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Pc.RFICmIOT,.T.'ri'¯,,,;1TS AUX CIRCUITS SUPPRESSEURS DE. BRUIT POUR LES i RH'ÇEPTEUJlL#:l R:ADIO-D.IEJW..s.I..OJ[
L'invention a trait aux circuits suppresseurs de bruit, dits circuits " noiseless ", destinés à rendre automatiquement inopérant le circuit de sortie d'un récepteur à modulation, de fréquence, en l'absence de signal ou en présence d'un signal trop faible pour que la réception soit satisfaisante.
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Il est bien connu que le haut-pareci-<;. 'U11 -tel récepteur peut faire entendre des bruits parasites qui sont''gênants, pendant les intervalles d'émission, ou lorsque le récepteur n'est pas encore ac
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cordé sur la station-cherchée. C'e-'1;>d.,t',,;ritlsHes penvent avoir <' :,'..J' diverses origines : effet de transmodulation, parasites atmosphé -
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riques, perturbation locale Drovenant des circuits T-1. F. , effet de grenaille et agitation thermique des .-électrons dans les tubas et dans les circuits du récepteur, etc.
Aussi, a-t-on déjà propose di-
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vers circuits étouffeurs 1.e bruits, dits if SCitâe lCr1 circuits 11 afin de. rendre Must le haut-'aaricur lorsque le récepteur n'est pas accordé sur la fréquence d'une émission, de force suffisante pour dominer les bruits parasites et permettre une reproduction correcte in son. Le fonctionnement de ce circuit est généralement désigné par les ter - mes : suppression du bruit -.le. fond, suppression des parasites d'in-
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termodulation, suppression des parasites en l'absence de porteuse...
Or,en sait qu'un récepteur à modulation de fréquence présente
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lavata?'e (lE dprjier un rapport signal br'cdt l. 18?'tW:L lj'r."e'sZt élevé, a partir du moment 0'. les cignaux reçus ¯1)';)0CDt un n,'.r'¯;:2tll 2.tel.:t:ni- i?t'.. Ceci est du, en grande partie, à l'action cLr.8 circuits lirnitel.1s d'amplitude qui per-iettEnt La transmission ds la modulation ds fré - Ciu,'nCGL mais Eliminent la modulation d'amplitude, .fin l'I...'til:;.3Er pu mieux les qualités d'un récepteur à modulation n "1 fréquence, on eu - fectue ;;énsT':il(,'TI:2nt une omplifioation 1P:',70r t¯.ltC. fl,#i. n les étajas !' e..J¯Ll r2ce:te!JJ"', .le manière .
Ce que les effets ;:Y.:r:.s-i :,88 tels que l'agitation thermique dans le circuit d'entrée et l'effet de grenaille dans les pemiers tubes, engendrent des tensions qui at -
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laquent .' Ét 2,p limitEur d'ëmplitude avec c 1 ' JJen;o 1 1 t.a =1 voulue pour le <:#.tarpr, Tant '.,zL.'O:1 ne regoit pas de signal particulièrement fort, ces tensions, e <.éze que les autres f>#s5,cns parasites inié - sir2bles et 1"< tension à modulation d'amplitude P<:3E:;1I:.e dans la tension signal.) 3ont réduites 5. un niveau eX',r,ri'C;E'1¯11t bas, à la. sortie du limiteur, et n'introduisent pas de perturbation ¯;ci:;
îTl'F! dam 1-? haut-parleur. Toutefois e n l'absence d'un tel signal: cn . rl::r],r"u,6 que des tensions parasites nullement -c ,b 1 sub - pistent dans le circuit de sortie du limiteur e' que, atant données les aensibilités très élevéea du receptc'jr et lea car'<.ctéristiqûes de fréquence des circuits, le bruit de fond que l'on entend reste très important.
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Il est par conséquent fort désirable d'introduire un circuit suppresseur de bruit, d.estiné à éliminer ces bruits de fond dans un récepteur à modulation de fréquence, afin de pouvoir jouir de tous -'les avantages, dûs à un tel système. Par suite, l'invention a parti culièrement pour objet la mise au point d'un circuit suppresseur de bruits de fond, particulièrement bien adapté aux conditions .de fonc - tionnement d'un récepteur à modulation de fréquence.
Suivant l'invention, les tensions de bruits apparaissant sous forme de tensions modulées en amplitude dans les. circuits de sortie du limiteur, en l'absence de signal ou en présence d'un signal très fai- ble, comme il a été dit plus haut, sont détectées et utilisées pour polariser une partie du canal de transmission qui fait suite au limi- teur, de manière à limiter considérablement .son rendement de trans -. fert. Dans ce cas, l'un des étages amplificateurs suivant le limiteur est complètement bloqué et le haut parleur n'émet aucun son.
Toutefois., aussitôt qu'on regoit un signal de force suffisante pour que la ré - ceptio.n s'effectue dans de. bonnes conditions ( un tel signal devant avoir la force juste suffisante pour saturer le limiteur ) l'action du ci.rcuit étouffeur, ou " squelch circuit s'annule automatiquement et le récepteur fonctionne avec le maximum de sensibilité.
La Figuré 1 représente schématiquement une partie du récepteur à modulation de fréquence.
La Figure 2 une variante également conforme à l'invention.
Pour faciliter la lecture de ces schémas, les mêmes numéros de référence sont portés en regard des 'éléments correspondants dans les deux figures.
Avant de décrire plus en détail l'objet de l'invention, on va préciser la signification de quelques uns des termes utilisés au cours de la description.
On entend par tensions de bruits, ou par tensions parasites, toutes les tensions indésirables qui peuvent accompagner le signal désiré,
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.sans préjuger de leurs autres fonctions. Par exemple, ces tensions peuvent être dues aux effets de transmodulation, à l'interférence entre deux canaux de transmission ou au manque de linéarité de l'un des canaux de tranmission ;
elles peuvent tre dues à l'effet d'agi- tation thermique, à l'effet de grenaille, et à tous autres phénomè - nes de ce genre qui prennent naissance dans le récepteur lui-même et entraînent des perturbations se manifestant sous forme d'un bruit continu ou haché ;elles peuvent âtre dues aux parasites atmosphéri- ques naturels et aux perturbations extérieures qui peuvent donner naissance à des impulsions parasites.
Par le terme, modulation d'amplitude, on entend toutes les va - riatîons d'amplitude de l'enveloppe des tensions haute fréquence, apparaissent en des points donnés du canal de transmission, sans te - nir compte des caractéristiques particulières de ces tensions. Ainsi, elles peuvent tre constituées par des tensions signal périodique ,' modulées ou non en fréquence ou en phase par le signal désiré, ou par des tensions apériodiques correspondant à divers parasites.
Par le terme modulation de fréquence, on entend toutes formes de modulation dues à la variation de fréquence ou de phasa de l'on- de porteuse, afin de les distinguer de la modulation en amplitude de cette onde.
Sur la figure 1 , on n'a représenté en détail que les circuits particulièrement intéressés par l'invention, les parties classiques du récepteur à modulation de fréquence étant seulement figurés par des quadripôles. Le récepteur représenté correspond à un récepteur superhétérodyne classique.
Les signaux reçus par l'antenne 10 sont amplifiés par l'ampli - ficateur H.F. 11 et combinés par le mélangeur 12 avec les ondes pro - venant de l'oscillateur local L3. L'onde porteuse à fréquence inter - médiaire fixe est alors amplifiée dans l'amplificateur M.F. 14 .
Dans les récepteurs à modulation de fréquence classique, il est cou- rant d'envoyer l'onde à fréquence intermédiaire dans deux limi - -teurs. d'amplitude en cascade, de manière à s'assurer une très
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bonne limitation. Ainsi, dans le rédepteur représenté ici, une par - tie de la modulation d'amplitude est éliminée par le premier étage limiteur 15 et la modulation d'amplitude qui subsiste encore à la sortie de cet étage est pratiquement éliminée complètement dans le second limiteur 16.
L'onde à'moyenne fréquence, apparaissant à la sortie de ce se - cond limiteur 16, par conséquent une amplitude sensiblement constan - te et ne contient plus que la modulation de fréquence, modulation due au signal basse fréquence à transmettre. L'onde est alors démodu- lée dans le discriminateur 17, qui peut présenter diverses formes, sur lesquelles il est inutile d'insister ici.
Le signal basse fréquence démodulé est appliqué à un premier am- plificateur B.F. 18, puis amplifié à nouveau dans l'amplificateur de puissance B.F. 19 et attaque enfin in système reproducteur de son convenable, figuré ici par le haut-parleur 20.
Le limiteur 16 comprend une pentode amplificatrice 30, dont le circuit d'entrée comprend le condensateur de couplage 31 et la résis- tance de grille 32, connectées entre la grille de commande 33 et la cathode 34, et dont le circuit de sortie comprend le circuit accordé 35 connecté à l'anode 36. La tension anodique convenable est appli - quée au point B, et transmise à l'anode à travers la résistance de découplage 38. L'écran 39 est alimenté par la même source, par l'in - termédiaire de' la résistance de découplage 40.
Le fonctionnement d'un tel limiteur est suffisamment connu pour qu'il soit inutile de le détailler ici. Le limiteur est auto-polarisé par le condensateur 31 et la résistance 32. Il est réglé de manière à ce que le courant anodique n'apparaisse qu'entre les limites du cut-off d'une part et d'un coûtant de grille positif d'autre part.
Suivant l'invention, l'anode 36 du limiteur 30 est également couplée à un circuit détecteur d'amplitude par le conducteur 50.
Ce circuit comprend un détecteur à diode 51 shnaté par la résis
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tance de charge 52, Les tensions M.F. apparaissant sur l'anode 36 sont appliquées sur la diode 51 par le conducteur bO et le conden sateur 53. Ce circuit détecteur fonctionne d'une manière! qu'il est inutile de décrire en détail. En bref, il fait apparaître une tension aux bornes de la résistance 52 qui est fonction de la tension compo- sante modulée en amplitude apparaissant dans le circuitde sortie du :1 limiteur 16.
La tension apparaissant aux bornes de la diode 51 est appliquée sur un second détecteur à diode b4, par le condensateur 55, qui ar - rête le courant continu, et par un filtre passe-bas, comprenant la résistance b6 et le condensateur 57, qui arrête la moyenne fréquence.
Le détecteur à diode 54 est chargé par la résistance 58. La ten- sion unidirectionnelle apparaissant aux bornes de cette résistance est ensuite filtrée par le filtre passe-bas foxtné par la résistance 59 et le condensateur 60, et appliquée entre la grille de commande 70 etla cathode 71 du premier tube amplificateur B.F. qui est figu - ré par la triode 72. On remarquera que l'on a prévu une connexion entre la grille 70 et la cathode 71 constituée par les résistances 61, 58 et 59. La grille70 est ainsi polarisée négativement par rapport à la cathode 71 et, dans certaines conditions, l'amplitude de la ten- sion de polarisation est suffisante pour réduire l'amplification du tube 72 à un niveau très bas.
De préférence, le tube 72 est polarisé au cut-off de manière à empêcher la transmission de signaux vers l'am- plificateur de puissance 19 et le haut-parleur 20.
On a dû constater qu'il apparaît une tension de bruit sur Le second limiteur, même lorsqu'aucune tension n'est appliquée au cir - cuit d'entrée du récepteur. On a démontré que ces tensions comportent un spectre de fréquence comprenant un nombre presque infini de compo- santes, dont certaines coïncident avec les fréquences correspondant' au signal désiré. On admet généralement que le mouvement irrégulier des électrons dans les tubes et les circuits, effet thermique et ef - fet de grenaille, est une cause importante de ces parasites. Le
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. Le premier étage amplificateur H.F. contribue,sans aucun doute pour la plus grande partie à ces perturbations, étant donné le gain important des étages qui le séparent du limiteur.
De plus, on a dé - ' montré que! les perturbations extérieures reçues par l'antenne 10 comprennent également un spectre de fréquence d'une infinité de coin- posantes, comprenant entre autres des fréquences qui peuvent être transmises dans les circuits du récepteur. Ces perturbations augmen- tent encore la tension appliquée au limiteur en l'absence de signal.
Commet ill a été dit précédemment, on préfère que le gain des étages H.F. et M.F. soit élevé de manière à ce que les tensions de bruit appliquées sur la grille du limiteur entraînent une tension d'auto-polarisation voisine de la valeur pour laquelle la pentode
30 est saturée même en l'absence de signal. Néanmoins, dans ces con- ditions, on a constaté que l'amplitude de ces tensions n'est pas considérablement limitée par le limiteur 16 et qu'une tension de be bruit importante apparait sur l'anode 36 du limiteur comprenant des fréquences de modulation à l'intérieur de la bande B.F. La réception des parasites atmosphériques par l'antenne 10 augmente leur ampli - tude de façon importante.
Toutefois, aussitôt qu'on reçoit un signal suffisant pour que les limiteurs restent constamment saturés, ces tensions apparues sur l'anode 36 disparaissent presque complètement.
En d'autres tombes, tant que le signal reçu est assez fort pour sur ... monter le niveau des parasites, les tensions M.F. sont appliquées continuellement aux limiteurs qui restent en fonctionnement. Les. ten- sions parasites seules, d'autre part, ne contiennent apparemment pas ces composantes continues mais se présentent sous forme d'une por - teuse fortement surmodulée d'amplitude pratiquement nulle et ne sont pas écartées 'par les limiteurs.
Suivant l'invention, on utilise ce phénomène pour obtenir la suppression du bruit de fond de la manière suivante.
Les tensions de bruit apparaissant sur l'anode 36 sont détestées ,par la diode 51 et apparaissent aux bornes de la résistance 52. De
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préférence;, la constante de ce circuit est telle que la tension pa - rasite apparaissant sur la résistance b2 se trouve dans .La gamme basse fréquence, les composantes à fréquence plus élevée étant éli - minées. On utilise la tension parasite B.F. pour le contrôle parce que la tension de ces fréquences peut être transmise par le canal B.F. qui suit le limiteur et entraîne des perturbations audibles dans le haut-parleur 20.
De plus, les tensions dontles fréquences sont comprises dans la bande M.F. ne sont naturellement pas écartées par les limiteurs mais apparaissent sur l'anode 36 même ,Lorsqu'on. reçoit des signaux de force satisfaisante pour leur réception. Etant donné que les tensions de bruit dans cette gamme ne peuvent pas être aisément distinguées de la tension signal, ces tensions afréquence plus élevées doivent être éliminées afin que l'effet de contrôle désiré ne s'exerce que sur les tensions parasites.
Les tensions de bruit B.F. sont à nouveau détectées par la dio- de 54. La constante de temps du réseau associé à ce détecteur est très grande par rapport à la période de la fréquence la plus basse du si- gnal. La tension unidirectionnelle résultante,après avoar été fil - trée, est alors utilisée pour créer l'effet d'étouffement automati - que ( squelch ) ou de mise au silence de l'amplificateur B.F. 18 par une polarisation convenable, comme il a été dit précédemment.
La variante représentée par la Figure 2 ne diffère du schéma de la Figure 1 que sur certains points particuliers. On utilise la pentode 30 elle-même pour détecter les tensions de bruit B.F. pré - sentes sur l'anode 36, ce qui permet d'éliminer le premier détecteur à diode. Ceci est possible parce que la constante de temps du cir - cuit de grille 31,32 est telle que la pentode 30 joue le rôle d'un détecteur quadratique,pour les composantes modulées en amplitude à l'intérieur de la bande basse fréquence. Par conséquent, il appa - rait une tension B.F. dans le circuit anodique. La chargea de ce cir - cuit est constituée par le réseau de découplage comprenant le conden- sateur 37 et la résistance 38.
Par conséquent la tension de bruit B.F. apparaît au point 73 et on peut l'appliquer directement au filtra et au réseau détecteur 65 - 60, comme il est représenté
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sur la Figure 2.
Dans un récepteur à modulation de fréquence,de sensibilité com- ' smereiale, les tensions de bruit B.F. au point 73 sont au moins de l'or- dre de 10 volts dans toutes les conditions de fonctionnement. Ceci crée une tension unidirectionnelle d'étouffement ( squelch ) d'au moins 4 volts sur la grille de l'amplificateur B. F., ce qui est suf - fisant pour porter au cut-off une triode classique à coefficient , d'amplification élevé. Les tensions de bruit extérieures qui exci - tent l'antenne 10 augmentent encore ces valeurs, si bien que la ten- sion de squelch augmente automatiquement lorsque le récepteur fonc - tionne dans un lieu où les parasites sont particulièrement importants.
Dès qu'un signal parvient à l'antenne, même s'il est relative - ment faible, la tension de squelch disparatt immédiatement et le ré - cepteur fonctionne avec toute sa sensibilité ; un tel signal n'a pas besoin de dépasser quelques micro volts, c'est-à-dire qu'il doit être juste suffisant pour que les limiteurs fonctionnent. Comme il a été dit précédemment, les bruits de fond du haut-parleur sont alors ra - menés à un niveau très bas, étant données les qualités inhérentes à ce genre 'de' système qui lui permet de discriminer le signal et les parasites et de rejeter ces derniers.
On voit, par conséquent que l'invention combine avec une suppres- sion du bruit de fond particulièrement sensible, un dispositif de déclanchement à action rapide.
De plus, le circuit suppresseur de bruit permet également d'é - liminer les réponses indésirables dues aux parties latérales de la courbe caractéristique du circuit M.F. Si le récepteur est désaccordé, ou s'il est mal aligné les signaux modulés en fréquence sont détectés dans le circuit M.F. engendrant des signaux modulés en amplitude aux bornes de là résistance anodique du limiteur et ilen résulte une po - larisation de squelch tout comme s'il s'agissait de tension parasites.
A titrf d'exemple, et sans que les valeurs suivantes puissent en rien diminuer la portée de l'invention, voici les valeurs qui
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ont été données aux divers éléments dont il a été question ci-des - sus,lors de la réalisation d'un récepteur à modulation de fréquen- ce conformément à l'invention : la réception s'effectuait sur la gamme 42 - bO Mcs.. et le canal M.F. était accordé sur 4,3 Mcs. Le tube 30 était constitué par une pentode 6SJ7;l'amplificataur BF 22, la diode 51 et la diode 54 étaient compris dans un même tube, dont les éléments jouaient le rôle d'une double diode et d'une triode à haut coefficient d'amplification du type 6SQ7. Les autres constan - tes du circuit avaient les valeurs suivantes :
Condensateur 31 22 mmf.
Résistance 32 = I80.000 ohms.
Condensateur 37 = 47 mmf.
Résistance 38 - 22.000 ohms.
Condensateur b5 = 0,01 mfd.
Résistance b6 10.000 ohms.
Condensateur b7 = 100 mmf.
Résistance 58 = I meghom.
Résistance b9 = 2,2 meghoms.
Condensateur 60 - 0,01 mfd.
Résistance bI = b,8 meghoins.