Procédé et installation pour la commande (lu passage, dans in circuit électrique, de courants alternatifs le haute fréquence. La présente invention comprend un pro cédé et une installation pour la commande du passage, dans un circuit électrique, de courants alternatifs de haute fréquence, tels que, par exemple, ceux destinés à être uti lisés dans les systèmes de signalisation élec trique sans fil.
Le procédé faisant partie de l'invention présente la particularité qu'on syntonise ou accorde un circuit auxiliaire alimenté d'é nergie électrique à partir dudit circuit à courants alternatifs de haute fréquence ou circuit principal par le moyen d'au moins une capacité électrostatique de telle sorte due le débit électrique du circuit principal soit réduit à un minimum quand le circuit auxiliaire atteint un état de résonnance.
Dans l'installation pour la mise, en #uvre de ce procédé, le circuit auxiliaire ren ferme un amplificateur in àgnétique avec une paire d'enroulements connectés en parallèle et est relié en shunt par rapport au circuit à courant de haute fréquence à commander, lequel est relié à une source de courant al- ternatif à haute fréquence, lesdits enroule ments étant combinés avec des condensa teurs couplés en série et en shunt avec eux et destinés respectivement à neutraliser une partie du voltage desdits enroulements et une partie du courant qui y passe.
Le dessin annexé, donné à titre d'exem ple, sert à l'explication de la présente inven tion. La fig. 1 donne une vue ,schématique d'une forme d'exécution de l'installation avec ses connexions de circuit, destinée à la téléphonie sans fil; la fig. 2 montre en schéma une forme d'amplificateur magné tique utilisé dans l'installation; la fig. 3 est un diagramme des caractéristiques de vol- tage-ampérage de cet amplificateur dans différentes conditions de fonctionnement;
la fig. 4 montre les caractéristiques combi- néës de voltage-ampérage d'un alternateur à haute fréquence et d'un amplificateur magnétique pour différentes valeurs du cou rant de commande;
la fig. 5 représente sché- matiquëment une. autre forme. d'exécution avec ses. connexions de.circui.t, et là fig. 6 montre une variante de détail au moyen de laquelle l'installation de la fig. 1 peut être transformée pour être utilisable à la télé graphie sans fila Dans l'installation de la fig. 1, l'enroule ment d'armature 1 d'un alternateur à haute fréquence, dont le rotor 2 est actionné par un moteur 3, est relié inductivement à l'an tenne 5 au moyen du transformateur 4.
Les enroulements 6 et 7 d'un amplificateur ma gnétique sont connectés en shunt au secon daire du transformateur 4 et en parallèle entre eux. Un condensateur réglable 8 est relié en série avec les deux enroulements 6, 7 et les condensateurs 9 et 10 sont reliés en série avec les enroulements 6 et 7 respecti vement. Un condensateur 11 est également connecté, en shunt, aux deux enroulements 6, 7. En modifiant le courant passant clans les enroulements 6 et 7, on peut faire varier la force électromotrice aux bornes du se condaire du transformateur 4, et l'amplitude du courant passant clans l'antenne sera va riée en correspondance. Le moyen pour faire varier le passage de courant clans les en roulements 6 et 7 comporte deux enroule ments de commands 12 et 13.
L'enroulement 12 est -alimenté de courant continu fourni par une source 14, et la valeur de ce cou rant nécessaire pour donner au circuit ma gnétique de l'amplificateur un degré de sa turation voulu, peut être réglée au moyen d'une résistance réglable 15. L'enroulement 13 est alimenté par le courant clé signalisa tion qui, dans le présent exemple, est fourni par le secondaire d'un transformateur 16, dont le primaire est relié en circuit avec un transmetteur téléphonique 17 et avec une batterie 18. Une haute inductance 19 est in sérée dans le circuit de l'enroulement 12 afin que ce circuit oppose une impédance élevée au passage des courants qui y sont induits par l'enroulement 13.
Il convient également que le circuit de l'enroulement 13 soit en résonnance avec la fréquence la plus usitée du courant clans ce circuit, et, à cet effet, on peut employer un condensateur réglable 20 mis en série avec ledit circuit. Ce condensateur est shunté par la résistance 21 afin que le circuit ne présente pas de ré sonnance trop prononcée.
Grâce aux dispositions -ainsi décrites, il est possible, au moyen cles petites variations d'énergie qui sont provoquées dans le cir cuit téléphonique par variation de la résis tance du transmetteur 17 de donner nais sance à des variations beaucoup plus grandes dans l'énergie émise par radiation par l'an tenne. On péut démontrer que théorique ment, il est possible de provoquer une am plification des variations de courant dans le transmetteur téléphonique, d'un rapport égal au rapport entre la fréquence du cou rant de haute fréquence passant dans les en roulements 6 et 7, et celle du courant à am plifier.
Alors que l'installation ici représen tée est adaptée pour la téléphonie sans fil, elle peut facilement être transformée pour la transmission de signaux télégraphiques par le moyen représenté en fig. 6, où l'en roulement 13 est compris dans un même circuit avec une clé clé manipulation télé graphique 31 et une batterie 32.
La fig. 2 représente la construction de l'amplificateur magnétique dont il a --été question plus haut: Deux branches de noyau magnétiques 22 et 23 portent _-les enroule ments 6 et 7. Ceux-ci sont disposés en sorte que les flux magnétiques produits par le courant de haute fréquence clans les enrou lements aient des-directions opposées dans les deux branches clé noyau, et, commé ré sultat, ce flux est confiné aux -deux brans chescle noyau et aux petites parties de noyau \24 adjacentes aux'branches de noyau 22 et 23.
L'enroulement 25 qui conduit le courant de commande est bobiné autour: des deux branches de noyau, comme indiqué. Le flux magnétique produit par .cet enroulement traverse les deux. branches de -noyau dans la même direction et traverse :également les branches extérieures 26# du' noyau - magné-- tsque. On se rendra manifestement compte que, chaque spire de l'enroûleme:
nt'de com mande 25 est traversée parle flux passant dans les branches de noyau 22 et 23 dans des directions opposées, en sorte que toutes forces électromotrices induites dans l'en roulement par le flux de haute fréquence sont neutralisées dans chaque spire. On a représenté ici un enroulement clé commande unique, mais en réalité il y a deux enroule- monts de commande comme représenté à la fig. 1.
Un amplificateur magnétique du type décrit peut fonctionner suivant deux mé- thodes distinctes. Dans le cas où les enrou lements à haute fréquence sont connectés en série, le courant est forcément égale dans ces deux enroulements à n'importe quel mo ment donné et le flux magnétique résultant est capable de s'accommoder au degré de perméabilité du fer, en sorte que le voltage apparaissant aux bornes de l'enroulement à haute fréquence devienne une fonction variable dépendant clé la distribution de courant. Lorsque les deux enroulements à haute fréquence sont connectés en parallèle, comme en fig. 1, le rapport des courants dans les deux enroulements est indéfini, mais la variation de flux magnétique dans les deux branches de noyau doit forcément être égale.
En fig. 3, la courbe A montre la caractéristique de voltage-ampérage des enroulements quand on applique la première méthode de fonctionnement et la courbe B fait voir la caractéristique de voltage-ampé- rage en appliquant la seconde méthode de fonctionnement. Ces courbes sont obtenues par (les essais avec les deux méthodes de fonctionnement à raison de la même valeur constante cle l'excitation de commande clans les deux cas. Elles montrent que la caracté ristique de voltage-ampérage, avec une con nexion en parallèle, a une courbure plus faible que celle pour la connexion en série, correspondant à une impédance plus faible.
Conséquemment, la connexion en parallèle est plus avantageuse, puisqu'une impédance plus faible pour une excitation de com mande donnée implique une sensibilité plus grande et qu'une courbure plus faible signi fie que des courants 'plus importants peu- vent être transmis sans provoquer d'insta bilité, ainsi qu'on l'expliquera plus loin.
Avec la connexion en parallèle, les va- Mations de flux magnétique sont soumises à l'effet du courant clé circulation passant clans le court-circuit entre les cieux. enroule ments en parallèle. Le courant induit dans ce court-circuit tend à faire opposition à tous changements quelconques dans le flux magnétique moyen, et, dans ces conditions, un courant téléphonique dans les-enroule- ments 'de commande provoquerait - simple ment un courant de, court-circuit correspon dant entre les deux enroulements à haute fréquence sans produire les. variations de flux voulues. Cette difficulté peut, toute-.
fois, être surmontée en. profitant de ce que les enroulements à haute fréquence n'ont besoin de fonctionner qu'à des radiofré quences beaucoup plus élevées que. la fré quence du courant téléphonique. C'est pour quoi il est possible de trouver, pour les con densateurs 9 et 10, une valeur telle que'ce circuit agisse comme un court-circuit pour les radio-courants, et agisse pratiquement comme un circuit ouvert pour le courant téléphonique.
Le courant, dans les enroulements à haute fréquence, a une tendance à abaisser le flux magnétique moyen; pour la bonne raison que -le flux .décroît plus rapidement lorsque le courant de haute fréquence est opposé à l'excitation de commande, qu'il n'augmente quand le courant de haute fré quence vient s'ajouter à l'excitation de. com= mande. Il en résulte que, plus le courant est important dans les enroulements à haute fréquence, plus sera faible .le flux magné tique moyen clés enroulements à haute fré- qùence- bien que l'excitation de commandé soit maintenue constante.
On a fait voir également plus haut que le degré -auquel le court-circuit fait opposition aux change ments dans les flux moyen peut être modifié Par l'intervention de condensateurs- appô- priés.
Afin de montrer comment, moyennant aussi d'autres modifications, l'amplificateur magnétique peut être utilisé avec avantage pour commander le voltage d'un alterna teur, on peut se reporter aux caractéristiques d'alternateur représentées à la fig. 4. Le voltage d'alternateur est porté en fonction du courant dans le circuit en shunt de l'am plificateur magnétique, ce voltage variant inversement aux variations du courant dans ledit circuit en shunt, par suite du fait que celui-ci agit comme un court-circuit sur l'alternateur; les lignes G G' et G" repré sentent la caractéristique d'alternateur pour différents débits de courant.
Les caractéris tiques de voltage-ampérage de l'amplifica teur, avec différents degrés d'excitation, sont représentés dans les courbes H H' H", la courbe H donnant la caractéristique avec excitation nulle dans les enroulements de commande. Les intersections entre les jeux de courbes donnent les voltages d'alterna teur aux excitations d'amplificateur corres pondantes. Ces courbes montrent que les voltages d'alternateur s'approchent de zéro à mesure que l'excitation d'amplificateur augmenté, et il est possible d'obtenir ainsi une commande effective en télégraphie sans outrepasser la capacité de transmission de courant des enroulements de commande de l'amplificateur.
Toutefois, ces résultats ne réalisent pas encore tous les desiderata pour la téléphonie, car il y a un manque de proportionnalité linéaire entre le voltage d'alternateur et le courant de commande de l'amplificateur. Les améliorations dans les caractéristiques dé l'amplificateur qui sout décrites ici ont pour effet, non seulement de réaliser cette proportionnalité linéaire, mais aussi un degré de sensibilité beaucoup plus élevé. Là nature de ces améliorations peut être expliquée en se reportant encore aux caractéristiques de voltage-ampérage. Ces caractéristiques se traduisent par un jeu de courbes divergeant de l'origine et dont chacune représente une certaine excitation de commande.
Pour la commande complète de l'alternateur, afin de faire varier son vol tage de zéro à un maximum, il conviendrait que la première courbe coïncidât avec l'axe des ordonnées et que la dernière coïncidât avec l'axe des abscisses, les autres courbes étant réparties uniformément entre ces li mites. Mais au lieu dé cela, les caractéris tiques d'amplificateur tombent toutes dans un certain angle né couvrant que légère nient plus de la moitié de la portée voulue.
Cet inconvénient peut être surmonté dans une grande mesure en neutralisant une par tie du voltage des enroulements d'amplifi cateur par l'insertion en série du conden sateur b en sorte que lé circuit devienne ré- sonnant quand là radiation émanant de l'antenne est à un minimum, et en neutra lisant une partie du courant par le moyen du condensateur en shunt 11 en sorte que le circuit qui comprend les enroulements et le condensateur en shunt devienne ré sonnant quand la radiation émanant de l'an tenne est un maximum.
Si l'on choisit le condensateur 11 de telle sorte qu'il - neu tralise exactement l'inductance des enrou lements d'amplificateur à une valeur d'ex citation définie, l'impédance résultante, pour cette excitation, deviendra minimum, et l'im pédance à toute excitation plus basse sera dé- termïnée par la différence entre la réactance inductive des enroulements d'amplificateur et la réactance condensative du condensa- leur en série.
Plus cette différence sera pe tite, plus sera basse l'excitation d'amplifica teur donnant l'impédance minimum et le mi nimum correspondant pour le voltage d'alter- nateüir ce qui signifie qle la sensibilité de l'amplificateur est augmentée du fait qu'il faut une excitation inférieure pour réduire le voltage d'alternateur. Toutefois, l'aug mentation de sensibilité pouvant être ob tenue de cette manière, n'est pas illimitée.
Si l'impédance minimum est obtenue comme résultant d'une grande réactance in ductive et d'une @graride ' réactance \conden- sative, la perte àu-noyau' attribuable -à l'hys- t.érésis .et aux -courants tourbillonnants de-- vient appréciâblë, -et se présente en tant que résistance- . équivalente non :
neutralïsab@e. Le voltage résultant de la combinaison d'alternateur et d'amplificateur peut être déterminé par l'intersection des caractéris tiques de l'alternateur et de l'amplificateur. Quand ces courbes ont un point d'intersec tion net et défini, il résulte, de chaque ex citation de l'amplificateur, un voltage d'al ternateur défini. Si, d'autre part, les courbes ont une conformation telle que les courbes caractéristiques d'alternateur et d'amplifi cateur deviennent parallèles ou tangentes en un endroit quelconque, l'intersection de vient indéterminée, avec, comme résultat, de l'instabilité et de la production d'oscil lations par haute excitation.
Les conditions provoquant l'instabilité peuvent être repré sentées par les courbes en traits interrompus de la fig. 4. Si l'on emploie un condensateur en série d'une valeur telle qu'il ait la carac téristique de voltage indiquée par la ligne <I>C, la</I> caractéristique résultante du circuit en shunt, pour différentes -valeurs d'excitation. sera représentée par la différence entre cette courbe et les courbes H H' etc. Par exemple, la courbe H sera portée vers le bas de façon à occuper une position H1 et la courbe H"" coïncidera pratiquement avec l'axe X. Toutes les nouvelles caractéristiques auront des points d'intersection définis avec les ca ractéristiques de générateur et, pour cette raison, le fonctionnement sera stable clans toutes les conditions de charge indiquées.
Si, cependant, on fait usage d'un condensa teur d'une capacité telle qu'il ait la caracté ristique de voltage indiquée par la courbe C', la résultante de cette courbe H avec la courbe de condensateur sera la courbe H2. On verra que cette courbe devient tangente à la caractéristique de générateur G et que, pour cette raison le fonctionnement sera instable avec ce rendement d'alternateur et cette valeur particulière de l'excitation.
La fig. 5 représente une installation qui est équivalente à celle représentée en fig. 1, seulement, clans ce cas, un enroulement sé paré 27 sur l'alternateur à haute fréquence fournit du courant pour le fonctionnement d'un second amplificateur 23 analogue au premier. Le circuit renfermant les enroule- monts de ce second amplificateur est con- mandé de la même manière que le courant clans les enroulements d'amplificateur de l'installation représentée en fig. 1. Le cou rant de haute fréquence variable ainsi pro duit dans le secondaire d'un transformateur 29 est redressé par le redresseur 30, et fourni à l'enroulement de commande 13 du pre mier amplificateur comme courant pulsa- Loire à direction unique.
On n'a indiqué ici qu'un seul enroulement de commande, mais on peut aussi en employer un second, si l'on veut, pour déterminer une magnétisation constante du noyau comme dans la disposi- tion représentée en fig. 1. Ce courant con tinu constant-peut également, si l'on désire, être fourni. au même enroulement qui con duit le courant variable, ainsi qu'on -l'a indiqué dans les connexions d'amenée pour l'enroulement de commande 31 de l'ampli ficateur 28. -