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Perfectionnements aux procèdes et systèmes pour produire une fréquence basse étalon.
La présente invention concerne les procédés et systèmes d'utilisation de la résonance moléculaire présentée Dar certal gaz aux fréquences des micro-ondes, pour produire une fréquenc basse étalon de grande précision, indépendante de conditions telles que la pression, la température ou le ternes, conditions qui diminuaient la nrécision des standards de fréquence basse connus jusqu'ici.
Aux faibles pressions, les spectres d'absorption des pici ondes de certains gaz, tels que l'ammoniac, le sulfure cabony lique et les halogénures méthyliques, comprennent des "bandes' dont la répartition de fréquence est différente et distincte pour les divers gaz, chacune d'elles correspondant une fré- quence micro-ondulatoire précise indéoendante des variations c @
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à des variables courantes telles que la température, la oression et d'autres semblables.
Au point de vue général, conformément la présente inven- tion, on oroduit des oscillations à ultra-haute fréquence qui sont dans un ranport numérique fixe de grande précision avec au moins une des bandes d'absorption d'un gaz susmentionné. Les oscillations de cette fréquence sont appliquées à un réducteur de fréquence, tel qu'un multivibrateur ou un mélangeur, de ma- nière à produire un étalon de fréquence basse, par exemple, de l'ordre de quelques cycles par seconde mouvant servir alimen- ter une horloge électrique ou tout autre indicateur de temos ou de fréquence.
Plus particulièrement, et conformément une forme oréférée de l'invention, la conversion d'une fréquence précise de l'ordre de olusieurs dizaines de milliers de mégacycles en une fréquencf précise beaucoup plus basse, car exemple, de l'ordre de dizaine; de mégacycles, est réalisée en stabilisant la fréquence d'une série d'oscillateurs par rapport à une fréquence choisie har- monique de chaaue oscillateur et la fréquence fondamentale de l'oscillateur précédent.
Toujours conformément à l'invention, et plus particulière- ment, la fréquence du nremier oscillateur de la série précitée est stabilisée, de préférence, en maintenant un déphasage déter miné entre deux ondes de référence de temos, l'une étant obtenu en appliquant à une cellule à gaz la sortie d'on oscillateur de balayage dont la fréquence périodiquement variable couvre une gamme contenant une fréquence de résonance moléculaire du.gaz, et l'autre étant obtenue en appliquant la fréquence de battemen entre l'oscillateur de balayage et un harmonique déterminé de l'oscillateur stabilisé, \ un sélecteur de fréquences, tel qu'u filtre ou un élément de circuit résonnant, favorisant une fré- quence de battement choisie.
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L'invention consiste, en outre, en des procédés et systëm' dont les caractéristiques sont décrites et revendic::.'" * ci-apr: L'invention ressortira plus clairetient, en se '##'#fcrant au:
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dessins annexés, dont :
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La figure 1 est un schéma de connexions d'un sy t-rie util
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sant des oscillateurs stabilisés 3 micro-ondes, oour "oduire '
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étalon de freauence basse.
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Les figures 2 à 7 sont des schémas détaillés de certaines parties de la figure 1.
La figure 8 est un schéma de connexions d'une variante du système de la figure 1 ;
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La figure 9 est un schéma de connexions d'une vrrin-nte
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etpréférée du système de la figure 1.
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Plusieurs gaz, comprenant NH3, COS, CH30H, CH3NH; ¯., S02 présentent une caractéristique d'absorption sélective ''P"1eri micro-ondulatoire. Les mesures faites sur les car8t,ristiues de résonance moléculaire d'un tel gaz, ont montré e 1- gran- deur du coefficient d'absorption est parf?ite!p=-nt j- é0enantE de Ip pression du ga, mais que la largeur de la région absor- bante diminue nettement avec l'abaisrement de la ",)l"es1.')'1; no- tamment, la longueur d'onde de 1,25 cm. (24.000 mégpc-,, es), le Q de la bande 3,3 de l'ammoniac est apnoainative-nemt de 1C sous l'tie 'Ores'3ion de ga7 d'un dixième r"latmosohrc,- j¯'1 tous une pression d'un centième d'atmosphère, etc.
Ceo-1.""- il 1, pression est réduite de nlus en plus JUSLIUP', l'ordre - ,'1xlèr de millimètre de mercure et moins, les régions d'1bSC rr ion oeuvent seéubdi viser en plusieurs bandes très 0troite..chacui
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d'elles correspondant une fréouence micro-ondalf ho1ro )réel.
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indénendante des conditions d'ambiance riornplet, tel1'- Mue 1 te'06rature, la pression et d'autres variables, e ayant un Q
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de l'ordre de 50. 000 et plus.
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L'absorption sélective orientée nar une ou olusieurr de
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ces bandes, est utilisée pour stabiliser la eréouencp d'un ou plusieurs oscillateurs produisant des oscillations dont lps fré quences sont entre elles dans un rapoort nun?riq-'e fixe et des-
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quelles on tire, oar exemple au moyen d'un multivibrateur ou
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d'un diviseur de fréquence électronloue semblable, jne r;.<pouenC'
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basse de grande précision couvant servir d'é-calor de fréquence ou de temps.
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En se reportant à la figure 1, l'oscillateur rllicr( -ùn0e l0A est stabilisé à une fréquence A qui est égale a nne frécuen choisie de résonance moléculaire du gaz rem,:>11 ss&nt 1"1 cellule 11C tolus (ou moins) la moyenne fréquence F sur laquelle t.
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accordé, de manière algue, un amplificateur 12. Un second oscil
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lateur à micro-ondes lOB est stabilis4 à une f'T"' ncP B oui est égale la résonance moléculaire du gaz remplissant 1 cell le 11D plus (ou moins) la même moyenne fréouence (FI Les 0rt1e des deux oscillateurs micro-ondes stabilisés 10A, ''Or srn ap-ol1quées au mélangeur 1, oui peut être et sera, de orF.'^enc
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un redresseur cristal.
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Les deux fréquences micro-ondulatoires A et '1 npuven', être choisies de telle façon mie la fréquence différence # 800arr sant la sortie du mélangeur 13, soit asse7 base ie jour nouvoir être divisée nar un circuit de division e- rw:E-
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courant, reorésenté, dans son ensemble, car le rectangle '4,
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de manière donner une fréquence de sortie de l'ordre de cycle
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oar second* . A titre d'exemple, en admettant nue le gaz dans le
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cellules 11C et 11D est du gaz ammoniac, on nen t choisir le bandes 8,6 et cl,7 qui correspondent resr¯ec;ivmeTa a 2^.71,19 mégacycles et 20.735,47 mégacycles. On aura ainsi mye 4' ..,quencE différence de 16,28 mégacycles. La bande 5,4 f2P.6C.* ft(. et la bande 4, (?. F8:,73 mo.) neuvent être choisies oour d-wer une r... 11f'n('''' ^3 fFrPnce de ?0,7? mégacycles.
Les '.:Ja"1è(; 2,P
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(2.722,59 me.) et 1,1 (2.694,48 me) peuvent donner -ne fré- quence différence de 24,11 mégacycles, et ainsi de suite nour d'autres paires de bandes.
Chacune des cellules à gaz 10A, 10B peut être une partie
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d'un guide d'onde, ayant à chacune de ses ex-trmi4,s une fenétt en mica ou en une autre matière diélectrique aniroorter permet- tant le passage de l'énergie micro-ondulatoire, tout en formani- une paroi hermétique pour le gaz contenu sous des pression? de 0,02 millimètre de mercure, ou moins.
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La sortie du diviseur de fréquence 14 peut tr employée elle-même comme étalon de fréquence basse de précision, ou si on veut commander une horloge ou indicateur de orcis.0Tl 15, 1?' sortie du diviseur 14 peut être amplifiée au moyen 'ur. ,cY.if1 cateur de puissance basse fréquence classique 16, pour attaquer le moteur de l'horloge 15 qui accomplira, par exemple, une révo lution par seconde, si on choisit convenablement les bandes de résonance du gaz, le diviseur n et les engrenages rédacteurs de l'indicateur. De préférence, le diviseur n est un nombre élevé, de façon que la fréquence à la sortie du diviseur 14 soit très nroche d'un cycle car seconde, le reste de la division se fai- sant en choisissant les engrenages réducteurs.
On est donc* assu que toute erreur restant dans la différence instantanée ntre
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les fréquences A et B des oscillateurs stabilisés 10A et 10B es divisée oar un facteur n, qui est de l'ordre de aillions, ce au
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permet d'obtenir une indication de temos d'une précision irréal sables avec les procédés connus antérieurement.
De préférence le procédé de stabilisation des oscillateurs micro-ondes individuels 10A et 10B est, de façon générale,
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semblable celui décrit dans la demande de brevet RCL 150. On orévoit cependant en plus, comme il serp récrit ci-aDr:;, un él ment de sélection de fréquence 12 que l'on commute d'un système de com8ne ;
l'autre, pendant les intervalles d'er.trFP zéro, d
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sorte que toutes erreurs dues à l'instabilité pr le temos, le
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température ou d'autres variables, se neutralisent da.13 la fré quence différence entre les deux oscillateurs stabilisés 10A, En étudiant plus en détail le système reDrqcn(-é à la fig 1, la sortie de l'oscillateur stabilisé 10A, récite de façon aonrodriée, s'il le faut, au moyen de l'atténuateur 17, est appliquée, par l'intermédiaire du couplage directionnel 18A, a
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mélangeur 1SAC, de préférence un redresseur à cristal. Ces co rlages directionnels et d'autres des systèmes décrits ici, oei vent être du type décrit en détail dans le brevet belge 485:7 du 13 Novembre 1948 au nom de la demanderesse.
Le sortie d'un
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oscillateur de balayage à fréquence modulée ICC est aussi ann'. quée au mélangeur 13AC Dar l'intermédiaire d'un couplage dire, tionnel 18C orécédé, si on le désire, d'un atténuateur 17C. L sortie de l'oscillateur de balayage 10C oarcourt périodiaueme une gamme de fréquences qui, par exemple, oeuf avoir une larg de 5 ou 10 mégacycles et qui comprend la fréquence A, la fré- quence de résonance moléculaire du gaz dans la cellule 11C, e la fréquence A plus (ou moins) la moyenne fréquence F. La fré quenee de balayage ou cadence de répétition R de 1'oscillâtes de balayage 10C est faible, en comparaison des fréquences poi teuses des oscillateurs 10A et 10C et est nettement différend de la moyenne fréquence F :
la fréquence de balayage veut, par exemple, être de l'ordre de 10 cycles à 10 kilocycles et être
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produite par un modulateur électronique ou méc5 v, iue 8PryrOnr quelconque, la forme de l'onde de modulation étant, de nréfé en dents de scie. Pour la clarté de l'exposé, on supposera q
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la fréquence porteuse C de l'oscillateur 10C monte pér1()ilqu ment d'une valeur initiale inférieure à la frécupnce deréso ce nol6culaire du gaz de la cellule 11C, à -,-in: rréauence sur rieure Jo. + F et qu'elle revient ensuite brn90ument 9. la 1<>1Jl" initiale, aui est supérieure à A - r.
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La sortie du mélangeur 13AC comprend, de ce f8t, comme u de ses composantes, la fréquence de balayage R sélectionnée Da l'amplificateur 12R et appliquée au redresseur 13R, de manière à oroduire une série d'impulsions de commande destinées un
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générateur de potentiel de commutation 19 qui comm9i1ie les oai: d'amplificateurs 20A, 21A et 20B, 21B, de sorte que celles-ci fonctionnent alternativement. La première -)aire C'--,lifica- teurs 20A, 21A est utilisée pour la stabilisation de la freauet de l'oscillateur à micro-ondes 10A et la seconde SOL, 21B l'esi pour la stabilisation de la fréquence de l'oscillateurmicro- ondes 10B.
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Il existe déjà une forme appropriée de généra"! ...1' c ooter tiel de com-autation 19 (voir figure 2). En bref, les imt)11l. lom à la fréquence de balayage sélectionnées oar l'amplificateur la figure 1, sont apoliauées au circuit d'entrée du tube amplifies teur 22, dont le signal de sortie est appliqué au circuit de grille du tube inverseur 23, de manière produire deux séries de signaux pulsés positifs pratiquement rectangulaire'' "a" et "b" de longueurs complémentaires. Les impulsions "a" .-ont aooli quées, par le condensateur 24A, figures 1 et 2, aux amplifica- teurs 20A, 21A, pour débloquer ou mettre en service ceux-ci,
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pendant des intervalles de temps tl, oendant e,;u les ampli ficate.rs 20B et 21B sont hors service.
Les impulsions "b" sont appliquées de même par le condensateur 24B, figures 1 nit 2, aux amplificateur 20B et 21B, pour les mettre en service pendant de intervalles de temps t2, pendant lesquels les amplificateurs 20 et 21A sont hors service.
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Pendant chaque intervalle de temps t, duran+ 1-rael il,est en service, l'amplificateur 21A transmet du redresseur 13F à un amplificateur-différentiateur représenté par la rectangle 25A d
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la fleure 1, une onde ou ipuls10n qui atteint son aL cude maxima, au moment où la fréquence différence entre 1 V -.illateu
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10A et l'oscillateur POU 10C est égale la fréquence F sur laquelle l'amplificateur 12 est accordé dc feçon aiguë. La sortie de leamollfleateur 21A est un potentiel proportionnel l'enveloppe de l'amplificateur 12 à la fréquence de r'""1 't1 tion R. En d'autres mots, la sortie de l'amplificateur 12, pendant intervalles tl, a une forme d'onde dont l'amn'itude instantané est une fonction de la fréquence de battement entre 'es oscill teurs 10A et 10C.
La forme des impulsions de sortie du diffère] tiateur est étudiée plus loin.
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On dispose ainsi d'une série d'impulsions do-,t 1 relatioi de temos avec une seconde série d'impulsions, produites comme il sera décrit maintenant, est utilisée pour stabilisa la fré- quence du générateur de micro-ondes 10A.
On applique à un second amplificateur-différentiateur re- présenté par le rectangle 25C à la figure 1, une série d'impul- sions ou d'ondes se oroduisant chacune au moment où la fréquenc porteuse de l'oscillateur FM 10C a la valeur de la fréquence df
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résonance moléculaire du gaz dans la cellule 11.,. Plus exactemf l'énergie sortant de l'oscillateur 10C est tr1sm5g> car exemr par un guide d'onde, la cellule % g 3z Il%- ar un chemin qui peut comprendre un atténuateur C17 , fut m transformateur d'adac tation 26, tous deux étant du type pour 1"-1r'J-o!1des. L'énergie micro-ondulatoire sélectionnée par la cellule à ga? est rdrpss par le cristal 13C et produit des innlilri ons ou ondes ayant la même cadence de répétition que la fréquence de modulation R da l'oscillateur 10C.
Afin d'éliminer les effets de mo-3': Lotion d'D11tude et d'autres variables, l'énergie sortant de l'oscil lateur 10C est transmise par un couplage directionnel ClS.vers un second redresseur à cristal C13, ou équivalent, de nol3r'itée ouocôÉe à celle du redresseur 15C. La différence entre les'sor- ties des redresseurs 13C et C13 est appliquée l'amplificateur 1""'(;rer.t1Bteur 25C.
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La figure 3 représente un type approprié de circuit ampli ficateur différentiateur 25, pouvant convenir pour les deux am
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plificateurs différentiateurs 25A et 25C (aussi 25B, 25P étudi plus loin). Les impulsions appliquées au circuit d'entrée du tube 27 sont amplifiées, inversées en polarité et auliJués ai circuit différentiateur comprenant le condensateur 28 t la résistance 29, de manière à envoyer sur la grille ( tubs- 30
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une impulsion double d pour chaque impulsion d9e-.teee. ChaCcue impulsion d a une pointe négative et une pointe -ositive. et, entre celles-ci, la pente est très forte.
La V',..tte résuit. -T du tube 30 consiste en une série d'impulsions q très Dolnttes avec une pente très accentuée l'endroit du centre de IHf,T')ul- sion originale d'entrée dans le tube 27 correspc-; ar¯te.
La constante de temos de In combinaison réi:?nce-caac1t 28, 29 est petite comparée à la période de rec,Llu.on R, d sor que l'impulsion d'entrée dans le tube 27 est èif'f'J"-'I!t1f' quant' elle est appliquée au circuit d'entrée du tube 0. La polarisa- tion grille-cathode du tube 30 est telle, qu'avec une réfistanc
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d'anode élevée, la tension d'anode n'est'que légèi ment S1'T)t?rieure à la tension de cathode. Par conséquent, le orE lier swin négatif de la polarisation grille-cathode du tube 30 orovocue un changement très faible de la tension d'anode, tandis eue le suivant Immédiat oroduit un swing positif très abrunt de Ip ten sion d'anode.
Cet accroissement brusque oeut être utilisé pour
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commander une triode gaz dans un étage suivant, ' !2nrt- que les induisions de sortie de la triode se produisent au centre o au sommet de l'enveloppe de moyenne fréquence.
Les impulsions de sortie eA, figure 1, de l'amplificateur différentiateur 25A sont appliquéesà un générateur d'impulsion
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Dush-Dull 31A, dans le but de produire deux train- d'impulsions de 12 même cadence de réoétition que les impulsions eà, de sort que, oour chaque impulsion d'entrÉe eA, on produit nie oaire d'
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La figure 3 représente un type apnroorié de circuit ampli ficateur différentiateur 25, pouvant convenir pour les deux am plificateurs différentiateurs 25A et 25C (aussi 25B, ?5D étudi plus loin).
Les impulsions appliquées au circuit d'entrée du
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tube 27 sont amplifiées, inversées en oolarité et annitauéis ai circuit différentiateur comprenant le condensateur 28 et la résistance 29, de manière à envoyer sur la grille de .. tube 30
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une impulsion double d pour chaque impulsion 6'#..t"ée. Chacue impulsion d a une pointe négative et une pointe positive. et, entre celles-ci, la pente est très forte. La s",..t1.e résult,in4e du tube 30 consiste en une série d'impulsions e très oointues avec une pente très accentuée à l'endroit du centre de 1 '1rfl)u1- sion originale d'entrée dans le tube 27 correqpO'l ,.te.
La constante de temps de la combinaison ré3iGnce-ca?acit 28, 29 est petite comparée à la période de rép-, r.1"'.Lon R, d sor que l'impulsion d'entrée dans le tube 27 est d1ffrnt1F quanc elle est appliquée au circuit d'entrée du tube 30. La polarise-
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tion grille-cathode du tube 30 est telle, qu'avec une réqistanc d'anode élevée, la tension d'anode n'est*que légèl' ':ne'1t snné- rieure à la tension de cathode. Par conséquent, le z)rE nier swin négatif de la polarisation grille-cathode du tube 30 orovocue un changement très faible de la tension d'anode, tandis que le suivant immédiat oroduit un swing positif très abrunt de lp ten sion d'anode.
Cet accroissement brusque oeut être utilise pour commander une triode à gaz dans un étage suivant, de Fort- que
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les impulsions de sortie de la triode se nroduisent an centre o au sommet de l'envelopne de moyenne fréquence.
Les Impulsions de sortie eA, figure 1, de l'amplificateur différentiateur 25A sont expliquées à un générateur d'impulsion nush-oull 31A, dans le but de produire deux train, d'impulsions de la même cadence de réoétition que les impulsions eA, de sort que, pour chaque impulsion d'entrée eA, on produit une oaire d'
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pulsions de sortie nointues, fAN, fAp, simultanées e de oolar opposées. Les figures 4 et 5 représentent deux types convenabi de générateur d'impulsions oush-pull. Le type représenté la figure 4, utilise une triode à gaz 32. On applique à la grille de celle-ci les impulsions d'entrée.
Les Impulsions de sortie oositives fp apparaissent aux bornes de la résistance de catho 33 et les impulsions de sortie négatives fN aux ''ornes de la r sistance 34 reliée l'anode du tube par le condensateur 35 et à la cathode du tube par la résistance 33. En variante, le gén rateur d'impulsions peut comprendre deux tubes (tyoe de la fi- gure 5). Dans celui-ci, la tension de sortie totale du tube 32 apparaît aux bornes de la résistance de cathode 33, de dan@ère à produire des impulsions de sortie positives fp dont l'ampli- tude est double de celle que l'on oeut obtenir avec le circuit de la figure 4, tout le reste étant égal d'ailleurs.
La résis- tance cathodique 33 de la figure 5 est à crises et une: partie de l'impulsion de sortie est appliquée à la grille d'un second tubp 36, afin de oroduire l'impulsion négative fN aux bornes d. la résistance 34 en série avec le condensateur 35 qut se trouv. dans le circuit de sortie de ce dernier tube. Les constantes du circuits sont choisies de telle façon, que ces impulsons ont une amplitude égale à celle des impulsions négatives fN et son simultanées, de sorte que, comme à le figure 4, chaque impulsio d'entrée oroduit une npire d'impulsions de sortie oointues si- multanées et de oolarités opposées.
Les immulsions de sortie ec, figure 1, de l'amplificateur différentiateur 25C sont appliquées à un générateur 'ondes en dents de scie 37A de telle manière que, pour chaque impulsion d'entrée ec, il y a une Impulsion de sortie en dent de soie 8 qui monte de façon abrupte, puis décroît linéairement. La figun montre un type approprié de générateur de dents de scie. Les impulsions pointues d'entrée e sont appliquées à la grille du
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tube 38 de façon à produire aux bornes du condensateur 39, en série avec le condensateur 40 entre l'anode et le grille du tube, une série d'impulsions en dents de scie cadence de répéti- tion R.
Revenant à la figure 1, les impulsions pointues f et fAP venant du générateur d'impulsions doubles 31A et les impulsions en dents de scie SA venant du générateur de dents de scie 37A sont appliquées à un détecteur de phase 41A qui sert à provoquer des changemerts en une tension continue "d'erreur" dont la oola- rité et l'amplitude dépendent du sens et de la grandeur de l'é- cart entre la fréquence A de l'oscillateur 10A et sp valeur dé- sirée. L'exposé ci-dessus montre que le moment du commencement de chaque impulsion en dent de scie SA est rigidement lié à l'in tant où la fréquence porteuse de l'oscillateur F.M. 10C, chaqu cycle de sa fréquence de modulation R, passe exactement sur la fréquence précise de résonance moléculaire du gaz dans la cellu- le 11C.
On comprend aussi que la relation de temps entre chaque impulsion SA et la paire correspondante d'impulsions fAN fAP dépend de la valeur instantanée de la fréquence A de l'oscilla- teur stabilisé 10A, Darce que, si la fréquence A est supérieure à la normale, la fréquence différence F, sur laquelle l'amplifi- cateur 12 est accordé de façon aiguë, est atteirte plus tôt dans le cycle de la fréquence de modulation R, et elle est atteinte plus tard, si la fréquence A est en dessous de la normale. La tension "d'erreur" produite par le discriminateur de phase 41A est utilisée pour commander un régulateur 42A devant desservir une source 43 de tension d'alimentation pour le tube oscillateur 10A et corriger ainsi l'écart de sa fréquence A par rapport à la valeur désirée.
Le discriminateur ou comparateur de uhase 41 et le régula-
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teur 4P de la figure 7 sont du tyoe convenant à le stabilisatior de z lrcuence d'un klystron reflex 10, mer la régulation de 1
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tension continue de l'enode réflectrice 44. Ce klystron peut servir d'exemple pour les deux oscillateurs 10A et 10B, de la figure 1. On maintient une différence de potentiel continue fi entre la cathode 45 et la cavité 46 du klystron 10, l'aide d'une alimentation stable ou stabilisée représentée, dans sa g néralité, car la batterie 47.
La différence de potentiel entre réflecteur 44 et la cathode 45 du klystron est fonction de la chute de tension RI dans la résistance 48 connectée entre l'anc 49 du tube régulateur 50 et la borne Dositive d'unp source de tension continue stabilisée représentée, de façon générale, par la batterie 51, le tube à décharge % gaz 5P et la résistance de limitation de courant de celui-ci 53.
L'intensité du courant traversant la résistance 48 et donc la tension du réflecteur d pendent de la tension de oolarisation de la grille du tube ré- gulateur 50 ; une composante de cette tension de polarisation es de valeur fixe choisie, par exemple, en réglant le Dotentiomètr 54 alimenté nar la batterie 55 ou par toute autre source appro- priée. L'autre composante de cette tension de polarisation est la tension "d'erreur" fournie par le détecteur de phase 41, cet tension apparaissant aux bornes 56,57 de celui-ci.
Dans la forme particulière de comparateur de ohase 41 re- présentée à la figure 7, les impulsions positives et négatives fp et fN venant de l'amplificateur-différentiateur associé, son appliquées respectivement 9. l'anode de la diode 58, ou équiva- lent, etla cathode d'un redresseur semblable 59. Les électro' des redresseurs sont reliées par des résistances 61,61 dont l'extrémité commune 57 est une des bornes de sortie du compara- teur ; les autres électrodes de ces redresseurs sont reliées l'autre borne de sortie 56 du comparateur. Les Impulsions 1 du générateur de dents de scie associé sont appliquées à l'anode du redresseur 59 oar la résistance 62 et le condensateur 63, et la cathode du redresseur 59 par la résistance 64 et le conden. sateur 65.
Ainsi, la différence moyenne des impulsions de coure,
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qui traversent les résistances 61, 62, à chaque opele de La fré- quence de répétition R dépend du déphasage des impulsions poin- tues fp, fN par raooort à l'impulsion en dent de scie s et, par conséquent, la tension de grille du tube régulateur 50 est corri gée, s'il le faut, chaque cycle de la fréquence de modulation de l'oscillateur de balayage, de manière à ajuster l'oscillateur commandé ou stabilisé 10 dans le sens propre ramener la fré- quence de celui-ci à sa valeur désirée.
A titre d'exemple, les constantes de circuit suivantes peuvent convenir pour le discriminateur de phase 41 :
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<tb> Condensateurs <SEP> Résistances
<tb>
<tb> 63,65 <SEP> 0. <SEP> 05 <SEP> mfd. <SEP> 61 <SEP> 1. <SEP> 8 <SEP> megohms
<tb> 66,67 <SEP> 0.01 <SEP> mfd. <SEP> 62,64 <SEP> 1000 <SEP> ohms
<tb> 68 <SEP> 0.01-0.25mfd. <SEP> 70 <SEP> 10,000 <SEP> ohms
<tb> 69 <SEP> 10 <SEP> mfd.
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Tel que décrit jusqu'ici, le système sert commander de façon rigide la fréquence de l'oscillateur 10A an moyen d'une tension d'erreur obtenue en comparant les phases des impulsions oroduites, pendant les intervalles tl, oendant desquels les am- plificateurs 20A et 21A sont en service.
Pendant les intervalles intermédiaires t2, durant lesquels les amplificateurs 20B et 21B sont en service, on utilise un dispositif généralement semblable comprenant l'oscillateur FM de balayage 10B, la cellrle àgaz 11D, l'amolificatpur moyenne fréquence 12, le redresseur 13F, les amolificateurs-différentiateurs 25B, 25D, le générateur d'im pulsions 31B, le générateur de dents de scie 37D, le comparateur de phases 41B, le régulateur 42B et l'alimentation variatle 43B, oour stabiliser l'oscillateur 10B à une fréquence de travail B différant de la fréquence de résonance moléculaire du gaz dans la cellule 11D, de la moyenne fréquence F.
Il faut remarquer que l'on utilise le même canal amolifica- teur moyenne fréouence 12, 13F, alternativement oour la commande
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de l'oscillateur 10A pendant les intervalles tl, et pour la commande de l'oscillateur 10B pendant les intervalles t2. Par conséquent, tous effets de la température ou de la tension d'alimentation, car exemple, sur les caractéristiques de réoon- se du système moyenne fréquence s'annulent, de sorte que la fréquence différence des oscillateurs stabilisés est reliée ave précision aux fréquences de résonance moléculaire algue, qui nE sont Des influencées par la température des masses de gaz dans les cellules 11C et 11D.
La fréquence exacte de commutation de l'entrée de l'amplificateur 12 n'est oas critique, aussi long- temps que l'impulsion de commutation du cristal 13R se présente pendant le cycle de la fréquence de modulation R, avant que le cristal 13F reçoit une Impulsion soit de l'amplificateur 20A, soit de l'amplificateur 20B.
Le variante de la figure 8 est semblable, nar de nombreux points, à la figure 1. Les éléments des deux forces d'exécution qui remplissent les mêmes fonctions portent les mêmes référen- ces. Pour raccourcir l'exposé, on n'étudie que les éléments ou caractéristiques qui diffèrent de ceux de la figure 1.
Dans le disposition plus simple de la figure S, on a omis les complications nécessitées par la commutation de l'amplific teur MF à accord aigu 12, figure 1, d'un canal de commande à l'autre.
Au lieu d'un amplificateur à accord aigu 12 que l'on commute d'un canal de commande à l'autre, on utilise dans le système de la figure 8, deux filtres passe-bas 112A, 112B, un pour chacun des canaux de commande. Ces deux filtre? ne doiven qu'être approximativement semblables et peuvent, par exemple, laisser passer une bande de fréquences de 0 à 100 kilecycles.
L'exoosé suivant montrera pourquoi il n'est pas nécessair d'utiliser un filtre commun, que l'on commute, pour obtenir de la précision. Quand la sortie moyenne fréquence du redresseur
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13AC (ou 13BD) aporoche et passe sur le battement zéro, la réponse en amolitude du filtre passe-bas associé 112A (ou 112B varie symétriquement autour de la fréquence porteuse de l'osci lateur FM 10C qui correspond au battement zéro.
De ce fait, l'amplificateur-différentiateur associé 25A (ou 25B) produit u impulsion de sortie qui se présente au centre ou point de batt' ment zéro de son impulsion d'entrée indépendamment des effets de température, oar exemple, sur la largeur de bande du filtre Pour le reste, le fonctionnement des systèmes de la figure 1 est semblable à celui de la figure 8.
Dans les systèmes des figures 1 et 8, les sorties de deux oscillateurs à micro-ondes ayant chacun une fréquence de trava- rigidement guidée de l'ordre de dizaines de milliers de mégacy. cles sont mélangées de manière à produire une fréquence-différe ce qui est de l'ordre de dizaines de mégacycles. Ainsi, dans ce qui peut être considéré comme un étage de division de fré- quence, la fréquence est réduite par un facteur de l'ordre des milliers.
Dans le système représenté à la figure 9, qui utilise aussi la fréquence de résonance moléculaire d'un gaz comme éta. lon de fréquence de précision, pour stabiliser un oscillateur à micro-ondes et qui, par division de fréquence, produit une fré- quence étalon assez basse pour commander une horloge ou un in- dicateur, la fréquence est orogressivement divisée en fréquencE précises de plus en plus basses au moyen d'étapes successifs, chaque étage employant un oscillateur de bayge, un oscilla- teur stabilisé et un comparateur de ohases, jusqu'à ce que la fréquence est suffisamment basse pour que les réductions de fre quence puissent se faire au moyen d'un diviseur de fréquence courant, tel qu'un multivibrateur.
Pour faciliter l'exposé, on supposera que l'étalon de fré. quence primaire choisi est la bande 3,3 de l'ammoniac, quoiqu'1 est évident que l'on peut choisir d'autres bandes du même ou
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d'autres gaz. On admettra aussi que l'oscillateur 100 de l'étag 1 doit être stabilisé à une fréquence de 4774 mégeeycles de sorte que son cinquième harmonique correspond A la fréquence de 23.870 mégacycles à laquelle le gaz ammoniac, dans la cellu- le 101, présente une résonance moléculaire aiguë. Dans ce cas, l'oscillateur de balayage 102 est module, par exemple, par un générateur de dents de scie, pour couvrir la gamme allant de 23.860 à 23.880 mégacycles.
La fréquence de balayage et l'harmo- nique cinq de l'oscillateur 101 tel qu'il est produit par le générateur dêharmonicues 103 sont appliqués à un mélangeur 104, de manière à produire une fréquence de battement variable ampli- fiée par l'amplificateur 105 et appliquée à un comparateur de phases 106. La fréquence de balayage est aussi appliquée, par la cellule à gaz 101, au redresseur 107, pour produire une sé- rie d'impulsions qui se forment chacune au moment où la fréquenc de balayage passe sur la fréquence de résonance moléculaire du gaz.
Généralement, comme il a été décrit lors de l'étude des figures 1 et 8, ou dans la demande RCL 1530, le comparateur de phases 106 produit une tension "d'erreur" qui est appliquée à l'oscillateur 100 pour corriger l'écart entre sa fréquence de travail et la fréquence désirée que l'on a supposé être de 4.774 mégacycles.
Il faut remarquer que, dans les systèmes des figures 1 et 8, les fréquences fondamentales des oscillateurs stabilisés 10A et 10B peuvent être mélangées par le redresseur 13 et des har- monioues choisis de ces fréquences peuvent être apolicués aux mélangeurs 13AC et 13BD, conformément à la discussion précéden- te sur l'étage 1 de la figure 9. Ainsi, on appliquera une fré- quence-différence beau COUD olus basse au diviseur de fréquence 14 de la figure 1 ou 8.
Revenant la figure 9, la fréquence fondamentale de l'oscil lateur stabilisé 100 est appliquée au mélangeur 108 de l'étage #
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qui reçoit aussi la sortie de l'oscillateur de balayage 109 pré vu oour couvrir une gamme de fréquences comprenant la fréquence fondamentale de l'oscillateur 100.
Dans l'exemple numérique considéré, la gamme de balayage c l'oscillateur 109 oeut aller de 4.770 à 4.780 mégacycles. La sortie du mélangeur 108 est amplifiée par l'amplificateur 110 et envoyée au comparateur de phases 111 qui reçoit aussi, Dar l'intermédiaire de l'amplificateur 113, la sortie du mélangeur 114 . Les fréquences d'entrée du mélangeur 114 sont la fréauenc variable de balayage de l'oscillateur 109 et un harmonique de l'oscillateur 115 à stabiliser. A titre d'exemple, la fréquence fondamentale désirée de l'oscillateur 115 peut valoir 954,8 mé- gacycles de sorte que son harmonique cinquième produit par le générateur d'harmoniques 116 correspond à la fréouence fondamen tale de l'oscillateur stabilisé 100 de l'étage # 1.
Tout changement de phase dans les sorties des amplificateu 110 et 113, est détecté par le comparateur de phases 111 qui, généralement comme décrit plus haut, produit une tension de com mande qui, appliquée à l'oscillateur 115, corrige tout écart de sa fréquence par rapport à la valeur désirée.
La fréquence fondamentale de sortie de l'étage 2 est app quée à l'étage # 3, dont la fréquence de sortie est à nouveau réduite suivant un facteur choisi, grâce à un arrangement sem- blable d'oscillateurs stabilisé et de balayage, de mélangeurs e de détecteur de phase. A titre d'exemple, l'oscillateur stabili sé de l'étage # 3 peut avoir une fréouence fondamentale de 190,96 mégacycles de sorte que son harmonique cinquième est éga à la fréquence fondamentale de l'oscillateur 115 de l'étage # é
Au moyen d'étages semblables 4 4 et 1 5, la fréquence est toujours réduite par étapes, de façon que la fréquence stabili- sée appliquée au compteur multivibrateur 14 ou tout autre divi- seur de fréquence approprié, vaut, par exemple, 7,
638 mégacycle .ce qui correspond à un diviseur 5 pour chacun des étages #4 et.
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Il est clair que l'on peut utiliser d'autres harmoniques choisis de la même manière, et que l'on oeut employer des harmo- niques différents pour différents étages.
On comprendra aussi que la fréquence de battement sur laque sont accordés les amplificateurs 105,113, etc. des étages succe- sifs, oeut avoir une valeur quelconque même zéro, et qu'elle peu être différente pour les différents étages.
La fréquence de sortie du diviseur 114 peut être utilisée elle-même comme étalon de fréquence basse de grande précision.
Elle oeut être employée aussi oour commander une horloge ou un indicateur 15 avec les engrenages réducteurs nécessaires pour obtenir la vitesse de rotation désirée, telle qu'un tour par seconde. La précision d'une telle "horloge" est extrêmement élevé grâce à l'étalon primaire, la fréquence de résonance moléculaire de la bande du gaz choisie, qui est Indépendant de la température de la pression, du temos, de la friction ou d'autres variables, certaines de celles-ci ou même toutes affectent la précision des étalons connus antérieurement.
L'exposé ci-dessus montre clairement que l'invention n'est pas limitée aux procédés et systèmes particuliers décrits et que de nombreux changements et modifications peuvent y être apportés sans sortir de son cadre.
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