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Méthode et dispositif pour mesurer le déphasage.
Dans la technique des hautes fréquences, la détermina- tion de la phase entre deux phénomènes de même fréquence, a une grande influence sur la transmission des ondes au travers dès réseaux, des amplificateurs, des câbles, aussi bien que sur la propagation des ondes et. leur réception. Particulièrement dans les essais expérimentaux de systèmes de transmission de télévi- sion, dans lesquels les distorsions de phases occasionnées sur le trajet de la transmission par la relation non linéaire exis- tant entre la mesure de la phase et la fréquence, influcrçent de façon notable la qualité de l'image, les appareils de mesure
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du dJ;".1 ::saje. acquièrent une 11111;'1'1'" t,ance crulasante.
On connaît déjà plus leurs procédés et appareils de mesure du déphasage. Dans son ouvrage sur la Technique des mesu- res des hautes fréquences, publié en 1953, F. VILBIG donne un aperçu d'ensemble sur l'état général de la technique dans ce domaine. Des procédés et appareils pour la mesure du déphasage en utilisant les lampes de BRAUN comme indicateurs et un généra- teur désigné sous la dénomination de générateur d'impulsion au zéro, sont en outre traités et décrits en détail dans le périodi- que ATM (Archives de mesures techniques : Archiv für technisches Messen), mars 1953, dans les fascicules V 3631- 1 à 4, particu- lièrement V 3631- 3.
Fresque tous ces procédés et dispositifs connus n'ont cependant visiblement été mis au point que dans des buts spé- ciaux, et ne s'appliquent, dans chaque cas, qu'à une fréquence ou seulement à une bande de fréquences déterminée et relativement étroite. En outre, dans la plupart de ces procédés et dispositifs le résultat de la mesure ne peut être fourni ni lu directement, mais il doit, le plus souvent, être évalué au moyen de calculs plus ou moins compliqués en partant des valeurs mesurées, et le signe de la différence de phases ne peut, le plus souvent, être déterminé qu'après de nouvelles mesures ou considérations. En outre, la plupart des procédés connus supposent, de prime abord, l'égalité d'amplitudes des oscillations à comparer les unes aux autres sur l'objet de la mesure.
Pour réaliser cette égalité d'am- plitudes, il est par conséquent nécessaire d'introduire des élé- ments de correction, tels que des lignes d'étalonnage ou des amplificateurs, dont les erreurs de phases influencent cependant la. mesure, et pour cette raison, l'exactitude des mesures de ces dispositifs est considérablement réduite. Des procédés de mesure au moyen de lampes de Braun servant d'indicateurs directs, sont indépendants des amplitudes des tensions de mesure du fait qu'un appareil désigné comme dispositif à Impulsions au point zéro reçoit une impulsion intense lors du passage au point zéro des
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tci.Giond qui y sont appliquées, etceei r3e tnarque Gouo forme de pointes sur une base de temps représentée sous forme circulaire.
Un dispositif à impulsions de ce genre est adopté pour chaque tension de mesure de façon à produire les pointes d'impulsions sur au moins trois étages. de lampes à partir des tensions d'entrée sinusoïdales.
L'invention est à présent relative à un procédé de ce genre pour la mesure de phases par lecture directe sur une lampe de Braun et consiste en ce que les impulsions au point zéro sont produites au moyen d'une lampe de déviation de rayonnements sans écran d'image, dans laquelle un faisceau d'électrons en forme de bande, dévié perpendiculairement à son plan par une seule paire de plaques de déviation, ne peut atteindre l'anode au travers d'une fente prévue dans une électrode disposée devant elle, que lors du passage au point zéro de la tension de déviation.
Une lampe de ce genre est représentée schématiquement en coupe à la fig.l. Son fonctionnement est le suivant : les électrons qui quittent la cathode k, sont mis sous forme de fais- ceaux par les deux électrodes gl raccordées entre elles et les électrodes fendues g2 et g3, de manière à former un faisceau d' électrons en forme de bande. En outre, les électrodes gl règlent le courant des lampes alors que l'électrode g2 peut, en cas de nécessité, être utilisée par l'extinction du faisceau d'électrons.
L'électrode fendue g4 absorbe le rayon quand on applique une tension de déviation aux plaques d. La lampe renferme, en outre, une grille de réception g5 qui empêche les électrons aboutissant à l'anode a ainsi que des électrons secondaires libérés, de re- tourner à la grille écran g4. Si le faisceau d'électrons est guidé rapidement au travers de la fente de l'électrode g4 par une ten- sion alternative appliquée en d, un courant ne peut passer à l'anode que pendant un instant très court. Par conséquent, en cas de déviation symétrique, une impulsion intense est produite par une tension de déviation sinusoïdale à chaque passage au point zéro.
Sa durée dépend, en plus de la fréquence, également
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1"-'')"':'-1 1t:' .-'1" la tension de dôvi&tioj car, pour UR& même -". '1. -'-- U .<'L, 4uzlz;ioii de evJ.[;' lO,}') , car , riaur une, me-me 1 intervalle de temps pendant lequel le faisceau peut atteindre l'anode, diminue quand l'amplitude augmente,
Conformément à l'invention, on fait passer; alternative- ment dans cette lampe les deux oscillations dont les phases doivent être comparées et on provoque à chaque passage au point -zéro, la production de courtes impulsions de temps qui occasionnent des variations d'échange correspondantes sur la base du temps repré- sentée sur une lampe de Braun.
Les distances entre ces distribu- tions de lumière fournissent, en mesure angulaire, directement la valeur du déphasage devant être mesuré.
Le procédé conforme à l'invention est décrit en, détail et expliqué ci-après, en se référant au dessin/en, annexe.. La fig.2 représente schématiquement le dispositif de mesure nécessaire à l'application du nouveau procédé. On y désigne par M l'objet de la mesure dont la variation de phase doit être examinée. Les 'tensions de mesure à comparer sont transformées de façon connue suivant,le @ principe de la superposition à une position de fréquence rela- t-ivement basse. Les tensions alternatives nécessaires au signal et à l'onde porteuse, sont fournies par l'émetteur S dans un' circuit qui, sans erreur de synchronisation, permet de faire varier la tension du signal sur une large bande de! fréquences.
Deux émetteurs à quartz Gl, G2 accusant une différence de fréquence qui correspond à la fréquence intermédiaire ultérieure ZF, fournis- sent des oscillations à haute fréquence aux étages de mélange SM1 ou respectivement SM2, auxquels on applique, en outre, la fréquence d'un générateur G pouvant varier de façon continue. Après la transformation, le filtrage et l'amplification, on produit à partir de fv - fl la tension de signal Si, pouvant varier dans une large bande de fréquence, et à partir de fv - f2, la tension de l'onde porteuse Tr qui ne diffère à tout moment 'de, ,,Si,,que par la fréquence intermédiaire.
La tension de signalisation Si parcourt à présent, d'une part, l'objet des mesures M et le quitte après un déphasage sous la forme So, qui est ensuite transformée en ZF
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par la tension de l'onde porteuse Tr à l'étage mélangeur de réception EM 1. D'autre part, on la transmet à un second étage de mélange EM2 et on la transforme au moyen du même support Tr en fréquence intermédiaire ZF'. ZF et ZF' diffèrent par le déphasage et l'amortissement produit par l'objet de mesure. Les indications de mesure sur l'écran à image de la lampe de Braun, sont, comme on l'a déjà mentionné, indépendantes de la différence de niveau des tensions à l'entrée.
Toutefois, pour des mesures dans les- quelles il est nécessaire de connaître également la valeur absolue des tensions à l'entrée, et de pouvoir les régler de façon mesu- rsble à des valeurs égales, il existe aux bornes d'entrées des modulateurs des têtes d'essai Tl, T2 munies de subdiviseurs de tension à capacité, opèrent pratiquement sans distorsion de phase.
Aux étages de mélange, fait suite un inverseur U, qui transmet en alternances rapides, par l'intermédiaire du filtre-à bande BF et de l'amplificateur V, ZF et ZF' à l'étage d'impulsion qui comporte la lampe décrite servant à la déviation des rayons.
L'étage d'impulsions produit à présent, à chaque passage au point zéro des oscillations sinusoïdales arrivant alternativement, un choc de courant qui est amplif ié. Ces impulsions commandent la lampe à images et l'éclaire au moment correspondant à leur position de phase.
La base de temps pour la mesure des phases à la lampe de Braun, est circulaire. Les tensions de déviation des rayons résultent de la tension de mesure dans le raccordement usuel à 90 .
Dans le dispositif décrit, il se forme pour les deux tensions A et
B deux cercles concentriques du fait que, pour l'intervalle de temps pendant lequel l'inverseur est raccordé au contact B, la tension de sortie de la branche B est influencée, en outre, par l'entrée de la branche de l'amplificateur d'impulsion et diminue ainsi quelque peu. On a renoncé volontairement à la possibilité d'une compensation de cet effet, car ainsi - comme le montre la fig,3 - se marque, de façon continue par un point lumineux sur le cercle extérieur, la phase de la tension A, et sur un second
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cercle quelque peu plus petit, une marque correspondante pour la tension B.
L'appareil convient à toutes les mesures d'angles de phases sur des quadrip8les électriques, des réseaux de transmission de télévision et la réception de diagrammes Niquist d'amplifica- teurs à larges bandes accouplés l'un à l'autre, dans des bandes de fréquences s'étendant jusqu'à un ordre de grandeur de 100 MHz.
REVENDICATIONS
1.- Méthode et dispositif pour mesurer le déphasage dans lequel l'intervalle de temps entre des passages au point zéro de deux ou plusieurs phénomènes d'oscillations de même fréquence, est déterminé par des impulsions au point zéro, caractérisés en ce que l'impulsion au point zéro est produite au moyen d'une lampe de déviation de rayons sans écran d'image, dans laquelle un faisceau d'électrons en forme de bande, dévié, perpendiculairement à son plan, au moyen d'une seule paire de plaques de déviation, ne peut atteindre l'anode, au travers d'une fente prévue dans une électrode disposée devant elle, que lorsque la tension de dévia- tion passe au point zéro.