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Perfectionnements apportés aux procédés et dispositifs de stabilisation.
La présente invention concerne la stabilisation de la fréquence porteuse moyenne d'oscillateurs, particulièrement mais . non exclusivement des oscillateurs à micro-ondes qui sont modulés en fréquence périodiquement ou par intermittence, pour la trans- mission de télévision ou de signaux similaires, par exemple.
Les procédés et dispositifs connus ne permettent pas de maintenir avec précision la fréquence moyenne de ces oscilla- teurs modulés, parce que, quand on mesure la fréquence moyenne à des intervalles consécutifs, elle doit nécessairement être dif- férente, et les écarts de fréquence ainsi mesurés ne peuvent pas
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servir d'indices de correction qui seraient appliqués pour sta- biliser la fréquence, en compensant les variations des tensions d'alimentation, des charges et d'autres variables.
Au point de vue général, conformément à la présente invention, la fréquence instantanée de l'oscillateur est comparée, de façon répétée, à une fréquence étalon, fournie de préférence par la fréquence de résonance moléculaire d'un gaz, pendant les périodes successives de repos de la porteuse. Dans un système de télévision, de telles périodes existent lors du bref intervalle qui sépare une impulsion de synchronisation de ligne du signal de ligne précédent au suivant. L'intgration des déviations mesurées ainsi successivement correspond exactement à l'écart avec la fréquence moyenne désirée, et par conséquent un réglage basé sur cette mesure est une stabilisation précise et rigou- reuse de l'oscillateur.
Plus particulièrement, dans des procédés et dispositifs préférés, pendant les périodes de repos successives de la porteuse, la fréquence d'un second oscillateur balaye une gamme comprenant la fréquence instantanée de l'oscillateur à stabiliser et la fréquence de résonance de l'étalon gaz choisi. La phase ou dif- férence de temps entre les impulsions produites quand la fré- quence du second oscillateur coïncide avec la fréquence de réso nance moléculaire du gaz et les impulsions produites quand les fréquences de battement des oscillateurs passent par une valeur déterminée, est mesurée, par exemple, au moyen d'un comparateur de phase ou de coïncidence dont la sortie est appliquée à l'oscil- lateur stabilisé pour régler sa fréquence moyenne.
Plus spécialement, dans certaines formes de l'inven- tion où l'oscillateur stabilisé est celui d'une station de relais de télévision, les impulsions de coupure qui servent à mettre le dispositif de stabilisation de fréquence périodiquement hors servi@e, sont dérivées du signal de télévision reçu ; dans d'au-
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tres formes de l'invention, ces impulsions de coupure peuvent être dérivées des impulsions de déflexion appliquées au tube de la camera ou aux circuits associés.
L'invention réside aussi en procédés et dispositifs dont les caractéristiques nouvelles sont décrites et revendiquées ci- après.
Pour bien faire comprendre l'invention on la décrira en se référant aux dessins annexés, dont :
La figure 1 est une figure explicative montrant la caractéristique fréquence-temps d'un signal de télévision.
Les figures 1A, 1B, 1C sont des figures explicatives auxquelles on se référera en décrivant la figure 1 ou d'autres figures.
La figure 2 est un schéma de connexions d'un dispositif répétiteur de télévision conforme à l'invention.
La figure 3 donne la caractéristique fréquence/sortie d'un discriminateur.
La figure 4 représente schématiquement un dispositif pour dériver les impulsions de coupure de la fonction fréquence/ temps de la figure 1.
Les figures et #A sont explicatives ; s'y référera en décrivant les figures 2 et 6.
La figure b est un schéma de connexions d'une station d'émission de télévision conforme à l'invention.
La figure 7 est une figure explicative, à laquelle on se référera en décrivant la figure 6; et
La figure 8 est le schéma d'un circuit de commande utilisable avec les dispositifs des figures 2 et 6.
Comme indiqué à la figure 1, la fréquence instantanée d'une porteuse de télévision varie, dans les divers intervalles B, de manière à communiquer l'information nécessaire pour re- @@odu@re la ligne correspondante de l'image. Comme on le voit
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clairement à la figure 1, la fréquence moyenne de la porteuse est différente, durant les intervalles B successifs. Dans les intervalles A, intercalés entre deux intervalles B voisins, le signal comprend une impulsion de synchronisation. Ces impulsions de synchronisation sont utilisées dans la reproduction de l'image télévisée, pour maintenir le synchronisme entre les oscillateurs de déflexion horizontale de l'émetteur et du récepteur.
La pro- fondeur de la modulation de la porteuse due à ces impulsions de synchronisation, dépend de l'amplitude de l'impulsion qui peut varier indépendamment des facteurs qui provoquent les glissements ou écarts de la fréquence moyenne désirée de la porteuse.
Jusqu'ici, le signal de télévision peut être considéré comme ayant une succession d'intervalles de vision séparés par des intervalles d'impulsions de synchronisation, Ln mesurant la fréquence de la porteuse pendant qu'elle est modulée soit par les signaux ae vision soit par les signaux de synchronisation, on n'obtiendra pas d'informations qui permettront la correction de la fréquence des oscillateurs en fonction des écarts dûs aux conditions ambiantes, telles que les variations de tension réseau, charge, tenpérature ambiante et autres semblables. Pour des rai- sons semblables, une mesure continue de la fréquence de la por teuse ne donne pas a'inaice convenant pour un régisse rigoureux de la fiéquence moyenne de porteuse.
Cependant, cojrie on peut le voir à la figure 1, la durée des impulsions de synchronisation S ne doit pas être aussi longue que les intervalles A, et, par coms@quent, pendant chauqe intervalle A, il y a un petit sous-imtervalle a pendant lequel la fréquence ae la porteuse n'est pas modulée, Four donner un
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durée de l'ordre de 6 microsecondes.
Conformément à la présente invention, pendant chacun de ces sous-intervalles brefs a, la fré- quence instantanée de la porteuse est comparée au moins une fois à une fréquence étalon et l'écart mesuré est une indication exacte de la déviation par rapport à la fréquence porteuse moyennedé- sirée. Ces déviations mesurées des milliers de fois par seconde sont intégrées et utilisées pour le réglage rigoureux de la fré- quence moyenne de l'oscillateur.
Un dispositif préféré pour réaliser ce procédé de ré- glage est une variante du dispositif décrit et revendiqué dans le brevet N 487.006 du 26 Janvier 1949. En bref, la porteuse de l'oscillateur 10, modulée en fréquence pour la communication de la vision et des synchronisations, est appliquée à une ligne de transmission 11 reliée à une antenne appropriée 12. Dans la forme d'exécution particulière de la figure 2, l'oscillateur 10 de l'émetteur est celui d'une station de relais de télévision qui retransmet les signaux reçus aux fréquences micro-ondulatoires, par exemple dans la bande 6.825-7.125 mégacycles.
Le signal de modulation appliqué à l'oscillpteur 10 pour moduler en fréquence sa porteuse, sort d'un récepteur 14, dont le circuit d'entrée reçoit des signaux de télévision captés par l'antenne 13, à la même ou à une autre fréquence.
Pour stabiliser l'oscillateur 10, sa fréquence porteuse, ou une fréquence harmonique de celle-ci, est aussi appliquée au moyen, par exemple, d'un couplage directionnel 15, ou équivalent, un détecteur, représenté dans sa généralité par le cristal 16, qui reçoit aussi la fréquence variable d'un second oscillateur 17. Celui-ci est modulé en fréquence par un modulateur 18 de type approprié quelconque, de sorte que sa fréquence balaie rapidement une garnie comprenant la fréquence de l'oscillateur 10 cu d'un de ses harmoniques.
La fréquence de battement résultante
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apparaissant dans la sortie du détecteur 16 est appliquée à un filtre 19 qui peut être un filtre passe-bande étroit ou un' filtre passe-bas, de sorte que, chaque fois que la fréquence de batte- ment passe par une valeur déterminée, qui peut être zéro ou une autre valeur choisie, on produit une impulsion qui, après ampli- fication dans l'amplificateur 20, est appliquée à un circuit d'entrée d'un comparateur de phase 29.
La fréquence variable du second oscillateur 17 est aussi appliquée, au moyen, par exemple, du guide d'onde ou câble co- axial 21, semblable à la ligne 11, à une cellule 22 contenant un gaz qui présente de la résonance moléculaire à une fréquence dans la gamme balayée par l'oscillateur 17. Comme indiqué dans le brevet antérieur, il y a de nombreux gaz, dont l'ammoniac, qui, sous faible pression, présentent de la résonance moléculaire aiguë à diverses fréquences micro-ondulatoires distinctes, plu- sieurs de ces courbes de résonance étant si pointues qu'elles correspondent à un Q de 100. 000.
Les fenêtres 22, 23 en mica ou autre matière convenable forment un bon scellement pour le gaz se trouvant dans la cellule 22, tout en laissant passer l'énergie micro-ondulatoire. Par conséquent, chaque fois que la fréquence de l'oscillateur 17 passe par la fréquence de résonance choisie du gaz, il y a un changement marqué de l'amplitude de l'énergie fournie par la cellule au détecteur 24. La différence en ampli- tude mesurée par les redresseurs 24 et 25 insérés respectivement derrière et devant la cellule à gaz 22, produit une impulsion de tension étroite aux bornes de la résistance 26 ou impédance d'entrée équivalente d'un amplificateur 28.
Cette seconde série d'impulsions est appliquée à l'autre circuit d'entrée du compa- rateur de phases 29 qui peut être d'un type approprié quelcon- que, y compris celui décrit dans le brevet susmentionné.
La tension continue à la sortie du comparateur de phases, en concordance avec le sens et l'importance de la diffé-
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rence de temps entre les deux séries d'impulsions produites res- pectivement dans les canaux X et Y, est appliquée à l'oscillateur 10 pour faire varier sa fréquence. Comne indiqué dans le brevet antérieur, cette tension de commande peut, par exemple, être appliquée à l'anode réflectrice d'un oscillateur klystron ou à la grille de commande de fréquence d'un magnétron.
Dans le dispositif de la figure 2, tel qu'il a été décrit jusqu'ici, la comparaison entre la fréquence de l'oscillateur 10 et la fré- quence de résonance du gaz dans la cellule 22, à une cadence dé- terminée par la fréquence de balayage du modulateur 18, et, par conséquent, l'informaton utilisée pour le réglage de la fré- quence et donnée par le comparateur de phases 29, n'est pas correcte, pour des raisons que l'on exposera en se référant à la figure 1.
Pour obtenir une indication vraiment exacte concernant l'écart de la fréquence moyenne désirée de l'oscillateur 10, cette indication de comparaison de fréquence, au moins à la sor- tie du circuit 34 du comparateur, sera dérivée du signal de télévision, uniquement pendant les sous-intervalles a.
Dans ce but, un générateur de coupure 30 d'un type approprié quelcon- que est prévu, servant à dériver du signal de télévision reçu apparaissant à un point convenable quelconque du récepteur 14, une série d'impulsions de coupure ayant la même cadence de répé- t;tion que l'intervalle "A + B" du signal et qui sont utilisées pour mettre le dispositif de réglage de fréquence hors service, sauf pendant les sous-intervalles a
De telles impulsions de coupure peuvent être obtenues, par exemple, en appliquant la fonction fréquence/temps de la figure 1 à un discrimir.ateur ayant une caractéristique fréquence/ dpbit du type représenté à la figure 3. De tels discriminateurs
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s.".t. bief, connus et ne doivent pas être décrits ici.
Le. sortie -, cr2E.-, r-teur 4:3 est shurtée par une diode 44, figure 4, ou
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équivalent, de sorte que l'onde résultante consiste en une série d'impulsions PA, figure lE, ayant même polarité.
Ces impulsions ont une largeur pratiquement égale aux intervalles A et comprennent donc les impulsions de synchro- nisation. Les impulsions PA sont rendues plus étroites et dé- phasées, comme indiqué par les impulsions PS de la figure 1C, de manière à correspondre avec les sous-intervalles a de la figure 1.
Ces impulsions étroites et déphasées PS peuvent être appliquées au modulateur 18, de façon que la fréquence de l'oscillateur 17, comme indiqué à la figure 5, balaye la bande de résonance du gaz durant les intervalles a, pendant lesquels le signal de por- teuse de télévision ne comporte ni vision ni impulsion de syn- chronisation.
Comme indiqué à la figure 4 les impulsions PS peuvent être retardées au moyen d'une ligne de retard 45 ayant le non- bre de sections voulu. Si le modulateur 18 est du type exigeant une entrée en dents de scie, les impulsions rectangulaires PS peuvent être converties plus ou moins approximativement en une onde en dents de scie, en terminant la ligne de retard par un circuit CR parallèle représenté par la résistance 46 et le con- densateur 47.
Au lieu d'utiliser une ligne de retard, le déphasage et l'amincissement des impulsions de coupure peuvent être ob- tenus en ayant recours à des procédés connus, tels qu'un étage de retard à oscillateur de blocking ou à multivibrateur, ou le filtre passe-bas.
Comne il est indiqué d'une façon générale à la figure 2, les impulsions de coupure peuvent être appliquées au modulateur 12, suivant ce qui a été dit, ou, en variante, à l'oscillateur 17, à l'un ou l'autre des amplificateurs 20, 28 ou au compara- teur de phase 29, toujours dans le but d'empêcher d'envoyer L l'oscillateur 10 une information erronée basée sur la mesure
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de la fréquence de l'oscillateur 10 pendant que celle-ci est modulée par la vision ou les impulsions de synchronisation.
Genéralement, les mêmes procédé et dispositif de com- mande peuvent être utilisés pour stabiliser la fréquence d'un oscillateur d'émission à l'endroit où les signaux de télévision sont créés. uans un tel cas, représenté à la figure b, la camer;-' ou tube de captation 32 est pourvu d'un dispositif, représenté dans son ersemble par le générateur 33, servant à dévier horizon- talement le faisceau à la fréquence de "ligne", à dévier verti- calement le même à fréquence d'"image", à fabriquer des impulsions de blanking aux fréquences de ligne et d'image, et des impulsions de synchronisation aux mêmes fréquences.
En se reportant à la figure 1A, la forme d'onde HD de tension ou de courant servant à la déflexion horizontale du faisceau du tube 32 à fréquence "ligne" est généralement en dents de scie (voir figure 1A), montant linéairement en fonction du terps pendant chaque intervalle de vision B d'une ligne, puis retombant brusquement à une valeur minima pendant tout ou une partie de l'intervalle A suivant. Les parties d'extrémité à forte pente de l'onde en dents de scie HD peuvent être utilisées, contre on le sait, pour obtenir des impulsions ayant la forme voulue et ayant la même fréquence de répétiticn.
Par exemple, l'onde en dent:, de scie HD peut être appliquée à un circuit différentiateur, représenté à la figure 7 par la résistance 49 et le condensateur 30 afin de produire des impulsions PB qui peuvent être rendues plus étroites et déphasées comme il a été dit dans l'exposé de la figure 4, de manière à produire des impulsions de coupure PS de largeur, phase et cadence de répc- tion voulues.
Conformément à cette technique, le générateur de cou-
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l'ùre 30 peut dériver de l'onde en dents de scie HD, une série ' -i # l ii :ir FP qui peuvent être appliquées à l'oscillateur ..#'..:-; tcur F ce Eanierp que la fréquence de l'osoil- ' #'-. ff': ' 1 : !:# firurt- z, vrrie de é- \ j!1
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de la fréquence de l'oscillateur 10 pendant que celle-ci est modulée par la vision ou les impulsions de synchronisation.
Généralement, les mêmes procédé et dispositif de com- mande peuvent être utilisés pour stabiliser la fréquence d'un oscillateur d'émission à l'endroit où les signaux de télévision sont créés. Dans un tel cas, représenté à la figure b, la camera ou tube de captation 32 est pourvu d'un dispositif, représenté dans son ensemble par le générateur 33, servant à dévier horizon- talement le faisceau à la fréquence de "ligne", à dévier verti- calement le même à fréquence d' "image", à fabriquer des impulsions de blanking aux fréquences de ligne et d'image, et des impulsions de synchronisation aux mêmes fréquences.
En se reportant à la figure 1A, la forme d'onde HD de tension ou de courant servant à la déflexion horizontale du faisceau du tube 32 à fréquence "ligne" est généralement en dents de scie (voir figure 1A), montant linéairement en fonction du temps pendant chaque intervalle de vision B d'une ligne, puis retombant brusquement à une valeur minima pendant tout ou une partie de l'intervalle A suivant. Les parties d'extrémité à forte pente de l'onde en dents de scie HD peuvent être utilisées, cornue on le sait, pour obtenir des impulsions ayant la forme voulue et ayant la même fréquence de répétition.
Par exemple, l'onde en dents de scie HD peut être appliquée à un circuit différentiateur, représenté à la figure 7 par la résistance 49 et le condensateur 50, afin de produire des impulsions PB qui peuvent être rendues plus étroites et déphasées comme il a été dit dans l'exposé de la figure 4, de manière à produire des impulsions de coupure PS de largeur, phase et cadence de répé- tion voulues.
Conformément à cette technique, le générateur de cou- pure 30 peut dériver de l'onde en dents de scie HD, une série d'impulsions PS qui peuvent être appliquées à l'oscillateur
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17 ci c son modulateur 12 de manière que la fréquence de l'oscil- , r t.' se: tee en général à la figure 5, varie de façon
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à balayer une garnie de fréquences comprenant la fréquence de résonance de la cellule à gaz 22 et la fréquence de travail de l'oscillateur 10. Ainsi, dans chaque intervalle A + B, figure 1, mais durant le sous-intervalle a seulement, le dispositif de commande de fréquence est mis dans la possibilité de comparer la fréquence de l'oscillateur 10 à la fréquence étalon, afin de produire une tension d'erreur au moyen du comparateur de phases 29 ou l'équivalent.
En variante, une onde en dents de scie semblable à HD, figure 1A, peut être obtenue en actionnant un générateur de dents de scie en synchronisme avec le générateur de fréquence de "ligne", et on peut dériver de ces dents de scie des impulsions ayant même cadence de répétition et servant à mettre le réglage de fréquence hors service, sauf durant le sous-intervalle a
En revenant à la figure 6, le générateur 33 comprend aussi un multi-vibrateur (non représenté) ou dispositif sem- blable pour produire les impulsions de synchronisation de ligne S, figure lE.
Le générateur de coupure 30 peut comprendre un multi-vibrateur commandé par ces impulsions S servant à produire une onde rectangulaire R, figure 5A qui peut être appliquée à l'un ou l'autre ou aux deux amplificateurs 20, 28 pour bloquer ceux-ci et éviter ainsi le passage, au comparateur 29, des im- pulsions qui se trouvent dans les canaux X et Y, sauf pendant le sous-intervalle a Dans ce cas, l'oscillateur 17 et son oscilla- teur de modulation 18 peuvent fonctionner de façon continue, mais la comparaison de fréquence ne se fait que pendant le sous- intervalle a
Quand le comparateur de phases 29, figures 2 et 6, est du type représenté dans le brevet antérieur, les impulsions de coupure de la figure 5A peuvent être employées pour empêcher la comparaison de fréquence en dehors du sous-intervalle a.
en modifiant le comparateur comme indiqué à la figure 8. Plus exacte-
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ment, les impulsions du canal X sont appliquées par le transforma- teur 35 à un bras couplé d'un pont de redressement ou modulateur équilibré 36. Les impulsions du canal Y sont appliquées à la grille de commande d'un tube 37 dont l'anode est couplée, au moyen d'un condensateur de blocage 38, au point de jonction 39 de deux redresseurs montés en opposition.
En fonctionnement normal du comparateur de phases, les deux séries d'impulsions sont transformées par le pont 36, comn.e il a été expliqué en général, de manière à produire entre le point 40 et terre ou un conducteur de retour équivalent, une tension continue dont l'am- plitude varie en fonction des changements dans les relations de temps entre les deux séries d'impulsions. Afin de mettre le comparateur de phases hors service sauf pendant le sous-inter- valle a, la tension de la grille-écran du tube 37 est commandée par un circuit diviseur de tension comprenant la résistance série 41 et un tube de commande 42.
Les impulsions de coupure R, figure 5A sont appliquées à la grille de comr.ande du tube 42 de façon que, sauf pendant les sous-intervalles a, le potentiel de la grille-écran du tube 37 soit trop faible pour que les impulsions du canal Y passent au circuit redresseur 36, et par conséquent la charge sur le condensateur d'intégration 43 connecté entre le point 40 et la terre ne subit des variations que pen- dant les sous-intervalles a
La descripticn et les exemples particuliers ci-dessus font ressortir clairement les dispositifs et arrangements de la présente invention et leurs variantes, pour le réglage de la fré- quence d'un oscillateur modulé en fréquence, uniquement pendant les périodes de repos de la porteuse.