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RECEPTEUR A MODULATION DE FREQUENCE
L'invention a trait à un système de réception pour onde modulée en fréquence dans lequel on peut accorder automatiquement la fréquence mé- diane du discriminateur sur une fréquence déterminée, celle-ci pouvant être différente de la fréquence d'accord naturelle du discriminateur.
On réalise généralement la détection d'une onde porteuse modulée en fréquence en l'appliquant d'abord à un circuit disciminateur de fré- quence, accordé pour résonner sur la fréquence moyenne de la porteuse et qui transforme les ondes modulées en fréquence en ondes modulées en ampli- tude à la même fréquence porteuse. Les ondes modulées en amplitude ainsi
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obtenues sont alors appliquées à un circuit de détection convenable.
Pour obtenir une détection qui ne présente pas de distorsion, la fréquence moyenne du signal doit coïncider avec la fréquence de résonnance du cir- cuit discriminateur accordé. Toute variation entre la fréquence moyenne du signal et la fréquence de résonnance du circuit discriminateur entraine une modification dans la composante unicirectionnelle de la tension de sor- tie du discriminateur. Par exemple, dans le discriminateur classique, com- prenant un détecteur à diode équilibré, la charge du discriminateur est telle que la composante unidirectionnelle de la tension entre ses bornes soit nulle quand la fréquence moyenne et la fréquence de résonnance coïn- cident.
Dans un discriminateur équilibré de cette sorte, il apparait une tension unidirectionnelle positive ou négative aux bornes de la charge du discriminateur suivant les variations qui existent entre la fréquence moyenne et la fréquence de résonnance, le signe de cette tension unidi- rectionnelle étant déterminé par le sens de la variation de fréquence.
De telles variations entre la fréquence moyenne et la fréquence de réson- nance peuvent se produira dans n'importe quel type de récepteurs. Par exemple, dans un récepteur qui emploie des étages d'amplification accor- dés sur la haute fréquence, la fréquence de résonance des circuits accor- dés, bien que relativement fixe quand l'accord a lieu pour recevoir une fréquence prédéterminée, pest dériver légèrement pour diverses raisons, par exemple par suite de la variation de température du circuit accordé.
De plus, dans un récepteur superhétérodyne où se trouvent un oscillateur local et plusieurs étages d'amplification et de limitation accordés sur une fréquence moyenne prédéterminée, la fréquence de résonance de la voie à moyenne fréquence est sujette à de lébères variations pour les mêmes raisons. En outre, la fréquence de l'onde porteuse à moyenne fréquence peut varier par suite du changement de fréquence de l'oscillateur local, dû par exemple aux variations de température de ses circuits.
Dans un récepteur superhétérodyne on maintient habituellement une coïncidence entre la fréquence moyenne et la fréquence de résonance de la voie à moyenne fréquence en utilisant un système automatique de commande de la fréquence pour régler la fréquence de l'oscillateur local en fonction des variations de la composante unidirectionnelle de la tension de sortie
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du discriminateur. Mais si cette commande automatique de la fréquence donne tout à fait satisfaction dans les applications où la fréquence du signal appliquée au discriminateur peut être commandée, elle ne convient pas aux récepteurs dans lesquels la fréquence de l'oscillateur local est fixe, par exemple dans ceux qui comportent un oscillateur à cristal.
L'invention a pour but de remédier à Ces divers inconvénients. Pour cela, on utilise la tension unidirectionnelle résultant du désaccord pour faire varier la polarisation d'un tube à réactance, monté aux bornes du discriminateur, pu pour agir sur les enroulements d'un moteur entrainant un condensateur variable disposé aux bornes du même circuit.
L'invention sera bien comprise en se référant à la description qui suit et aux figures qui l'accompagnent données à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquelles : la figure 1 représente schématiquement le circuit d'un récepteur conforme à l'invention; les figures 2,3 et 4, des variantes de ce circuit.
On a représente sur la figure 1 un récepteur d'onde modulée en fré- quence excité par l'antenne 10, qui est suivi par différents étages d'am- plification HF schématisés en 11. Ce récepteur peut être de n'importe quel type convenable, soit qu'il comprenne différents étages d'amplifica- tion accordés sur la haute fréquence, soit qu'il soit du type superhété- rodyne et, dans ce cas, le bloc 11 comporte un oscillateur local et un changeur de fréquence pour appliquer une onde à moyenne fréquence prédé- terminée au canal accordé sur cette moyenne fréquence.
On peut supposer que le récepteur est ici un superhétérodyne et que le canal à moyenne fréquence se termine par un étage limiteur de modulation d'amplitude constitué par le tube 12, qui comporte une anode 13, une ca- thode 14, une grille de commande 15, une grille écran 16 et un suppresseur
17. L'anode 13 de ce tube est connectée par le circuit primaire accordé 18, du transformateur d'entrée 19, à la borne positive B d'une source de ten- sion unidirectionnelle convenable, constituée par exemple par une batterie non représentée. Le primaire 18 du transformateur 19 est accordé pour résonner sur la moyenne fréquence prédéterminée par un condensateur en
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shunt 20. La cathode 14 est connectée à la borne négative de la batterie par la masse.
La grille écran 16 est connectée à une source convenable de tension positive, par exemple la borne B de la batterie, et est reliée à la masse par le condensateur by-pass 21, de manière connue.
Le transformateur discriminateur 19 comporte également un secondaire 22, qui est accordé à la résonance sur la moyenne fréquence prédéterminée par le condensateur en shunt 23 et dont le point milieu est connecté à la borne haute tension du primaire du transformateur par l'intermédiaire du condensateur 24. Ce transformateur constitue un discriminateur de fré- quence tel que les forces électro-motrices à moyenne fréquence, apparais- sant sur les deux moitiés du secondaire du transformateur, ont des ampli- tudes qui varient en sens inverse lorsque la tension signal varie par rapport à la fréquence intermédiaire de l'onde porteuse, la direction des variations de tension dépendant de la direction de. la déviation de fré- quence.
Aux bornes de chaque moitié du circuit secondaire du transformateur 19, on connecte en série un circuit redresseur afin de détecter les ondes modulées en amplitude qui apparaissent entre leurs bornes. Ces circuits redresseurs sont connectés de façon symétrique, de manière bien connue, si bien que la tension qui apparait aux bornes de leurs résistances de charge égales 28 et 33, est nulle quand la tension signal a la fréquence intermédiaire désirée, et quand la fréquence de résonan ce du transforma- teur coïncide avec cette fréquence.
La borne; supérieure du secondaire 22 est connectée, comme le repré- sente la figure, à l'anode 25, de la diode 26, dont la cathode 27, est con- nectée par la résistance de charge 28, et par la bobine de choc à haute fréquence 29, à la partie médiane du secondaire 22 du transformateur. De même, la borne inférieure de ce secondaire est connectée à l'anode 30, de la diode 31, dont la cathode 32 est reliée par la résistance 33, et par la bobine 29 à la même partie médiane. Les résistances de charge 28 et 33 sont shuntées pour les courants à haute fréquence par le condensateur 37, et la borne négative de la résistance 33 est mise à la masse. Il est évi- dent que, dans ces conditions, une tension à la fréquence du signal appa- ra.it aux bornes des résistances de charge 28 et 33.
Cette tension ne com- porte pas de composante unidirectionnelle lorsque la fréquence moyenne @
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et la fréquence de résonance coïncident. Mais lorsque ces deux fréquences diffèrent l'une de l'autre la composante unidirectionnelle augmente dans l'une des diodes 26 ou 31 et décroît dans l'autre, suivant la direction de la variation de fréquence, si bien qu'il apparaît alors une tension unidirectionnelle positive ou négative aux bornes des résistances 28 et 33. La tension signal peut être appliquée par l'intermédiaire du condensa- teur de blocage 34, au potentiomètre 35, qui règle son volume, et ensuite à tout système convenable de reproduction du son, figuré ici par le bloc 36.
Celui-ci comprend de préférence un certain nombre d'étages d'amplifi- cation et un haut-parleur ou tout autre dispositif destiné à reproduire convenablement la musique ou la voix transmises par l'onde porteuse.
Si, comme on le suppose, la fréquence intermédiaire du signal inci- dent n'est pas commandée, on peut maintenir l'accord propre du discrimina- teur en contrôlant la fréquence de résonance du transformateur 19 de ma- nière à assurer la coïncidence entre la fréquence moyenne de l'onde por- teuse et la fréquence de résonance. Dans ce but, on a monté en shunt sur le condensateur 23 un condensateur variable 38, de capacité relativement faible, ce condensateur est constitué par deux plaques fixes 39 et 40, et par une plaque mobile 41, dont le mouvement est commandé par un bras relié à l'élément mobile 42 d'un galvanomètre. Etant donné que le conden- sateur 38 ne doit assurer que de très légères variations de capacité, les éléments mobiles peuvent être'de très petite taille.
Par exemple, la plaque mobile 41 peut être reliée à l'aiguille d'un micro-ampèremètre. Cet élément 42 du micro-ampèremètre, ou du galvanomètre est connecté entre les bornes extrêmes des résistances de charge 28 et 33, et est suffisam- ment amorti par sa propre inertie, pour réagir seulement aux composantes unidirectionnelles de tension apparaissant entre les bornes des ces ré- sistances.
L'élément 42 du galvanomètre qui répond aux variations de ten- sion doit avoir par conséquent une résistance élevée par rapport à la somme des résistances 28 et 39. l'explication suivante montrera que lorsque la fréquence moyenne de l'onde signal coïncide avec la fréquence de résonance du transformateur 19, aucune tension unidirectionnelle n'est appliquée à l'élément 42 du
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galvanomètre, si bien que l'aiguille garde sa position initiale. De pré- férence, par conséquent, on utilisera pour l'échelle du galvanomètre ou du micro-ampèremètre une échelle dont le zéro est au centre de manière à ce qu'en l'absence d'excitation l'aiguille conserve sa position médiane.
Si maintenant la moyenne fréquence du signal varie dans une direction ou dans l'autre, par rapport à la fréquence de résonance du circuit accordé du transformateur 22, une tension unidirectionnelle positive ou négative est appliquée à l'élément 42 dans un sens qui dépend du sens des varia- tions de la fréquence. Cette tension fait donc déplacer l'élément du gal- vanomètre dans une direction ou dans l'autre ce qui modifie la capacité du petit condensateur 38 dans un sens tel que la fréquence de résonance du secondaire du transformateur vient à coïncider sensiblement avec la nouvelle fréquence moyenne du signal incident.
Sur la figure 2, on a représenté un dispositif dans lequel deux tu- bes à réactance sont connectés respectivement entre les bornes opposées du secondaire du transformateur et la masse. Ces tubes à réactance peuvent agir, soit comme capacité soit comme inductance entre les bornes du cir- cuit oscillant. Dans le récepteur de la figure 2, les parties connues de cet appareil sont semblables à celles de la figure 1 et on a donné aux éléments correspondants les mêmes numéros de référence sur les deux fi- gures.
On a représenté sur la figure 2 deux tubes 45 et 46, connectés respectu- vement entre les bornes supérieure et inférieure du secondaire 22 du trans- formateur et la masse. Ces tubes sont connectés comme des tubes à réac- tance et comprennent les anodes 47 et 48 respectivement connectées par les condensateurs 49 et 50 aux bornes du secondaire 22 du transformateur.
Les cathodes 51 et 52, des tubes 45 et 46 sont mises à la masse par les résistances 53 et 54 respectivement. Celles-ci sont shuntées par les con- densateurs 55 et 56. Les anodes 47 et 48 des tubes 45 et 46 sont aussi connectées par les bobines de choc à haute fréquence 57 et 58 respective- ment à la borne positive B d'une source convenable non représentée de ten- son unidirectionnelle. La borne négative de la batterie est connectée par l'intermédiaire de la masse aux cathodes 51 et 52 des tubes à réactance.
Ceux-ci comportent en outre les suppresseurs 59 et 60 connectés repective-
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ment aux cathodes 51 et 52 et les grilles écran 61 et 62 reliées à la borne positive B de la batterie. Les grilles écran 61 et 62 sont décou- plées à la masse par les condensateurs 63 et 64. L'impédance des tubes 45 et 46 est commandée respectivement par les grilles de commande 65 et 66. Celles-ci sont connectées à la borne positive de la résistance de charge 28 du discriminateur par les résistances de découplage 69 et 70, qui sont reliées au point milieu du filtre constitué par la résistance 67 et le condensateur 68.
Les grilles de commande sont également connec- tées aux anodes 47 et 48 par les résistances 71 et 72, en série avec les condensateurs 73 et 74 respectivement, et sont reliées à la masse par les condensateurs 7a et 72a. Les résistances 71 et 72 forment avec les condensateurs 71a et 72a des circuits déphaseurs qui seront décrits plus en détail par la suite.
Dans le fonctionnement du circuit de la figure 2, le circuit discri- minateur de fréquence est disposé de manière à appliquer, à la borne po- sitive de la résistance de charge 28, une tension qui varie à partir d'une valeur prédéterminée, par exemple la tension de la masse, soit positive- ment, soit négativement suivant les variations de la fréquence porteuse intermédiaire par rapport à la valeur désirée. Ces variations de tension unidirectionnelle sont appliquées aux grilles de commande 65 et 66 des tubes 45 et 46, par l'intermédiaire du filtre 67-68. Les tubes 45 et 46 répondent à ces variations de tension de grille par une modification de la réactance entre l'anode et la cathode de chacun d'eux d'une manière qui va être décrite maintenant.
Etant donné que les circuits anode-cathode des tubes 45 et 46 sont connectés en série entre les bornes du secondaire 22 du transformateur discriminateur, des variations dans la réactance apparente anode-cathode peuvent effectuer les variations désirées dans l'accord du transformateur discriminateur. On comprend que pour un changement de la fréquence moyenne de l'onde porteuse, la variation de tension de grille appliquée aux tubes 45 et 46 correspond à une variation de l'impédance anode-cathode des tu- bes dans un sens tel que la fréquence de résonance du discriminateur ac- cordé suive la fréquence moyenne du signal reçu. On peut commander le sens du rattrapage de l'accord réalisé par les tubes 45 et 46 en faisant varier le sens du couplage entre les enroulements 18 et 22 du transforma- teur.
Le sens de ce couplage doit, par conséquent, être tel que la varia-
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tion de la moyenne fréquence apporte un changement semblable et non un changent opposé de la fréquence de résonance du discriminateur.
La réactance effective entre l'anode et la cathode des tubes 45 et 46 peut être, soit inductive, soit capacitive. Avec le circuit représenté les impédances anode-cathode des tubes 45 et 46 se comportent effective- ment comme des inductances connectées en série. On remarquera que dans le tube 45 par exemple, les oscillations apparaissant aux bornes du secon- daire 22 sont appliquées par les condensateurs 49 et 73, et par la résis- tance 71 à la grille de commande 65, et par le condensateur 49 à l'anode 47. La tension du transformateur est de même appliquée au tube 46. L'im- pédance du-condensateur de blocage 73 est faible par rapport à celle de la résistance 71.
Etant donné que l'impédance entre la grille 65 et l'anode 47 est essentiellement résistive --La tension sur la grille 65 est en retard par rapport à la tension du circuit oscillant 22-23 d'en- viron 90 . Par suite, étant donné que le courant dans l'anode 47 est en phase avec la tension de la grille 65, le courant anodique du tube 45 est également déphasé en retard d'environ 90 par rapport à la tension du circuit accordé 22-23. En d'autres termes, l'impédaice anode-cathode du tube 45 est effectivement inductive. On peut faire varier la valeur de cette inductance en faisant varier la tension unidirectionnelle appli- quée à la grille de commande 65, ce qui modifie l'intensité du courait qui traverse le circuit anodique.
Ainsi, quand la grille de commande de- vient plus positive, l'inductance effective croît. Cette inductance peut faire varier la fréquence de résonance du circuit accordé comprenant le secondaire 22 et le condensateur 23, ce qui a pour effet de modifier dans le sens voulu l'accord du discriminateur en fonction des variations de la moyenne fréquence du signal reçu.
On a représenté sur la figure 3 une autre variante de l'invention selon laquelle la capacité d'entrée d'un aplificateur électronique per- met de modifier la capacité du circuit oscillant dans le sens voulu.
Les parties conventielles du récepteur de la figure 3 sotn semblables à celles des circuits de la figure 2 et de la figure 1 et portent également les mêmes numéros de référence..
Sur la figure 3, on a représenté deux tubes 80 et 81 à coefficient d'amplification u variable dont les circuits d'entrée grille-cathode sont
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connectés respectivement entre le point haut ou le point bas du secondaire 22 et la masse. Les tubes 80 et 81 comportent des cathodes 82 et 83, con- nectées respectivement à la masse par l'intermédiaire des résistances 84 et 85 et des condensateurs 86 et 87. Les tubes 80 et 81 comportent égale- ment des grilles de commande 88 et 89, connectées rectivement au point à haute tension et au point à basse tension du secondaire du transforma- teur accordé 22 par les condensateurs 90 et 91.
A titre d'exemple, on a figuré les tubes 80 et 81 sous forme de pentodes comprenant les grilles écran 92 et 93 connectées à une source de tension positive, par l'inter- médiaire de la borne B d'une batterie non représentée, et découplées à la masse par les condensateurs 94 et 95. Les pentodes 80 et 81 comportent, enoutre, des suppresseurs 96 et 97, connectés directement aux cathodes 82 et 83, et des anodes 98 et 99, connectées à la borne positive B de la bat- terie dont la borne négative est mise à la masse et reliée ainsi aux ca- thodes 82 et 83.
Pour commander les capacités d'entrée des tubes 80 et 81, on connecte les grilles de commande 88 et 89, par l'intermédiaire d'un filtre compre- nant la résistance 101 et le condensateur 102, à la borne positive de la résistance de charge 28 du discriminateur. Des résistances 103 et 104 sont connectées entre le filtre et les grilles de commande 88 et 89.
Il est bien connu que dans les tuibes électroniques comportant une ca- thode qui émet- des électrons, une anode qui les recueille, une grille qui commande le flux électronique entre la cathode et l'anode, il exista, des capacités inter-électrodes dont les valeurs sont fixes lorsque le' tube est au repos et dont les valeurs varient lorsque la cathode émet un flux élec- tronique.
Ceci peut être expliqué par la théorie de l'espace de charge suivant lequel un nuage d'électrons entoura.nt la cathode du tube constitue effec- tivement une partie de cette cathode korsqu'il s'agit de calculer la ca- pacité grille-cathode. Lorsque la grille de commande devient plus négative, le nuage électronique constituant la charge d'espace est repoussé loin de la grille si bien que l'espace entre la grille et la surfa.ce approximative du nuage augmente ceci revient à augmenter la distance qui sépare les pla-
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ques fictives dans le condensateur, donc à diminuer sa capacité. Inverse- ment, lorsque la grille de commande devient plus positive, la distance entre elle et le nuage électronique diminue ce qui augmente la capacité d'entrée du tube.
A partir de cette explication, le fonctionnement du récepteur de la figure 3 est facile à comprendre. Comme il a été dit précédemment, le cir- cuit discriminateur de fréquence fait qu'on applique à la borne positive de la résistance 28 une tension qui varie à partir d'une valeur prédéter- minée, par exemple la tension de la masse, soit positivement soit négati- vement, suivant le sens des variations de la moyenne fréquence de l'onde porteuse par rapport à la valeur désirée.
Ces variations de tension unidirectionnelle sont appliquées aux gril- les de commande 88 et 89 des tubes 80 et 81 par l'intermédiaire du filtre 101-102. En réponse à ces variations de tension de grille, la capacité grille-cathode des tubes 80 et 81 varie. Ces capacités grille-cathode étant connectées en série entre le point haut et le point bas du secon- daire 22, des variations de leurs capacités peuvent introduire des va- riations dans l'accord du secondaire du discriminateur. Pour une variation de la fréquence porteuse, la variation de la tension de grille appliquée aux tubes 80 et 81 est telle que la capacité d'entrée de ce tube change de façon à ce que la fréquence de résonance du circuit discriminateur accordé suive la fréquence moyenne, qui a varié, du signal reçu.
L'invention décrite en accord avec les figures 2 et 3 n'est pas limi- tée à l'utilisation de tube à réactance connecté entre chacune des bornes du secondaire 22 et la masse. La réactance de ce tube est très faible et les variations de réactance imposées pour la commande sont extrêmement petites. Cette variation nécessaire peut s'obtenir à partir d'un seul tube électronique, l'autre étant remplacé par un condensateur fixe équili- bré, de faible valeur, connecté entre la masse et une borne du secondaire 22.
Sur la figure 4, on a représenté une autre variante de l'invention dans laquelle le nombre nécessaire de tubes électroniques se trouve ré- duit en utilisant les variations de capacité interélectrodes des tubes
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redresseurs du discriminateur de façon à réaccorder le circuit du discri- minateur. De même que dans le cas précédent les parties de la figure 4 correspondant aux parties des figures 1, 2 et 3 portent les mêmes numé- ros de référence.
Le circuit discriminateur de la figure 4 diffère de ceux des figures 1, 2 et 3 en ce que les redresseurs connectés en opposition, en série, constituant une partie du discriminateur, comportent des grilles de com- mande et sont des tubes à coefficient d'amplification u variable au lieu des diodes 26 et 31 des figures précédentes. En ce qui concerne toutefois leur fonction de détection, les tubes à grille de commande 110 et 111 fonctionnent de la même façon que les diodes 26 et 31, la fonction de redressement s'effectuant entre les grilles 112 et 113 respectivement et les cathodes correspondantes 114 et 115.
Sur la figure 4, la borne posi- tive du secondaire du discriminateur est connectée à la grille de comman- de 112 du tube 110 et la borne à basse tension du secondaire 22 est connectée à la grille de commande 113 du tube 111, les/cathodes 114 et 115 des tubes 110 et 111 étant connectées aux bornes opposées des résistances 28 et 33, de la même façon que dans le cas des figures 1, 2 et 3. Les tubes 110 et 111 comportent des anodes 116 et 117, dont chacune est con- nectéé par des résistances 118 et 119, destinées à limiter les courants, à la borne positive de la résistance 28 par l'intermédiaire du filtre comportant la résistance 120 et le condensateur 121.
Le fonctionnement du système accordé de la figure 4 sera bien compris si l'on remarque que les capacités grille-cathode des tubes 110 et 111 sont connectées en série par les résistances de charge 28 et 33, entre les bornes du secondaire 22 du discriminateur. Comme il a été dit précé- demment, la capacité grille-cathode d'un tube lors de son fonctionnement est une fonction du courant anodique. Il est évident qu'en choisissant convenablement les constantes du tube, les variations des capacités d'entrée connectées aux bornes du circuit discriminateur accordé 22-23 peuvent permettre de modifier la tension anodique unidirectionnelle appliquée par le filtre 120-121 de manière à réaccorder le secondaire du discriminateur et à conserver les conditions de résonance lorsque la
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moyenne fréquence du signal incident varie.
Bien que l'on ait décrit seulement quelques cas particuliers de l'invention, il est bien évident qu'on peut y apporter diverses modifica- tions tout en respectant les principes énoncéans sortir du domaine de l'invention.