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PERFECTIONNEMENTS AUX SYSTEMES DIVISEURS DE FREQUENCE.
La présente invention se rapporte à des perfectionne- ments aux systèmes diviseurs de fréquence.
L'augmentation incessante des demandes de dispositifs de synchronisation dans la technique des télécommunications, en particulier lorsqu'on ne désire pas employer d'organes mécaniques dans l'étude des phénomènes de sous-harmoniques dans les diver- ses branches'des télécommunications, domaines et appareillages voisins, de même que le besoin croissant de prévoir la produc- tion ou la commande de fréquences en relation sous-harmoniques avec une fréquence fondamentale, entre autres nécessités, ont donné un grand développement à l'étude et à la mise au point
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de générateurs de fréquence sous-harmon;,e, \- o.;-.,;
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L'invention vise - la constitution de dispositifs au moyen desquels la division de fréquence peut être réa- lisse de façon aisée et économique.
Envisagée de façon générale, l'inventionprévoit des systèmes de circuits destinés .,. l'obtention, à leur sortie, d'une fréquence qui soit un sous-multiple désire d'une fréquence fondamendale prédéter@inée. Lesdits sys- tèmes de circuits comprennent eux-mêmes des moyens de production d'une série d' impulsions commandées par la fréquence fondamentale d'entrée,
lésâtes impulsions con- tenant une quantité prédéterminée d'énergie électrique et leur fréquence de répétition ou de récurrence étant dans une relation prédéterminée avec ladite fréquence d'entrée. Le système comprend également des organes ac- cu@ulateurs d'énergie auxquels sont appliquées lesdites impulsions et des moyens commandés par lesdits organes accumulateurs d'énergie pour dissiper l'énergie accumu- lée par eux quand cette dernière atteint une valeur éga- le celle fournie par un nombre d'impulsions prédéter- miné en fonction de ladite relation.
Dans la plupart des cas pratiques, cette relation se réduit à l'égalité,mais elle peut aussi correspondre à un multiple de la fréquen- ce d'entrée, par exemple, deux impulsions pour chaque période de la fréquence d'entrée. Dans ce derniers cas, les organes accumulateurs fonctionneraient après récep- tion d'un nombre d'impulsions égal au double du sous- multiple nécessaire.
Conformément à un mode de réalisation de l'in- vention, les organes d'accumulation comprennent un con- densateur eton s'arrange pour que les impulsions soient de forme, d'amplitude et de durée constantes et, par suite, contiennent la même quantité d'énergie, quelle que soit la fréquence d'entrée. La tension développée
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aux armatures du condensateur après qu'uri certain nombre d'im- pulsions lui ont été appliquées est utilisée à procurer audit condensateur un trajet de décharge. De la sorte, le circuit de décharge fonctionne chaque fois que le condensateur a reçu la n impulsion et la fréquence d'impulsions à la sortie du circuit de décharge est ainsi un sous-multiple de la fréquence fondamentale d'entrée.
Si la forme d'onde nécessaire à la sortie du système est sinusoïdale, elle est obtenue en faisant passer l'énergie de sortie du circuit de décharge dans un filtre établi pour laisser passer la fréquence nécessaire.
Dans une réalisation d'espère qui sera décrite de façon plus complète à propos, de la figure I des dessins joints, on utilise un redresseur, des circuits différenciateurs et un limiteur d'amplitude, précédé par des amplificateurs, si nécessaire.
La figure 2 est le schéma d'un détail qui peut être utilisé dans le montage de la figure I.
Un autre mode de réalisation spécifique est représen- té aux figures 3 et 5. Dans ces deux réalisations on utilise la commande d'ionisation d'un dispositif a remplissage gazeux, tel que celui connu sous le nom de thyràtron.
La figure 4 représente des courbes explicatives.
A la figure I, une onde sinusoïdale de fréquence fon- damentale f est appliquée aux bornes d'entrée d'un amplifica- teur représenté .par le rectangle PG. Le premier tube de l'am- plificateur est polarisé négativement à un point tel que, seules, les pointes positives des ondes d'entrée apparaissent sur l'anode. Ces impulsions sont de nouveau amplifiées et, ensuite, appliquées, comme impulsions positives, au condensa- teur-résergoir CI, au moyen d'une diode VI, ou d'un autre dis- positif à conductibilité unilatérale.
Dans ce cas, ledit dis- positif se laisse traverser par les impulsions positives, qui chargent le condensateur CImais il ne laisse pas la charge
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positive ainsi formée en CIs'échapper par le circuit d'entrée
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!-eUX arcùéttures de C est branché u.n dispositif a. décharge électronique V du type *- remplissage gazeux, par exem- ple un thyratron. La polarisation de grille de V2 est réglable au moyen d'une prise variable sur une résistance
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Rr' faisant partie d'une série de résistance Rr,R2' alimentées par la source d'alimentation a haute tentsion.
V 3 est un tube lit-iteur d'amplitude, ou autre dispositif destiné réduire, pendant la décharge de CI, l'impédance de valeur élevée qui est nécessaire aux bornes de V2 au
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cours de la charge de C il V0 est couplé avec V, au. moyen du condensateur Cj et des résistances '.0 5'R respective- ment de l'ordre de deux fLéghoms et d'un ùiétho,:.. Un con- densateur C2 constitue, dans le circuitde cathode de V2, un shunt pour les courants à haute fréquence. Le rôle du condensateur C5estle dans le circuit de la cathode de V3.
La polarisation de la grille de V3 est obtenue
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au moyen d'une prise R 5 sur un potentiomètre R5' Re ali- menté par la source à haute tension, comme représenté,et une résistance R8 est intercalée' dans le circuit anodi- que de V3. L'anode de V3 est couplée, au moyen de la capacité C4 etde la résistance R7à l' entrée d'un cir- cuit de filtrage, représenté par le rectangle F et pou- vant être constitué par tout filtre établi pour laisser
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passer la frâC).Clence désirée I f, où n est le sous-inul- # tiple désiré de la fréquence fondamentale f.
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Le fjnctionlleL{llt du dis,"¯!sitif reprjscncé Ù la figure I est le suivant.
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Dea impulsions positives:
ont produites duos l'amplificateur sur-polarisé PG et transmises, a tra- vers VI à CI. A mesure que chaque impulsion est reçue, la tension aux armatures de CI 'augmente et; à une cer-
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taine valeur qui dépend de la polarisation de la grille de V2, ladite tension'amorce la décharge dans V2 ce qui procure un trajet de décharge à la charge de CI. A mesure que la charge de CI s'écoule, la tension appliquée à l'anode de V2 tombe à une valeur suffisamment faible pour que la décharge à travers ce tu- be cesse et pour que CI recommence à se charger.
Ainsi, à chaque décharge de CIà travers V2, une brus-. que chute de tension est appliquée , travers C3, à la grille du tube V et la tension augmente, puisque chaque impulsion est appliquée a CI. De la sorte, la tension dans le circuit de sor- tie d'anode de V3 est de la forme en dents de scie et sa fré- quence est égale à la fréquence fondamentale f, divisée par le nombre d'impulsions n appliquées à CI entre deux décharges consé- cutives.
Le sous-multiple désiré de la fréquence fondamentale f n'obtient pas réglage de la polarisation négative de la grille de V2, au moyen de RI, de sorte que, pour un nombre d'impulsions appliquées à CI égal au sous-multiple désiré, la tension aux armatures de CI et, par'suite, appliquée à l'anode de V2, dépasse juste la polarisation grille de V et amorce la décharge. De la sorte, tout sous-multiple d'une fréquence spécifiée f peut être obtenu par ajustement de RI. Bien qu'on ait indiqué,les impul- sions appliquées au condensateur CIcomme positives, on compren- dra que, xelon une variante de l'invention, on peut appliquer audit condensateur CI les impulsions négatives et faire les modifications nécessaires entre CI et V2, pour tenir compte du fonctionnement du.,'.dispositif à décharge.
Toutefois, lorsqu'une autre fréquence quelconque est appliquée à l'amplificateur-générateur d'impulsions PC, la quantité d'énergie dans les impulsions produites n'est pas la même que pour la fréquence f, car, à mesure que la fréquence d'entrée augmente, la durée des impulsions diminue. Ceci résulte du fait qu'à mesure que la fréquence d'entrée augmente, les sommets de l'onde admise par l'amplificateur-générateur
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d'impulsions PG deviennent de durée plus courte, Afin d'uti- liser le montage représenté Sa la figure I pour une fréquen- ce quelconque, il est donc nécessaire de prévoir des moyens de production d'impulsions de durée constante in- dépendamment de la fréquence, aussi bien que d'amplitude et de forme constantes.
Lorsque ces facteurs sont constants, la quantité d'énergie fournie au condensateur CI par cha- que impulsion est la même et la tension aux armatures du condensateur est alors proportionnelle au nombre d'impul- sions appliquées au condensateur avant sa décharge. On peut faire varier ce nombre en ajustant RI, de manière L. faire varier les points auxquels la décharge à travers V2 peut se produire. De la sorte, la fréquence fondamen- tale d'entrée sera en relation directe avec la fréquence de sortie. On peut obtenir que la fréquence de sortie sui- ve la fréquence d'entrée sur une gamme, considérable ( par exemple de 4.000 à 20.000 cycles par seconde, ou plus) aux 1/2, 1/3, 1/4, etc ... de ladite fréquence d'entrée.
Une impulsion de durée constante indépendemment de la fréquence peut être obtenue à partir d'une onde sinu- soidale, comme suit. L'onde sinusoïdale d'entrée est ap- pliquée à un tube, de manière à ce que, sur l'anode dudit tube, il apparaisse une impulsion de 50%, c'est à dire une impulsion dont la durée soit égale à la moitié de la pério- de de récurrence des il.:pulsions.
Une telle impulsion est obtenue quand la plupart des sommets positifs et négatifs de l'onde sinosoïdale sont limités. En faisant passer cette impulsion à travers un circuit différenciateur, comme expliqué ci-après, les impulsions désignées sous le nom d'impulsions différentielles se forment sur les flahcs avant et arrière de l'impulsion à 50%. L'impulsion diffé- rentielle positive seule est intéressante, et ce sera la seule à être examinée. Il n'est, bien entendu, pas essen-
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tiel de former une impulsion à 50% si ce n'est que ce peut être l'impulsion la plus commode à produire.
Si une tension alternative non sinusoïdale est appli- quée à un filtre passe=haut, il se produit l'effet dit de dif- férenciation, suivant lequel une impulsion de tension différen- tielle est produite à la sortie du filtre dont l'amplitude dé- pend des composantes de l'onde non sinusoïdale qui se trouvent au-dessus de la fréquence de coupure du filtre. Ces impulsions sont appelées impulsions différentielles. Elles se produisent lorsque l'onde d'entrée passe par zéro et il est ainsi formé alternativement des impulsions positives et négatives.
Une forme de circuit commode à utiliser comporte un condensateur et une résistance connectée en série et de cons- tante de temps suffisamment courte. Les impulsions différentiel- les sont alors produites aux bornes de la résistanc.e.
La figure 2 représente une telle disposition appliquée au condensateur CI et à la diode VI de la figure I. Les bornes d'entrée 2 et 3 sont couplées par résistance-capacité aux bornes de la diode VI et du condensateur CI en série. De la sorte, C et
R sont également en série aux bornes d'entrée et forment le circuit de différenciation. Comme précédemment, VIne permet le passage que des impulsions positives vers le condensateur CIet empêche que la charge de CI ne s'écoule à travers R.
La durée d'une impulsion différentialle, si l'on suppose que les constantes de différenciation R et C sont sta- bles, est théoriquement déterminée par la pente du flanc avant de l'impulsion à 50%, ou autre, mais en pratique les constantes du circuit limitent la pente maximum à laquelle l'impulsion peut augmenter. Par conséquent, cette pente est pratiquement constante et, par suite, la durée de l'impulsion différentiel- le est également constante. De même, les amplitudes des impul- sions d'entrée sont constantes après limitation et, par suite, l'amplitude de l'impulsion différentielle est également constante
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à toutes les fréquences d'ntrée. Avant application au con- densateur CI, l'impulsion différentielle peut être ampli- fiée.
On obtient ainsi un ensemble uquel on peut appli- quer une onde de fréquence variable et qui fournit à sa sortie une onde dont la fondamentale suit la fréquence d'entrée, mais est égale à un sous multiple quelconque de ladite fréquence d'entrée.
La figure 3 des dessins joints représente schéma- tiquement la disposition fondamentale du circuit confor- me au second mode de réalisation de l'invention. Un tube à décharge dans un gaz I a sa plaque 4= reliée à travers une résistance R9 à la borne positive de l'alimentation à haute tension, -travers un condensateur C9 une borne d'entrée 2 et, directement, à une borne de sortie 5. La cathode et les autres bornes d'entrée et de sortie 3 et 6 sont reliées à la borne négative de l'alimentation et, de préférence également, à la terre. Un grand condensateur shunt7 est connecté aux bornes de l'alimentation, dans le but de relier la résistance R9de façon efficace à la terre, pour les courants transitoires.
L'impulsion de durée et d'amplitude constantes il la fréquence fondamentale peut être obtenue à partir de la forme d'onde d'entrée, 1'une manière connue quel- conque, par exemple par amplification et limitation d'amplitude, ou bien on peut dériver des impulsions dif- férentielles, comme ci-dessus décrit a propos des figures 1 et 2.
Lu tension appliquée à la plaque 4 du tube I doit être juste inférieure à la tension critique dionisa- tion, de manière à ce que, quand aucune impulsion n'est appliquée aux bornes d'entrée 2, 3, la pleine tension d'alimentation soit appliquée à la plaque et à ce que le condensateur C9soit chargé. Alors, quand une impulsion est appliquée, positive ou négative, comme il sera expli-
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que ci-après, la tension de l'impulsion, jointe à la haute ten- sion d'alimentation, excède la tension d'ionisation du tube et amorce la décharge dans le gaz, en fournissant un trajet de déchar- ge au condensateur. La tension-plaque tombe jusqu'à ce que le condensateur soit déchargé et jusqu'à ce que ladite tension plaque soit assez faible pour que la décharge dans le gaz s'éteigne.
C'est le moment représenté en H à la figure 4a.Quand la décharge dans le gaz cesse, le condensateur C9commence à se charger à travers la résistance R9 et le circuit connecté aux bornes d'entrée 2, 3 , et la tension sur la plaque commence à augmenter, comme représenté en H et J à la figure 4a. Si l'on suppose alors que les-impulsions appliquées aux bornes d'entrée
2 et 3 sont négatives, la tension plaque tombe et s'élève de nouveau, conformément à la forme d'onde de l'impulsion, telle que réprésentée en J et, également, en K, L et M. En M, on approche de la tension d'ionisation et, à la fin de l'impulsion
M la tension atteint la valeur critique de la tension d'ionisa- tion et amorce la décharge dans le gaz, après quoi le procsus se renouvelle.
De la sorte, la tension de sortie obtenue aux bornes 5,6 est de la forme en dents de scie et sa fréquence est un sous-multiple 'n' de la fréquence d'entrée et la fréquence fondamentale de l'onde en dents de scie peut être obtenue en faisant passer l'énergie de sortie de 5.6 à travers un filtre.
'n' est le nombre d'impulsions qui se produisent entre deux décharges. On remarquera qu'on peut faire varier 'n'. en modifiant la valeur de la capacité C9 ou de la résistance R9, toutes cho- ses égales d'ailleurs, c'est à dire en faisant varier la cons- tante de temps du circuit R9. C9.
La figure 4b est illustrative du processus de charge et de décharge du condensateur, lorsqu'on utilise des impulsions positives. A la figure 4a, on remarquera que ce n'est que lorsque la quatrième impulsion'après désionisation s'est pro- duite que la charge positive rapide de tension qui se produit
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,au flanc arrière des impulsions d'entrée tension né- gative est suffisante pour causer l'ionisation une fois de plus, à cause de la lenteur avec laquelle le conden- sateur C9 peut se charger . Dans le cas des impulsions positives de la figure 4b l'état d'ionisation est atteint pendant le flanc avant de la quatrième impulsion.
Dans les deux cas des figures 4a et4b, il est nécessaire que la valeur de la résistance R9soit assez grande pour causer la désionisation immédiatement après l'ionisation, comme dans le cas des générateurs connus de tension en dents de scie. La forme d'onde résultante à la sortie 5.6 est, en fait, une tension en dents de soie dont on obtient la fréquence fondamentale en faisant passer l'énergie de sortie dé 5.6 à travers un filtre établi pour laisser passer ladite fréquence fondamentale.
Les détails d'une forme préférée du circuitde base sont représentés à la figure 5. Le tube , décharge dans un gaz 10 comprend une plaque II, une cathode 13 et une grille de commande 12. La plaque II est reliée à la
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borne positive de l'alime,-.tatian , haute' tension à tra- vers deux .résistances 14 et 15, dont la jonction est re- liée à la borne d'entrée 22 à travers le condensateur 24.
La cathode 13 estpolarisée positivement au moyen d'un potentiomètre comprenant les résistances 19 et 21,connec-
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tées ",-1.1Z borncu ;1<; 1 alimu';tatioü a, haute tension, le condensateur shunt usuel 20 étant prévu.
La grille 12 est reliée à la terre à travers une résistance 18 et la borne de sortie 25 est reliée à la plaque II à travers un condensateur d'arrêt 25.
Un grand condensateur 8 est connecté aux bornes de l'a- limentation à haute tension, de manière à mettre à la terre la résistance 14, en ce qui concerne le courant transitoire. Les bornes d'entrée et de sortie 16 et
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17 sont toutes deux reliées à la terre.
Dans ce montage, le condensateur 24 et là résistan- ce 14 correspondent respectivement à C9et R9 de la figure 3.
-'La résistance 15 est prévue pour limiter le courant de décharge, et elle peut être omise, si on le désire. Elle est cependant utile en ce qu'elle aide à remplir les conditions de fonction- nement nécessaires ci-dessus esquissées. Le condensateur-Shunt 20 n'est pas non plus essentiel, et, dans certains cas, il peut être omis avec avantage, mais en général, il a un effet stabili- sateur sur le montage.
La valeur de la résistance 18 n'est.pas à déterminer avec précision, mais elle doit être assez grande pour limiter le courant de grille, tout en notant pas si grande qu'elle empêche la tension de grille de retourner à sa valeur initiale'plus vite que la tension de plaque, quand la décharge s'éteint.
Le montage de la figure 5 fonctionne pratiquement de la même manière que celle décrite à propos de la figure 3 et ne diffère du montage de cette figure qu'en ce qu'il est prévu une grille de commande et ses dispositions accessoires, et dans l'addition de la résistance facultative 15.
L'énergie de sortie aux bornes 17.23 est appliquée à un filtre FIL, établi de manière à laisser passer la fréquence désirée, qui est le sous-multiple 'n' de la fréquence d'entrée.
Pour faire varier le sous-multiple 'n', il suffit de faire varier la polarisation de grille du tube 10, par exemple en faisant varier la polarisation positive de la cathode, par ajustement de la résistance 21.
Des valeurs de 25 à 30 peuvent facile', ent être obtenues par 'n', conformément à cette réalisation de l'invention.
Bien qu'on n'ait décrit ci-dessus que deux modes de réalisation de l'invention, on doit comprendre que ceux-ci n'ont été fournis qu'à titre d'exemples et que de multiples variantes, accessibles, à l'homme de l'art, peuvent ere
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employées, sans sortir de l'esprit de l'invention.