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Amplificateur haute fréquence sans distorsion.
Cette invention se rapporte à des amplificateurs à haute fréquence et en particulier à des connexions de circuits destinas à des amplificateurs à haute fréquence utilisant des lampes à point d'annulation éloigné.
Dans les amplificateurs à haute fréquence employant des lampes à point d'annulation éloigné, dans des conditions norma- les de fonctionnement, on a constaté que la réponse est non-li- néaire quand on porte la courbe du gain pour l'entrée de la porteuse en fonction de la sortie de la porteuse. Ceci provo- que une distorsion considérable de l'enveloppe de modulation de l'onde porteuse, qui est particulièrement perceptible pour des taux élevés de modulation et pour des niveaux élevés de l'entrée de la. porteuse. La distorsion est due à la propriété inhérente aux caractéristiques de fonctionnement des lampes et non au cal-
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cul défectueux de composantes du circuit.
En choisissant le point de fonctionnement à une valeur appropriée du courant anodi- que, la sortie résultante devient complètement asymétrique qu?nt à l'enveloppe de modulation. Afin de corriger ce désavanta- ge inhérent, il est proposé, suivant cette invention, d'introduire un couplage en retour inverse de caractère tel qu'il maintienne le courant anodique moyen de la lampe substantiellement constant dans le cycle basse fréquence, en d'autres mots, d'empêcher la. variation du courant anodique au rythme acoustioue de la modula- tion. Si on tolère le variation du courant anodinue, la distor- sion résultante est équivalente à une détection partielle dans les étages à haute fréquence.
Dans les amplificateurs à haute fréquence, une des exigences primordiales pour l'amplification fidèle est qu'il n'y ait pas de détection ou de redressement de la composante de modulation du signal.
Un but de l'invention est d'empêcher la distorsion de l'enveloppe de modulation de l'onde porteuse, qu'on rencontre autrement lors de l'emploi de lampes à point d'annulation Aloi- gné dans des amplificateurs haute fréquence.
Un autre but de l'invention est d'empêcher la distorsion de l'enveloppe de modulation de l'onde porteuse par des amplifica- teurs haute fréquence utilisant des lampes à point d'annulation éloigné quand ils fonctionnent à des taux de modulation élevas.
Un but encore de l'invention est d'empêcher la distor- sion de l'enveloppe de modulation de l'onde porteuse par des am- plificateurs haute fréquence utilisant des lampes à point d'annu- lation éloigne quand ils fonctionnent à des niveaux élevés de la tension d'entrée de la porteuse.
Un autre but de l'invention est d'empêcher pratinuement une détection même partielle du signal de modulation quand il passe dans un amplificateur à haute fréquence utilisant des lam- pes fonctionnant avec un point d'annulation éloigné.
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D'autres buts de l'invention ressortiront de la descrip- tion suivante faite avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
La fig.1 est un schéma général et la fig.2 un schéma détaillé d'un système de transmission par fil d'un courant por- teur, qui renferme un amplificateur baute fréquence appliquant les principes de l'invention; la fig.3 est un ensemble de courbes utiles à l'explica- tion de certaines particularités de l'invention.
Le système que montrent les fig.l et 2 et qui sert d'exemple d'exécution de l'invention, est un système de communi- cation à fréquence porteuse qui utilise seulement un seul canal pour le fonctionnement "simplex".
Les systèmes du type ci-dessus peuvent comporter divers centres ou stations de communication nui sont équipés chacun d'un Metteur et d'un récepteur. Cornue une seule voie de commu- nication est dispoinble, l'émetteur aussi bien que le récenteur doivent fonctionner sur la même fréquence porteuse. Ceci prsen- te un problème difficile pour éviter l'interaction entre l'émet- teur et le récepteur qui sont situés à la même station et qui doivent chacun être au même moment rapidement disponibles pour le fonctionnement à une cadence rapide lorsque la communication est établie entre deux stations situées à distance.
En d'autres mots, quand à la. station A, l'opérateur parle à la station B, l'émetteur de A doit fonctionner tandis que le récepteur de A doit être inopérant. D'autre part, à la station B le récepteur doit fonctionner et l'émetteur doit être inopérant. Au moment suivant, lorsque l'opérateur de B désire répondre à A, l'ordre doit être inversé et le récepteur de A doit entrer en service tandis que l'émetteur doit être silencieux, non seulement quant à la modulation comprenant la parole de l'opérateur de la sta- tion A mais également quant à la fréquence porteuse, étant donné qu'il ne peut pas y avoir deux porteuses au même moment.
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Le fonctionnement d'un système de ce type présente di- verses autres ratifications qui seront exposées en détail ci-après.
Il suffit de dire qu'autrefois de tels systèmes requéraient des réalisations étudiées de commutation afin que la communication puisse avoir lieu.sans beaucoup de perte de temps, de la même façon que, per exemple, par une simple ligne télénhonique, Ces systèmes de commutation utilisaient un nombre considérable de relais et d'autres commutateurs récanisues de trensfert afin de faire permuter les circuits de réception et de transmission et d'effectuer l'alimentation des différents élémente (les circuits.
De:; relais présentent le désavantage inhérent de possé- der de l'inertie mécanique. En outre, des difficultés résultent des contacts mobiles par les crachements et cliouetis qui, dans le^ systèmes considérés ici, contrecarrent sérieuse' ent un fonc- tionnevent régulier.
Dans les systèmes antérieurs, la commutation principale nécessitait l'emploi de commutateurs de passage qui devaient être actionnés manuellement pour passer du fonctionnement d'émission à celui de réception et vice et versa. Dans de tels systèmes, les deux circuits d'entrée et de sortie de l'émetteur et du récepteur se terminaient à des contacts du commutateur. La, nécessité d'avoir ces circuits alternativement connectas ov interrompus constitue un. sérieux désavantage.
Ce fonctionnement était sueleue peu amé- lieré en terminant les circuits à des enroulements hétérogènes qui nécessitaient un équilibrage soigneux et difficile des ré- seaux d'entrée et de sortie.
Le système actuel a pour objet principal le fonctionnement automatioue en "simplex" sans aucun des désavantages susmention- nés, en fournissant des dispositifs électroniques pour condi- tionner automatiquement les divers circuits pour leur fonction opérante ou inopérante, comme le demande l'emploi normal du système.
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Une caractéristicue particulière de ce système est ou'il supprime la nécessité d'employer des systèmes de commutation mé- canioue de n'importe quelle forme.
Un autre avantage offert par le système de communication suivant cette invention est que les enroulements hétérogènes ter- minant le circuit sont montés avec celui-ci et nue les circuits termines auparavant de la sorte peuvent être connectas directement ensemble.
Une caractéristique additionnelle d'importance primordiale du système réside dans le taux accru d'échange de communication par une voie unique, grâce à la fourniture de circuits électro- niques de commande présentant des constantes de temps de fonc- tionnement inférieures au temps syllabique de la parole humaine.
Le système trouve une utilité particulière dans le com- muni cation par courant porteur qui utilise des lignes d'énetgie comme moyen de conduction du courant à fréquence porteuse d'un centre de communication à l'autre. Dans de tels systèmes, le fonctionnenient à fréquence unioue est particulièrement avantageux parce qu'il simplifie l'équipement et fait un emploi complet' des facilités limitées qu'offre une ligne d'énergie pour la conduc- tion de courant à fréquence porteuse.
C'est pour cette raison que le système est intitulé et décrit comme un système à courant porteur bien que cela n'implique aucune limitation et qu'il n'y ait aucune différence de l'arrangement général de base des cir- cuits, oue l'énergie haute fréquence transmise soit transportée par des fils ou soit émise dans l'éther.
La ligne d'énergie est indiquée par les conducteurs 1, 2, et a et peut être une ligne à courant continu ou une ligne à courant alternatif biphasé ou triphasé. La. fréquence porteuse est imprimée en supplément à une paire de lignes représentéesici par ?, et ?;, au moyen d'un système de couplage utilisant des condensa- teurs 4, 5, 6 et 4', 5', 6' en série afin de réduire à un mini- mum l'arrêt inopiné de la haute tension de la ligne d'énergie.
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Ces condensateurs présentent une impédance plèvre vis-à- vis de la fréquence de l'énergie et une impédance comparativement faible vis-à-vis de la fréquence porteuse. Une réactance haute frécuence 7 se trouve en série avec les condensateurs 4, 5, 6 et se termine à la masse; de même, une réactance h?ute fréquence 7' se trouve en série avec les condensateurs 4', 5' et 6'. Ces réac- tances ont pour but d'obtenir une impédance relativement élevée vis-à-vis de la fréquence porteuse à transmettre. Une unité d'accord de ligne est insérée entre le circuit de couplage et l'émetteur et est représentée ici sous forme schématique, afin d'adapter l'impédance de la ligne au circuit de sortie de l'émetteur.
L'émetteur et le récepteur sont représentés par un seul croquis puisoue l'invention permet l'interconnexion perma- nente de ces unités ainsi qu'on le verre plus loin et tous les deux sont liés de façon permanente à l'unité d'accord de ligne.
Les blocs T et T' indiquent les appareils téléphoniques reliés à l'émetteur et au récepteur. Les autres unités de la fig.l, représentant chacune un centre de communication, sont identi- ques à celle qui vient d'être décrite. Leurs composantes si- milaires sont repérées par des références identiques.
En se référant à la fig.2, les éléments essentiels du circuit d'un émetteur-récepteur complet y sont représentés sous une forme simplifiée. On peut appliquer les nouveaux circuits électroniques de commande à tout type de récepteur et d'émetteur.
Afin de simplifier, les composantes du circuit de 1' metteur comprennent tous les éléments essentiels pour une unité complète de fonctionnement. De même, on a choisi dans le récepteur un circuit simple à haute fréquence accordée. On n'a 'cas désir apporter une limitation en représentant ces circuits qui peuvent être modifiés suivant les circonstances afin d'avoir plus de sélectivité en incluant d'autres circuits accordés ou en em- ployant un récepteur du type superhétérodyne. Semblablement, dans l'émetteur on peut employer d'autres types d'oscillateurs ou \
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de modulateurs bien connus en technique, afin de maintenir n'im- porte quelle caractéristique souhaitée de transmission.
Des dispositions sont prises pour que le système fonctionne comme suit:
1) quand des signaux doivent être transmis, pour rendre le récepteur inopérant pour la tension de sortie complète de l'émetteur, avant et pendant la transmission de la porteuse
2) pour libérer le bloc récepteur après que la transmis- sion de la porteuse a cessé, encore assez tôt pour recevoir le début de la partie suivante de la conversation qui arrive.
3) pour rendre l'émetteur inopérant au moyen du signal reçu avant l'arrivée de celui-ci à l'appareil récepteur et durant l'intervalle de réception.
4) pour supprimer le blocage de l'émetteur après que la réception est terminée, assez tôt pour empêcher la perte d'une partie de la conversation suivante.
D'autres particularités du fonctionnement grâce auxquelles les exigences ci-dessus peuvent être satisfaites sont la carac- téristique de succession de temps du système de commande et une succession de niveaux fournissant une réduction complémentaire de la constante de temps du fonctionnement. Cela sera complète- ment décrit en rapport avec le circuit que représente la fig.2.
Les composantes enfermées par un rectangle en ligne pointillée représentent l'appareil récepteur, celles qui sont dans un autre carré, le circuit de transmission de la fréquence du signal ainsi nu'une partie du circuit de commande de l'émet- teur, tandis que celles qui se trouvent dans un troisième carré représentent les composantes principales de l'émetteur. Un micro- téléphone manuel unique 8 est prévu pour la transmission et la réception de signaux et est relié, par une ligne téléphonique com- prenant des conducteurs 9 et 10 en série avec la source de ten- sion microphonique habituelle représentée par la batterie 11, au circuit d'entrée de l'émetteur et au circuit de sortie du récep- teur. Ces deux circuits sont donc reliés de façon permanente l'un
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à l'autre par les lignes téléphoniques 9 et 10.
De même, le cir- cuit d'entrée du récepteur et le circuit de sortie de l'émetteur sont reliés de façon permanente l'un à l'autre par des conducteurs 11 et 12 qui aboutissent finalement à l'unité d'accord de ligne représentée sur la fig.l. Avant de discuter le circuit, on peut mentionner ici ou'une interconnexion permanente de ce genre n'aurait pu être effectuée auparavant par suite de l'interaction qu'un ;metteur aurait eue avec un récepteur et vice-versa, provo- quant une oscillation importante du système entier dite "chant" dans la pratique téléphonique. De nombreux relais et commutateurs devaient être utilisés pour transférer les lignes téléphoniques 9 et 10 ainsi que les conducteurs d'entrée et de sortie 11, 12 aux circuits en fonctionnement.
Le récepteur comporte, dans un arrangement normal de circuit, les lampes à vide 13, 14 et 15 où la lampe à vide 13 remplit la fonction d'une amplificatrice de la fréquence por- teuse ayant son circuit d'entrée, entre la grille 16 et la ca- thode 17, connecté aux conducteurs 11 et 12 par un système de couplage convenable.
La présente invention d'amplificateur à haute fréquence sans distorsion est appliquée à la lampe 13 et comprend la com- binaison d'éléments de découplage résistants capacitifs et inductifs 25, 26 et 27 dans le circuit cathodique de la lampe 13. La lampe 13 reçoit une entrée à porteuse modulée d'un trans- formateur 18 qui est accordé par le condensateur 19 et d'un circuit accordé en série comprenant l'enroulement primaire 20 du transformateur 18, un condensateur série 21 et un enroulement secondaire 22 du transformateur d'entrée 23. L'enroulement pri- maire 24 de ce dernier est relié directement aux conducteurs 11 et 12.
On a représenté la lampe à vide 13 comme étant une ampli- fica.trice de tension par pentode prenant des tensions d.e fonc- tionnement à une source figurée ici par la. batterie 28. En se réfé. rant au réseau susmentionné dans le conducteur cathodique, l'in-
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ductance 27 est une réactance qui présente une impédance rela- tivement élevée pour les fréquences de modulation tandis que sa résistance ohmique est de valeur telle qu'elle fournira une chute de tension convenable pour la polarisation de grille. Il est souhaitable que l'inductance 27 soit du type à noyau magné- tique afin de fournir aisément l'inductance élevée que requiert la plupart des services.
En d'autres mots, la polarisation de grille est obtenue par la résistance ohmiaue inhérente à la bobine d'arrêt 27. Si la bobine d'arrêt ne présente pas une ré- sistance ohmique de valeur suffisamment élevée, on peut insérer une résistance en série avec elle. D'autre part, si la valeur chmique de l'inductance 27 est trop élevée, ce qui provoque une polarisation excessive de la grille de la lampe, on peut insérer une batterie compensatrice entre la ruasse et le retour de grille avec une polarité telle qu'elle fournisse une polari- sation convenable afin de contrecarrer la polarisation négative produite par la résistance ohmique élevée.
Supposons oue nous ayons l'inductance convenable 27 pourvue de la résistance ohmique de valeur nécessaire pour qu'aucune batterie de polarisation auxiliaire ne soit nécessaire. En parallèle avec l'inductance 27, nous avons la résistance 25 qu'on choisit d'une valeur légèrement inférieure à la réactance de l'inductance pour la fréquence mi- nimum de modulation. Le condensateur 26 se trouve en parallèle avec les éléments décrits ci-dessus et a une valeur telle au'il laisse passer effectivement la fréquence porteuse mais présente une impédance plus élevée que la résistance 25 vis-à-vis de la fréouence de modulation.
Il est important que ces valeurs soient choisies soigneusement afin d'obtenir le fonctionnement amélioré de l'amplificateur. On peut obtenir les résultats les meilleurs quand le réseau comprenant la résistance 25, l'inductance 27 et le condensateur 26 est fortement résistant dans la gamme de
EMI9.1
fr4cjvencefacovstiaves.
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En décrivant le fonctionnement d'un amplificateur, il fa.ut s'en référer à la fig.3 qui représente au moyen de courbes la sortie de la porteuse par rapport à la tension de la porteuse d'entrée ainsi que la varia.tion du courant anodique dans un am- plificateur normal. Des recherches ont montré oue si on maintient le courant anodioue pratiquement constant, la courbe de réponse de la porteuse de sortie perd son incurvation indésirable et approche de très près de la linéarité dans une large gamme de tensions de la porteuse d'entrée. Le problème consiste par con- séquent à trouver des dispositifs grâce auxquels le courant anodi- que peut être maintenu effectivement constant dans le cycle basse fréquence.
En d'autres mots, on devrait maintenir invaria- ble le courant anodique moyen durant le rythme de modulation de variation de la tension de la porteuse. En se référant de nouveau à la fig.2, ceci est réalisé par le circuit de couplage inverse en retour dans la cathode de la lampe amplificatrice, de la façon suivante:
La résistance 25, étant un élément non réactif, détermine la tension de grille négative instantanée et tout changement de courant anodique est contre-carré par la polarisa.tion résultant de la chute de tension aux bornes de la résistance 25, par suite du courant anodique.
La fonction de l'inductance 27, comme indiqué plus haut, est de présenter une réactance élevée ux fréquences acoustiaues tout en servant en même temps de shunt par rapport à la résistance continue effective. D'autre pa.rt, le condensateur 26 n'influencera pas la valeur de la résistance continue de la. combina.ison mais fonctionnera corme un shunt à basse impédance pour le? fréquence porteuse.
On comprendra mieux si nous rappelons de nouveau que le but est de dériver une tension dégénérative de couplage en retour uniquement de la composante à fréquence de modulation du signa l. En conséquen- ce, il faut installer dans le circuit cathodique une impédance élevée pour la fréquence de modulation et une impédance faible
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pour la fréquence porteuse. La valeur élevée de la résistance 25 pour toute fréquence fournit la tension nécessaire de couplage en retour, tandis que le condensateur crée l'impédance faible pour la fréquence porteuse.
La fonction de l'impédance 27 est de constituer un découplage continu convenable pour le circuit normal dans lequel le point de fonctionnement est déterminé uniquement par la chute de tension dans le circuit cathodique.
En l'absence de l'inductance 27, la valeur élevée requise pour la résistance affecterait désavantageusement les tensions de fonc- tionnement. Dans ce cas, une tension de polarisation initiale positive sera nécessaire pour le circuit de grille. En plaçant l'inductance 27 en parallèle avec la résistance 25, la valeur oblique de cette inductance constitue le facteur urincipal de détermination de la tension de polarisation de travail. D'autre part, aux fréquences de modulation, l'impédance élevée du shunt 27 n'affectera pas la résistance résultante du circuit cathodi- que quant à la création de la tension dégénérative requise de couplage en retour.
Revenant à la description détaillée du système de'commu- nication à courant porteur des fig.l et 2, on a choisi des bat- teries pour indiquer les diverses sources de tension auxquelles on prend les tensions statiques de fonctionnement pour les diffé- rentes loupes. De cette façon, on peut fortement simplifier les plans ainsi eue l'explication du fonctionnement du système. Il doit être naturellement bien entendu ou'aucune limitation n'est prévue par ce fait et que toutes ces sources peuvent être rempla- cées dans la pratioue actuelle par des systèmes d'alimentation 3 courant alternatif redressé convenables.
Pour la même raison, on a omis le circuit de filament des lampes car il est bien connu nue ces lampes requièrent des courants de chauffage qui peuvent être pris à toute source appropriée.
La batterie 28 a son extrémité négative reliée aux cô- tés de la cathode 17 qui se termine à la masse; à un point in-
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termédiaire, on prend une tension convenable pour l'électrode de grille-écran 29. L'anode 30 est relire à l'extré@lt positive de la batterie 28, en série avec l'enroulement primaire 31 du transformateur à fréquence porteuse 22 qui est accordé par le condensateur 33. Ceci constitue le circuit de sortie de la lam- pe 13.
L'enroulement secondaire @@ du transformeteur 22 est con- necté à un démodulateur compranent la lampe duo-dicde 14 ayant des anodes 35 et 36 qui sont relises ensemble à une extrémité de 1'enroulement secondaire 34. Ce dernier est également accor- dé par le condensateur 37, La cathode 38 de cette Lampe est re- liée au point de jonction des résistances 39 et 394. La première est la résistance de charge d'une section de la diode, son autre extrémité étant connectée au côte à faible potentiel de l'en- roulement secondaire 34 du transformateur 22 par le conducteur 40 ainsi qu'à la grille de commande 41 de la. lampe à vide 15, par l'intermédiaire du conducteur 42.
Un condensateur 43, insé- ré entre les conducteurs 40 et 39', sert, avec la résistance 39', de filtre de la fréquence de modulation pour le circuit d'entrée de la lampe 15, comme on le décrira à propos du fonctionnement du système. La lampe à vide 15 constitue essentiellement un am- plificateur à courant continu et joue le rôle de la lampe de commande automatique du volume, habituelle dans les circuits récepteurs. Sa cathode 44 est reliée à l'extrémité commune des batteries 45 et 46. La dernière fournit une source de tension de fonctionnement alimentant la grille-écran 47 et l'anode 48 qui a une résistance de charge 49 découplée par un condensateur 50, tandis que la première fournit la tension de polarisation qui est insérée en fait entre la grille 41 et la cathode 44.
L'anode 48 est connectée aussi par le conducteur 51 à la cathode 52 de le., lampe de commande 53. Ceci sera complètement décrit en même temps que le circuit de commande. L'autre partie de la lampe duo-diode 14, y compris la cathode 54, peut être désignée sous le non: de diode du signal ou de détecteur du système alimentant
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la lampe 55 de l'amplificateur de sortie. La connexion de sortie inclut, entre la cathode 54 et le conducteur 40, les résistances de charge 57 et 58, en série.
Leur point de jonction est relié à la grille 56 de la lampe 55 par l'intermédiaire d'un dispo- sitif de couplage comprenant la résistance 59, le condensateur de couplage 60 et le condensateur de filtrage 61 inséré entre le conducteur 40 et le point de jonction de la résistance 59 et du condensateur 60.
Entre la cathode 62 et l'anode 63, de la lampe 55 de l'am- plificateur de sortie se trouve le circuit de sortie comprenant l'enroulement primaire 64 du transformateur de sortie, dont l'en- roulement secondaire 65 est relie à des conducteurs 9 et 10, ainsi qu'à la source de tension anodi@ue sous forme d'une bat- terie 66.
La tension de commande de polarisation du circuit d'entrée de la lampe 55 est obtenue par la batterie 67, par l'intermédiaire de la résistance de charge 68 de la lampe de commande, qui est découplée pour les fréquences du signal par le condensateur 69 et par la résistance de grille 70, le point' de liaison des 2 résistances mentionnées en dernier lieu étant relié à l'an@de 71 de la lampe de commande 72.
Le circuit de commande comprend les lampes à vide 53 et 72, mentionnées plus haut, et la. lampe à vide 73. Le circuit anodique de la lampe à vide 72 a été décrit en partie comme comprenant l'anode 71 et la résistance de charge 68. La. ten- sion de fonctionnement est donc l'autre moitié de le batterie 66, dont l'extrémité négative est reliée à la, cathode 74 oui se trouve également au potentiel de la masse. L'entrée de la lampe de commande comprend la grille de commande 75, la résistance 76 et la batterie de polarisation 77, retournant à la cathode 74.
La grille 75 est égalèrent couplée directement au circuit de sortie de la lampe 73. Ce@lui-ci comprend la résistance 78 et l'anode 79 de la lampe 73 en série avec la résistance 76 et la ' batterie de la source d'alimentation 80 qui retourne à la. cathode
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81. Les résistances 76 et 78 sont de ce fait en série et sont découplées par le condensateur 82. Une prise à tension couven@- hle faite sur la batterie 80 alimente l'lectrode de la grille- écran 83 de la. lampe 73.
Le circuit d'entrée de la lampe de com- mande 7@ inclut le. grille 84, le conducteur 85 et en outre l'en- roulement secondaire :?4 du transformateur haute fréquence 32, retournant par le conducteur 40 et par le conducteur 86 à la batterie 87 de la source de polarisation et à la cathode 81.
L'anode 79 constitue également un point de raccordement entre émetteur et récepteur, le conducteur 88 qui y est connecté se terminant à l'extrémité positive de la batterie 90 de polarisa- tion de l'amplificateur de la fréquence de modulation de l'émet- teu-r.
Une autre interconnexion est installée entre le récepteur et 1'émetteur grâce au conducteur 91 cui relie la cathode 92 de la lampe 53 à l'anode de l'une des lampes decommande de l' met- teur qui sera décrit plus loin. @a lampe de commande 53 est un redresseur duo-diode fournissant, grâce à son cournt d'espace, un chemin vers le circuit d'entrée de la. lampe 13 pour la com- mande automatique du volume dérivée de la lampe 15 et tour la. commande dérivée de l'émetteur par l'intermédiaire du conduc- teur 91.
Les anodes 93 et 92' du redresseur sont reliées en- semble et aboutissent au point de jonction du circuit de retour de grille de la lampe 13, de la résistance 95, du condensateur de découplage 94 et de la batterie de polarisation 96 oui four- nissait la polorisation minimum de commande de la grille 16 de la lampe 13.
Le circuit d'émission comprend les composantes habituel- les suivantes : premier étage amplifiant la fréquence du si- gnal et comprenant la lampe à vide 100, suivi d'un étage de mo- dulation ayant une lampe à vide 101, le générateur d'oscilla- tions comprenant la lampe à vide 102 et l'étage amplificateur final de sortie comprenant la lampe à vide 103. Les autres lampes
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représentent le circuit de commande et seront décrites plus loin.
Le transformateur de couplage 104 alimente l'amplificateur d'entrée et a. son enroulement primaire 105 connecta aux conduc- tours 9 et 10. L'enroulement secondaire 106 constitue le circuit d'entrée 'de la lampe 100 entre la. grille107 et la. cathode 108, en série a.vec la. batterie 109 de la, source de polarisation. Les ten- sions d'anode et de grille-écran sont prises sur la. batterie 110.
L'électrode de grille-écran 111 est découplée par le condensateur 112. Le circuit anodique comprend le transformateur de couplage 113, dont l'enroulement primaire 114 est inséré entre le, borne positive de la batterie et l'anode 115 de la, lampe 100. L'enroule- ment secondaire 116 constitue le circuit d'entrée de la lampe amplificatrice 101, étant connecté à une extrémité à la grille 117 de cette lampe tandis que l'extrémité de retour est reliée, par l'inter@@diaire de la batterie 90 de la, source de polarisa- tion, au conducteur 88 qui aboutit à l'anode 79 de la lampe de commande 73. Le circuit de sortie de la lampe 101 du modulateur comprend l'anode 118, l'enroulement primaire 119 du transforma- teur de couplage 120, la. batterie 121 de tension anodique et la. cathode 122.
L'enroulement secondaire 335 du transformateur 120 alimente l'enroulement primaire 124 du transformateur de modu- lation 125. L'enroulement secondaire 126 de celui-ci se trouve dans le circuit d'entrée de la lampe amplificatrice finale 103 comprenant en série la grille 127, la. résistance 128, l'enroule- ment secondaire 126 et la batterie de polarisation de la¯ grille 129. L'extrémité positive de celle-ci est connectée à la masse, complétant ainsi le circuit allant à. la cathode 130 de la, lampe 103 qui est également reliée à la masse. Le circuit de sortie de la lampe amplificatrice 103 comprend, en série entre la cathode 130 et l'anode 171, la batterie 132 de la. source d.e tension ano- dique et l'enroulement primaire 133 du transformateur de sortie 134,.
Une prise convenable de la batterie 132 est reliée à l'élec- trode de grille-écran 135 qui est découplée par le condensateur
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136. L'enroulement secondaire 137 du transformateur de sortie 134 est relié aux conducteurs 11 et 12.
L'étage oscillateur comprend une lampe à vide 102 du type à grille-écran montée avec un couplage en retour normal.
Sa cathode 138 est reliée à la masse et le circuit de grille renferme l'électrode de grille 139 et la résistance de charge de grille 140 aboutissant à la masse. Le circuit anodirue renferme la batterie d'alimentation 141, la bobine d'arrêt haute fréquen- ce 142 et 1-'anode 143 de la lampe 102. Le couplage entre l'anode et le circuit de grille est réalisé par l'inductance variable 144 dont une extrémité est connectée à la grille 139 et dont l'autre extrémité est connectée à l'anode 143, en série avec le condensateur 145.
Le circuit de 1-'oscillateur contient éga- lement le condensateur 146 en série entre la grille 139 et la masse a.insi que des condensateurs 147 et 148 de répartition de la tension qui sont en série entre la masse et l'extrémité à potentiel élevé de l'inductance variable 144. Le point de jonc- tion des condensateurs 147 et 148 est utilisé pour'coupler l'énergie à fréquence porteuse à la grille 127 de la lampe ampli- ficatrice finale 103 par l'intermédiaire du condensateur de cou- plage et du conducteur 150.
Le circuit de commande comporte 2 branches principales, fonctionnant chacune avec la composante redressée de l'énergie à la fréquence du signal qui est dérivée des 2 rdresseuses-diode 151 et 152 qui sont alimentées par la lampe amplificatrice 153. Une des lampes de commande fonctionne au moyen de 2 sources d'nergie dont l'une est la sortie de la. diode 151 et l'autre est la sortie de l'oscillateur 102, tandis que l'autre lampe de commande 155 fonctionne au moyen de la sortie de la diode 152.
En suivant le circuit, la lampe amplificatrice 153 est alimentée, en même temps que la lampe amplificatrice 101, par l'enroulement secondaire 116 du transformateur de couplage 113, étant donné que son électrode de grille 156 est connectée à la grille 117 de la lampe 101 et la cathode 157 à la cathode 122.
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La source 121 sert également pour la. tension anodioue par le truchement de l'enroulement primaire 158 du transformateur 159 se connectant à l'anode 160. Le transformateur 159 a 2 enroule- ments secondaires 161 et 162. Le premier, dans une réalisation de redressement des 2 alternances, est connecté aux 2 extrémités aux anodes 163 et 163' de la diode 151 tandis que le point mé- dian de cet enroulement retourne à la cathode 164 par l'intermé- diaire de la résistance potentiométrique de charge 165.
La sortie à tension unidirectionnelle est prise au potentiomètre entre la borne de cathode et le balai 166. Cette sortie est fournie à. la grille 167 de la lampe de commande 154 en série avec la bobine d'arrêt haute fréquence 168 et avec la résistance 169, la ca- thode 170 étant reliée au point médian du potentiomètre 165 par l'intermédiaire de la batterie de polarisation 171. La tension anodique pour la lampe de commande 154 est prise à la batterie 172 dont l'extrémité positive est mise à la masse et dont l'ex- trémité négative est connectée à la cathode 170. On obtient la tension de grille-écran par une prise convenable allant à l'é- lectrode de grille-écran 173 et étant découplée par le condensa- teur 174. L'anode 175 se raccorde au conducteur 91 mentionné précédemment lors de la description du récepteur.
Le circuit anodique de la lampe de commande 154 peut être tracé par le conducteur 91, le chemin du courant d'espace de la. diode 53, la résistance 95, la batterie 96 et la masse qui constitue également l'extrémité positive de la batterie 172.
De façon semblable, la seconde diode 152 est alimentée par le transformateur 159 dont l'enroulement secondaire 162 est inséré entre les anodes 176 et 176'. Le point médian en série avec la résistance potentiométrique 177 'est connecté à la cathode 178. La résistance de charge 177 est shuntée par le condensateur 179. Le balai 180 du potentiomètre est connecté à la grille de commande 181 de la lampe de commande 155, retournant à la cathode 182 de celle-ci en série avec la batterie de polarisation de
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grille 183. On prend la tension anodique de la lampe 155 à la batterie 184 dont l'extrémité négative est reliée à la cathode 182 tandis que l'extrémité positive est en série avec la résis- tance de charge 185 et l'anode 186.
La tension de grille-écran est obtenue par une prise appropriée qui se connecte à l'électrode de grille-écran 187. Une partie de la tension de la batterie sert en outre à fournir la tension de travail à une électrode de grille-écran 98 de la lampe 102 de l'oscillateur. Ceci est rén- lisé en réunissant à la masse un point approprié de la batterie 184 et en reliant l'électrode de grille-écran 98 à l'anode 186 par l'intermédiaire d'un conducteur 188. Ceci termine la descrip- tion du circuit. Les diverses phases du fonctionnement du ré- cepteur et de l'émetteur en tant qu'unité complète vont mainte- nant être décrites.
Chaque centre de communication du système renferme un assemblage complet de récepteur, émetteur et circuit de comman- de comme le montre la fig.2, constituant de la sorte une unité de travail dans la chaîne alimentée par la voie de communication.
Supposons qu'on désire envoyer un message de cette station et que le microphone du combiné 8 reçoive des fréquences vocales.
L'énergie à basse fréquence est fournie par le transformateur 104 et est amplifiée par la lampe à vide 100, puis est amplifiée éga- lement par la lampe à vide 101 dont la sortie est fournie au transformateur 125. Cette énergie module alors la fréquence porteuse qui est appliquée à la grille 127 de la lampe 103 par l'intermédiaire du condensateur 149. Cette énergie est ensuite délivrée par des conducteurs 11 et 12 qui, comme le montre la fig.l, sont reliés à l'unité d'accord de ligne par laquelle l'é- nergie est transmise aux lignes de puissance 2 et 3.
En plus de ce rôle, l'énergie à basse fréquence est éga- lement fournie par le transformateur 113 à la grille 156 de la lampe 153 de l'amplificateur de commande. La sortie de celui-ci @ est délivrée au transformateur 159, redressée par les deux diodes
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151 et 152. La tension de sortie de la diode 151 apparaît aux bornes du potentiomètre 165 et est appliquée à la grille 167 de la lampe 154. Cette dernière est normalement polarisée par la batterie 171 au point d'annulation du courant anodique. En même temps, la tension de sortie de la diode 152 apparaît aux bornes du potentiomètre 177 et est appliquée à la grille 181 de la lampe de commande 155.
Cette dernière est polarisée par la. batterie 183 pour un courant de plaque normal en l'absence de signal. La tension entre la cathode 182 et la masse est réglée de telle sorte qu'elle est plus élevée que la chute de tension de la lampe 155 dans la résistance de charge 185 ; de ce fait, est appliquée à la grille-écran 98 de l'oscillateur 102 une tension légèrement négative par rapport à la cathode 138, ce qui empê- che la lampe de l'oscillateur d'engendrer de l'énergie à fré- quence porteuse. Toutefois dès que le signal atteint le trans- formateur 159, la tension apparaissant en 177 deviendra plus négative et annulera le courant anodique de la lampe 155.
De là, la tension entre l'anode 186 et la masse devient positive et la grille-écran 98 sera alimentée normalement, permettant à la lampe 102 d'osciller et par conséquent de produire de l'énergie à fréquence porteuse.
Avant de discuter la fonction de l'autre lampe de com- mande 154 et en examinant le fonctionnement de la lampe de com- mande 155, on voit que la lampe 102 de l'oscillateur a une ten- sion négative appliquée à l'électrode d'écran et est donc em- pêchée d'osciller. D'autre part, les lampes de l'amplificateur du signal se trouvent dans un état d'attente et, dès que la fré- quence du signal apparaît dans le circuit de modulation, la polarisation négative est supprimée à l'électrode d'écran et l'oscillateur devient instantanément opérant. Dès qu'il n'y a plus de fréquence du signal, l'oscillateur redevient inopérant.
La succession des temps du fonctionnement est régie par les cons-¯ tantes du circuit de commande, et il est important aue ces cons-
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tantes aient une caractéristique prédéterminée. Ceci sera ex- plique plus amplement en développant le fonctionnement du circuit.
En même temps que l'alimentation de l'oscillateur pour un état opératoire, la lampe de commande 154 recevra une tension de polarisation à sa grille 167, provenant de la sortie de la diode 151. Cette lampe est polarisée normalement à l'annulation du courant de plaque, par la batterie 171. La tension de com- mande produite par la diode 151 s'opposera à la tension de la batterie 171, permettant le passage du courant anodinue de la. lampe 154 qui circulera depuis la masse à travers la batterie 96, la résistance 95, la diode 53 et l'pnode 175, retournant au côté négatif de la batterie 172.
La tension produite aux bornes de la résistance 95 par le passage du courant applique à la grille de commande 16 de la lampe 13 une polarisation négative suffisant pour rendre l'étage de l'amplificateur d'entrée ino- pérant pour la tension totale de la sortie de 11, ,metteur, la- quelle apparaîtra aux bornes de l'enroulement primaire 24 parce qu'il est connecté également aux bornes des conducteurs 11 et 12.
Le temps nécessaire au blocage du récepteur pour le rendre inopérant est une fonction des valeurs de la résistance 95, du condensateur 94 et de la résistance de plaque de la lampe 154. Le temps nécessaire pour mettre en action la porteuse à la lampe 103 est une fonction des valeurs de la capacité 179, de la résistance 177, de la capacité 99 et de la résistance entre la grille-écran 98 et la cathode 138. Ces valeurs des composantes susmentionnées sont proportionnées de telle sorte que le récep- teur est bloqué dans l'état inopérant avant le commencement de la création d'énergie à haute frécuence par la lampe 102.
En récapitulant sommairement le fonctionnement, dès que le microphone reçoit de l'énergie, des courants à la. fréquence du signal apparaîtront dans l'étage de l'amplificateur du modu- lateur et prod.uiront également, par l'intermédiaire des diodes 151, 152 et de la lampe de commande 153, deux ensembles de ten-
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sions de commande. L'un sert à enclencher la lampe de l'oscilla- teur en service, cette lampe étant normalement dans un état de non fonctionnement, et l'autre tension sert à annuler le courant du premier étage amplificateur du récepteur, qui se trouve normalement dans un état opératoire.
Les fonctions réceptrices d'accomplissent comme suit.
Lors de l'application de la tension à fréquence porteuse aux bornes d'entrée de l'enroulement primaire 24 du transformateur 23, le signal est amplifié par le premier étage comprenant la lampe amplificatrice 13 et est transmis à la lampe 14 du démodu- lateur ainsi qu'à la grille.84 de la lampe de commande 73, par l'intermédiaire du conducteur 85. Le signal émanant du démodula- teur est appliqué à la grille 56 de la lampe amplificatrice 55 grâce à la capacité des résistances de charge 57 et 58 de la section de diode comprenant l'anode 35 et la cathode 54. L'autre diode comprenant l'anode 36 et la cathode 38 produit une ten- sion unidirectionnelle qui est appliquée, par l'intermédiaire de la résistance 39' découplée par le condensateur 43, à la grille 41 de la lampe 15 de la commande automatique du volume.
Le fonctionnement de cette lampe est normal en ce sens qu'une tension accrue de signal produit une augmentation de tension positive à la grille 41, créant un courant anodioue qui a une direction telle qu'une tension négative est appliquée à la ca- thode 52 et que de ce fait la polarisation de la grille de commande 16 de la première lampe 13 de l'amplificateur est réglée. Cornue établi précédemment, le fréquence porteuse est éga- lement appliquée à la grille 84 de la lampa 72. Cette dernière est normalement polarisée au point d'annulation du courant par la batterie 87. Le signal appliqué oblige le courant anodique 80 à traverser les résistances 76 et 78.
L'autre lampe de commande 72 est polarisée par la batterie 77 pour le passage d'un courant de plaque normal qui, tant qu'il est maintenu, a une direction telle dans la résistance 68 qu'il polarise l'otage de sortie du
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récepteur, c'est-à-dire la grille 56 de la lampe 55, au point d'annulation du courant. Lorsnu'une frécuence porteuse aplanît à la grille 84 de la lampe 73, le passage du courant anodique débute; passant dans la résistance 76, ce courant fournira une polarisation négative supplémentaire à la lampe 72, commençant la condition d'annulation du courant, et supprimant par là la polarisation négative de la grille 56 qui résulte du courant anodioue dans la résistance 68.
Ainsi, le récepteur est inopérant quant à son étage de sortie final jusqu'au moment où un signal porteur, soit modulé soit non modulé, est appliqué à la lampe à vide 73. Le déclenchement du courant dans les résistances 76 et 78 a en outre une direction et une grandeur telles nue soit appliquée aux lampes à vide 101 et 153 la polarisation d'annula- ,tion du courant. Le temps nécessaire pour annuler le courant des lampes 101 et 153 est une fonction des valeurs de la capa- cité 82 et de l'impédance anodique de la lampe 73. Le temps re- quis pour libérer la polarisation d'annulation du courent de la lampe à vide 55 dans le circuit de sortie du récepteur, afin de délivrer le signal au récepteur téléphonique 8, est une fonc- tion des valeurs de la résistance 68 et de la capacité 69.
Les valeurs des composantes susmentionnées sont telles que les lam- pes à vide 101 et 153 sont portées à l'état inopérant avant la suppression de la polarisation d'annulation qui maintient la lampe 55 et qui est produite par le passage du courant dans la. résistance 68.
On voit par ce qui précède que le récepteur est bloqué dans un état inopérant avant et pendant la création d'énergie à haute fréquence par l'émetteur. Cette dernière condition est réalisée par le couplage de la grille de l'oscillateur 139 à la grille 167 de la. lampe de commande 154 au moyen de la, capacité 97 qui se connecte au point de jonction de la résistance 169 et de la- bobine d'arrêt 168, ce par quoi une partie de la porteuse est
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fournie à la lampe de commande 154 afin Que le récepteur soit bloque tant que la porteuse est engendrée par l'émetteur.
Lors de la cessation de la fréquence du signal, c'est-à-dire de la fréquence acoustique, la porteuse s'arrête, a.près quoi le récep- teur est ramené à un état de fonctionnement lors de la décharge du condensateur 94 dans la résistance 95. Le récepteur se trouve alors dans un état d'attente et, lors de l'application d'un si- gnal reçu, la création de la porteuse par l'émetteur est empê- chée par le blocage des lampes 101 et 153 avant la fourniture du signal reçu,au téléphone 8 par le récepteur. A la cessation de la porteuse reçue, la. lampe 55 sera bloquée dans un état ino- pérant par la lampe 72 avant ou en même temps ave la restaura- tion de la polarisation normale de fonctionnement aux lampes 101 et 153.
En plus de la succession des temps décrite ci-dessus, on applique également le principe de succession des niveaux, afin d'améliorer les caractéristiques de fonctionnement. Par exemple, le gain à la fréquence du signal entre le téléphone et la grille 167 de la lampe 154 est assez élevé pour bloquer le r4cepteur dans un état inopérant, à un niveau égal ou inférieur à celui requis pour déclencher la porteuse. En outre, les lampes 101 et 153 sont bloquées dans un état inopérant à un niveau du signal égal ou inférieur à celui requis pour actionner l'étage amplificateur final du récepteur, c'est-à-dire la lampe 35.
Si on applique comme décrites ci-dessus les précautions de synchronisation et de succession, il devient possible d'obtenir un fonctionnement automatique commandé complètement par la parole normale, c'est- à-dire en moins due le temps d'une syllable. Une perte de temps entre le début du son d'une parole à l'entrée de l'émetteur et la fourniture de ce son à la sortie du récepteur éloigné peut être rendue inférieure à 10 millisecondes. Expérimentale- ment, on a constaté que cette valeur est absolument négligeable quant à ses effets néfastes sur l'utilité du système. n
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High frequency amplifier without distortion.
This invention relates to high frequency amplifiers and in particular to circuit connections intended for high frequency amplifiers using far cancellation point lamps.
In high frequency amplifiers employing far cancellation point lamps, under normal operating conditions, the response has been found to be non-linear when the gain curve is plotted for the input of the signal. carrier as a function of the carrier output. This causes considerable distortion of the carrier wave modulation envelope, which is particularly noticeable at high modulation rates and at high levels of the input of the. carrier. The distortion is due to the property inherent in the operating characteristics of the lamps and not to the cal-
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faulty ass of circuit components.
By choosing the operating point at an appropriate value of the anode current, the resulting output becomes completely unbalanced as to the modulation envelope. In order to correct for this inherent disadvantage, it is proposed in accordance with this invention to introduce a reverse feedback coupling of such a character as to keep the average anode current of the lamp substantially constant in the low frequency cycle, in other words. other words, to prevent the. variation of the anode current at the acoustic rhythm of the modulation. If one tolerates the harmless current variation, the resulting distortion is equivalent to partial detection in the high frequency stages.
In high frequency amplifiers, one of the primary requirements for faithful amplification is that there is no detection or rectification of the modulating component of the signal.
An object of the invention is to prevent the distortion of the modulation envelope of the carrier wave which would otherwise be encountered when using Aligned Cancellation point lamps in high frequency amplifiers.
Another object of the invention is to prevent distortion of the carrier wave modulation envelope by high frequency amplifiers using far cancellation point lamps when operating at high modulation rates.
It is still an object of the invention to prevent distortion of the carrier wave modulation envelope by high frequency amplifiers using far-canceling point lamps when operating at high frequency levels. high input voltage to the carrier.
Another object of the invention is to prevent practically even partial detection of the modulating signal when it passes through a high frequency amplifier using lamps operating with a distant cancellation point.
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Other objects of the invention will emerge from the following description given with reference to the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 is a general diagram and FIG. 2 a detailed diagram of a system for transmitting a carrier current by wire, which contains a low frequency amplifier applying the principles of the invention; FIG. 3 is a set of curves useful for explaining certain features of the invention.
The system shown in Figures 1 and 2 and which serves as an exemplary embodiment of the invention is a carrier frequency communication system which uses only a single channel for "simplex" operation.
Systems of the above type may include various communication centers or stations which are each equipped with a transmitter and a receiver. If only one communication channel is available, the transmitter as well as the recenter must operate on the same carrier frequency. This presents a difficult problem to avoid the interaction between the transmitter and the receiver which are located at the same station and which must each be at the same time rapidly available for operation at a rapid rate when communication is established. between two stations located at a distance.
In other words, when at the. station A, the operator is talking to station B, A's transmitter must be working while A's receiver must be inoperative. On the other hand, at station B the receiver must work and the transmitter must be inoperative. At the next moment, when the operator of B desires to respond to A, the order must be reversed and the receiver of A must come into service while the transmitter must be silent, not only as to the modulation including the speech of the operator of station A but also with regard to the carrier frequency, since there cannot be two carriers at the same time.
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The operation of a system of this type presents various other ratifications which will be explained in detail below.
Suffice it to say that in the past such systems required well-thought-out realizations of switching in order for communication to take place without much loss of time, just as, for example, by a simple telephone line. used a considerable number of relays and other redesigned transfer switches in order to switch the reception and transmission circuits and to supply the various elements (the circuits.
Of:; relays have the inherent disadvantage of having mechanical inertia. Further, difficulties arise from moving contacts by spitting and rattling which, in the systems considered here, seriously interfere with smooth operation.
In prior systems, main switching required the use of pass switches which had to be manually operated to switch from transmit to receive operation and vice versa. In such systems, both the input and output circuits of the transmitter and receiver terminated at contacts of the switch. The need to have these circuits alternately connected ov interrupted constitutes a. serious disadvantage.
This operation was, however, little improved by terminating the circuits at heterogeneous windings which required careful and difficult balancing of the input and output networks.
The main object of the current system is automatic "simplex" operation without any of the aforementioned disadvantages, providing electronic devices to automatically condition the various circuits for their working or inoperative function, as required by the normal use of the system. system.
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A peculiar feature of this system is that it eliminates the need to employ mechanical switching systems of any form.
Another advantage offered by the communication system according to this invention is that the heterogeneous windings terminating the circuit are connected with it and any circuits previously terminated in this way can be directly connected together.
An additional feature of primary importance to the system is the increased rate of single channel communication exchange, through the provision of electronic control circuits with operating time constants less than the syllabic time of the system. human speech.
The system finds particular utility in powerline communication which utilizes power lines as a means of conducting carrier frequency current from one communication center to another. In such systems, single frequency operation is particularly advantageous because it simplifies the equipment and makes full use of the limited facilities offered by a power line for carrying current at carrier frequency.
It is for this reason that the system is titled and described as a powerline carrier system although this does not imply any limitation and there is no difference from the basic general arrangement of the circuits, ore high frequency energy transmitted either carried by wires or emitted into the ether.
The power line is indicated by conductors 1, 2, and a and can be a two-phase or three-phase direct current or alternating current line. The carrier frequency is additionally printed to a pair of lines represented here by?, And?;, By means of a coupling system using capacitors 4, 5, 6 and 4 ', 5', 6 'in series. in order to reduce to a minimum the unexpected shutdown of the high voltage of the power line.
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These capacitors have a pleural impedance with respect to the energy frequency and a comparatively low impedance with respect to the carrier frequency. A high frequency reactance 7 is in series with the capacitors 4, 5, 6 and terminates at ground; likewise, a high frequency reactance 7 'is in series with capacitors 4', 5 'and 6'. The purpose of these reactances is to obtain a relatively high impedance with respect to the carrier frequency to be transmitted. A line tuning unit is inserted between the coupling circuit and the transmitter and is shown here in schematic form, in order to match the impedance of the line to the output circuit of the transmitter.
The transmitter and the receiver are represented by a single sketch since the invention allows the permanent interconnection of these units as seen below and both are permanently linked to the tuning unit. line.
The blocks T and T 'indicate the telephone devices connected to the transmitter and to the receiver. The other units of FIG. 1, each representing a communication center, are identical to that which has just been described. Their similar components are identified by identical references.
Referring to Fig. 2, the essential circuit elements of a complete transceiver are shown in simplified form. The new electronic control circuits can be applied to any type of receiver and transmitter.
For simplicity, the components of the transmitter circuit include all of the essential elements for a complete unit of operation. Likewise, a simple high frequency tuned circuit was chosen in the receiver. It is not desirable to limit this by showing these circuits which can be modified according to the circumstances in order to have more selectivity by including other tuned circuits or by employing a receiver of the superheterodyne type. Similarly, in the transmitter one can use other types of oscillators or \
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modulators well known in the art, in order to maintain any desired transmission characteristic.
Arrangements are made for the system to operate as follows:
1) when signals need to be transmitted, to make the receiver inoperative for the full output voltage of the transmitter, before and during carrier transmission
2) to release the receiver block after the carrier transmission has ceased, still early enough to receive the start of the next part of the conversation that is coming.
3) to make the transmitter inoperative by means of the signal received before it arrives at the receiving device and during the reception interval.
4) to remove the sender blocking after reception is complete, early enough to prevent the loss of part of the next conversation.
Other peculiarities of operation by which the above requirements can be met are the time-sequence characteristic of the control system and a sequence of levels providing a further reduction in the time constant of operation. This will be fully described in relation to the circuit shown in fig.2.
The components enclosed by a rectangle in dotted line represent the receiving apparatus, those which are in another square, the signal frequency transmission circuit and part of the transmitter control circuit, while those in a third square represent the main components of the transmitter. A single hand-held micro-telephone 8 is provided for the transmission and reception of signals and is connected by a telephone line comprising conductors 9 and 10 in series with the usual microphone voltage source represented by battery 11, to the input circuit of the transmitter and to the output circuit of the receiver. These two circuits are therefore permanently connected one
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to the other by telephone lines 9 and 10.
Likewise, the input circuit of the receiver and the output circuit of the transmitter are permanently connected to each other by conductors 11 and 12 which ultimately terminate in the tuning unit. line shown in fig.l. Before discussing the circuit, it may be mentioned here that a permanent interconnection of this kind could not have been effected previously as a result of the interaction that a transmitter would have had with a receiver and vice versa, causing a significant oscillation of the entire system called "singing" in telephone practice. Many relays and switches were to be used to transfer telephone lines 9 and 10 as well as input and output conductors 11, 12 to operating circuits.
The receiver comprises, in a normal circuit arrangement, the vacuum lamps 13, 14 and 15 where the vacuum lamp 13 performs the function of an amplifier of the carrier frequency having its input circuit, between the gate 16 and cathode 17, connected to conductors 11 and 12 by a suitable coupling system.
The present invention of a high frequency distortion-free amplifier is applied to the lamp 13 and comprises the combination of capacitive and inductive resistive decoupling elements 25, 26 and 27 in the cathode circuit of the lamp 13. The lamp 13 receives a modulated carrier input of a transformer 18 which is tuned by capacitor 19 and a series tuned circuit comprising primary winding 20 of transformer 18, a series capacitor 21, and secondary winding 22 of transformer 18. input 23. The primary winding 24 of the latter is connected directly to the conductors 11 and 12.
The vacuum lamp 13 has been shown as being a pentode voltage amplifier taking operating voltages from a source shown here by. battery 28. In ref. rant to the aforementioned network in the cathode conductor, the
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Ductance 27 is a reactance which exhibits a relatively high impedance for modulating frequencies while its ohmic resistance is of such magnitude as to provide a suitable voltage drop for the gate bias. It is desirable that inductor 27 be of the magnetic core type in order to readily provide the high inductance required by most services.
In other words, the gate bias is obtained by the ohmic resistance inherent in the choke coil 27. If the choke coil does not have a sufficiently high ohmic resistance, a resistor can be inserted in. series with it. On the other hand, if the chemical value of the inductor 27 is too high, which causes an excessive polarization of the lamp gate, a compensating battery can be inserted between the ground and the gate return with a polarity such that it provides a suitable polarization in order to counteract the negative polarization produced by the high ohmic resistance.
Suppose we have the correct inductor 27 with the ohmic resistance of the necessary value so that no auxiliary bias battery is needed. In parallel with the inductor 27 we have the resistor 25 which is chosen from a value slightly lower than the reactance of the inductor for the minimum modulation frequency. The capacitor 26 is in parallel with the elements described above and has a value such that it effectively passes the carrier frequency but has a higher impedance than the resistance 25 with respect to the modulating frequency.
It is important that these values are chosen carefully in order to obtain the improved operation of the amplifier. The best results can be obtained when the network comprising resistor 25, inductor 27 and capacitor 26 is highly resistant in the range of
EMI9.1
fr4cjvencefacovstiaves.
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When describing the operation of an amplifier, it is necessary to refer to fig. 3 which represents by means of curves the output of the carrier compared to the voltage of the input carrier as well as the variation. of the anode current in a normal amplifier. Research has shown that if the anode current is kept nearly constant, the output carrier response curve loses its unwanted curvature and comes very close to linearity over a wide range of input carrier voltages. The problem, therefore, is to find devices by which the anode current can be kept effectively constant in the low frequency cycle.
In other words, the average anode current should be kept invariably during the modulation rate of variation of the carrier voltage. Referring again to Fig. 2, this is achieved by the reverse coupling circuit back into the cathode of the amplifier lamp, as follows:
Resistor 25, being a non-reactive element, determines the instantaneous negative gate voltage and any change in anode current is counterbalanced by the bias resulting from the voltage drop across resistor 25 as a result of the anode current. .
The function of inductor 27, as indicated above, is to present a high reactance to acoustic frequencies while at the same time serving as a shunt with respect to the effective continuous resistance. On the other hand, the capacitor 26 will not influence the value of the continuous resistance of the. combina.ison but will work as a low impedance shunt for the? carrier frequency.
It will be better understood if we recall again that the goal is to derive a degenerative feedback coupling voltage only from the modulation frequency component of the signal. Consequently, it is necessary to install in the cathode circuit a high impedance for the modulation frequency and a low impedance.
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for the carrier frequency. The high value of resistor 25 for any frequency provides the necessary feedback coupling voltage, while the capacitor creates the low impedance for the carrier frequency.
The function of impedance 27 is to provide a suitable DC decoupling for the normal circuit in which the operating point is determined solely by the voltage drop in the cathode circuit.
In the absence of inductor 27, the high value required for resistance would adversely affect the operating voltages. In this case, a positive initial bias voltage will be required for the gate circuit. By placing the inductance 27 in parallel with the resistor 25, the oblique value of this inductance constitutes the main factor in determining the working bias voltage. On the other hand, at modulation frequencies, the high impedance of shunt 27 will not affect the resulting resistance of the cathode circuit to create the required degenerative feedback coupling voltage.
Returning to the detailed description of the current carrier communication system of Figs. 1 and 2, batteries have been chosen to indicate the various voltage sources from which the static operating voltages are taken for the different magnifiers. . In this way, we can greatly simplify the plans thus having the explanation of the operation of the system. It should of course be understood that no limitation is provided thereby and that all such sources may be replaced in present practice by suitable rectified AC power systems.
For the same reason, the filament circuit of the lamps has been omitted as it is well known that such lamps require heating currents which can be taken from any suitable source.
Battery 28 has its negative end connected to the sides of cathode 17 which terminates at ground; at some point
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Intermediate, one takes a suitable voltage for the grid-screen electrode 29. The anode 30 is read again at the positive end of the battery 28, in series with the primary winding 31 of the carrier frequency transformer 22 which is tuned by capacitor 33. This constitutes the output circuit of lamp 13.
The secondary winding of the transformer 22 is connected to a demodulator comprising the duo-dicode lamp 14 having anodes 35 and 36 which are connected together at one end of the secondary winding 34. The latter is also matched. through capacitor 37, the cathode 38 of this Lamp is connected to the junction point of resistors 39 and 394. The first is the load resistance of one section of the diode, its other end being connected to the low potential side. of the secondary winding 34 of the transformer 22 via the conductor 40 as well as to the control grid 41 of the. vacuum lamp 15, via conductor 42.
A capacitor 43, inserted between the conductors 40 and 39 ', together with the resistor 39' serves as a modulation frequency filter for the input circuit of the lamp 15, as will be described in connection with the operation of the lamp. system. The vacuum lamp 15 is essentially a direct current amplifier and functions as the automatic volume control lamp customary in receiving circuits. Its cathode 44 is connected to the common end of the batteries 45 and 46. The latter provides an operating voltage source supplying the screen grid 47 and the anode 48 which has a load resistor 49 decoupled by a capacitor 50, while that the first provides the bias voltage which is in fact inserted between the grid 41 and the cathode 44.
The anode 48 is also connected through the conductor 51 to the cathode 52 of the control lamp 53. This will be fully described together with the control circuit. The other part of the duo-diode lamp 14, including the cathode 54, may be referred to as the signal diode or the power system detector.
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the lamp 55 of the output amplifier. The output connection includes, between cathode 54 and conductor 40, load resistors 57 and 58, in series.
Their junction point is connected to the grid 56 of the lamp 55 via a coupling device comprising the resistor 59, the coupling capacitor 60 and the filter capacitor 61 inserted between the conductor 40 and the point junction of resistor 59 and capacitor 60.
Between the cathode 62 and the anode 63 of the lamp 55 of the output amplifier is the output circuit comprising the primary winding 64 of the output transformer, the secondary winding 65 of which is connected to conductors 9 and 10, as well as to the anodized voltage source in the form of a battery 66.
The bias control voltage of the input circuit of the lamp 55 is obtained by the battery 67, through the load resistor 68 of the control lamp, which is decoupled for the frequencies of the signal by the capacitor 69 and by the gate resistor 70, the point of connection of the 2 last mentioned resistors being connected to the year 71 of the control lamp 72.
The control circuit comprises the vacuum lamps 53 and 72, mentioned above, and the. vacuum lamp 73. The anode circuit of vacuum lamp 72 has been described in part as comprising anode 71 and load resistor 68. The operating voltage is therefore the other half of battery 66, the negative end of which is connected to the cathode 74 yes is also at ground potential. The input to the control lamp includes the control grid 75, resistor 76, and bias battery 77, returning to cathode 74.
The grid 75 is also coupled directly to the output circuit of the lamp 73. This comprises the resistor 78 and the anode 79 of the lamp 73 in series with the resistor 76 and the battery of the power source. 80 which returns to the. cathode
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81. The resistors 76 and 78 are therefore in series and are decoupled by the capacitor 82. A voltage outlet taken from the battery 80 supplies the electrode of the screen grid 83 of the. lamp 73.
The 7 @ control lamp input circuit includes the. grid 84, conductor 85 and further secondary winding:? 4 of high frequency transformer 32, returning through conductor 40 and conductor 86 to battery 87 of the bias source and cathode 81.
The anode 79 also constitutes a point of connection between transmitter and receiver, the conductor 88 which is connected to it terminating at the positive end of the battery 90 for polarizing the amplifier of the modulation frequency of the transmitter. - teu-r.
Another interconnection is installed between the receiver and the transmitter by means of conductor 91 which connects cathode 92 of lamp 53 to the anode of one of the transmitter control lamps which will be described later. @a control lamp 53 is a duo-diode rectifier providing, thanks to its cournt of space, a path to the input circuit of the. lamp 13 for automatic volume control derived from lamp 15 and turn 1a. command derived from the transmitter via the conductor 91.
The anodes 93 and 92 'of the rectifier are connected together and terminate at the junction point of the gate return circuit of the lamp 13, of the resistor 95, of the decoupling capacitor 94 and of the bias battery 96 yes four- ned the minimum order polishing of the grid 16 of the lamp 13.
The emission circuit comprises the following usual components: first stage amplifying the frequency of the signal and comprising the vacuum lamp 100, followed by a modulation stage having a vacuum lamp 101, the generator of vacuum. oscillations comprising the vacuum lamp 102 and the final output amplifier stage comprising the vacuum lamp 103. The other lamps
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represent the control circuit and will be described later.
Coupling transformer 104 powers the input amplifier and a. its primary winding 105 connects to conduits 9 and 10. Secondary winding 106 forms the input circuit of lamp 100 between 1a. grille107 and the. cathode 108, in series with the. battery 109, polarization source. The anode and screen grid voltages are taken from the. battery 110.
The screen-grid electrode 111 is decoupled by the capacitor 112. The anode circuit includes the coupling transformer 113, the primary winding 114 of which is inserted between the positive terminal of the battery and the anode 115 of the lamp. 100. The secondary winding 116 constitutes the input circuit of the amplifying lamp 101, being connected at one end to the gate 117 of this lamp while the return end is connected, through the intermediate from the battery 90 of the bias source to the conductor 88 which terminates at the anode 79 of the control lamp 73. The output circuit of the lamp 101 of the modulator comprises the anode 118, the primary winding 119 of the coupling transformer 120, la. battery 121 of anode voltage and the. cathode 122.
The secondary winding 335 of the transformer 120 supplies the primary winding 124 of the modulating transformer 125. The secondary winding 126 thereof is located in the input circuit of the final amplifying lamp 103 comprising the grid in series. 127, the. resistor 128, the secondary winding 126, and the grid bias battery 129. The positive end of this is connected to ground, thus completing the circuit to. the cathode 130 of the lamp 103 which is also connected to ground. The output circuit of the amplifier lamp 103 comprises, in series between the cathode 130 and the anode 171, the battery 132 of the. anode voltage source and the primary winding 133 of the output transformer 134 ,.
A suitable socket of battery 132 is connected to the screen grid electrode 135 which is decoupled by the capacitor.
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136. The secondary winding 137 of the output transformer 134 is connected to the conductors 11 and 12.
The oscillator stage includes a grid-screen type vacuum lamp 102 mounted with normal feedback coupling.
Its cathode 138 is connected to ground and the gate circuit encloses the gate electrode 139 and the gate load resistor 140 leading to ground. The anode circuit encloses the supply battery 141, the high frequency choke coil 142 and the anode 143 of the lamp 102. The coupling between the anode and the gate circuit is effected by the variable inductance. 144, one end of which is connected to the gate 139 and the other end of which is connected to the anode 143, in series with the capacitor 145.
The oscillator circuit also contains capacitor 146 in series between gate 139 and ground a. As well as voltage distributing capacitors 147 and 148 which are in series between ground and the potential end. of the variable inductance 144. The junction point of capacitors 147 and 148 is used to couple the carrier frequency energy to the gate 127 of the final amplifying lamp 103 via the neck capacitor. - range and conductor 150.
The control circuit has 2 main branches, each operating with the rectified component of the energy at the frequency of the signal which is derived from the 2 rdressers-diode 151 and 152 which are supplied by the amplifier lamp 153. One of the control lamps operates. by means of 2 energy sources, one of which is the output of the. diode 151 and the other is the output of oscillator 102, while the other control lamp 155 operates by means of the output of diode 152.
Following the circuit, the amplifier lamp 153 is powered, together with the amplifier lamp 101, by the secondary winding 116 of the coupling transformer 113, since its gate electrode 156 is connected to the gate 117 of the lamp. 101 and cathode 157 to cathode 122.
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The source 121 is also used for the. anode voltage through the primary winding 158 of the transformer 159 connecting to the anode 160. The transformer 159 has 2 secondary windings 161 and 162. The first, in a 2 half-wave rectification embodiment, is connected to the 2 ends at the anodes 163 and 163 'of the diode 151 while the midpoint of this winding returns to the cathode 164 via the load potentiometric resistor 165.
The unidirectional voltage output is taken at the potentiometer between the cathode terminal and the brush 166. This output is supplied to. the gate 167 of the control lamp 154 in series with the high frequency choke coil 168 and with the resistor 169, the cathode 170 being connected to the midpoint of the potentiometer 165 through the bias battery 171. The anode voltage for the control lamp 154 is taken from battery 172, the positive end of which is grounded and the negative end of which is connected to the cathode 170. The screen grid voltage is obtained by a A suitable plug going to the screen grid electrode 173 and being decoupled by the capacitor 174. The anode 175 connects to the conductor 91 mentioned earlier in the description of the receiver.
The anode circuit of the control lamp 154 can be traced through the conductor 91, the path of the space current of the. diode 53, resistor 95, battery 96 and ground which is also the positive end of battery 172.
Similarly, the second diode 152 is powered by the transformer 159 whose secondary winding 162 is inserted between the anodes 176 and 176 '. The midpoint in series with the potentiometric resistor 177 'is connected to the cathode 178. The load resistor 177 is shunted by the capacitor 179. The brush 180 of the potentiometer is connected to the control grid 181 of the control lamp 155, returning to the cathode 182 thereof in series with the bias battery of
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gate 183. The anode voltage of lamp 155 is taken from battery 184, the negative end of which is connected to cathode 182 while the positive end is in series with load resistor 185 and anode 186.
The screen-grid voltage is obtained by a suitable tap which connects to the screen-grid electrode 187. A portion of the battery voltage is further used to supply the working voltage to a screen-grid electrode 98 of the oscillator lamp 102. This is achieved by grounding an appropriate point on battery 184 and connecting screen grid electrode 98 to anode 186 through conductor 188. This completes the description of the battery. circuit. The various phases of operation of the receiver and the transmitter as a complete unit will now be described.
Each communication center of the system contains a complete assembly of receiver, transmitter and control circuit as shown in fig. 2, thus constituting a working unit in the chain supplied by the communication channel.
Suppose we want to send a message from this station and that the microphone of the handset 8 receives voice frequencies.
The low-frequency energy is supplied by transformer 104 and is amplified by vacuum lamp 100, then is also amplified by vacuum lamp 101, the output of which is supplied to transformer 125. This energy then modulates the carrier frequency. which is applied to the grid 127 of the lamp 103 via the capacitor 149. This energy is then delivered by conductors 11 and 12 which, as shown in fig.l, are connected to the tuning unit of line through which energy is transmitted to power lines 2 and 3.
In addition to this role, low frequency power is also supplied by transformer 113 to gate 156 of lamp 153 of the driver amplifier. The output of this @ is delivered to transformer 159, rectified by the two diodes
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151 and 152. The output voltage of diode 151 appears across potentiometer 165 and is applied to gate 167 of lamp 154. The latter is normally biased by battery 171 to the point of cancellation of the anode current. At the same time, the output voltage of diode 152 appears across potentiometer 177 and is applied to gate 181 of control lamp 155.
The latter is polarized by the. battery 183 for normal plate current in the absence of signal. The voltage between cathode 182 and ground is set so that it is greater than the voltage drop of lamp 155 across load resistor 185; therefore, a slightly negative voltage is applied to the screen grid 98 of the oscillator 102 with respect to the cathode 138, which prevents the lamp of the oscillator from generating energy at frequency. carrier. However, as soon as the signal reaches transformer 159, the voltage appearing at 177 will become more negative and cancel out the anode current of lamp 155.
From there, the voltage between the anode 186 and ground becomes positive and the screen grid 98 will be energized normally, allowing the lamp 102 to oscillate and therefore to produce energy at carrier frequency.
Before discussing the function of the other control lamp 154 and examining the operation of the control lamp 155, it is seen that the oscillator lamp 102 has a negative voltage applied to the electrode. screen and is therefore prevented from oscillating. On the other hand, the lamps of the signal amplifier are in a standby state, and as soon as the signal frequency appears in the modulation circuit, the negative bias is removed at the screen electrode. and the oscillator instantly becomes operative. As soon as there is no more frequency of the signal, the oscillator becomes inoperative again.
The sequence of operating times is governed by the constituents of the control circuit, and it is important that these
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aunts have a predetermined characteristic. This will be explained more fully by developing the operation of the circuit.
At the same time as supplying the oscillator for an operational state, the control lamp 154 will receive a bias voltage at its gate 167, coming from the output of the diode 151. This lamp is biased normally at the cancellation of the voltage. plate current, by the battery 171. The control voltage produced by the diode 151 will oppose the voltage of the battery 171, allowing the passage of the harmless current of the. lamp 154 which will flow from ground through battery 96, resistor 95, diode 53, and pin 175, returning to the negative side of battery 172.
The voltage produced across resistor 95 by the flow of current applies to control gate 16 of lamp 13 a negative bias sufficient to render the input amplifier stage inoperative for the total voltage of the lamp. output of 11,, transmitter, which will appear at the terminals of the primary winding 24 because it is also connected to the terminals of the conductors 11 and 12.
The time it takes for the receiver to block to make it inoperative is a function of the values of resistor 95, capacitor 94, and plate resistance of lamp 154. The time required to activate the carrier at lamp 103 is a function of the values of the capacitance 179, the resistance 177, the capacitance 99 and the resistance between the screen grid 98 and the cathode 138. These values of the aforementioned components are proportioned so that the receiver is blocked in the inoperative state prior to the initiation of high-frequency energy generation by lamp 102.
Summarizing the operation, as soon as the microphone receives energy, currents to. frequency of the signal will appear in the amplifier stage of the modulator and will also produce, through the diodes 151, 152 and the control lamp 153, two sets of voltage.
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order sions. One is used to turn the oscillator lamp on, this lamp being normally in a non-operating state, and the other voltage is for canceling the current of the first amplifier stage of the receiver, which is normally in the receiver. an operative state.
The receiving functions perform as follows.
When applying the carrier frequency voltage to the input terminals of the primary winding 24 of the transformer 23, the signal is amplified by the first stage comprising the amplifier lamp 13 and is transmitted to the lamp 14 of the demodulator. as well as to the grid 84 of the control lamp 73, through the intermediary of the conductor 85. The signal from the demodulator is applied to the grid 56 of the amplifying lamp 55 thanks to the capacitance of the load resistors 57. and 58 of the diode section comprising anode 35 and cathode 54. The other diode comprising anode 36 and cathode 38 produces a unidirectional voltage which is applied, through the decoupled resistor 39 '. by the capacitor 43, to the grid 41 of the lamp 15 of the automatic volume control.
The operation of this lamp is normal in that an increased signal voltage produces an increase in positive voltage at gate 41, creating an anode current which has a direction such that a negative voltage is applied to cathode 52. and that thereby the polarization of the control gate 16 of the first lamp 13 of the amplifier is adjusted. Retorted previously set, the carrier frequency is also applied to gate 84 of lampa 72. The latter is normally biased to the point of current cancellation by battery 87. The applied signal forces anode current 80 to flow through the resistors. 76 and 78.
The other control lamp 72 is biased by battery 77 for the passage of a normal plate current which, as long as it is held, has such a direction in resistor 68 as to bias the output hostage of the battery.
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receiver, that is to say the grid 56 of the lamp 55, at the point of cancellation of the current. When a carrier frequency flattens at the gate 84 of the lamp 73, the flow of anode current begins; flowing through resistor 76, this current will provide additional negative bias to lamp 72, initiating the current cancellation condition, and thereby removing the negative bias from gate 56 which results from anode current in resistor 68.
Thus, the receiver is inoperative with respect to its final output stage until such time as a carrier signal, either modulated or unmodulated, is applied to the vacuum lamp 73. The triggering of the current in the resistors 76 and 78 has furthermore a direction and magnitude such that vacuum lamps 101 and 153 are applied to the canceling polarization of the current. The time required to cancel the current of lamps 101 and 153 is a function of the values of the capacitance 82 and the anode impedance of the lamp 73. The time required to release the canceling polarization from the current of the lamp. vacuum lamp 55 in the output circuit of the receiver, in order to deliver the signal to the telephone receiver 8, is a function of the values of resistor 68 and capacitor 69.
The values of the aforementioned components are such that the vacuum lamps 101 and 153 are brought to the inoperative state before removal of the canceling bias which maintains the lamp 55 and which is produced by the passage of current through the. resistance 68.
It can be seen from the above that the receiver is blocked in an inoperative state before and during the creation of high frequency energy by the transmitter. This latter condition is achieved by coupling the gate of oscillator 139 to the gate 167 of the. control lamp 154 by means of capacitor 97 which connects to the junction point of resistor 169 and choke 168, whereby part of the carrier is
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supplied to control lamp 154 so that the receiver is blocked as long as the carrier is generated by the transmitter.
When the signal frequency, i.e. the acoustic frequency, ceases, the carrier stops, after which the receiver is returned to an operating state when the capacitor is discharged 94 in resistor 95. The receiver is then in a standby state and, when a received signal is applied, the creation of the carrier by the transmitter is prevented by blocking the lamps 101 and 153 before the delivery of the received signal, to telephone 8 by the receiver. At the termination of the carrier received, the. lamp 55 will be stuck in an inoperative state by lamp 72 prior to or at the same time with the restoration of the normal operating polarization to lamps 101 and 153.
In addition to the succession of times described above, the principle of succession of levels is also applied, in order to improve the operating characteristics. For example, the gain at the signal frequency between the telephone and the gate 167 of the lamp 154 is high enough to block the receiver in an inoperative state, at a level equal to or less than that required to trigger the carrier. Further, lamps 101 and 153 are stuck in an inoperative state at a signal level equal to or less than that required to actuate the final amplifier stage of the receiver, i.e. lamp 35.
If the synchronization and succession precautions are applied as described above, it becomes possible to obtain an automatic operation controlled completely by normal speech, that is to say in less time due to a syllable. A loss of time between the start of the sound of a speech at the input of the transmitter and the delivery of that sound to the output of the remote receiver can be made less than 10 milliseconds. Experimentally, it has been found that this value is absolutely negligible in terms of its detrimental effects on the utility of the system. not