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"Dispositif d'accord à manchon"
La présente invention se rapporte à des inductances d'accord, notamment à une inductance d'accord perfectionnée, convenant spé- cialement aux hautes et aux très hautes fréquences radio-électri- ques.
On a constaté que les inductances variables comprenant un bobinage et un noyau magnétique mobile conviennent particulière- ment aux récepteurs radiophoniques. Toutefois, dans les gammes de haute et de très haute fréquence, ces inductances se caractérisent par des pertes relativement accrues lorsque les noyaux sont enfon- cés afin de déterminer un fonctionnement sur l'extrémité des fré-
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quences moins élevées de la bande d'accord. Ces pertes relative- ment accrues réduisent la valeur Q ou coefficient de mérite de l'inductance, élargissant ainsi la bande de fréquences et rédui- sant la réponse des circuits sur le côté des fréquences inférieures de l'échelle d'accord.
Par conséquent, la sélectivité et le ni- veau de bruit d'un récepteur radiophonique ou autre dispositif considéré varient avec l'accord, et ces caractéristiques s'écartent fatalement des valeurs requises sur une partie de la bande de fréquences.
La variation du facteur de surtension (Q) d'une inductance courante d'accord magnétique ou par variation d'imperméabilité est très marquée lorsque la bobine d'inductance est établie pour couvrir la totalité de la bande de modulation en fréquence de 88 à 108 mc/s ou une autre des bandes standards de télévision, à savoir 45,25 à 83,25 mc/s et 175,5 à 11,5 mc/s. On a constaté que la variation de Q sur la bande de modulation en fréquence par exemple était de 75% dans les dispositifs d'accord actuels, ce qui réduisait la sélectivité du récepteur à l'extrémité de moindre fréquence de la bande, d'où réponse de bruit accrue et une séparation plus difficile de postes émettant sur des canaux voisins.
Selon la présente invention, le problème ci-dessus est résolu par le fait que le noyau magnétique est monté fixe par rapport à la bobine d'inductance et qu'un organe conducteur à faibles pertes est déplacé par rapport à ces deux éléments. L'organe conducteur devient le siège de courants tourbillonnaires dont le sens et l'allure de phase exercent une action de blindage qui varie avec la position de l'organe conducteur et modifie ainsi la valeur de l'inductance. L'inventeur a constaté que lorsque l'inductance est modifiée de cette façon, les avantages mécaniques et élec- triques de l'accord magnétique sont réalisés dans les bandes de haute fréquence et d'ultra-haute fréquence, sans la variation
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de Q qui caractérisait auparavant de telles bobines d'inductance.
En outre et selon l'invention, la valeur Q de l'inductance d'apport peut être modifiée d'une manière déterminée sur la gamme d'accord lorsqu'un Q constant n'est pas exigé. Ceci peut être réalisé grâce à une forme appropriée du noyau magnétique et du manchon, vu que des pertes contrôlables dans le manchon remplacent des portions variables des pertes dans le noyau magnétique lors de la synchronisation.
L'invention vise donc d'une manière générale à établir une inductance variable perfectionnée, applicable aux hautes et très hautes fréquences radioélectriques et comportant un Q qui varie de la façon voulue pour assurer la sensibilité et la sélectivité requises.
L'invention vise en outre à établir une inductance variable perfectionnée présentant les avantages d'une bobine d'inductance à accord magnétique, tout en comportant une variation Q déterminée, par exemple un Q sensiblement constant, sur une large gamme de hautes et très hautes fréquences radioélectriques.
L'invention vise en outre à établir une inductance variable perfectionnée comportant une variation de Q déterminée sur une large bande de hautes et très hautes fréquences radioélectriques et qui peut être adaptée en vue de présenter une caractéristique d'accord à variation linéaire de fréquence ou autre caractéristi- que d'accord déterminée.
L'invention réside en outre en la prévision d'une inductance variable perfectionnée utilisable dans les hautes et très hautes fréquences radiophoniques et caractérisée par une robustesse, une simplicité de construction, une faculté d'adaptation aux diffé- rentes limites de variations d'inductance, une variation de Q déterminée sur une large gamme de fréquences et une faculté d'adaptation aux différentes caractéristiques d'accord obtenues par le déplacement de l'organe mobile.
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Une inductance d'accord perfectionnée présentant des carac- téristiques communes avec l'inductance d'accord selon la présente invention est décrite et revendiquée par la demande de brevet connexe de ce jour (cas C-30) de la même demanderesse, sous le titre "inductance d'accord*'.
Les particularités nouvelles considérées comme caractéristi- ques pour la présente invention sont exposées en détails dans les revendications annexées. Cependant l'objet de l'invention même sera mieux compris, tant quant à sa construction qu'à son mode de fonctionnement, en se référant à la description ci-après, considérée en regard des dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une élévation latérale, partie en coupe, d'un mode d'exécution de l'invention.
Fig. 2 est une coupe selon la ligne 2-2 de la Fig. 1.
Fig. 3 est un graphique montrant les caractéristiques de fonctionnement de l'inductance de la Fig. 1, ainsi que les carac- téristiques correspondantes d'une inductance à accord magnétique classique.
Fig. 4 est une élévation latérale d'une variante de l'invention
Fig. 5 est une élévation latérale, partie en coupe, d'une autre variante de l'invention.
Fig. 6 est une vue en coupe selon la ligne 6-6 de la Fig. 5.
Fig. 7 est une élévation latérale, partie en coupe, d'une autre variante de l'invention.
Fig. 8 est une coupe selon la ligne 8-8 de la Fig. 7.
Dans la Fig. 1, la référence 20 désigne un tube cylindrique isolant sur lequel est disposé un enroulement 22, ce tube étant maintenu sur la plaque de support 24-par la fiche 26. Cette der- nière est maintenue elle-même en place par refoulement du bord inférieur à la manière d'un rivet, de façon à maintenir la fiche à contact étroit sur la plaque 24. L'extrémité inférieure du tu- be 20 reçoit un manchon isolant 28 qui aboutit à l'extrémité infé- rieure de l'enroulement 22. Un tube isolant auxiliaire 30 est placé sur l'extérieur de l'enroulement 22. L'extrémité supérieure
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du tube 30 reçoit un collier 32.
Dans la construction selon Fig. 1, l'enroulement 22 est cons- titué par une bande ou ruban de cuivre à résistance relativement faible vu sa grande section et sa surface importante, et présen- tant une dimension relativement réduite dans le sens radial de l'enroulement.
La, fiche 26 est alésée intérieurement afin de recevoir le fil élastique 34 qui supporte élastiquement le noyau magnétique 36. Une perle de soudure 26a fixe le fil 34 à la,fiche 26 de manière à supporter le noyau 36. Le fil 34 est noyé de moulage dans le noyau 36.
Un manchon conducteur à faibles pertes 38, en cuivre ou ma- tière analogue est placé dans l'espace annulaire entre le tube 20 et le noyau 36; Le manchon 38 est soutenu à coulissement le long de l'axe commun du tube 20 et du noyau 36, au moyen d'un fil élastique boudiné 40 dont la surface constitue un filet extérieur qui s'engage dans l'élément de monture 42.
Les extrémités de l'enroulement 22 peuvent être reliées res- pectivement par exemple à la. cathode et à l'électrode de commande d'un dispositif à décharge électronique. Ce dispositif peut être relié à d'autres circuits, pour constituer par exemple un amplifi- ca,teur haute fréquence dans un récepteur à modulation en fréquence ou de télévision.
Pour accorder l'inductance de la Fig. 1, on déplace l'organe 42, de façon que le manchon conducteur à faibles pertes 38 téles- cope plus ou moins par rapport au noyau magnétique 36. Ceci modi- fie le flux dans le noyau, a.vec modification correspondante de l'inductance.
La modification de flux qui se produit dans l'enroulement 22 à la suite des mouvements télescopiques du manchon 38 est attribuée aux courants tourbillonnaires importants qui prennent naissance à la périphérie extérieure de ce manchon sous l'effet exercé par le flux autour de cet enroulement. L'amplitude, le sens et
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l'allure de phase de ces courants sont tels qu'ils déterminent un champ extérieur égal et opposé à celui de l'enroulement 22. Par conséquent, le manchon 38 limite effectivement le champ de l'en- roulement 22 à l'espace délimité par la surface extérieure du manchon, réduisant ainsi l'inductance de cet enroulement.
L'inventeur a constaté qu'en utilisant la construction selon fige 1, le Q de l'inductance 2 peut être maintenu sensiblement constant ou peut être amené a varier d'une manière voulue, lorsque l'inductance de la bobine est modifiée dans de larges limites par les déplacements du manchon 38. Ceci est attribué au fait que, à mesure que le manchon 38 recouvre davantage le noyau 36, en diminuant ainsi l'inductance et en augmentant la fréquence réson- nante du circuit associé, les pertes dans ce noyau se limitent à des parties progressivement décroissantes de celui-ci, et que les pertes dans le manchon 38 remplacent progressivement les pertes- dans le noyau.
Le remplacement des pertes dans le noyau 36 par les pertes dans le manchon 38 peut s'effectuer de façon à modifier les pertes de l'inductance d'une manière déterminée sur la gamme d'accord voulue. Généralement, on désire obtenir un Q sensiblement cons- tant pour l'inductance, afin de réaliser une sélectivité et une réponse de bruit relativement uniformes sur la gamme d'accord.
Dans ce cas, les dimensions du manchon 38 sont choisies de façon que les pertes totales de l'inductance varient conformément à la valeur d'inductance, de façon que l'inductance agisse comme si sa résistance apparente était sensiblement proportionnelle à la réactance inductive, ce qui assurera un Q constant de l'inductance
Le résultat obtenu avec l'inductance des figs. 1 et 4 est représentée graphiquement dans la Fig. 3.
Les courbes A et B montrent respectivement le Q et la fréquence de résonance de l'inductance d'accord lorsque celle-ci est en parallèle avec un condensateur fixe de 28 micromicrofarads. Dans l'exemplaire qui a servi à l'établissement des données de la fig. 3, le diamètre extérieur du tube était de 0,32 pouce anglais ( 1 pouce =
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2,54...cm) et l'enroulement 32 bobiné sur ce tube comprenait quatre spires d'un fil de cuivre d'un diamètre de 0,04 pouce enroulé suivant un pas de 0,312 pouce. Le noyau 36 avait une longueur de 1-3/8 pouces et un diamètre de 0,200 pouce, et la densité des particules magnétiques était suffisante pour assurer au noyau une perméabilité effective d'environ 1,5.
Le manchon était en cuivre et avait un diamètre extérieur et intérieur res- pectivement de 0,25 pouce et de 0,0205 pouce.
Les courbes C et D, fig. 3, montrent le Q et la caractéris- tique d'accord d'une inductance semblable à celle décrite ci- dessus, mais comportant un noyau 36 mobile et dépourvue de man- chon 38, la capacitance en parallèle étant de 9 micromicrofarads.
Il ressort des courbes A et C, fig. 3, que l'inductance se- lon la présente invention (courbe il) est caractérisée par une valeur de Q sensiblement constante dans les limites du mouvement d'accord, tandis que l'inductance classique (courbe C) subit une variation importante de Q. En effet, cette valeur varie dans les limites de 75 % dans le deuxième cas et d'environ 7 % dans le premier cas.
Il ressort des courbes B et D que l'inductance selon la pré- sente invention s'accorde sur des fréquences croissantes à mesure que le manchon 24 s'engage sur le noyau 22, tandis que, dans l'in- ductance classique, un mouvement analogue du noyau détermine l'accord sur des fréquences décroissantes. Il ressort en outre de la courbe B que la caractéristique due au mouvement du manchon 34 est sensiblement linéaire sur toute la gamme d'accord de 88 à 108 mc/s.
L'exemple ci-dessus concerne uniquement le cas particulier où un Q uniforme est nécessaire. D'autres régimes de la varia- tion de Q peuvent être obtenue par un dessin approprié du manchon 38.
La pièce de monture 42 présente une ouverture taraudée des-
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tinée à recevoir le fil élastique boudiné 40. Lorsqu'on désire réaliser un accord simultané d'une série d'inductances,, cette pièce peut être munie d'orifices taraudés supplémentaires pour recevoir les fils analogues fixés à d'autres manchons d'accord.
On prévoit un mécanisme approprié (non représenté) pour déplacer la pièce de monture de façon à mouvoir en synchronisme tous les manchons y attachés et accorder ainsi toutes les inductances simultanément..
Des moyens indicateurs appropriés (non représentés) sont prévus de préférence afin d'indiquer la position de la pièce 42 et partant la fréquence de résonance du circuit auquel l'induc- tance est connectée.
Dans la variante de l'invention selon Fig. 4, le tube Oa qui supporte la bobine ou enroulement 22a est en forme de tonneau, c'est-à-dire qu'il présente au milieu un diamètre plus grand qu'aux extrémités. Cette construction permet de contrôler la variation d'inductance dans le cas d'un manchon mobile.
Lorsque, par exemple,on désire établir une variation d'inductance déter- minée dans le cas d'un noyau mobile, telle que la variation re- quise pour assurer une courbe de longueurs d'onde exactement linéaire, le tube 20a peut présenter la forme de tonneau néces- saire pour réaliser cette caractéristique Lorsque la fréquence est appelée à varier selon d'autres lois,; le tube peut présenter d'autres formes.- Par exemple, il peut avoir la forme d'un sablier ou une forme conique d'une extrémité à l'autre.
Eventuellement, la caractéristique d'accord de l'inductance peut être modifiée moyennant une modification de la densité des spires le long de la bobine, ou par d'autres moyens appropriés.
Les figs. 5 et 6 montrent une variante de la présente inven- tion, convenant particulièrement aux très hautes fréquences radio- électriques par exemple la bande de fréquence supérieure de télé- vision de 175,25 à 211,25 mc/s. Dans cette construction, le conducteur 44 s'étend vers le haut sur les côtés opposés de
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l'espace annulaire entre les tubes 20b et 30b jusqu'à l'élément conducteur annulaire 46, constituant ainsi une bobine allongée en U dont l'axe magnétique traverse sa dimension longitudinale.
Un noyau magnétique creux 36b entoure le tube 30b. Ce noyau présente la forme d'un cylindre creux et est maintenu par des pattes 50 dans une position coaxiale par rapport au tube 30b.
Comme la perméabilité de la matière constituant ce noyau est relativement élevée par rapport à la perméabilité de l'air, ce noyau augmente le flux dans le conducteur 44 pour n'importe quelle valeur fixe de courant, et donc augmente l'inductance de la boucle d'inductance qu'il constitue.
Le manchon d'accord 38b est construit de façon à effectuer des déplacements sélectifs en s'enfonçant et en sortant de l'es- pace annulaire entre le tube 30b et le noyau 36b. Ce manchon est constitué en une matière conductrice à faibles pertes, telle que le cuivre ou l'aluminium, et est supporté par un fil flexible 40b, afin de pouvoir être élevé et abaissé conformément aux déplacements d'un mécanisme de commande approprié (non représenté).
A mesure que le manchon d'accord 38b recouvre progressive- ment des parties croissantes de la longueur axiale du tube 30b, le flux parcourant le conducteur 44 dans les zones situées en dehors du manchon est interrompu par les courants tourbillon- naires induits dans celui-ci. Ceci réduit progressivement l'in- ductance effective nette du conducteur 44, réalisant ainsi une action de syntonisation. Comme le noyau 36b est exposé de moins en moins au champ de la bobine,à mesure que la fréquence augmente, les pertes dans le manchon 38b viennent remplacer les pertes dans le noyau 36b, et le Q de l'inductance peut être amené à varier lors de l'accord de la façon voulue.
La construction des Figs. 7 et 8 est analogue à celle des Figs. 5 et 6,' sauf que le noyau magnétique cylindrique solide 36c est monté écarté du restant de l'inductance, et que les tubes 20c
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et 30c, ainsi que le manchon 38c et le collier 46c présentent une section transversale ovale.
Dans cette construction, la valeur d'inductance du dis- positif d'inductance diminue à mesure que le manchon 38c recou- vre des parties croissantes de la longueur axiale du conducteur 44. Les pertes dans le manchon 38c viennent alors remplacer les pertes dans le noyau 36c et le Q du dispositif d'inductance peut être contrôlé par le choix convenable de ces facteurs.
Dans la description qui précède et dans les revendications annexées, on a utilisé le terme de "noyau magnétique" pour dési- gner un noyau ayant une perméabilité magnétique supérieure à celle de l'air. Une matière particulièrement appropriée à cette fin consiste en une suspension de minuscules particules ou gra- nules de matière ferromagnétique pulvérisée, dans une résine phénolique ou support analogue en matière plastique moulable.
Il ressort de ce qui précède que la présente invention vise à établir une inductance variable comportant un élément conduc- teur tel que l'enroulement 22, Fig. 1, qui constitue une boucle inductive, un noyau magnétique disposé à proximité de la boucle, tel que le noyau 36, Fig. 1, et un élément conducteur à faibles pertes destiné à être déplacé par rapport à l'élément conducteur et au noyau.afin de modifier l'action effective du noyau et de l'inductance.
Bien que l'on ait décrit ici des modes de réalisation parti- culiers de la présente invention, il va de soi que celle-ci peut subir diverses modifications et présenter des variantes sans s'écarter de son esprit ni dépasser son cadre. Les revendications annexées sont donc censées couvrir toutes les modifications et variantes qui répondent à l'esprit et se placent dans le cadre de l'invention.