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N.V. PHILIPS'GLOEILAPENFARIEKLN, résidant à EINDHOVEN (Pays-Bas).
DISCRIMINATEUR DE FREQUEN CE POUR DES OSCILLATIONS HYPERFREQUENTES.
L'invention concerne un dispositif discriminateur de fréquence pour produire une tension continue qui varie avec la dérive de fréquence d'oscillations hyperfréquentes par rapport à une fréquence nominale.
L'invention s'applique très avantageusement à la production d'une tension de réglage pour la correction automatique de fréquence d'un oscillateur à hyperfréquence.
Des discriminateurs connus du -type mentionné comportent deux circuits résonateurs désaccordés en symétrie par rapport à une fréquence centrale; ces circuits sont reliés à deux détecteurs en opposition afin d'obtenir la tension directe voulue.
Ces discriminateurs connus ne fonctionnent le plus souvent pas de façon satisfaisante à des fréquences très élevées d'environ 6000 Mc/s.
L'invention a pour objet de procurer un circuit discriminateur du type susmentionné, fonctionnant en toute sécurité, même à des fréquen- ces aussi élevées. Selon l'invention le discriminateur est pourvu de deux cavités alimentées par des oscillations hyperfréquentes et accordées sur des fréquences au-dessus et au-dessous, respectivement, de la fréquence no- minale et comportant chacune un organe réglable d'amortissement, qui sont reliés en push-pull à un générateur de tension de commande et qui produi - sent un amortissement des cavités variant avec la valeur instantanée de la tension de commande, les cavités étant pourvues de conducteurs de sortie, connectés à l'aide d'une ligne commune à un détecteur d'amplitude, dont la tension de sortie, ayant la fréquence de la tension de commande, règle un détecteur de phase,
commandé en outre par une tension prise directement du générateur de tension de commande,la tension continue de sortie de ce dé- tecteur de phase variant avec la dérive de la fréquence des oscillations hyperfréquentes de la fréquence nominale.
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Dans le dispositif discriminateur mentionné plus haut, la ten- sion continue s'obtient au moyen de deu.. détecteurs disposés en montage différentiel. Il faut alors employer des détecteurs identiques, ce qui est un inconvénient et n'est pratiquement pas réalisable à des fréquences très élevées, exigeant l'emploi de diodes à cristal, à cause des coefficients de température inégaux et du vieillissement différent des cristaux.
Ces exigences d'identicité ne s'appliquent pas au montage dis- criminateur selon l'invention, parce que dans ce cas les tensions prises des deux cavités s'appliquent à un détecteur commun. Dans le discrimina teur suivant l'invention, les organes d'amortissement comportent de préfé- rence chacun une boucle, reliée à la cavité correspondante et une barre de ferrite pré-aimantées, introduite par la boucle et pourvue d'un enroule- ment d'excitation relié au générateur de tension de commande.
La description donnée ci-après fera mieux comprendre l'inven- tion, les particularités qui ressortent tant du texte que des figures des dessins annexés faisant naturellement partie de l'invention.
La fig. 1 montre un schéma de principe d'un dispositif émet- teur comportant un montage de correction automatique de fréquence, pourvu d'un montage discriminateur de fréquence selon l'invention; les fig. 2, 3 et 5 montrent des courbes caractéristiques pour mieux comprendre l'invention; les fig. 4 et 4a sont des vues en perspective de détails de la construction; la fig. 6 montre à titre d'exemple une forme de réalisation du redresseur de phase montré schématiquement sur la fig. 1.
La fig. 1 montre un schéma synoptique d'un dispositif émetteur comportant un oscillateur à hyperfréquence ; les oscillations hyperfréquen- tes obtenues de cet oscillateur s'appliquent au moyen d'un modulateur 2, un étage amplificateur 3 et un guide 4 à une antenne émettrice 5. Le guide 4 est relié à un montage discriminateur de fréquence afin de produire une tension continue de réglage, fournie à travers une ligne 17 pour la cor- rection automatique de fréquence à un organe correcteur 18 couplé avec l'oscillateur 1 ou formant une partie de celui-ci.
Selon l'invention le montage discriminateur comprend deux ca- vités 6 et 7, couplées avec le guide 4 et accordées à des fréquences au- dessus et au-dessous, respectivement, de la fréquence nominale et compor- tant chacune un organe amortisseur 8 et 9, respectivement, à commande ré- glable. Les organes amortisseurs sont reliés en push-pull à un générateur 10 de tension de commande et produisent un amortissement des cavités 6 et 7, variant avec la valeur instantanée de la tension de commande.
Ces cavités sont en outre pourvues de conducteurs de sortie Il et 12 respectivement, reliés à travers un conducteur de couplage commun 13 à un détecteur d'amplitude 14. Le détecteur 14 fournit à travers le conden- sateur de couplage 15 une tension de sortie de la fréquence de la tension de commande qui règle un redresseur de phase 16, commandé en outre par une tension prise directement du générateur de tension de commande; ainsi, on obtient une tension qui varie avec la dérive de la fréquence des oscilla- tions hyperfréquentes par rapport à la fréquence nominale.
Les organes amortisseurs employés, qui seront décrits plus am- plement avec référence à la fig. 4, comportent des barreaux de ferrite pré- aimantés et pourvus chacun d'un enroulement d'excitation.
La tension de commande prise du générateur 10, de préférence à forme rectangulaire et à basse fréquence, fournie en push-pull aux enroule- ments d'excitation des barreaux couplés avec les cavités 6 et 7, produit une commutation périodique de sorte que les cavités fonctionnent alternati-
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vement. La tension de commande produit un amortissement des cavités 6 et 7, qui varie avec sa valeur instantanée; cet amortissement produit une grande variation du facteur de qualité Q des cavités.
Ce fonctionnement est illustré par les courbes caractéristi- ques a et b sur la fig. 2 ; les variations des facteurs Q des cavités 6 et
7 s'indiquent en fonction du champ magnétique H des barreaux de ferrite à gauche et à droite, respectivement, du point zéro des coordonnées. Les bar- reaux de ferrite sont pré-aimantés, par exemple, au moyen d'un aimant per- manent, de sorte qu'en l'absence d'une tension de commande le facteur de qualité Ao prédomine dans les deux circuits.
Il est évident de la fig. 2 qu'à une amplitude appropriée des tensions de commande el et e2' fonctionnant en push-pull les facteurs Q des cavités varient avec la valeur instantanée de la tension de commande de façon que le facteur Q d'une cavité est très bas, cette cavité étant hors de fonction au moment où le facteur Q de l'autre cavité est au maxi- mum.
Ainsi se produit aux conducteurs de sortie 11 et 12 une tension pro- venant alternativement de l'une et de l'autre des cavités ; tension s'applique à travers le conducteur de couplage commun 13 au détecteur d'am- plitude 14 redressant l'enveloppe ayant la fréquence de la tension de com- mande. Aprés la suppression de sa composante courant continu au moyen du condensateur 15, cette tension s'applique au redresseur de phase 16 afin d'obtenir la tension continue de réglage.
La fig. 3 montre les courbes de résonance des cavités 6 et 7.
La fréquence nominale fo s'indique au point zéro des coordonnées. Les ca- vités 6 et 7 sont désaccordées symétriquement par rapport à la fréquence f . A une fréquence f de l'oscillateur au-dessous de la valeur nominale f , la tension S2 d'une cavité, par exemple 6, dépasse la tension s3 de l'au- tre cavité 7. En revanche,si la fréquence de l'oscillateur dépasse la fré- quence fo' les conditions sont inverses; les tensions S2 et S3 possèdent la même amplitude, si le générateur fournit une fréquence f .
La fig. 4 est une vue en perspective d'une forme de réalisa- tion du couplage des cavités 6 et 7 avec le guide 4. Les parties correspon- dant à celles sur la fige 1 sont indiquées par des références correspondan- tes. Les cavités 6 et 7 sont disposées symétriquement par rapport à une pa- roi séparatrice commune. Cette paroi possède une ouverture commune de cou- plage à travers laquelle les oscillations p roduites dans le guide 4 sont distribuées en rapport égal aux deux cavités.
La fig. 4a montre en détail un des organes amortisseurs montrés sur la fig. 1 et 4. L'organe amortisseur comporte une boucle 19 couplée avec la cavité relative et un barreau de ferrite 21, introduit dans cette boucle et pré-aimanté au moyen d'un aimant permanent 20 ; barreau est pourvu d'un enroulement d'excitation 22.
La fig. 5 illustre les tensions produites à différents points du montage de la fig. 1.
Les fig. 5a et 5b illustrent les tensions haute fréquence pri- ses des cavités 6 et 7 à travers les conducteurs Il et 12 et leurs envelop- pes dans le cas d'un désaccord de l'oscillateur dans le sens de la fréquen- ce d'accord de la cavité 7. La fig. 5c illustre les tensions H.F. produites dans le conducteur de couplage avant le redressement et la fig. 5d illustre la tension ayant la fréquence de la tension de commande obtenue après le redressement. La fig. 5e illustre la même tension après la suppression de la composante courant continu.
Les fig. 5f et 5g illustrent les tensions correspondant à cel- les de la fig. 5e en cas d'un désaccord de l'oscillateur dans le sens de
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la fréquence fo de l'oscillateur.
Les tensions indiqués sur les fig. 5e et 5f ont une amplitude proportionnelle à la dérive de fréquence par rapport à la fréquence nomina- le fo et démontrent une phase variant avec la polarité de la dérive de fré- quenceo
La fig. 6 montre une forme de réalisation du redresseur de phase 16 de la fig. 1. Il comporte deux pentodes 23 et 24, montées en tu- bes mélangeurs; aux grilles-écran de ces tubes s'applique en push-pull une tension prise du générateur 10, tandis que la tension prise du redresseur 14 à travers le condensateur 15 (tension 5g ou 5k des fig. 5e-g), après am- plification dans un étage amplificateur 25, s'applique en parallèle aux grilles de commande de ces tubes.
Les tubes 23 et 24 sont normalement coupés et sont mis alterna- tivement en circuit par les demi-ondes positives de la tension de commande appliquée aux grilles-écranSi dans un des tubes, une telle demi-onde de la tension de commande coïncide avec une demi-onde positive de la tension redressée, ce tube prend du courant anodique. Les tensions produites aux anodes des tubes mélangeurs s'appliquent à travers un condensateur 26 et 27 de couplage à deux diodes détectrices 28 et 29 à passage opposé.
A une résistance 31 de sortie du redresseur, shuntée par un condensateur 30, se produit une tension continue de réglage, dont la va- leur et la polarité varient avec la valeur et la polarité de la dérive à corriger de la fréquence de l'oscillateur par rapport à la fréquence nomi- nale. Cette tension continue de réglage est fournie par des bornes de sor- tie 32 au correcteur de fréquence (18 sur la fig. 1).
Le correcteur de fréquence peut se composer d'un organe correc- teur électronique ou mécanique ou bien une des électrodes du tube oscil- lateur, par exemple, l'électrode réflectrice d'un réflex-klystron peut s'em- ployer pour la correction de fréquence.
Dans la forme de réalisation décrite ci-dessus, on applique une tension rectangulaire de commande aux enroulements d'excitation des organes amortisseurs.On peut employer une tension de commande d'autre forme, mais une tension rectangulaire de commande s'est avérée favorable pour des rai- sons de stabilité.
Le système décrit du montage des cavités, qui est complètement un système électrique, peut éventuellement être remplacé par un système mé- canique-électrique; l'amortissement peut être varié à l'aide d'un disque ro- tatif pourvu d'un bossage de came qui tourne périodiquement en passant une encoche prévue dans la cavitéo
Le couplage sur la fig. 4 entre le guide 4 et les cavités 6 et 7 peut évidemment être remplacé par un autre couplage connu satisfaisant à la condition que les deux cavités soient excitées dans un rapport égal, indépendamment du type des ondes dans le guide. On observera finalement que le redresseur de phase décrit ci-dessus peut être remplacé par un autre re- dresseur de phase connu.