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@ "Dispositifs convertisseurs de signaux ondulatoires
L'invention est relative à des dispositifs convertisseurs, de signaux ondulatoires et, plus particulièrement,à ceux du type guide d'ondes qui convertissent ,de façon sélective, des signaux ondulatoires de fréquence fondamentale désirée tout en éliminant pratiquement les signaux ondulatoires à une ou plu- sieurs fréquences en relation harmonique avec les premiers. De tels dispositifs sont particulièrement utiles en ce qui concer- ne les systèmes sélecteurs de signaux ondulatoires pour récep- teurs à haute fréquence et en conséquence, ces dispositifs se- ront étudiés à ce point de vue..
Un type courant de récepteur de signaux ondulatoires à haute fréquence comporte un sélecteur accordable permettant de
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coupler un signal provenant du système d'antenne à un premier dé- tectèur qui peut être un détecteur simple ou un détecteur super- hétérodyne à battements de fréquence.
Le but de ce sélecteur est dévisser passer tous les signaux ondulatoires dont les composantes de fréquences sont comprises dans une bande prédéterminée tout en affaiblissant, de manière pratiquement absolue, les signaux ondulatoires dont les fréquen- ces sont extérieures à cette bande. Un détecteur superhétérodyne peut comporter un cristal de silicium et un oscillateur local utilisé pour l'obtention d'un signal de sortie à fréquence in- termédiaire qui est appliqué à des étages récepteurs successifs classiques en vue de son amplification, de sa détection et de son utilisation.
Il peut être nécessaire que le système sélecteur d'un tel récepteur à haute fréquence, en plus d'être accordable sur une gamme de fréquences relativement large, présente une lar- geur de bande qui reste approximativement constante lorsque le sélecteur est réglé sur la gamme d'accord du système. Sien que des organes soient connues pour assumer une largeur de bande constante dans les systèmes sélecteurs de signaux à fréquence porteuse re- lativement basse, ave'c des composantes de circuit concentrées, la même technique ne s'applique pas aux systèmes sélecteurs à haute fréquence du type "guide d' ondes" qui sont basés pour leur résonnance sur des self-inductions et des capacités réparties.
Les modes d'oscillation indésirables constituent une dif- ficulté additionnelle qu'on rencontre dans de telles structu- res du type "guide d'ondes" ou "résonateur creux". De tels dis- positifs sont, en général, conçus pour fonctionner sur le mode fondamental. Toutefois, un guide d'ondes fésonne simultanément sur d'autres modes dont certains peuvent être des harmoniques de la fréquence fondamentale. Un fonctionnement convenable sur le mode fondamental n'est pas toujours assuré lorsque des modes
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d'oscillations plus élevés sont possibles dans un dispositif du type considéré.
La diminution des possibilités de modes indésirables d'oscillations dans un guide d'ondes ou dans un résonateur creux constitue l'un des problèmes qui se pose dans ce domaine.
Jusqu'à présent, pour favoriser cetains modes de fonctionnement, deux guides d'ondes étaient couplés au moyen d'une ouverture spéciale prévue dans une cloison commune aux deux guides d'on- des. Cette ouverture était conformée de manière à favoriser les signaux associés à certains modes d'oscillations et, en consé- quence, elle tendait à établir une discrimination contre les signaux de modes indésirables entre un guide d'ondes et l'autre.
Des couplages magnétiques et électriques antagonistes sont sou- vent présents dans ce genre de dispositifs, de sorte'que l'un de ces types de couplage agit au détriment de l'autre et l'an- nule en partie.
Suivant l'invention, un dispositif convertisseur de si- gnaux ondulatoires comporte deux guides d'ondes dont les parois ont une partie commune comnortant une ouverture permettant d'ef- fectuer un couplage entre les guides d'ondes dans le mode dé- siré. Le dispositif comporté, en outre, un certain nombre de conducteurs qui sont montés entre les bords (le l'ouverture avec un espacement convenable de manière s'opposer de façon séle- tive à toute action mutuelle indésirable des lignes de force magnétique dans les deux guides d'ondes en ne permettant un cou- plage magnétique que nour Je mode désiré.
L' invention sera mieux comprise à la lecture de la des- cription détaillée qui suit et à l'examen du dessin joint qui représente, à titre d'exemple, non limitatif, une réalisation de ladite invention.
La figure 1 représente en partieschématiquement un système convertisseur de signaux ondulatoires complet utilisant un dispositif convertisseur de signaux ondulatoires réalisant les caractéristiques de la présente invention.
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La figure2 est une coupe longitudinaleeffectuée suivait la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une vue de détail d'une partie du dis- positif de la figure 1.
On considère, tout d'abord, plus particulièrement, la figure 1. Elle représente un système convertisseur de signaux
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ondulatoires complet comportant 1,1"1 i-écertsur de jijn.u:: on),1,). - toires à haute fréquence accordable comprenant un (1.i,,3:I).:;:,t:LE' convertà.eur de .signaux ondulatoires conforme . 1.. ::-'1'.30.Ü, invention. Le récepteur comporte une antenne 10 et un disque con- ducteur 11 qui constitue un contre-poids pour l'antenne. Ladite antenne et lesdits disques sont couplés par une ligne de trans- mission 12 à une cavité de couplage d'antenne 13.
La cavité 13 comporte un potelet de couplage conducteur 14 dont l'une des extrémités est fixée de 'La-on rigide e conductive à l'extré- mité correspondante d'une cloison conductrice 16 de la cavité 13, tandis que l'autre extrémité du potelet 14 est relié', au con- ducteur intérieur de la ligne de transmission 12. La cavité 13 a une longueur effective de l'ordre d'un quart de longueur d'onde à la fréquence moyenne de fonctionnement du récepteur.
Le récepteur de signaux ondulatoires à haute fréquence comporte, en outre, un dispositif convertisseur de signaux ondulatoires 18 qui sert de système sélecteur à fréquence radioélectrique et qui sera décrit plus loin sous une forme plus détaillée. Le dispositif convertisseur de signaux ondulatoires 18 comporte une ouverture 19 dans l'une de ses cloisons pour permettre un
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couplage 'avec la cavité 13 et une ouverture analogue 20 dans avec ln8 c&v4t ile r", i,">¯i, 'je une autre de ses cloisons pour permettre un couplage/de détecteur 22 analogue, dans ses grandes lignes, à la cavité de couplage d'antenne 13.
Les ouvertures 19 et 20 sont munies d'écrans - @ électro-statiques respectifs 30 et 31 comprenant des barres
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conductrices parallèles 32 et 33 traversant les ouvertures dans une direction perpendiculaire à la longueur des cavités 13 et 22.
La cavité 22 comporte une cloison 21 et un potelet de couplage 23. Sur l'extrémité libre du potelet 23 est fixé un connecteur 24 'conçu de manière à être en contact avec la borne d'entrée d'un cristal 25 qui constitue une parte de l'élément détecteur. La borne de sortie du cristal 25 est montée dans un logement cylindrique 26 qui est fixé conductivement à la cloi- son 21 de la cavité 22. Une ouverture 28 munie d'un écran élec- tro-statique 29 dont les 'éléments sont analogues aux éléments précédemment décrits du même type est prévue dans la cloison 21 de la cavité 22. L'ouverture 28 permet à l'énergie de signal provenant d'un oscillateur local 35 du type "résonateur creux" d'être couplé à la cavité du détecteur 22.
La borne de sortie du cristal 23 est reliée à un appareil convertisseur de signaux ondulatoires 36 qui. peut consister en éléments de récepteur hétérodyne bien connus tels qu'un ou plusieurs étages amplifica- teurs à. fréquence intermédiaire, un second détecteur et les cir- cuits d'utilisation des composantes de modulation provenant de ces étages.
Il doit être bien compris que les différents éléments d être qui viennent/décrits peuvent, à l'exception du dispositif con- vertisseur de signaux ondulatoires 18, être de montage et de fonctionnement classiques. Les détails de ces éléments sont bien connus de l'homme du métier, de sorte qu'il semble inutile d'en faire ici une description plus détaillée.
En considérant, dans ses grandes 'lignes, le fonctionnement du récepteur de si- gnaux ondulatoires dans son ensemble et en négligeant momenta- nément le fonctionnement détaillé du dispositif convertisseur de signaux ondulatoires 18 qui sera décrit plus loin, les si- gnaux ondulatoires interceptés par le système d'antenne 10,11,
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sont transmis ar i. J-7--,ne de trans-,.is,sion 12 -1 l- cgxrit 1C. L'ouverture 19 de In cloison 1G de la cavité 13 cïss!r^ ;n cru- plage avec le dispositif convertisseur de si,-n--u.-, onG,ul atc>1-
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res 18, lequel est accordable pour la sélection d'un. a :i-811'-
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ondulatoire re-u s désiré Il e;,ci-i -1si.oil des wl."!'lûU: 011dL1J¯ctO:LI'v.p res;us indésirables.
Le signal ondulatoire reçu s8l... cté \',,,,t anus mis par le système 18 à trave-rs l' ouverture 20 à li c uvi. t0 du détecteur 22. Le signal provenant de l'oscillateur local 35 est également transmis à la cavité du détecteur 22 par l'intermé- diaire de l'ouverture 28. Les deux derniers signaux mentionnas sont appliqués au cristal 25 qui convertit le signal reçu en
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un signal à fréquence intermédiaire en vue c'c son a:':lic,-.t:i,cn à 1'appareil 36.
On considérera maintenant plus iJarticuli,ôre;.ient la par- tie du récepteur conforme aux caractéristiques de la présente invention. Le dispositif convertisseur de signaux ondulatoires 18 comporte deux guides d'ondes sensiblement identiques 40 et 41, tous deux du type à ligne de transmission co-axial e. Par l'expression "guide d'ondes du typeà ligne de transmission co-axiale" il faut entendre un guide d'ondes comportant un conducteur intérieur pratiquement entouré par un conducteur extérieur ou cloison qui joue le rôle d'écran électro-magné- tique .
En conséquence, les guides d'ondes 40 et 41 présentent des cloisons conductrices 42 et 43 telles que chaque guide d'ondes, lorqu'il est excité par un signal ondulatoire à haute fréquence, soit susceptible de différents modes d'oscillations comprenant un mode désiré d'ondes planes. Les cloisons 42 et 43 sont, de préférence, de section rectangulaire, comme repré- senté sur la figure 2, pour faciliter la solution des problè- mes de construction et d'alignement, comme il ressortira clai- rement plus loin. Les conducteurs intérieurs cylindriques creux 46 et 47 sont portés à l'intérieur des cloisons 42 et 43 des guides d'ondes 40 et 41 au moyen de disques isolants 48.
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Les disques 48 sont, de préférence, fixés aux cloisons 42 et
43 dans la zone d'un minimum de tension dans chacun des guides d'ondes et chacun de ces disques est efficace pour maintenir l'axe du conducteur intérieur correspondant aligné avec l'axe du guide d'ondes correspondant.
Les guides d'ondes 40 et 41 sont dans une position rela- tive telle.que les Plans détermines par certaines lignes de force maléfique du mode d'oscillations désire dans une région prédéterminée de chacun d'eux soient parallèles à un plan pré- déterminé. Spécifiquement, ce Plan prédéterminé est perpendicu- laire àun plan passant par les axes longitudinaux des deux guides d'ondes, Les guides d'ondes 40 et 41'sont montés parallè- lement et à proximité l'un de l'autre, de sorte que les cloi- sons 42 et 43 ont une partie ou cloison commune 45.
Les régions prédéterminées indiquées ci-dessus sont, de préférence, proxi- mité des positions de champ magnétique maximum des deux guides d'ondes et, au voisinage de la cloison commune 45. Cette cloison commune comporte une ouverture 50 de préférence rectangulaire à proximité des lignes r'r force magnétique indiquées ci-dessus dans les deux guides d'ondes mentionnés dans les régions pré- déterminées pour assurer un couplage entre les guides d'ondes suivant le mode désiré. L'ouverture 50 a une largeur qui cons- titue une fraction importante de la largeur de la cloison com- mune 45, comme représenté sur la figure 3.
De plus, la dimension longitudinale de l'ouverture 50 est parallèle à celle'des guides d'ondes 40 et 41 et cette dimension longitudinale est suffisam- ment grande pour empêcher le couplage magnétique du mode désiré à une fréquence prédéterminée sensiblement supéri-eure à la une fréquence prédéterminée sensiblement supéri-eure à la fréquence de fonctionnement du dispositif convertisseur de si- gnaux ondulatoires 18. Plus particulièrement, cette longueur peut être approximativement d'une demi longueur d'onde d'une fréquence indésirable en relation harmonique avec la fréquence
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du node désire.
Dans l' 2::er""le re"'1é::;entG sur lc.3 fleure 1 et 3, la lO-;131lCUl de l'ouverture 50 est ai! uc,---(41 c- 1¯ lenteur effective vie l'un ou l'autre des juidc;j 5' éndes 4Ô ou 41, de sorte que cette ouverture ennuie le couplage du =ui,tr".,¯,e hari-oiiique. L'ouverture 50 dans la cloison coi-, une 45 es.t, 1=; outre, déplacée dun côté de 1,a position du r::L..u.- ±.. c''\-.. ou l G, \::.' ...aC. d'un PLc ¯ou poji.-I.-ion L.;." magnétique dc.j cuLlo:::; (1'onc183 40 et 41 dan,3 un but qui cr exposa ci-dessous.
Le dispositif onvertisseur de signaux ondulatoires 18 comporte des organes à commande unique 51 pour le réglage de l'accord des guidesd'ondes 40 et 41 sur une bande de fréque ;ce prédéterminée. Ces organes consistent en une paire de piston..: cylindriques 52 qui traversent les ouvertures 53 prévues dans les parties extrêmes 54 des cloisons conductrices 43 et 42.
Des connecteursélectriques 55 qui sont fixés convenablement dans les ouvertures 53 des parties extrêmes 54 sont en contact avec la périphérie du piston 52. Les extrémités extérieures des pistons 52 sont reliées par une barre transvernsale @6 pour assurer un mouvement simultané des pistons et les extrémités intérieures de ceux-ci sont susceptibles de dans le,, extrémités adjacentes des conducteurs intérieurs creux 46 et 47.
A cet effet, les guides d'ondes 40 et 4L comportent un système sélecteur à double accord réglable dont la longueur effective est égale à une demi-longueur d'ondes d'une fréquence désirée appartenant à une gamme de fréquence prédéterminée, la- dite longueur effective comprenant la partie rentrante décrite et les effets d'extrémités habituels.
Le dispositif convertisseur de signaux ondulatoires 18 comporte un certain nombre de conducteurs 60 qui sont montés entre les bords de l'ouverture rectangulaire 50. Ces conduc- teurs, dont l'espacement relatif est sensiblement inférieur à la largeur de l'ouverture 50 sont reliés de manière conducti-
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ve à chacune de leurs extrémités à la cloison commune 45 suivant la largeur de l'ouverture 50. Chacun des conducteurs 60 est sen- siblement parallèle,au plan déterminé indiqué ci-dessus, de ma- nière à empêcher de façon sélective toute action mutuelle de lignes de force magnétiques indésirables qui peuvent se trouver à proximité de l'ouverture 50 perpendiculairement audit plan
On considérera d'autre part) le fonctionnement du dispo- sitif convertisseur de signaux ondulatoires 18.
On supposera) tout d'abord, que les organes à commande unique 51 ont été ré- glés de manière à accorder les guides d'ondes 40 et 41 sur un signal d'une fréquence désirée comprise dans la gamme d'accord. du dispositif. Les signaux ondulatoires interceptés par le sys- tème d'antenne 10, 11 sont transmis au guide d'ondes 40 au moyen de la ligne de transmission 12 et de la cavité 13. Il est bien connu qu'un guide d'ondes tel que 40 ou 41 résonne à une fré- quence fondamentale et à certaines autres fréquences. En con- séquence, les guides d'ondes 40 et 41 sont susceptibles de dif- férents modes d'oscillations comprenant un mode désiré qui est obtenu pour la fréquence fondamentale.
Suivant ce mode désiré qui est le même pour les deux guides d'ondes, en raison de la similitude géométrique, les plans déterminés par les lignes de force magnétique du mode désiré sont parallèles à un plan dé- terminé qui est lui-même perpendiculaire aux axes des conducteurs intérieurs 46 et 47. L'ouverture 50 permet une action mutuelle entre les lignes de'force magnétiques de l'un des guides d'on- des et celles de l'autre pour les modes d'oscillations désira- bles, étant donné que lesdites lignes appartiennent à des plans tels qu'une ligne de force du guide d'onde 4 0 pénètre dans lé guide d'onde 41 en passant par une section de l'ouverture 50 puis revient au guide d'onde 4 0 en traversant la même section de l'ouverture.
Plus précisément, il peut s'agir d'une ligne de force qui passe du guide d'ondes 40 à travers l'angle supérieur gauche de l'ouverture 50 (voir figure 3) à la gauche du premier @
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conducteur 60 du guide d'ondes 41, puis revient, en passant par l'angle inférieur gauche de l'ouverture 50, au guide d'ondes 40, de manière à former une boucle fermée autour des conducteurs 46 et 47. De même, des lignes de force additionnelles magnéti- ques correspondant au mode désiré et émanant du guide d'ondes 40 pénètrent dans,le guide d'ondes 41 en traversant les autres sec - tions de l'ouverture 50.
Ces lignes de force assurent un coupla- ge magnétique entre les guides d'ondes suivant le mode désiré:
Les conducteurs espacés 60 forment un écran electro-sta- tique en assurant une terminaison aux lignes de force électrique à proximité de l'ouverture 50, ce qui empêche efficacement un couplage électrique entre les guides d'onde 40 et 41. De cette manière, le couplage électrique indésirable qui tendrait à s'op- poser au couplage magnétique désiré est sensiblement éliminé, de sorte 'qu'un couplage presque purement magnétique est possible entre les guides d'ondes.
Les conducteurs 60 remplissent une fonction particulière dans le dispositif convertisseur 18, étant donné qu'ils empê- chent efficacement et de façon sélective toute action mutuelle entre les lignes de force magnétiques à proximité de l'ouverture 50, lesdites lignes de force étant perpendiculaires au plan pré- déterminé indiqué ci-dessus.
Ces dernières lignes de force ma- gnétique indésirables sont celles qui déterminent des plans perpendiculaires au plan du groupe de conducteurs espacés 60: Une telle ligne de force magnétique passe du guide d'ondes 40 par la section extrême de gauche de l'ouverture 50, en consi- dérant le dispositif tel qu'il est représenté sur la figure 1, jusqu'au guide d'ondes 41 puis suit parallèlement le conduc- teur intérieur 47 sur une courte distance et revient enfin au guide d'ondes 40, en passant par la section extrême de droite de l'ouverture 50, de manière à former une boucle fermée. Les conducteurs 60 traversent l'ouverture 50 dans une direction telle qu'ils soient interceptés par de telles lignes de force.
En con-
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séquence, les conducteurs 60 jouent le rôle d'un écran magné- tique du de courants de Foucault contre tout couplage-sauf' un couplage magnétique pur suivant le mode désiré. De cette ma- nière, le dispositif donvertisseur de signaux ondulatoires 18 est efficace pour l'application des signaux!: ondulatoires dési- rés à la cavité 22.
Etant donné que J.'ouverture 50 a une longueur sensible- ment égale à une demi-longueur d'onde du quatrième harmonique indésirable, comme indiqué ci-dessus, le couplage magnétique total devient nul, de sorte que le dit signal indésirable n'est pas transmis à la cavité 22 du détecteur par le guide d'on.des 41. Ainsi, la combinaison de l'ouverture 50, ayant la longueur préférée indiquée ci-dessus et des conducteurs 60 disposés transversalement à ladite ouverture est efficace pour assurer' un fonctionnement amélioré du système sélecteur de signaux on- dulatoires.
On a déterminé que lorsque l'ouverture 50 est dis- posée de tellé manière que son centre soit voisin de la posi- tion du maximum de champ magnétique, le dispositif 18 ne pré- sente pas une largeur de bande uniforme symétrique par rapport à une fréquence.sélectée à laquelle le dispositif peut être ac- cordé, mais présente, au contraire, une largeur de bande pro- portionnelle au carré de la fréquence moyenne d'accord. Pour toutes les positions de réglage., des organes à commande unique 51, on peut obtenir une largeur de bande sensiblement uniforme en décalant l'ouverture 50 du côté de la position d'un maximum de champ magnétique.
Dans le dispositif représenté sur la fig.1, l'ouverture 50 est décalée vers l'extrémité réglable dé la ca- vitédu type coaxial en circuit ouvert résonant en demi-onde formé par les guides d'onde 40 et 41. La position correcte est déterminée lorsque la largeur de bande est la même aux deux extrémités de la gamme d'accord du dispositif convertisseur de signaux ondulatoires 18. On a déterminé par tâtonnements que ce résultat est obtenu avec des dimensions dont la. proportion est sensiblement identique à celle du dispositif de la fig. 1.
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Il a';paralt, rJ' ::,T)rÈ?s i= (le.'3cri-',tton ci-dessus, g;;> i:>i '''j- positif convertisseur de stj11?,UX on"tul,-toires conforrje,, l'in- venti-on permet d'éviter des couplages antagonistes ci=¯ protégeant le dispositif à Il aide d'un écran contre le couplage électri- que et en utilisant le couplage magnétique du mode désiré. De plus, le couplage magnétique d'une fréquence indésirable supé- rieure à la fréquence fondamentale désirée est sup ri@é et unc
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largeur de bande sensiblement uniforme est obtenue :-ou-'-. tOLU 1..j réglages du dispositif, de jorte que les signaux onlul:::.to::,J'2,"; désirés sont transmis cependant que les .signaux incl8,:d::.o(..,b,-,,,
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@ "Wave signal converter devices
The invention relates to converter devices, wave signals and, more particularly, to those of the waveguide type which selectively convert wave signals of desired fundamental frequency while substantially eliminating wave signals at one or more. several frequencies in harmonic relation with the former. Such devices are particularly useful in connection with wave signal selector systems for high frequency receivers and therefore such devices will be studied from this point of view.
A common type of high frequency wave signal receiver has a tunable selector switch to
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coupling a signal from the antenna system to a first detector which may be a single detector or a frequency beat superheterodyne detector.
The purpose of this selector is to unscrew pass all the wave signals whose frequency components are included in a predetermined band while weakening, in a practically absolute manner, the wave signals whose frequencies are outside this band. A superheterodyne detector can include a silicon crystal and a local oscillator used to obtain an intermediate frequency output signal which is applied to successive conventional receiver stages for its amplification, detection and sound. use.
It may be necessary that the selector system of such a high frequency receiver, in addition to being tunable over a relatively wide frequency range, has a bandwidth which remains approximately constant when the selector is set to the range. system agree. Although devices are known to assume constant bandwidth in relatively low carrier frequency signal selector systems, with concentrated circuit components, the same technique does not apply to high frequency selector systems. of the "waveguide" type which are based for their resonance on self-inductions and distributed capacities.
Unwanted oscillation modes constitute an additional difficulty encountered in such structures of the "waveguide" or "hollow resonator" type. Such devices are, in general, designed to operate in the fundamental mode. However, a waveguide simultaneously feaks in other modes, some of which may be harmonics of the fundamental frequency. Proper operation in the fundamental mode is not always ensured when modes
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higher oscillations are possible in a device of the type considered.
The reduction in the possibilities of undesirable modes of oscillation in a waveguide or in a hollow resonator constitutes one of the problems which arises in this field.
Until now, to promote certain modes of operation, two waveguides were coupled by means of a special opening provided in a partition common to the two waveguides. This aperture was shaped to favor signals associated with certain oscillation modes and, therefore, tended to discriminate against unwanted mode signals between one waveguide and the other.
Antagonistic magnetic and electrical couplings are often present in such devices, so that one of these types of coupling acts to the detriment of the other and partially cancels out.
According to the invention, a wave-signal converter device comprises two waveguides, the walls of which have a common part providing an opening making it possible to effect coupling between the waveguides in the desired mode. The device further comprises a number of conductors which are mounted between the edges (the opening with suitable spacing so as to selectively oppose any unwanted mutual action of the magnetic lines of force in the two waveguides by allowing magnetic coupling only in the desired mode.
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the accompanying drawing which represents, by way of non-limiting example, one embodiment of said invention.
Fig. 1 schematically shows a complete wave signal converter system using a wave signal converter device embodying the features of the present invention.
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Figure 2 is a longitudinal section taken along line 2-2 of Figure 1.
FIG. 3 is a detail view of part of the device of FIG. 1.
We consider, first of all, more particularly, Figure 1. It shows a signal converter system
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complete waveforms comprising 1.1 "1 i-ecertur de jijn.u :: on), 1,). - tunable high frequency tunes comprising a (1.i ,, 3: I).:;:, t: LE In accordance with the invention, the receiver comprises an antenna 10 and a conductive disc 11 which acts as a counterweight for the antenna. Said antenna and said discs are coupled by a transmission line 12 to an antenna coupling cavity 13.
The cavity 13 comprises a conductive coupling post 14, one end of which is fixed in a rigid and conductive manner to the corresponding end of a conductive partition 16 of the cavity 13, while the other end of post 14 is connected to the internal conductor of transmission line 12. Cavity 13 has an effective length of the order of a quarter of a wavelength at the average operating frequency of the receiver.
The high frequency wave signal receiver further comprises a wave signal converter device 18 which serves as a radio frequency selector system and which will be described in more detail later. The wave signal converter device 18 has an opening 19 in one of its partitions to allow a
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coupling 'with cavity 13 and a similar opening 20 in with ln8 c & v4t ile r ", i,"> ¯i,' i another of its partitions to allow coupling / detector 22 similar, in broad outline, to the antenna coupling cavity 13.
The openings 19 and 20 are provided with respective electrostatic screens 30 and 31 comprising bars
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parallel conductors 32 and 33 passing through the openings in a direction perpendicular to the length of the cavities 13 and 22.
The cavity 22 comprises a partition 21 and a coupling post 23. On the free end of the post 23 is fixed a connector 24 'designed so as to be in contact with the input terminal of a crystal 25 which constitutes a part. of the detector element. The output terminal of crystal 25 is mounted in a cylindrical housing 26 which is conductively attached to the partition 21 of the cavity 22. An opening 28 provided with an electrostatic screen 29, the elements of which are analogous to those of the cavity. Previously described elements of the same type are provided in the partition 21 of the cavity 22. The opening 28 allows the signal energy from a local oscillator 35 of the "hollow resonator" type to be coupled to the detector cavity. 22.
The output terminal of crystal 23 is connected to a wave signal converter apparatus 36 which. may consist of well-known heterodyne receiver elements such as one or more amplifier stages to. intermediate frequency, a second detector and the circuits for using the modulation components coming from these stages.
It should be understood that the various elements which come / described may, with the exception of the wave signal converter device 18, be of conventional assembly and operation. The details of these elements are well known to those skilled in the art, so that it seems unnecessary to make a more detailed description here.
Considering, in broad outline, the operation of the wave signal receiver as a whole and momentarily disregarding the detailed operation of the wave signal converter device 18 which will be described later, the wave signals intercepted by the wave signal. the antenna system 10,11,
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are transmitted ar i. J-7 -, no trans - ,. is, sion 12 -1 l- cgxrit 1C. The opening 19 of In partition 1G of the cavity 13 cïss! R ^; n cru- range with the converter device of si, -n - u.-, onG, ul atc> 1-
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res 18, which is tunable for selecting one. a: i-811'-
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undulatory received s desired Il e;, ci-i -1si.oil des wl. "! 'lûU: 011dL1J¯ctO: LI'v.p res; us undesirable.
The wave signal received s8l ... cté \ ',,,, t anus put by the system 18 through the opening 20 to li c uvi. t0 of detector 22. The signal from local oscillator 35 is also transmitted to detector cavity 22 through aperture 28. The last two signals mentioned are applied to crystal 25 which converts the received signal. in
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an intermediate frequency signal in view of its a: ': lic, -. t: i, cn to apparatus 36.
We will now consider more iJarticuli, ôre; .ient the part of the receiver according to the characteristics of the present invention. The wave signal converter device 18 comprises two substantially identical waveguides 40 and 41, both of the type having a co-axial transmission line e. By the expression "waveguide of the coaxial transmission line type" is meant a waveguide comprising an inner conductor practically surrounded by an outer conductor or partition which acts as an electromagnetic screen. .
Consequently, the waveguides 40 and 41 have conductive partitions 42 and 43 such that each waveguide, when it is excited by a high frequency wave signal, is susceptible to different modes of oscillation including a mode. desired plane waves. Partitions 42 and 43 are preferably rectangular in cross section, as shown in Figure 2, to facilitate the solution of construction and alignment problems, as will become clear below. The hollow cylindrical inner conductors 46 and 47 are carried inside the partitions 42 and 43 of the waveguides 40 and 41 by means of insulating discs 48.
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The discs 48 are preferably attached to the partitions 42 and
43 in the region of a minimum voltage in each of the waveguides and each of these discs is effective to keep the axis of the corresponding inner conductor aligned with the axis of the corresponding waveguide.
The waveguides 40 and 41 are in a relative position such that the Planes determined by certain lines of evil force of the desired oscillation mode in a predetermined region of each of them are parallel to a predetermined plane. . Specifically, this predetermined plane is perpendicular to a plane passing through the longitudinal axes of the two waveguides. The waveguides 40 and 41 ′ are mounted parallel and close to each other, so that the partitions 42 and 43 have a common part or partition 45.
The predetermined regions indicated above are preferably near the maximum magnetic field positions of the two waveguides and, in the vicinity of the common partition 45. This common partition comprises an opening 50 which is preferably rectangular in proximity to the two waveguides. lines of magnetic force indicated above in the two waveguides mentioned in the pre-determined regions to ensure coupling between the waveguides in the desired mode. The opening 50 has a width which constitutes a significant fraction of the width of the common wall 45, as shown in Figure 3.
In addition, the longitudinal dimension of the opening 50 is parallel to that of the waveguides 40 and 41 and this longitudinal dimension is sufficiently large to prevent magnetic coupling of the desired mode at a predetermined frequency substantially greater than. la a predetermined frequency substantially greater than the operating frequency of the wave signal converter device 18. More particularly, this length may be approximately half a wavelength of an undesirable frequency harmonically related to the frequency.
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of the desired node.
In the 2 :: er "" the re "'1é ::; entG on lc. 3 flowers 1 and 3, the lO-; 131lCUl of the opening 50 is ai! Uc, --- (41 c- 1 ¯ effective slowness of either juidc; j 5 'éndes 4Ô or 41, so that this opening annoys the coupling of the = ui, tr "., ¯, e hari-oiiique. The opening 50 in the partition coi-, a 45 es.t, 1 =; addition, moved to one side of 1, has position of r :: L..u.- ± .. c '' \ - .. or l G, \: :. '... aC. of a PLc ¯ou poji.-I.-ion L.;. "magnetic dc.j cuLlo :::; (1'onc183 40 and 41 dan, 3 a goal which created below.
The wavelength signal converter device 18 comprises single control members 51 for adjusting the tuning of the waveguides 40 and 41 on a predetermined frequency band. These members consist of a pair of cylindrical pistons 52 which pass through the openings 53 provided in the end parts 54 of the conductive partitions 43 and 42.
Electrical connectors 55 which are suitably fixed in the openings 53 of the end parts 54 are in contact with the periphery of the piston 52. The outer ends of the pistons 52 are connected by a cross bar @ 6 to ensure simultaneous movement of the pistons and the inner ends. of these are capable of in the adjacent ends of the hollow inner conductors 46 and 47.
To this end, the waveguides 40 and 4L comprise an adjustable double-tuning selector system, the effective length of which is equal to half the wavelength of a desired frequency belonging to a predetermined frequency range, said effective length including the re-entrant part described and the usual end effects.
The wave signal converter device 18 has a number of conductors 60 which are mounted between the edges of the rectangular opening 50. These conductors, the relative spacing of which is substantially less than the width of the opening 50, are connected. conductively
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ve at each of their ends to the common partition 45 along the width of the opening 50. Each of the conductors 60 is substantially parallel, to the determined plane indicated above, so as to selectively prevent any mutual action. unwanted magnetic lines of force which may be in the vicinity of the opening 50 perpendicular to said plane
The operation of the wave signal converter device 18 will also be considered.
It will be assumed first of all that the single control members 51 have been adjusted to tune the waveguides 40 and 41 to a signal of a desired frequency within the tuning range. of the device. The wave signals intercepted by the antenna system 10, 11 are transmitted to the waveguide 40 by means of the transmission line 12 and the cavity 13. It is well known that a waveguide such as 40 or 41 resonates at a fundamental frequency and at certain other frequencies. Consequently, the waveguides 40 and 41 are susceptible to different modes of oscillation including a desired mode which is obtained for the fundamental frequency.
According to this desired mode which is the same for the two waveguides, because of the geometric similarity, the planes determined by the lines of magnetic force of the desired mode are parallel to a defined plane which is itself perpendicular to the lines of force. axes of the inner conductors 46 and 47. The opening 50 allows mutual action between the magnetic lines of force of one of the waveguides and those of the other for the desired oscillation modes, since said lines belong to planes such that a line of force of waveguide 40 enters waveguide 41 through a section of opening 50 and then returns to waveguide 40 crossing the same section of the opening.
More precisely, it may be a line of force which passes from the waveguide 40 through the upper left corner of the opening 50 (see figure 3) to the left of the first.
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conductor 60 of the waveguide 41, then returns, passing through the lower left corner of the opening 50, to the waveguide 40, so as to form a closed loop around the conductors 46 and 47. Likewise, additional magnetic lines of force corresponding to the desired mode and emanating from the waveguide 40 enter the waveguide 41 by crossing the other sections of the opening 50.
These lines of force ensure magnetic coupling between the waveguides according to the desired mode:
The spaced conductors 60 form an electro-static screen by terminating the lines of electrical force in the vicinity of the aperture 50, which effectively prevents electrical coupling between the waveguides 40 and 41. In this manner, unwanted electrical coupling which would tend to oppose the desired magnetic coupling is substantially eliminated, so that almost purely magnetic coupling is possible between the waveguides.
The conductors 60 perform a particular function in the converter device 18, since they effectively and selectively prevent any mutual action between the magnetic lines of force in the vicinity of the opening 50, said lines of force being perpendicular to the line. pre-determined plan indicated above.
These last undesirable lines of magnetic force are those which determine planes perpendicular to the plane of the group of spaced conductors 60: Such a line of magnetic force passes from the waveguide 40 through the extreme left section of the opening 50, considering the device as shown in FIG. 1, up to the waveguide 41, then follows the inner conductor 47 in parallel for a short distance and finally returns to the waveguide 40, passing by the extreme right section of the opening 50, so as to form a closed loop. The conductors 60 pass through the opening 50 in a direction such that they are intercepted by such lines of force.
In con-
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In sequence, the conductors 60 act as a magnetic shield of the eddy currents against any coupling-except pure magnetic coupling in the desired mode. In this way, the wave signal converter device 18 is effective in applying the desired wave signals to the cavity 22.
Since the aperture 50 has a length substantially equal to half the wavelength of the unwanted fourth harmonic, as indicated above, the total magnetic coupling becomes zero, so that said unwanted signal does not. is not transmitted to the detector cavity 22 through the waveguide 41. Thus, the combination of the opening 50, having the preferred length indicated above and the conductors 60 disposed transversely to said opening is effective to ensure improved operation of the wave signal selector system.
It has been determined that when the aperture 50 is arranged so that its center is near the position of the magnetic field maximum, the device 18 does not have a uniform bandwidth symmetrical with respect to a selected frequency to which the device can be tuned, but has, on the contrary, a bandwidth proportional to the square of the average tuning frequency. For all adjustment positions of the single control members 51, a substantially uniform bandwidth can be obtained by shifting the aperture 50 to the position of a maximum magnetic field.
In the device shown in Fig. 1, the opening 50 is offset towards the adjustable end of the cavity of the half-wave resonant open-circuit coaxial type formed by the waveguides 40 and 41. The correct position is determined when the bandwidth is the same at both ends of the tuning range of the wave signal converter device 18. It has been determined by trial and error that this result is obtained with dimensions whose. proportion is substantially identical to that of the device of FIG. 1.
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substantially uniform bandwidth is obtained: -or -'-. tOLU 1..j device settings, so that the desired signals onlul :::. to ::, J'2, "; are transmitted while the .signals incl8,: d ::. o (.., b , - ,,,