Installation pour la production (le courants à haute fréquence. La présente invention a pour objet une installation pour la production<B>de</B> courants à haute fréquence.
Pour certaines destinations, telles que, par exemple, la signalisation électrique sais fil, il est parfois recommandable d'employer des courants alternatifs entretenus ayant une fréquence beaucoup plus élevée qu'on ne pourrait l'obtenir dans de bonnes conditions au moyen d'un alternateur à haute fréquence. Afin d'obtenir des courants de la haute fré quence voulue,
on a employé diverses dispo sitions pour la transformation d'un courant alternatif d'une fréquence fondamentale. donnée de façon <B>il.</B> en faire dériver un courant ayant nue fréquence harmonique par rapport ii la fréquence fondamentale.
Dans quelques-unes de ces dispositions, on a proposé des moyens pour amener l'onde du courant de fréquence fondamentale à différer de la forme sinusoï dale de telle sorte que certains harmoniques soient rendus prédominants, puis soient isolés dans des circuits qui soient résonnants pour l'harmonique particulier, ou les %armoniques particuliers qu'il s'agit d'utiliser.
1.'iirstallation qui fait Fobjet de cette itr- vention permet d'obtenir des courants à haute fréquence par la combinaison dune source de courant alternatif d'une fréquence fonda- mentale avec un circuit électrique alimenté par cette source de courant, e*est-a-drl'e rece vant d'elle son énergie,
renfermant des moyens pour déformer l'onde < lu courant dérivé de la dite. source, donnant lieu it la production de courants alternatifs de fréquences harmoniques par rapport<B>là</B> la fréquence fondamentale, le dit circuit électrique étant, vu outre, pourvu de moyens pour enrpêclrur- le courant de la fréquence harmonique voulue de passer it tra vers la dite source de courant.
Le dessin schématique annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention;
la fig. 1 montre le schéma d'une de ces forures d'exécution, tandis que la fig.2 montre une forme d'exécution en alrplicatiorr pour la ra.diosigtralisation et que la fig.3 représente une farine d'exécution dans une autre application.
Dans la forme d'exécution de la fig. 1, un alternateur à haute fréquence 1 fournit du courant à un circuit qui renferme une inductance formée d'un noyau fermé en fer '? et d'un enroulement ' monté sur celui-ci.
L'enroulement 3 est également alimenté de courant coiïtiliu émanant d'une source de couralit continu 4, la valeur du courant ainsi amené étant i < 'glée à l'effet de produire le degré de saturation voulu dans le noyau 2.
Par ces ni._@vens, l'onde de voltage produite aux bornes 3 de l'enroulement 13 sera déformée, et ci) connectant ces bornes à un circuit de tra vail qui soit résonnant pour une fréquence double de celle de l'alternateur 1, on pourra obtenir, dans le circuit de travail, un courant ay-a nt deux fois la fréquence du courant fourni par l'alternateur 1.
Pour empêcher que ce cou rant à fréquence double passe dans le circuit de l'alternateur 1, il y a dans ce circuit ce qu'on pourrait dénommer un rétenteur de ir.'@luenee, c'est-à-dire un dispositif opposant unie impédance sensiblement infinie à un cou rant d'une fréquence particulière, mais une impédance relativement basse à des courants de fréquences différentes.
Ce rétenteur de fré- d@lence est constitué dune inductance 7 et d'une capacité 8 couplées en parallèle l'une avec l'autre, et accordées à la fréquence double. Au moyen d'un condensateur réglable 9, le circuit peut être accordé à la fréquence de l'alternateur 1.
Dans l'exemple ici repré senté, le circuit secondaire connecté aux bornes 5, 6 est en n iême temps le circuit primaire d'unie seconde disposition de transformation de fréquence analogue à la première, qui com porte une inductance constituée d'un noyau fermé en fer 10 et d'un enroulement 11 y monté, ce dernier étant également alimenté de courant continu provenant d'une source 12.
Un rétenteur de fréquence se composant de l'inductance 13 et du condensateur réglable 14-. connectés en parallèle et accordés à la in'@@aience de l'alternateur 1, amènera le cir cuit secondaire à opposer une impédance éle- vé._ au courant de la fréquence fondamentale.
L n second rétenteur de fréquence, se compo sant de l'inductance 15 et du condensateur réglable 16 reliés en paralléle et accordés à une fréquencv quadruple (le celle de l'alter- nateur 1 amènera le circuit secondaire à op poser une impédance élevée au courant de cette fréquence, et obligera ce courant à pas ser dans un circuit de travail relié aux bornes 17, 18 de l'enroulement 11 et comprenant les conducteurs 19 et 20.
Le rétenteur de fréquence, constitué par l'inductance 21 et le condensateur réglable 22, connectés en pa rallèle dans ce circuit de travail et accordés au double de la fréquence de l'alternateur 1, amènera ce circuit de travail à opposer une impédance élevée au courant de cette fré quence. A l'aide du condensateur réglable 23, le circuit secondaire peut être accordé ail double de la fréquence de l'alternateur 1.
Le dessin indique, par les lettres f, 2f, 41'..... les fréquences des courants passant dans les différentes parties de l''installation, et les fré quences auxquelles il convient d'accorder les différents rétenteurs.
On comprendra par la description précé dente qu'en reliant des dispositions transfor matrices de fréquence additionnelles en série avec les deux qu'on a représentées, il sera possible de disposer de courants de toute fréquence élevée voulue. La disposition dé crite plus haut permet l'emploi d'un seul noyau saturé et d'un seul enroulement y monté pour effectuer une transformation de fréquence, alors que toutes les installation antérieures de ce genre employant une induc tance à noyau saturé en fer exigent l'emploi de deux noyaux séparés et d'enroulements distincts pour ceux-ci. Etant donné que la principale source de déperdition, dans une installation de.
ce genre pour la transforma tion de fréquence, réside dans le noyau cri fer et son enroulement, on réalise un perfec tionnement appréciable, au point de vue dal rendement, en n'employant qu'un seul noyau.
Cette installation de transformation de fréquence -peut être simplifiée lorsqu'il s'agit de l'appliquer à la réalisation de courants à, toute fréquence pour radiosignalisation. Une installation ainsi simplifiée est représentée en fig. 2, oh l'alternateur à haute fréquence 1 fournit du courant au primaire 24 d'un trans formateur dont le secondaire 25 est compris dans ni) circuit local qui renferme l'enroule- ment 3 de l'inductance à noyau de fer 2. Dans ce cas, le circuit de charge comporte une antenne 26 combinée avec l'inductance d'accordement habituelle 27.
Cette combinai- sort fait partie d'un rétenteur de fréquence, qui comporte en outre une inductance 28 dis posée en parallèle avec la capacité de l'an tenne et s'oppose ait passage du courant à plus haute fréquence dans ledit circuit local.
Le courant de fréquence harmonique petit être considéré comme étant introduit dans l'antenne ait point 29 en lequel l'antenne est connectée ait secondaire 25. De ce point partent deux branches parallèles du circuit pouvant être parcourues par du courant: une renfermant l'inductance 27, l'antenne 26 et la capacité d'antenne pour aboutir à la terre, et l'autre aboutissant également à la terre:
mais renfermant unie partie dit secondaire 25 et l'inductance 28. Etant donné que ces deux branches en parallèle sont réglées de façon à être résonnantes par rapport à la fréquence harmonique recherchée, il y aura un courant de circulation considérable entre les branches de circuit. C'est ce courant de circulation qui, ensemble avec le courant provenant di rectement de l'inductance it noyau en fer, donnera naissance ZÎ la radiation.
Afin d'empêcher le contrant d'une frëquence plus élevée de traverser le circuit de l'alter nateur, le point 29 en lequel l'antenne est reliée ait secondaire 25 est choisi tel que les courants à fréquence plus élevée passant dans les deux parties de l'enroulement secondaire 25 soient équilibrés,
et que par là l'effet in ductif sur l'enroulement primaire \?-l soit iieu- tralisé. La manière d'effectuer cette neutrali sation petit être expliquée ainsi qu'il suit: Quand l'installation est reglée comme on l'a décrit en sorte que l'antenne elle-même fasse office d'une partie dit rétenteur de fréquence, le courant circulant entre l'antenne et l'in ductance du rétenteur de fréquence sera su périeur ait courant fourni par le transforma teur de fréquence.
Le courant d'antenne est la somme du courant passant. dans l'induc tance 28 du rétenteur de fréquence et dut courant provenant (le l*indtictancu à noyau saturé.
Supposons, ]bal- exemple, qu'avec un courant d'antenne (le 10 arnpùes, otr revoive cinq ainpi@res de Vinductattce à noyau saturé et chie les cinq autres ampères soient ajoutés.
vii l'état de résonnance. dans le rétenteur de fréquence. Il est manifeste que. si l'antenne proprement dite était connectée directement à l'extrt,inité inférieure du secondaire lus cinq ampères provenant de l'inductance à noyau saturé agiraient de façon<B>il,
</B> induire un courant dans le circuit d'alternateur compre nant l'alternateur et le primaire ?-1. Si, d'autre part., pantenne était conneeti@e à hextrémité supérieure du secondaire 25,
les cinq ampères provenant dit r@tcnteur de fréquence traver seraient le secondaire ?5 et agiraient de façon à induire un courant dans le circuit d'alter nateur.
Dans l'un et l'antre cas, il y attrait dans le circuit d'alternateur des pertes indé sirables dites ü la circulation, dans ce dernier, dit courant de plus haute fréquence. En re liant l'antenne @tu point médiair (lit secon daire ?5.
toutefois, les cinq ampères fourni, par une branche du circuit ii plus haute fré quence contrebalanceront les cinq ampères fournis par l'autre branche, et. de ce fait, neutraliseront l'induction dans le transforma- teur;
en évitant les pertes dont i1 a été question. Le courant fourni à l'antenne par l'inductance à noyau saturé petit être consi déré comme dirigé vers le bas à travers la partie supérieure du secondaire 25, et vers le haut dans l'antenne.
Afin que le courant fourni par le rétenteur de fréquence s'ajoute à ce courant, il devra également se diriger ver., le haut dans l'anteinie et. conséquent- ment, monter à travers Finductanee 28 et la partie. inf@rie re dit secondaire 25.
Il s'ensuit évideinnicnt que les courants de fréquence harmonique dans les deux parties du secon daire 25 auront des directions opposées.
Alors que. dans l'exemple donné, la connexion devra être établie ait point médian du secondaire 35, on comprend que. dans le cas oit les cou rants ne se répartiraient pas également dans les deux brandie s du circuit à haute fré- quence, la connexion pourra être établie en un autre point choisi de façon à réaliser l'é quilibrage entre les deux courants.
L'installation de transformation de fré- quenee ainsi décrite offre l'avantage de n'a- voir pas son fonctionnement limité à l'utili sation d'un harmonique particulier de lit fré quence fondamentale.
Pour obtenir n'importe quel harmonique voulu, il est seulement né cessaire que le rétenteur de fréquence soit accordé à cet harmonique particulier. Etant donné que l'antenne elle-niêine forme une partie: du rétenteur de fréquence, il est seule ment nécessaire d'accorder l'antenne pour la fréquence particulière voulue, sans apporter aucun changement ait restant de l'installa tion.
Dans le développement des harmoniques d'ordre pair, on devra utiliser la saturation par courant continu du noyait ?, tandis que, pour le développement des harmoniques d'ordre impair, cette saturation par courant continu rie sera pas nécessaire. Toutefois, il peut être désirable dans certains cas d'employer une petite quantité de courant continu dans l'enroulement :) afin de contribuer à l'accorde- ment.
L e circuit local de la fréquence fondamen tale petit être accordé au moyen des conden- sateurs réglables 30 et 31. Avec la disposi tion décrite plus haut, une partie du voltage de fréquence fondamentale est directement appliquée à l'antenne.
En donnant à la ca pacité du condensateur 31 titre valeur de na ture à obtenir une compensation de l'induc tance du rétenteur de fréquence à la fréquence fondamentale, la composante déwattée de ce voltage peut être neutralisée, et, en changeant le point 29 de jonction entre l'antenne et le secondaire ?5, la composante de puissance de ce voltage de fréquence fondamentale pourra être neutralisée.
II petit arriver que le même point de connexion convienne pour neutraliser à la fois le courant à plus haute fréquence dans le circuit primaire et le cou rant de fréquence fondamentale dans le cir cuit d'antenne. Si tel n'est pas le cas, on petit utiliser titi point de connexion intermé diaire entre les points neutralisants, afin de rendre faibles les déperditions des deux côtés.
Bien que la disposition représentée en fig. 2 puisse être utilisée pour obtenir des courants d'une fréquence plus élevée due le second ou le troisième harmonique, il petit être désirable, au cas oit l'on aura à utiliser ces courants à fréquence plus élevée, de faire intervenir titi rétenteur de fréquence dans le circuit accordé<B>là</B> titi harmonique inférieur, pour contribuer à accentuer les harmoniques supérieurs de la fréquence fondamentale. La fig. 3 représente titre disposition de ce genre.
Dans cette disposition, le rétenteur de fré quence comprenant l'inductance<B>32</B> et la ca pacité 33, en parallèle, est accordé à la fré quence d'harmonique inférieur, et le rétenteur de fréquence qui comprend l'inductance 34 et la capacité de l'antenne est accordé à la fréquence d'harmonique supérieur.
Suppo sant, par exemple, qu'on désire obtenir titi courant ayant une fréquence égale à celle du neuvième harmonique de la source 1, alors le premier rétenteur serait accordé au troisième harmonique, et le second rétenteur au rieu- viême harmonique.
En utilisant le rétentcur à troisième harmonique, on fait intervenir titre distorsion additionnelle dans le flux magné tique du noyau saturé, distorsion addition nelle qui a pour effet d'augmenter la force électromotrice du neuvième harmonique.
Dans ce cas, comme dans la disposition représentée fig. \?, l'effet du troisième harmonique dans le primaire 24 est neutralisé, et le neuvième harmonique n'exercera aucun effet sui, le cir cuit primaire, puisque l'action sera confinée au second rétenteur de fréquence. Au cas oit il s'agit d'utiliser les harmoniques d'ordre pair, l'enroulement 3 sera alimenté par une source de courant continu, comme indiqué aux fig. 1 et \?.
Installation for the production of high frequency currents. The object of the present invention is an installation for the production of high frequency currents.
For some destinations, such as, for example, electrical signaling know wire, it is sometimes advisable to use sustained alternating currents having a much higher frequency than could be obtained under good conditions by means of a high frequency alternator. In order to obtain currents of the desired high frequency,
Various arrangements have been used for the transformation of an alternating current to a fundamental frequency. given in a <B> il. </B> way to derive a current having a harmonic frequency with respect to the fundamental frequency.
In some of these arrangements, means have been proposed for causing the wave of the current of fundamental frequency to differ from the sinusoidal shape so that certain harmonics are made predominant, then be isolated in circuits which are resonant for the particular harmonic, or the particular harmonic% to be used.
1. The firstallation which is the subject of this itr- vention makes it possible to obtain high-frequency currents by the combination of an alternating current source of a fundamental frequency with an electric circuit supplied by this current source, e * is -a-drl'e receiving her energy,
containing means for deforming the wave <lu current derived from said. source, giving rise to the production of alternating currents of harmonic frequencies with respect <B> there </B> the fundamental frequency, the said electric circuit being, seen further, provided with means for retaining the current of the desired harmonic frequency of pass it through to said current source.
The appended schematic drawing represents, by way of example, several embodiments of the object of the invention;
fig. 1 shows the diagram of one of these execution bores, while fig.2 shows an execution form in alrplicatiorr for the ra.diosigtralisation and that fig.3 represents a execution flour in another application.
In the embodiment of FIG. 1, a high frequency alternator 1 supplies current to a circuit which contains an inductor formed by a closed iron core '? and a winding 'mounted thereon.
The winding 3 is also supplied with coiïtiliu current emanating from a source of direct current 4, the value of the current thus supplied being i <'set to produce the desired degree of saturation in the core 2.
By these ni._@vens, the voltage wave produced at terminals 3 of winding 13 will be distorted, and ci) connecting these terminals to a working circuit which is resonant for a frequency twice that of the alternator 1, it is possible to obtain, in the working circuit, a current at twice the frequency of the current supplied by the alternator 1.
To prevent this double frequency current from passing through the circuit of the alternator 1, there is in this circuit what could be called an ir.'@luenee retainer, that is to say an opposing device. united substantially infinite impedance at a current of a particular frequency, but relatively low impedance at currents of different frequencies.
This frequency retainer consists of an inductor 7 and a capacitor 8 coupled in parallel with each other, and tuned to the double frequency. By means of an adjustable capacitor 9, the circuit can be tuned to the frequency of the alternator 1.
In the example shown here, the secondary circuit connected to terminals 5, 6 is at the same time the primary circuit with a second frequency transformation arrangement analogous to the first, which includes an inductance consisting of a closed core iron 10 and a winding 11 mounted therein, the latter also being supplied with direct current from a source 12.
A frequency retainer consisting of inductor 13 and adjustable capacitor 14-. connected in parallel and tuned to the power of the alternator 1, will cause the secondary circuit to oppose a high impedance to the current of the fundamental frequency.
The second frequency retainer, consisting of inductor 15 and adjustable capacitor 16 connected in parallel and tuned to a quadruple frequency (that of alternator 1 will cause the secondary circuit to oppose a high impedance to the current of this frequency, and will force this current to step into a working circuit connected to terminals 17, 18 of winding 11 and comprising conductors 19 and 20.
The frequency retainer, constituted by the inductor 21 and the adjustable capacitor 22, connected in parallel in this working circuit and tuned to double the frequency of the alternator 1, will cause this working circuit to oppose a high impedance to the current of this frequency. Using the adjustable capacitor 23, the secondary circuit can be tuned to double the frequency of alternator 1.
The drawing indicates, by the letters f, 2f, 41 '..... the frequencies of the currents passing through the different parts of the installation, and the frequencies to which the different retainers should be granted.
It will be understood from the above description that by connecting additional frequency converter arrangements in series with the two that have been shown, it will be possible to have currents of any desired high frequency. The arrangement described above allows the use of a single saturated core and a single winding mounted therein to effect a frequency transformation, while all previous installations of this kind employing an iron saturated core inductor require the use of two separate cores and separate windings for them. Since the main source of wastage, in an installation of.
this kind for the frequency transformation, resides in the cry iron core and its winding, an appreciable improvement is achieved, from the point of view of efficiency, by using only one core.
This frequency transformation installation can be simplified when it comes to applying it to the production of currents at any frequency for radio signaling. An installation thus simplified is shown in FIG. 2, where the high frequency alternator 1 supplies current to the primary 24 of a transformer whose secondary 25 is included in n) local circuit which contains the winding 3 of the iron core inductor 2. In this case, the load circuit comprises an antenna 26 combined with the usual tuning inductor 27.
This combination forms part of a frequency retainer, which further comprises an inductor 28 arranged in parallel with the capacitance of the antenna and opposes the passage of current at a higher frequency in said local circuit.
The harmonic frequency current can be considered as being introduced into the antenna at point 29 in which the antenna is connected to secondary 25. From this point leave two parallel branches of the circuit which can be traversed by current: one containing the inductance 27, antenna 26 and the antenna capacity to terminate in earth, and the other also terminate in earth:
but containing a united said secondary part 25 and the inductor 28. Since these two branches in parallel are adjusted so as to be resonant with respect to the desired harmonic frequency, there will be a considerable current circulating between the circuit branches. It is this circulating current which, together with the current coming directly from the iron core inductor, will give rise to the radiation.
In order to prevent the counter of a higher frequency from passing through the circuit of the generator, the point 29 in which the antenna is connected to the secondary 25 is chosen such that the currents at higher frequency passing in the two parts. of the secondary winding 25 are balanced,
and that thereby the inductive effect on the primary winding \? - l is iieu- tralised. The way of carrying out this neutralization can be explained as follows: When the installation is adjusted as described so that the antenna itself acts as a part called frequency retainer, the current flowing between the antenna and the inductance of the frequency retainer will be greater than the current supplied by the frequency transformer.
The antenna current is the sum of the passing current. in inductance 28 of the frequency retainer and of the current from (the saturated core indtictancu.
Suppose,] bal- example, that with an antenna current (the 10 arnpùes, otr returns five ainpi @ res of saturated core Vinductattce and shits the other five amps are added.
vii state of resonance. in the frequency retainer. It is obvious that. If the antenna itself was connected directly to the lower end of the secondary then five amps from the saturated core inductor would act as <B> it,
</B> induce a current in the alternator circuit comprising the alternator and the primary? -1. If, on the other hand., The pantenne was connected to the upper end of the secondary 25,
the five amps coming from said frequency inverter would be the secondary to 5 and would act to induce a current in the alternator circuit.
In either case, there is attraction in the alternator circuit of undesirable losses known as circulation, in the latter, known as higher frequency current. By connecting the antenna @you mediair point (secondary bed? 5.
however, the five amps supplied by one branch of the higher frequency circuit ii will counterbalance the five amps supplied by the other branch, and. therefore, will neutralize the induction in the transformer;
by avoiding the losses mentioned above. The current supplied to the antenna by the small saturated core inductor can be considered to be directed downward through the top of the secondary 25, and upward into the antenna.
In order for the current supplied by the frequency retainer to add to this current, it will also have to go worm, up into the anteinium and. therefore, go up through Finductanee 28 and part. secondary inf @ rie 25.
It follows obviously that the harmonic frequency currents in the two parts of the secondary 25 will have opposite directions.
While. in the example given, the connection must be established at the midpoint of the secondary 35, it is understood that. in the event that the currents are not distributed equally in the two brands of the high frequency circuit, the connection can be established at another point chosen so as to achieve the balancing between the two currents.
The frequency transformation installation thus described offers the advantage of not having its operation limited to the use of a particular harmonic of fundamental frequency bed.
To achieve any desired harmonic, it is only necessary that the frequency retainer be tuned to that particular harmonic. Since the antenna itself forms part of the frequency retainer, it is only necessary to tune the antenna for the particular frequency desired, without making any changes to the remainder of the installation.
In the development of even-order harmonics, direct current saturation of the drowned? Should be used, while for the development of odd-order harmonics this direct current saturation will not be necessary. However, in some cases it may be desirable to use a small amount of DC current in the winding :) in order to aid in tuning.
The local circuit of the fundamental frequency can be tuned by means of the adjustable capacitors 30 and 31. With the arrangement described above, a part of the fundamental frequency voltage is directly applied to the antenna.
By giving the capacitance of capacitor 31 as a natural value to obtain compensation for the inductance of the frequency retainer at the fundamental frequency, the deviated component of this voltage can be neutralized, and, by changing point 29 of junction between the antenna and the secondary? 5, the power component of this fundamental frequency voltage can be neutralized.
It may happen that the same connection point is suitable to neutralize both the higher frequency current in the primary circuit and the fundamental frequency current in the antenna circuit. If this is not the case, we can use a small intermediate connection point between the neutralizing points, in order to reduce the losses on both sides.
Although the arrangement shown in FIG. 2 can be used to obtain currents of a higher frequency due to the second or the third harmonic, it may be desirable, in the event that it is necessary to use these currents at higher frequency, to involve a frequency retainer in the circuit tuned <B> there </B> titi lower harmonic, to help accentuate the higher harmonics of the fundamental frequency. Fig. 3 represents a provision of this kind.
In this arrangement, the frequency retainer comprising the inductor <B> 32 </B> and the capacitor 33, in parallel, is tuned to the lower harmonic frequency, and the frequency retainer which comprises the inductance 34 and the capacitance of the antenna is tuned to the higher harmonic frequency.
Supposing, for example, that it is desired to obtain a current having a frequency equal to that of the ninth harmonic of source 1, then the first retainer would be tuned to the third harmonic, and the second retainer to the fourth harmonic.
By using the third harmonic retentor, an additional distortion is brought into play in the magnetic flux of the saturated core, an additional distortion which has the effect of increasing the electromotive force of the ninth harmonic.
In this case, as in the arrangement shown in fig. \ ?, the effect of the third harmonic in primary 24 is neutralized, and the ninth harmonic will have no effect on the primary circuit, since the action will be confined to the second frequency retainer. If it is a question of using even order harmonics, winding 3 will be supplied by a direct current source, as shown in fig. 1 and \ ?.