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SIEMENS & HALSKE AKTIENGESELLSCHAFT, résidant à BERLIN età MUNICH (Allemagne).
DISPOSITION DE CIRCUITS POUR IE CONTROLE DE LA FREQUENCE D'OSCILLATION D'UN
OSCILLATEUR A REACTION.
La présente invention vise à établir une disposition de circuits pour le contrôle de la fréquence d'un oscillateur à réaction dont la fré- quence d'oscillation peut être influencée par un déphasage, l'objet de l'in- vention étant particulièrement applicable en vue de la variation manipulée de la fréquence dans le cas de la télégraphie harmonique.L'élément déter- minant la fréquence et faisant partie de l'oscillateur est couplé à un cir- cuit à réaction additionnel ou d'appoint, dans lequel est disposé un dépha- seur réglable.
Selon une autre caractéristique de l'objet de l'invention, et qui représente une amélioration de celui-ci, la tension réactive supplé- mentaire est dérivée du courant du circuit oscillant et est appliquée à la grille du tube oscillateur par l'entremise d'un déphaseur, en série avec lénergie réactive normale.
L'invention sera exposée ci-après d'une manière détaillée et ses particularités seront décrites en se référant aux dessins annexés, dans les- quels la figure 1 est une disposition de circuits selon l'invention, dans laquelle la tension réactive supplémentaire est soutirée à partir du courant du circuit oscillant interposé dans le circuit anodique et est ap- pliquée à la grille de commande du tube oscillateur par l'entremise d'un inverseur de polarité; la figure 2 montre une variante de la disposition de circuits de la figure 1, dans laquelle l'énergie réactive supplémentaire, dérivée du courant du circuit oscillant, est appliquée à la grille de commande du tube oscillateur par l'entremise d'un montage constitué par des redresseurs à grille commandée (modulateur symétrique);
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la figure 3 montre une disposition de circuits comportant un cir- cuit résonnant série intercalé dans le circuit à réaction, la tension réac- tive étant prélevée sur le courant du circuit oscillant de ce montage et é- tant appliquée à la grille de commande du tube oscillant par l'entremise d'un modulateur symétrique; la figure 4 montre un exemple de réalisation d'un oscillateur à réaction et à variation manipulée de la fréquence dans trois étages de fré- quence. La figure 5 représente les diagrammes vectoriels servant à l'expli- cation du mode de fonctionnement de la disposition de circuits selon la fi- gure 4.
Dans la disposition de circuits selon la figure 1, le circuit oscillant,qui détermine la fréquence, et qui est constitué par le montage en parallèle du condensateur C et de la bobine LI est branché dans le cir- cuit de plaque du tube oscillateur R. Une partie de la tension du circuit oscillant est soutirée, comme il est connu en soi , à l'aide de la bobine à réaction LII et est appliquée, en tant que tension réactive, à la grille de commande du tube R. La résistance W2, intercalée dans le circuit de la grille de commande, consiste en une résistance de grille ou de fuite habi- tuelle. Une résistance W3 est intercalée dans le circuit oscillant, en sé- rie avec la bobine LI. La valeur de cette résistance est de préférence choi- sie telle qu'il n'en résulte pas une modification notable des caractéristi- ques du circuit oscillant.
Comme le courant de ce circuit traverse la résis- tance W3, la tension qui apparaît aux bornes de cette dernière est déphasée de 90 par rapport à la tension du circuit oscillant. La tension dérivée de la résistance W3 est reportée dans le circuit de la grille de commande du tube R par l'entremise du translateur T1, du commutateur s et de la résis- tance W4. Le translateur Tl, dont la prise médiane du côté secondaire est reliée au pôle négatif (- AB) de la source de tension anodique et est d'au- tre part connectée à la cathode du tube R par l'entremise de la résistance W1, qui constitue une résistance de cathode habituelle, forme, conjointe- ment avec le commutateur s, un dispositif inverseur de polarité pour la tension réactive supplémentaire prélevée aux bornes de la résistance W3.
La tension réactive Ul qui apparaît à la bobine à réaction LII et la tension réactive supplémentaire U2 qui se présente aux bornes de la résistance W4 sont branchées en série; l'addition de ces tensions donne la tension réactive qui se manifeste à la grille de commande du tube R. Afin d'assurer l'entretien des oscillations engendrées par un oscillateur à au- to-excitation établi selon le montage courant, il est nécessaire de remplir la condition qui consiste en ce que la tension réactive qui apparait à la grille de commande soit déphasée de 180 par rapport à la tension anodique.
En supposant que la bobine LII a été exécutée avec un sens de bobinage cor- rect, la tension Ul remplirait cette condition en ce qui concerne la rela- tion de phase. Toutefois, la tension U2 qui apparait en supplément à la grille de commande du tube R, agit - par le fait qu'elle vient s'ajouter à la tension Ul - de telle fagon que l'ensemble de la tension qui se manifeste à la grille de commande en question ne répond plus à la condition de rela- tion de phase, qui doit être remplie en vue de l'entretien des oscillations, lorsque le circuit oscillant oscille à sa fréquence naturelle.
Ceci a pour effet que la fréquence de l'oscillateur se modifie jusqu'à ce que le dépha- sage dû à la tension réactive soit tout juste compensé par le déphasage dû à la tension du circuit oscillant, de fagon à remplir la condition requise pour le couplage réactif.
Comme on l'a décrit plus haut, la tension prélevée à la résistan- ce W3 est déphasée de 90 par rapport à la tension du circuit oscillant.
Par conséquent, la tension U2 qui apparaît à la résistance W4 est déphasée de 90 par rapport à la tension Ul. Le fait de savoir si ce déphasage repré- sente +90 ou -90 dépend de la position momentanée du contact inverseur s.
La fréquence engendrée par l'oscillateur est supérieure ou inférieure à la fréquence naturelle du circuit oscillant, suivant la position du contact inverseur s qui, dans une de ses positions, détermine un déphasage de +90
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de la tension U2 par rapport à la tension Ul, et donc un déphasage de la tension qui se manifeste à la grille de commande, dans le sens positif par rapport à la tension du circuit oscillant, tandis que, dans son autre posi- tion, ce contact inverseur détermine un déphasage de la tension U2 de -90 par rapport à la tension Ul et, par conséquent, un déphasage de la tension apparaissant à la grille de commande, dans le sens négatif par rapport à la tension du circuit oscillant.
Ainsi, par exemple, lorsqu'on applique des signaux télégraphi- ques aux bornes d'entrée Kl du relais S, ce relais inverse son contact s à la cadence de ces signaux, de sorte que la fréquence de l'oscillateur subit également une variation manipulée à la cadence des signaux télégra- phiques entre deux fréquences, à savoir, une fréquence supérieure à la fré- quence naturelle du circuit oscillant et une fréquence inférieure à cette dernière. La tension de sortie de l'oscillateur, dont la fréquence se voit imprimer des variations manipulées, peut être prélevée aux bornes K2, ali- mentées par la bobine LIII.
En particulier, lorsqu'il est fait usage d'un tube à résistance interne très élevée, une pentode par exemple, la tension de sortie aux bornes K2 est approximativement proportionnelle à la résis- tance apparente (impédance) du circuit oscillant c'est-à-dire que, dans certaines conditions, elle varie fortement avec la fréquence. Si l'on in- tercale un translateur T3 dans le circuit anodique du tube oscillateur, on peut prélever aux bornes de raccordement K3 de son enroulement secon- daire une tension de sortie approximativement constante de l'oscillateur dont la fréquence est soumise à des variations manipulées.
La figure 2 montre une variante de la disposition de circuits selon la figure 1. Les divers éléments de circuits sont sensiblement iden- tiques à ceux de la figure 1 et comportent les mêmes signes de référence.
La différence entre la disposition de circuits selon la figure 2 et celle de la figure 1 réside en ce que, dans la première, la tension réactive sup- plémentaire est prélevée aux bornes d'une résistance W3, branchée en série avec le condensateur C du circuit oscillant. La tension réactive supplémen- taire prélevée aux bornes de la résistance W3 et dont la phase est décalée de 90 par rapport à la tension du circuit oscillant, est appliquée à l'en- trée d'un modulateur symétrique. Le modulateur symétrique se termine à son entrée A sur le translateur Tl et, à sa sortie B, sur le translateur T2, comme il est connu en soi.
Lorsqu'une tension continue est appliquée aux autres bornes K1 du modulateur symétrique, par exemple une tension dont la polarité varie à la cadence de signaux télégraphiques, il en résulte, comme on le sait, une variation de la polarité de la tension U2 qui apparaît à la sortie B de ce modulateur, cette dernière variation s'effectuant égale- ment à la cadence des signaux télégraphiques appliqués aux bornes K1. Par conséquent, le montage inverseur de polarité de la figure 1, qui est consti- tué par le translateur Tl et le contact inverseur s, est simplement remplacé dans la disposition des circuits selon la figure 2 par le modulateur symé- trique constitué par des redresseurs à grille commandée.
Comme on l'a déjà indiqué à propos de la figure 1, la tension de sortie de l'oscillateur peut être prélevée, ici également, par l'entremise d'un translateur supplémentaire, intercalé dans le circuit anodique de ce tube. Ce translateur, qui a été décrit d'une manière détaillée à propos de la figure 1, n'a pas été représenté à nouveau dans l'exemple de réalisation de la figure 2.
La figure 3 montre un exemple de réalisation selon l'invention, dans lequel le trajet de réaction normal passe par un circuit oscillant sé- rie constitué par la bobine L et le condensateur C. Dans ce cas, la tension réactive Ul est fonction du courant du circuit oscillant, c'est-à-dire, de la chute de tension aux bornes de la résistance W4. La tension qui se mani- feste dans les éléments (L ou C) du circuit oscillant est déphasée de 90 par rapport au courant de ce circuit.
La tension réactive normale est pré- levée dans le circuit de plaque du tube oscillateur R par l'entremise du translateur T4 et est appliquée à la grille de commande de ce tube par l'in-
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termédiaire du circuit oscillant série.La tension réactive supplémentaire est soutirée à la bobine L et est appliquée à l'entrée A du modulateur sy- métrique constitué par les translateurs T1 et T2, ainsi que du montage de redresseurs disposé entre ceux-ci.
Lorsqu'on applique aux bornes K1 du mo- dulateur symétrique, comme précédemment, une tension continue dont la pola- rité varie à une cadence voulue quelconque, la tension U2, qui apparaît à la sortie B de ce modulateur, subit également une variation de polarité à la cadence des variations de polarité appliquées en Kl. La tension réac- tive Ul et la tension U2 qui apparaît à la sortie B du modulateur symétri- que sont, ici également, branchées en série. La somme de ces tensions agit comme tension réactive à la grille de commande du tube R.
Ici également, la résistance W2 constitue une résistance de grille, tandis que la résistan- ce Wl est la résistance de cathode habituelle, La tension de sortie de l'os- cillateur peut être prélevée aux bornes K2 du troisième enroulement du translateur T4. Les considérations émises à propos des dispositions des circuits décrites plus haut, en ce qui concerne la variation manipulée de la fréquence, peuvent également s'appliquer à d'autres montages à réaction, lesquels entrent également dans le cadre de la présente invention.
La disposition de circuits selon la figure 1 convient uniquement pour la manipulation de l'oscillateur entre deux fréquences et peut être uti- lisée par exemple pour la variation manipulée de la fréquence dans la télé- graphie harmonique. Lorsque les dispositions de circuits selon les figures 2 et 3 doivent être utilisées par exemple pour la variation manipulée dans la télégraphie harmonique, la tension appliquée aux bornes K1 du modulateur symétrique, et dont la polarité varie à la cadence des signaux télégraphi- ques, doit être choisie relativement élevée par rapport à la tension réac- tive supplémentaire, appliquée à l'entrée du modulateur symétrique.
Cette tension doit être au moins suffisamment élevée pour que sa polarité puisse déterminer le sens de passage, à travers les branches de redressement lon- gitudinales ou diagonales du modulateur symétrique, de la faible tension alternative qui se manifeste en A.
Lorsque, contrairement à ce qui vient d'être indiqué, la tension appliquée à l'entrée A du modulateur symétrique a été choisie élevée par rapport à la tension appliquée aux bornes Kl, on obtient que la tension ré- active supplémentaire, qui se manifeste à la sortie B de ce modulateur, est proportionnelle - tant qu'elle se maintient au-dessous d'une certaine li- mite déterminée - à la tension appliquée en Kl, en ce qui concerne le sens (phase) et la grandeur. De cette façon, le vibrateur peut aussi être modulé en fréquence par la parole par exemple, que l'on applique aux bornes KI sous forme de tension basse fréquence. Il va de soi que l'on peut intervertir les connexions A et Kl du modulateur symétrique, c'est-à-cire, ce dernier peut fonctionner de la manière habituelle dans la technique des fréquences porteuses.
Afin d'assurer une bonne linéarité, il y a lieu de choisir l'an- gle , qui résulte de tg = suffisamment petit pour que tg et t (mesurés en radiances) ne diffèrent pas notablement entre eux.
Les dispositions de circuits selon l'invention peuvent également être appli- quées à la modulation de fréquence de vibrateurs stabilisés par quartz, aux hautes fréquences. Toutefois, dans ce cas, on peut se trouver dans la né- cessité d'utiliser un déphaseur spécial pour la tension réactive d'appoint déphasée à 90 .
La disposition de circuits représentée dans les figures 1 à 3 conviennent entre autres, comme on l'a déjà indiqué, pour la variation ma- nipulée de la fréquence d'émetteurs télégraphiques. Lorsqu'on transmet des messages télégraphiques par le procédé des échelons de fréquence ou multi- plex, l'émetteur des étages de fréquence, qui envoie les messages, doit subir une variation manipulée appropriée en ce qui concerne sa fréquence.
Pour assurer la transmission d'un message, la fréquence de l'émetteur su- bit une variation manipulée dans un échelon de fréquence. Dans ce cas, la fréquence d'émission varie entre deux valeurs fl et f2, dont celle désignée par fl par exemple représente le courant de repos, tandis que la fréquence f2 représente le courant de travail, du signal télégraphique. La fréquence
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porteuse fO, qui n'apparaît qu'instantanément aux moments de transmission, se situe au milieu entre fl et f2. Pour assurer la transmission simultanée de deux messages télégraphiques,la fréquence de l'émetteur est amenée à varier dans trois échelons de fréquence. On obtient ainsi alternativement quatre fréquences différentes, soit fl, f2, f3 et f4,à intervalles égaux.
La fréquence porteuse en question se situe au milieu entre f2 et f3. Pour la transmission simultanée de trois messages, il est nécessaire de dispo- ser, conformément au procédé selon l'invention, de sept échelons avec huit fréquences.
Les dispositions de circuits des exemples d'exécution des figu- res 1 à 3 ont été établies en vue de la variation manipulée d'un oscilla- teur entre deux fréquences. Or, selon une autre particularité de l'inven- tion, le principe de celle-ci est également applicable à la construction d'un oscillateur à variation de fréquence manipulée dans plusieurs échelons de fréquence.
A cet effet, l'invention propose non seulement de munir l'os- cillateur d'un trajet de couplage réactif, conformément à l'exécution con- nue, mais aussi de le doter - aux fins d'amorçage et d'entretien de l'os- cillation - de plusieurs trajets de couplage à réaction supplémentaires, dans chacun desquels se trouve intercalé un inverseur de pôles, un modula- teur symétrique par exemple, trajets par l'entremise desquels a lieu le report de tensions supplémentaires dont les grandeurs présentent un cer- tain rapport entre elles et qui sont décalées de + 90 par rapport à la tension réactive principale.
La disposition de connexions selon la figure 4 montre un exem- ple de réalisation relatif à un oscillateur à réaction selon l'invention, à variations manipulées de fréquence dans trois échelons de fréquence, c'est-à-dire, entre quatre fréquences. Cette dernière disposition consti- tue un développement de celle représentée dans la figure 2 et comporte les mêmes signes de référence pour les mêmes éléments de circuit. Le mode de fonctionnement de cette dernière réalisation sera exposé d'une manière plus détaillée en se référant aux figures 5a à 5d. Ici également, on re- trouve dans le circuit de plaque du tube le circuit oscillant constitué par le montage parallèle du condensateur C et de la bobine LI, circuit qui détermine la fréquence porteuse.
La résistance W3 est branchée en sé- rie avec le condensateur C du circuit oscillant, la valeur de cette résis- tance étant avantageusement choisie de fagon à ne pas influencer notable- ment les caractéristiques du circuit oscillant. La tension réactive princi- pale Ul est soutirée par l'entremise de la bobine de réaction et est appli- quée à la grille de commande du tube oscillateur R à travers la résistance de grille W3. Le montage constitué par le condensateur C1 et la résistance W5 et interposé dans le trajet de réaction principal, sert à une très lé- gère correction de phase de la tension réactive principale Ul.
Le courant du circuit oscillant, qui traverse la résistance W3, provoque aux bornes de celle-ci une chute de tension déphasée en avant de 90 par rapport à la tension de ce circuit. La tension qui apparaît aux bornes de la résistance W3 est soutirée pour être appliquée à l'entrée A du translateur T1 et est répartie sur deux trajets par l'entremise des deux enroulements secondaires séparés et symétriques de ce translateur.
Dans celui de ces trajets qui se termine sur le translateur T2 est inter- calé l'inverseur de polarité M tandis que l'autre trajet, celui qui com- porte le translateur T2', contient l'inverseur de polarité M',Les deux inverseurs de polarité M et M' sont représentés dans l'exemple de réali- sation de la figure 4 par des modulateurs symétriques connus en soi. Les sorties B et B' des translateurs T2 et T2' sont branchées en série et sont intercalées dans le circuit de réaction du tube R.
Pour cette raison, les tensions U2 et U3, qui apparaissent aux sorties de ces translateurs sont en série avec la tension Ul qui apparaît aux bornes de la bobine LII, de sorte que la somme de ces tensions donne la tension réactive effective UR (figure 5). Les deux messages à transmettre sont appliqués aux entrées Kl et K1' des deux modulateurs symétriques II et M' sous la forme de signaux en duplex à courant continu. Si nécessaire, on peut intercaler dans les
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connexions allant aux modulateurs les filtres passe-bas Tl et 12.
Ces der- niers chevauchent les temps de transit des relais à contacts qui les précè- dent, de sorte que les courants des signaux présentent une allure continue lors de l'inversion du sens du courant,
Comme on l'a déjà indiqué plus haut, chaque inversion du sens du courant de signalisation a pour résultat, dans le modulateur symétrique correspondant, une inversion de la polarité de la tension réactive supplé- mentaire qui traverse celui-ci. Les signaux télégraphiques en duplex à courant continu, appliqués aux bornes K1,déterminent par exemple une in- version de la polarité de la tension à réaction supplémentaire passant par le modulateur symétrique M.
De ce fait, la tension réactive d'appoint u2' dont la polarité varie à la cadence des signaux télégraphiques appliqués aux bornes Kl, apparaît à la sortie B du translateur T2.
Le mode de fonctionnement de cette dernière disposition de cir- cuit sera exposé ci-après d'une manière plus détaillée, en se reportant aux figures 5a à 5d. Lorsque la grille de commande du tube R se voit appliquer uniquement la tension réactive principale Ul, l'oscillateur oscille à la fréquence porteuse fO. La tension de sortie peut être prélevée aux bornes K2, alimentées par l'entremise de la bobine LUI. Les dispositifs d'inver- sion de polarité doivent être connectés de telle façon, par exemple, que, lorsque des impulsions de repos apparaissent aux entrées K1 et K1' de ces dispositifs, les tensions U2 et U3 sont déphasées en avnnt de 90 par rap- port à la phase de Ul, tandis que si des impulsions de courant de travail apparaissent à ces entrées, il se produit un déphasage en avant de 90 .
Le diagramme vectoriel de la figure 5a représente, de la manière connue en soi, les différentes tensions réactives qui se manifestent lorsque des si- gnaux télégraphiques affectés d'une polarité de courant de repos apparais- sent aux deux entrées Kl et K1'. Les tensions U2 et U3 sont en phase entre elles, tout en étant déphasées en avant de 90 par rapport à la tension Ul.
Les tensions Ul, U2 et U3 s'additionnent pour former la somme de tension vectorielle UR, qui est déphasée en avant de l'angle par rapport à la tension U1. Comme la tension d'addition UR représente la tension réactive qui se manifeste à la grille de commande du tube R, le rapport des phases, nécessaire à l'entretien des oscillations, entre les tensions alternatives d'anode et de grille de commande, se trouve dérangé. Par conséquent, la fré- quence d'oscillation de l'oscillateur se modifie jusqu'à ce que l'angle d'é- cart p2 soit tout juste neutralisé par l'effet de déphasage, déterminé par la fréquence, du circuit oscillant. Désormais, l'oscillateur oscille à cette nouvelle fréquence fl, aussi longtemps que des signaux télégraphi- ques affectés d'une polarité de repos apparaissent aux deux entrées K1 et K1'.
Lorsque les signaux télégraphiques apparaissant aux bornes K1 chan- gent de polarité, c'est-à-dire qu'un courant de travail apparaît à ces bor- nes, il en résulte un déphasage de la tension U2 de 180 , c'est-à-dire, une inversion de la polarité de cette tension. Le diagramme vectoriel de la figure 5b montre le rapport de phase des tensions réactives qui apparaissent à ce moment. La tension UR est désormais déphasée en avant d'un angle de P2 par rapport à la tension Ul; toutefois, cet angle est inférieur à l'angle P2 de la figure 5a. Ceci a pour effet que la fréquence de l'oscil- lateur se modifie jusqu'à ce que les conditions du couplage à réaction soient rétablies.
Il s'ensuit que la fréquence f2 se manifeste lorsque des impul- sions de courant de repos apparaissent en Kl' et que des impulsions de cou- rant de travail apparaissent en K1.
La figure 5c représente un diagramme vectoriel des tensions réac- tives pour le cas où les signaux télégraphiques apparaissent en K1' avec la polarité du courant de travail et en Kl, avec la polarité du courant de re- pos. La tension UR est déphasée par rapport à la tension Ul d'un angle re- de sorte que l'oscillateur oscille à la fréquence f3.
La figure 5d représente le cas où les signaux télégraphiques affectés d'une polarité de travail apparaissent tant en Kl qu'en K'1. La tension UR, déphasée de l'angle il par rapport à la tension Ul agit de
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façon que l'oscillateur oscille à la fréquence f4. On obtient des échelons de fréquence de grandeur égale en faisant en sorte que l'amplitude de la tension U3 représente le double de celle de la tension U2, ou inversement.
Les diagrammes vectoriels des figures 5a à 5 d sont basés.sur ce rapport d'amplitudes. Ce dernier rapport peut être réalisé d'une manière simple en choisissant convenablement le rapport de transformation entre les nombres de spires des translateurs T2 et T2' et, éventuellement,à l'aide d'autres dispositifs d'équilibrage, non représentés.
Il va de soi que l'exemple de réalisation représenté dans la fi- gure 4 peut être modifié par l'application appropriée des exemples de réa- lisation de l'invention représentés dans les figures 1à 3, sans pour cela dépasser le cadre de l'invention. Une telle réalisation offre également les avantages dûs à l'invention et qui consistent en l'indépendance de l'allure de la fréquence et du balayage de fréquence vis-à-vis de l'amplitude des signaux de commande.
REVENDICATIONS.
1. Dispositions de circuits pour le contrôle de la fréquence d'os- cillations d'un oscillateur à réaction dont la fréquence d'oscillation peut être influencée par un déphasage, caractérisée en ce que l'élément de l'os- cillateur, qui détermine la fréquence, est couplé à un circuit de réaction d'appoint, qui contient des déphaseurs réglables, et en ce que les tensions réactives d'appoint sont dérivées du courant du circuit oscillant.