant sans précautions spéciales.
On remarquera enfin que dans le système décrit, les fronts avant des impulsions restent fixes (c'est-à-dire coïncident avec les fronts avant des signaux fournis par le générateur 9), les fronts arrière se déplaçant en fonction de la tension modulatrice, ce qui constitue un avantage supplé- mentaire dans certains cas.
Une variante, avantageuse dans certains cas, consiste à supprimer purement et simplement la diode 16, sa fonction étant remplie par l'espace grille - cathode de la lampe 18 ; surtoutquand la résistance interne de cet espace est faible vis-à-vis de la valeur de 14.
Il est clair par ailleurs que diverses autres modifications peuvent être apportées au montage décrit sans sortir du domaine de l'invention.