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Montage pour maintenir constante la fréquence centrale d'un oscillateur modulé en fréquence.
Dans un montage connu pour engendrer des oscillations modulées en fréquence à l'aide d'un oscillateur dont la valeur instantanée de la fréquence engendrée est commandée par un étage modulateur, la fréquence centrale est maintenue constante à l'aide d'une tension de réglage appliquée à cet étage modula- teur, tension de réglage qui se prélève du circuit de sortie d'un détecteur de fréquence auquel on applique les oscillations engendrées.
Un tel montage présente un inconvénient: la tension appliquée à l'étage modulateur - tension qui est déterminée d'une part par la tension de réglage et d'autre part, par la valeur instantanée d'un signal à transmettre - peut présenter
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des fluctuations indésirables provoquées, par exemple, par des perturbations indésirables dans le canal des audio-fréquences, et ces fluctuations peuvent provoquer une déviation de fréquen- ce de l'oscillateur si grande que le détecteur de fréquence travaille hors de sa zone de fonctionnementde sorte qu'il se règle sur une fréquence centrale toute autre, indésirable.
Suivant l'invention, on utilise des moyens tels que la fréquence instantanée des oscillations appliquées au dé- tecteur de fréquence ne puisse dépasser des points instables de ce détecteur.
En particulier,entre la source dans laquelle les oscillations modulatrices ainsi que la tension de réglage sont rendues actives, et l'étage modulateur est monté un étage limiteur pour de trop grands signaux et cet étage fait en sorte que le détecteur de fréquence travaille toujours dans la même partie stable de sa caractéristique.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'in- vention peut être réalisée, les particularités qui ressor- tent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La Fig. 1 montre la caractéristique d'un détecteur de fréquence utilisé dans le schéma de principe montré sur la Fig. 2. La Fig. 3 montre un schéma de montage réalisé et la Fig. 4 indique le degré de stabilisation de la fréquence centrale de 1'oscillation engendrée.
Sur la Fig. 2, 22 est un oscillateur dont la fré- quence peut être modifiée à l'aide d'un étage modulateur, par exemple un tube de réactance 20. Les oscillations engendrées par l'oscillateur 22 sont mélangées, dans un étage changeur /de fréquence 12, avec les oscillations de fréquence constante,
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fournies par un oscillateur auxiliaire 10, par exemple un oscil- lateur à quartz, et sont ensuite .amplifiées dans un amplifica- teur 32 et appliquées à un détecteur de fréquence 14. La ten- sion de sortie de ce détecteur de fréquence est appliquée, ensemble avec les oscillations à transmettre prélevées d'une ligne 15, au tube de réactance 12, après avoir d'abord été limitée en amplitude par un limiteur 18.
Ce montage fonctionne de la manière suivante : Lors- que la -fréquence centrale des oscillations engendrées par l'oscillateur 22 varie, on obtient aux bornes du circuit de ' sortie du détecteur de fréquence 14, une tension de réglage qui influence le tube de réactance 20 d'une manière telle que la déviation de fréquence initiale de l'oscillateur 22 soit contrecarrée. La caractéristique du détecteur de fréquence 14, constitué par exemple par un compteur de fréquence tel que décrit dans la demande de brevet belge ? 370-22!est repré- sentée sur la Fig. 1 par la courbe A, B, C, D, E, F, G.
En abscisses, on a porté la fréquence engendrée par l'oscilla- teur 22 et en ordonnées, la tension de sortie du détecteur de fréquence 14.'En principe, le graphique affecte la forme de deux droites qui passent par zéro aux valeurs de la fré- quence appliquée au détecteur 14 pour lesquelles la diffé- rence entre les fréquences engendrées par l'oscillateur 22 et par l'oscillateur auxiliaire 10 est égale à la fréquence de comptage du détecteur 14. Sur la Fig. 1, ces points sont indiquée par C et E.
Au point D, la fréquence de l'oscilla- teur 24 est égale à celle de l'oscillateur 10; la fréquence des oscillations appliquées au détecteur 14 est alors nulle, et la tension de réglage engendrée dans la sortie du détecteur de fréquence 14, a une valeur Vc.
Si l'on tient compte du fait que la caractéristique d'un compteur de fréquence présente une saturation pour des fréquences élevées, il faut considérer non
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pas les lignes droites, mais les courbes C, H et E, I. En pratique, la transmission du signal de sortie de réglage de l'étage changeur de fréquence 12 vers le détecteur de fré- quence 14, signal de sortie dont la fréquence détermine la tension de réglage, varie avec la fréquence; dans le cas le plus général, la caractéristique de transmission tombe pour les basses fréquences et pour les fréquences élevées.
Pour ces fréquences, la tension à l'entrée du détecteur de fréquence tombe d'une manière telle que, finalement, la tension de ré- glage engendrée acquiert de nouveau une valeur qui est in- dépendante de la fréquence des oscillations d'entrée et qui est donc égale à Vc. Ceci explique les parties C,B,A et E,F,G de la courbe. On voit que toute la caractéristique coupe l'axe des zéros en quatre points déterminés, et le point C représente le point de fonctionnement du montage régulateur.
La variation que subit la fréquence d'oscillation sous l'influence de la tension d'entrée du tube de réactance
20, c'est-à-dire la caractéristique de réglage de la fréquence, est donnée par la courbe G,K,L,C,M,N,0, Lorsque la tension de réglage appliquée au tube de réactance est nulle, l'oscil- lateur 22 engendre la fréquence désirée; le point correspon- dant de la caractéristique représentée sur la Fig. 1, est indiqué par C.
Pour obtenir un bon effet stabilisateur, le tube de réactance 20 et 1-'oscillateur 22 sont réalisés de manière que la sensibilité exprimée en kHz par volt de tension d'entrée, est aussi grande que possible, par exemple de l'ordre de quel- ques centaines de kHz/V. Il en résulte que la zone de ré- glage totale peut atteindre facilement 1000 kHz, voire plus.
Les deux courbes se coupent en cinq points, à savoir en K,L,C,M et N. En chacun de ces points il est satisfait à la
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condition que la tension de sortie du détecteur de fréquence pour la fréquence d'oscillation correspondante est égale à la tension nécessaire à l'entrée du tube de réactance pour en- gendrer cette fréquence.
Comme le prouve l'exposé ci-dessus, le point de fonctionnement C est un point d'équilibre stable, c'est-à-dire qu'une petite déviation de la fréquence correspondant à ce point conduit à une tension de réglage qui tend à ramener la fréquence à cette valeur. Le point N est également un point d'équilibre stable. Par contre, les points L et M sont des points d'équilibre instable, c'est-à-dire qu'une petite dé- viation de la fréquence engendrée par l'oscillateur 22, provo- que une tension de réglage qui entrafne une variation plus grande encore de la fréquence. Le point K, lui, est aussi un point d'équilibre stable.
Il est donc possible que sous l'effet d'une cause extérieure,la fréquence centrale des oscillations engendrées par l'oscillateur 22 saute de la valeur correspondant au point
C à celle correspondant au point N ou au point K et y soit maintenue constante même lorsque la cause extérieure dis- parait. Il peut en être ainsi, par exemple, lorsque la valeur instantanée'de la fréquence acquiert une valeur plus grande que la fréquence correspondant au point M. Dans ce cas, par suite de la tension de réglage, la fréquence des oscillations engendrées par l'oscillateur 22 acquiert la valeur correspon- dant au point N.
On peut dire, de manière analogue, que lors- que la valeur instantanée de la fréquence devient plus pe= tite que celle correspondant au point L, le réglage s'ef- fectue de manière que la stabilisation se produise sur la , fréquence correspondant au point K. Dans les deux cas, il est impossible que le réglage désiré se rétablisse automa- @ tiquement. Ceci peut provoquer une telle déviation de fré-
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quence que le signal à audio-fréquence comporte des tensions de pointe anormales (par exemple des impulsions de commutation).
Suivant l'invention, on obvie à ces trop grandes dé- viations de fréquence par le fait que la zone dans laquelle s'ef- fectue le réglage de la fréquence est limitée de manière que les points L et M ne puissent être atteints. A cet effet, il n'est pas désirable de limiter l'effet régulateur en diminuant la sensibilité de réglage du tube à réactance; ceci limiterait, il est vrai,la portée totale de la déviation de fréquence, mais l'effet stabilisateur du montage diminuerait aussi.
Pour ne pas provoquer une perte dans la sensibilité de réglage, l'étage limiteur 18 est inséré entre 1a tension modulatrice qui est prélevée du détecteur de fréquence 14 par l'intermé- diaire du conducteur 15 en même temps que la tension de ré- glage, et le tube de réactance 20.Un tel étage limiteur 18 permet d'obtenir une caractéristique de réglage de la fréquence telle que la courbe P,C,Q de la Fig. 1. La caractéristique limitée permet que, pour une cause ou une autre, la fréquence de l'oscillateur local 22 s'écarte d'un montant assez élevé de la valeur désirée, mais dès qu'une telle cause indésirable disparaît, la fréquence centrale de l'oscillateur 22 reprend automatiquement la valeur désirée.
La Fig. 3 montre un exemple d'exécution d'un montage régulateur conforme à 1''invention. Le montage comporte un oscil- lateur au quartz 10a, un étage changeur de fréquence 12a, un détecteur de fréquence du type "compteur de fréquence" 14a, suivi d'un filtre passe-bas 16. Le montage comporte en outre un étage limiteur 18a, un étage à tube de réactance 20a, un second oscillateur 22a, un multiplicateur de fréquence 24 et un étage amplificateur de sortie 26. Le signal à transmettre se prélève d'un microphone 30a. La limitation du limiteur 18a s'obtient à l'aide des deux triodes 34 et 36 montées .en série ' et logées dans une ampoule commune 38.
La tension de commande
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du limiteur ne doit pas être inférieure à quelques volts et la sensibilité du tube de réactance doit donc être réduite pour obtenir l'effet régulateur désiré. Ce résultat s'obtient en introduisant dans le conducteur cathodique du tube de ré- actance 20a une contre-réaction. La perte de sensibilité qui en résulte pour le tube de réactance est largement compensée par la plus grande amplification que fournit le limiteur 34, 36.
Dans les montages à modulation de fréquence, dans lesquels on utilise d'autres types de détecteurs de fréquence, la caractéristique du détecteur de fréquence sera telleque la limitation de la tension modulatrice ne doit s'effectuer que d'un côté du point de fonctionnement.
La Fig. 4 montre la manière dont les déviations de fréquence de la fréquence centrale (portées en abscisses) sont réduites par le montage (diminutions portées en ordonnées).
Aussi longtemps que la valeur de seuil du limiteur 18 n'est pas dépassée, l'effet,stabilisateur est très grand.
Une déviation de 50 kHz de la fréquence centrale des oscillations engendrées par l'oscillateur 22a entraîne, par suite du fonctionnement du montage régulateur décrit, une dé- viation de 1 kHz seulement.
L'invention n'est nullement limitée aux exemples d'exé- cution décrits: on peut en effet éviter que la valeur instan- tanée des oscillations appliquées,au détecteur de fréquence 14 dépasse les points L ou M de la Fig. l.en insérant entre.l'os- cillateur 22 et l'étage changeur de fréquence 12, un filtre de bande très sélectif qui ne transmet que les fréquences corres- pondant à la gamme de. fréquence LM.