<Desc/Clms Page number 1>
@ "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
<Desc/Clms Page number 2>
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
<Desc/Clms Page number 3>
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.
<Desc/Clms Page number 4>
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
EMI4.1
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
EMI4.2
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
<Desc/Clms Page number 5>
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,
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
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-
EMI6.2
res 18, lequel est accordable pour la sélection d'un. a :i-811'-
EMI6.3
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
EMI6.4
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.
<Desc/Clms Page number 7>
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
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
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-
<Desc/Clms Page number 9>
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 @
<Desc/Clms Page number 10>
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-
<Desc/Clms Page number 11>
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.
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
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
EMI12.2
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,-,,,