Procédé et appareil pour déceler des courants de haute fréquence de signalisation électrique. La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil pour- déceler des cou rants de haute fréquence de signalisation élec trique, tels que, par exemple, ceux utilisés clans la transmission électrique sans fil de signaux, bien qu'elle ne soit pas limitée à des signaux radioélectriques, mais pourrait égale ment bien être employée pour des signaux électriques transmis par des fils de ligne.
Suivant le procédé, on applique les cou rants à déceler à un circuit récepteur con tenant une résistance, de préférence un dis positif à décharge .d'électrons ayant une ca thode à incandescence et une anode, et on fait varier périodiquement la valeur de la résis tance entre des valeurs maximum et minimum déterminées.
La valeur de la résistance peut être amenée à varier par un courant provenant d'une source locale et pouvant être utilisé pour créer un champ magnétique destiné à occa sionner ladite variation. Avantageusement, on fera varier la valeur .de la résistance à une fréquence légèrement différente de çelle du courant de signalisation, de préférence à une fréquence légèrement différente de la moitié de sa fréquence.
Tous les détecteurs qui. ont été employés jusqu'ici, au but envisagé, qu'ils soient du type à tube en cristal ou à vide, ont en prin cipe les mêmes caractéristiques. Ils peuvent tous être considérés comme des relais qui sont actionnés par le voltage appliqué à partir -de l'antenne réceptrice. Les caractéristiques des détecteurs peuvent être représentées par une courbe montrant la relation entre le voltage appliqué et le courant produit.
On a trouvé que cette courbe suit dans tous les cas sensi blement l'équation i = e2. En d'autres termes, le courant du détecteur ne suit pas là loi ohmique, mais, au lieu d'être proportional au voltage de signalisation appliqué au :
détecteur, il est proportionnel au carré du voltage. Cette -caractéristique est particulièrement<B>'</B> défavo rable dans la réception .de courants de radio- signalisation pour recevoir des signaux faibles accompagnés de eourauts étrangers plus grands que les signaux. Si, par exemple, ces courants sont quatre fois plus importants que les ondes de signalisation, l'effet produit par le détecteur pour ces courants étrangers sera. 16 fois plus grand que celui produit pour les signaux.
De plus, les détecteurs préalablement: em ployés ont une caractéristique de fonctionne ment, non linéaire, grâce à quoi on obtient un certain degré de détection, c'est-à-dire qu'une impulsion de voltage dans un sens produit un plus grand changement de courant qu'une impulsion .de voltage du sens opposé.
Un effet de ce genre est nécessaire pour produire un courant qui puisse actionner les dispositifs usuellement employés pour produire une in dication perceptible du signal, tels que, par exemple, les récepteurs téléphoniques ordi naires, les courants alternatifs de haute fré quence qui sont employés pour transmettre le signal étant incapables d'actionner le dia phragme des récepteurs.
L'appareil faisant partie de l'invention comporte un circuit récepteur auquel les cou rants de signalisation doivent être appliqués, une résistance ;dans ce circuit établie en vue que le courant qui la traverse soit sensible ment proportionnel au voltage appliqué, en d'autres termes qu'il suive approximative ment la loi ohmique, -et des moyens de coin- mande commandés indépendamment. du cou rant dans le circuit récepteur pour faire varier périodiquement la. valeur de la. résistance.
Dans cet appareil, l'asymétrie nécessaire pour obtenir l'effet de détection requis peut être assurée, par exemple, en faisant varier pério diquement la. valeur de cette résistance au moyen d'une force modificatrice réglable au gré de l'opérateur à, la station de réception, de façon que la valeur de la résistance soit rendue relativement petite pendant. des pé riodes désirées et qu'elle soit rendue très grande pendant d'autres périodes, ce qui per met le flux d'un courant appréciable dans le circuit récepteur pendant .certaines portions désirées de l'onde de signalisation appliquée et occasionne pratiquement la suppression du courant dans le circuit récepteur pendant d'autres portions de l'onde de signalisation.
L'appareil peut être amené à fonctionner de différentes manières. Si les moyens de commande poux faire varier la valeur de la résistance sont établis de manière que la ré sistance est amenée à. varier entre ses valeurs maximum .et minimum à une fréquence cor respondant à la fréquence du courant de si gnalisation et si les relations entre le courant de signalisation et la force modificatrice sont fixes de façon que les périodes de condue.- tibilité maximum correspondent aux périodes d'impulsions de voltage d'un sens, toutes les impulsions de courant.
d'un sens seront libres de passer par l'appareil et toutes les impul sions de courant du sens opposé seront à pea près .supprimées. De cette façon, on obtient un redressement pratiquement complet et le courant résultant sera un courant oscillant pulsatoire. Dans le cas de signaaix télégra phiques, les pulsations de ce courant. seront toutes de fréquence élevée et aucune indi cation audible ne sera produit par le courant clans un récepteur téléphonique.
Un pareil courant, cependant, peut être employé pour donner une indication clans un enregistreur photographique ou tout autre instrument ou dispositif indicateur qui puisse fonctionner avec un courant, continu stable.
Par suite de la. difficulté de maintenir la force modificatrice en synchronisme avec l'onde de signalisation et en raison du fait que le courant produit de cette façon ne donne pas audible dans un récepteur téléphonique,
il sera usuellement désirable de faire agir une force modificatrice dans (les conditions telles que la résistance soit am-#W#e à varier entre ses valeurs maximum et mini mum à une fréquence légèrement diffi-rente clé celle de l'oncle de signalisation. Le courant qui passera dans le circuit de l'appa.nil sera alors, au point de vue de son effet, un cou rant alternatif d'une fr@rluence correspondant à la différence de fréquence entre le courant de signalisation et la fréquence des cliana#,
- ments de résistance. Si cette différence (le fréquence est telle qu'elle se range parmi les fréquences audibles, le courant résultant sera capable de produire une indication dans des récepteurs téléphoniques ordinaires.
La résistance employée dans l'appareil peut avoir les formes les plus variées. Dans sa forme préférée, .elle consiste en un dispo- sitif à décharge 'd'électrons, comportant un récipient évacué, une cathode d'émission d'é lectrons et une anode enfermées dans ce ré cipient. Le flux d'électrons peut être com mandé par le moyen d'un champ magnétique produit à l'aide d'une bobine qui entoure le récipient évacué.
Si ce champ est rendu suf fisamment puissant, sensiblement tous les électrons émis de la .cathode seront empêchés d'atteindre l'anode et la. résistance du dis positif opposée au flux de courant. sera extrÂ- m-ément grande. Quand il n'y a pas,de champ magnétique en présence ou quand le champ magnétique est faible, la résistance du dis positif sera faible en comparaison de sa ré- sista.nce dans le cas d'un champ magnétique puissant et des courants appréciables pour ront passer.
Le champ magnétique pour commander le flux d'électrons et la. résistance de l'appareil peut être produit par .un courant alternatif. Quand ce courant passe par ses valeurs zéro, la résistance sera un minimum et quand il atteint ses valeurs positive et négative maxi ma, la résistance sera un maximum. Il en résulte qu'il y aura. deux points de valeur maximum et deux points clé valeur minimum clé la, résistance pour .chaque période du cou rant alternatif.
Par conséquent, afin :,1e pro duire un redressement complet du courant (le signalisation, le courant alternatif qui en gendre le champ magnétique devra avoir une fréquence égale à la. moitié de la fréquence du courant clé signalisation.
Si on désire pro duire un courant alternatif ou pulsatoire au dible clans le circuit du détecteur, le courant alternatif qui produit le champ magnétique devra différer en fréquence, d'une quantité égale à la moitié de la fréquence du courant audible désiré, par rapport à. la. moitié de la fréquence du courant de signalisation. Les dessins ci-annexés, donnés à titre d'-exemples, servent à faire comprendre la pré sente invention.
La fig. 1 montre schéma tiquement une forme d'exécution de l'appareil réalisant l'invention; la fig. 2 est un dia gramme montrant la relation entre les courbes caractéristiques :de détecteurs connus et celles de l'appareil suivant l'invention; les fig. 3 à 7 sont -des diagrammes expliquant le fonc tionnement de l'appareil; les fig. 8 et-9 repré sentent deux autres formes 'd'exécution de l'appareil suivant l'invention.
La forme d'exécution de la fig. 1 com porte, comme détecteur, un récipient évacué 1 contenant deux électrodes 2, 3 en forme de filaments qui .sont alimentées de courants de chauffage par deux batteries 4, 5. Un champ magnétique, parallèle au électrodes 2, 3 et destiné à. commander le flux du courant entre celles-ci, est produit par le moyen d'une bo bine 6 entourant le récipient 1 et alimentée d'un courant d'excitation provenant d'une source de courant locale 7.
Les ondes de si gnalisation à haute fréquence qui arrivent et qu'il s'agit '.de déceler, seront appliqués à partir de l'antenne réceptrice 8 au circuit ré cepteur résonnant usuel qui comprend l'in ductance .de couplage 9 et le condensateur 10 et qui est relié aux électrodes 2, 3 :du détecteur. Le circuit récepteur renferme aussi un instru ment indicateur qui, dans le cas où un courant de fréquence audible devra être produit, peut être un récepteur téléphonique usuel 11 shunté par un condensateur 12.
Dans le cas où il s'agit de la. production 'd'un courant in capable d'actionner un récepteur télépho nique, un enregistreur photographique ou un autre instrument ou dispositif qui puisse être actionné par ces courants peut être substitué au récepteur téléphonique.
Quand la bobine 6 ne produit pas de champ magnétique, le détecteur peut être considéré comme une résistance constante se trouvant dans le circuit récepteur, par la quelle l@a courant peut, passer dans l'une et l'autre direction par suite du fait que les deux électrodes sont chauffées. Les électrons tendront alors à se mouvoir en ligne droite entre les électrodes et la résistance sera un minimum.
Si, au contraire, un champ magné tique est engendré à l'aide de la bobine 6, les électrons seront amenés à se mouvoir suivant des spirales .autour des électrodes, la, distance entre les spires de la spirale diminuant à mesure que le champ magnétique augmente. A mesure que le champ augmente, le nombre d'électrons passant entre les élec trodes diminuera et, par suite, la résistance du dispositif augmentera. Si te champ *est rendu suffisamment puissant, pratiquement tous les électrons seront empêchés de passer entre les électrodes et la<B>,</B> résistance du dispo sitif deviendra. un maximum, cette valeur maximum étant bien de fois supérieure à la valeur minimum.
Le diagramme de la fig. 3 représente la. variation de conductibilité (lu dispos.i if en fonction de la variation du champ magnétique, la. conductibilité étant port#@e en ordonnée et l'intensité du champ magnétique en abscisse.
Quand il n'y a pas de champ magnétique, la. conductibilité -lu dis positif est représentée par le segment<I>0 A.</I> Quand le champ magnétique dans une ffrec- tion augmente, la conductibilité diminue comme représenté par la portion de courbe B ,jusqu'au point C où la conductibilité devient un minimum. L'intensité du champ magné- tique augmentant davantage au delà de cette valeur, on n'obtiendra sensiblement. aucun changement de conductibilité.
En tant qu'il :'agit de son effet sur la conductibilité du dispositif, la direction du -champ magnétique importe peu. La courbe de la, fig. 3 montre les variations de conductibilité du dispasi.tif o v ec des changements chi champ magnétique deruiun maximum dans une direction, à zéro et à un maximum dans la. direction opposée.
La courbe de la. fi-. 4 représente les va riations du champ modifiant la résistance du détecteur. Dans le cas représenté, ce champ et produit par un courant alternatif ayant la moitié de la, fr_quence des ondes de signali sation.
La' courbe D de la fi-. 5 représente les changements de conductibilité du détecteur. En des points où le champ est: zéro, la. couduc- tibilité est maximum et en des points où le champ dépasse une valeur critique, la con- ductibilité est un minimum; de cette façon, il y aura pour chaque période .du courant local deux points de conductibilité maximum et deux points (le conductibilité minimum.
Si la courbe E de la fig. 5 représente le potentiel de signalisation appliqué au .détec teur, le -courant passant par celui-ci sera re présenté par la courbe I' de la, fig. 6. Les périodes -d'impulsions de signalisation posi tives correspondent aux périodes de condue- tibilité maximum et les périodes -l'impulsions de signalisation négatives correspondent aux périodes de conductibilité minimum.
Il en résulte que le courant passant par le détecteur sera, dans presque sa totalité, d'un même sens et constituera., au point d<B>e</B> vue de son effet, un courant oscillant ayant des pulsations de fréquence élevée. Ces pulsations seront apla nies par le condensateur 1? et l'effet du cou rant sur l'instrument indicateur sera. sensi blement le même que celui .d'un courant con tinu stable ou constant.
Bien entendu, ce courant ne produira. pas de son audible clans un récepteur téléphonique, mais il peut être utilisé à actionner un enregistreur pboto:;ra- phique ou autre instrument indicateur qui soit capable d'obéir à un courant continu stable.
II est évidemment difficile de maint-nir une source de .courant locale à une fréquence égale à exactement la moitié de la fréquence des courants de signalisation reçus et. de main tenir la. relation de phase entre le courant local et. le courant de .signalisation exactement clama les bonnes conditions pour produire l'effet sus-décrit. Pour cette raison et à cause des avantages de la. réception audible, il sera préférable de faire travailler la source de courant locale à. une fréquence un peu diffé rente de la moitié de la fréquence du courant de signalisation.
La courbe (le la. fi-. 7 re présente les effets de ce mode de fonctionne ment. Dans ce cas, te champ représenté par la courbe C a, une fréquence légèrement su périeure à la moitié de la. fréquence du poten- Ciel de .signalisation représenté par la courbe <I>II.</I> Le courant résultant passant par le dé tecteur est représenté par la courbe I. Ce courant présente des. pulsations de fréquence f-l,ev-ée comme celles de la courbe F -en fig. G, lzlil.is se compose d'impulsions des deux sens.
Quand les impulsions ;de fréquence élevée sont aplanies, le courant sera sensiblement comme représenté par la courbe J, -c'est-à-dire que le .courant résultant .sera un courant alternatif .de basse fréquence qui, si la fré quence de la. source locale .est convenablement ajustée, produira un son audible dans le ré cepteur téléphonique 11 . La fréquence de ce courant sera égale à deux fois la quantité dont la fréquence du courant clé la source locale diffère de la. moitié de la fréquence des ondes de signalisation.
La courbe K du diagramme de la fig. 2 représente la caractéristique de courant d'un détecteur usuel, les ordonnées indiquant le courant et les abscisses les, voltages appli qués. Cetbe .caractéristique est, dans tous les détecteurs .antérieurs, une courbe et non pas une ligne .droite, -c'est-à-dire que le courant, au lieu clé varier directement comme le vol tage, varie comme une certaine puissance du voltage appliqué.
Dans des détecteurs à vide ou à ,décharge d'électrons ayant ides propriétés de détection, le courant ne .devient pas zéro quand le voltage appliqué devient zéro, mais en raison ide la, vitesse initiale des électrons, un courant passera lorsqu'aucun voltage n'est appliqué aux électrodes et un potentiel né gatif est nécessaire à l'anode pour arrêter complètement le flux de courant,
le potentiel négatif nécessaire étant ordinairement grand en comparaison des potentiels de signalisation appliqués par la, réception de faibles signaux. Ces dispositifs sont, par conséquent, des dé tecteurs fort inefficaces, leur effet de d6tec- tion étant dû entièrement au fait qu'un poten tiel positif à l'anode produit un courant plus grand qu'un potentiel négatif.
Par ,suite du àüt, aussi, que le courant n'est pas directe ment proportionnel au voltage, jainsi qu'il a été spécifié précédemment, le rapport entre les courants étrangers et les courants de signalisation peut être augmenté par le détecteur.
Si la courbe K de la fiig. 2 représente le flux ou couinant d'électrons qui tend à passer de l'électrode 2 à l'électrode 3, la courbe L représentera le flux d'électrons négatifs qui tendra à panser -de la cathode 3 à l'anode 2, le courant . résultant traversant le dispositif pouvant être représenté par la ligne droite M.
On verra -de cette façon que l'effet .de la vitesse initiale des électrons est éliminé et que le courant devient zéro quand '1e voltage ap-- @pliqu6 est zéro.
Le courant -est ainsi directe ment proportionnel au voltage appliqué et le désavantage ides :détecteurs :antérieurs au point de vue des -courants. étrangers est éliminé. <B>On</B> comprend :
sans autre à l'examen de la caractéristique M que le dispositif par lui même n'a. pas. de propriété asymétrique et que, par suite, aucun effet de détection ne se manifestera sans l'influence du champ ma gnétique.
Ceci importe peu, toutefois, attendu qu'au moyen du champ magnétique, la ré sistance .du dispositif peut être amenée à va rier à tel point que le courant soit pratique ment supprimé pendant une portion quel conque désirée de l'onde de .signalisation et qu'on obtienne ainsi une détection sensible ment parfaite.
Par conséquent, l'effet dans l'instrument indicateur sera. dû à des change ments -de courant produits par .des impulsions dans un :sens seulement et non à la différence clos changements de courant produits par deux impulsions de sens opposé, comme c'est le cas dans les détecteurs antérieurs. Plus généralement parlé,
le détecteur de l'appareil décrit peut être considéré comme une résistance ordinaire ayant la caractéris tique de résistance usuelle <B>de</B> sorte que le courant qui le traverse, est directement pro portionnel au voltage appliqué. L'effet de décèlement -est produit,
non pas au moyen d'une -asymétrie inhérente .aux caracté ristiques de courant -du détecteur, mais sim plement par des variations de la valeur de la résistance sans .altérer sa caractéristique de résistance. L'appareil itel qu'il vient d'être décrit diffère en plusieurs particularités importantes du système récepteur hétérodyne bien connu, qui, jusqu'à présent, a. été largement employé pour la, réception de signaux à ondes entre tenues.
Le système récepteur hétérodyne tel qu'il est en usage implique l'emploi d'oscilla tions locales qui sont transmises par radiation à travers l'antenne réceptrice et produisent ainsi une interférence avec d'autres signaux qu'on désire recevoir dais le voisinage de<B>la</B> station .de -réception. Dans l'appareil décrit plus haut, la source locale d'oscillations est entièrement indépendante .des moyens de ra diation et par conséquent, il ne se produira en aucune circonstance une interférence comme celle qu'on vient de signaler.
L'appa reil récepteur hétérodyne implique l'emploi d'un détecteur qui agit. sur toutes les impul sions appliquées au système en même temps que sur les ,signaux qu'on désire recevoir. Il est par suite sujet à des interférences de la, part de tout mes.sa.ge radio-téléphonique qui puisse être appliqué au système récepteur ainsi que de la. part de tout signal à étincelles.
D'un autre côté, l'appareil susdécrit ne pro duit pas d'indication audible sauf pour les ondes d'une fréquence différant de celle dos signaux à recevoir d'une quantité comprise clans la région de fréquence audible.
L'appa reil récepteur hétérodyne implique, aussi, une combinaison du courant produit localement et des impulsions reçues, en produisant ainsi un effet @de battement. Dans l'appareil sus décrit, par contre, il n'y a. pas de combinaison (lu courant local avec les impulsions reçues, et i-1 ne se produit aucun effet de batte ment.
La, seule énergie qui sert à ac tionner le récepteur est l'énergie des im- pulsiOns \reçues, tandis que dans l'appareil récepteur hétérodyne, le récepteur est a.e- tionné par les énergies combinées des impul sions reçues et du courant produit localement.
Les principaux avantages signalés peu vent aussi être obtenus par l'emploi de l'appa reil représenté en fig. 8. Dans ce cas, le dé tecteur comporte une cathode en filament linéaire 13 entourée par une anode cylin- drique 1d placée coa.xialement à. la. cathode 13. En l'absence de tout champ magnétique, le détecteur présenterait, dans ce cas, une caractéristique similaire à la courbe Ii en fi-. 2.
Cependant, comme à l'aide .du ehamp ma- ;nétique, le courant peut être réduit sensible ment à zéro quand le voltage de signalisation tombe à zéro, la. ca.ractéreistique réelle du dé tecteur ,se rapprochera de la ligne droite iI de la fig. 2 et le courant :sera directement proportionnel au voltage. Si le récipient est évacué suffisamment, le courant passera seulement -dans une direction à travers le dis positif.
Il importe peu, cependant, en tant qu'il s'agit du fonctionnement -du récepteur téléphonique, que le courant .résultant traver sant le détecteur' soit un courant alternatif, comme indiqué par la. courbe J en fig. 7. ou qu'il soit un courant pulsatoire de même sens, ou courant oscillant.
La fig. 9 représente une disposition per mettant de réaliser le même effet qu'avec celle de la. fib. 1. Dans ce cas, le .détecteur unique de la. fi-. 1 est remplacé par des dis positifs 15 et 16 du type du détecteur repré senté en fig. 8 et reliés de telle manière au circuit récepteur que .du courant puisse passer dans l'une ou l'autre direction par le circuit récepteur. La source locale 7 fournit le cou rant d'excitation pour les champs magné tiques .clos deux dispositifs.
On a déjà proposé d'arriver à des résultats similaires à ceux obtenus suivant l'invention par le moyen d'un dispositif de commutation rotatif bien connu par les hommes du métier, ayant la forme, d'une roue.
Ce dispositif pré sente, toutefois. les difficultés inhérentes à tous les dispositifs ayant des parties mobiles e1: dont le fonctionnement est basé sur l'ou verture et la fermeture de contacts. Con trairement à ces dispositifs, le détecteur des appareils susdécrits n'exige point de partie mobile pour son fonctionnement et produit l'effet désiré sans ouvrir ou fermer des con tacts dans le circuit récepteur, ce qui le rend plus simple et plus efficace en fonctionne ment.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes -l'exécution représentées et dé crites ci-dessus. Bien que le circuit récepteur soit représenté comme étant directement asso cié à l'antenne réceptrice, on comprend que ce couplage direct n'est pas nécessaire, mais que tout degré désiré d'amplification peut être iutr.oduit avant que les ondes de signali sation .soient appliquées au .détecteur et que, de plus, si on le désire, le courant dans le détecteur peut être ,amplifié avant qu'il soit appliqué à l'instrument ou dispositif indica teur.
A method and apparatus for detecting high frequency electrical signaling currents. The present invention relates to a method and apparatus for detecting high frequency currents of electrical signaling, such as, for example, those used in wireless electrical transmission of signals, although it is not. limited to radio signals, but could also be used well for electrical signals transmitted by line wires.
According to the method, the currents to be detected are applied to a receiver circuit containing a resistance, preferably an electron discharge device having an incandescent electrode and an anode, and the value of the voltage is periodically varied. resistance between determined maximum and minimum values.
The value of the resistance can be made to vary by a current coming from a local source and which can be used to create a magnetic field intended to cause said variation. Advantageously, the value of the resistance will be varied at a frequency slightly different from that of the signaling current, preferably at a frequency slightly different from half its frequency.
All detectors that. have been employed heretofore, for the intended purpose, whether of the crystal tube or vacuum type, have in principle the same characteristics. They can all be thought of as relays which are actuated by voltage applied from the receiving antenna. The characteristics of the detectors can be represented by a curve showing the relationship between the applied voltage and the produced current.
It was found that this curve follows in all cases substantially the equation i = e2. In other words, the detector current does not follow the ohmic law, but, instead of being proportional to the signaling voltage applied to:
detector, it is proportional to the square of the voltage. This feature is particularly unfavorable in the reception of radio signaling currents to receive weak signals accompanied by foreign surges larger than the signals. If, for example, these currents are four times greater than the signal waves, the effect produced by the detector for these foreign currents will be. 16 times larger than that produced for signals.
In addition, the detectors previously employed have a non-linear, operating characteristic, whereby a certain degree of detection is obtained, i.e. a voltage pulse in one direction produces a greater change in current than a voltage pulse from the opposite direction.
An effect of this kind is necessary to produce a current which can actuate the devices usually employed to produce a perceptible indication of the signal, such as, for example, ordinary telephone receivers, high frequency alternating currents which are employed for transmit the signal being unable to actuate the diaphragm of the receptors.
The apparatus forming part of the invention comprises a receiver circuit to which the signaling currents must be applied, a resistance; in this circuit established so that the current which passes through it is appreciably proportional to the applied voltage, in others terms that it follows approximately the ohmic law, -and control means controlled independently. current in the receiver circuit to periodically vary the. value of. resistance.
In this apparatus, the asymmetry necessary to achieve the required detection effect can be ensured, for example, by periodically varying the. value of this resistance by means of a modifying force adjustable at the discretion of the operator at the receiving station, so that the value of the resistance is made relatively small during. periods and is made very large during other periods, which allows an appreciable current to flow through the receiver circuit during desired portions of the signaling wave applied and results in virtually suppression current in the receiver circuit during other portions of the signal wave.
The apparatus can be made to operate in different ways. If the lice control means varying the value of the resistance is set so that the resistance is brought to. vary between its maximum and minimum values at a frequency corre sponding to the frequency of the signaling current and if the relations between the signaling current and the modifying force are fixed so that the periods of maximum conductivity correspond to the periods one-way voltage pulses, all current pulses.
from one direction will be free to pass through the apparatus and all current pulses from the opposite direction will be almost eliminated. In this way, virtually complete rectification is obtained and the resulting current will be a pulsating oscillating current. In the case of telegraphic signals, the pulsations of this current. will all be of high frequency and no audible indication will be produced by current through a telephone receiver.
Such a current, however, can be employed to give an indication in a photographic recorder or any other instrument or indicating device which can operate with a stable, direct current.
As a result of the. difficulty in maintaining the modifying force in synchronism with the signaling wave and due to the fact that the current produced in this way does not sound audible in a telephone receiver,
it will usually be desirable to cause a modifying force to act under conditions such that the resistance is expected to vary between its maximum and minimum values at a frequency slightly different from that of the signaling uncle. The current which will pass in the circuit of the apparatus will then be, from the point of view of its effect, an alternating current of a frequency corresponding to the frequency difference between the signaling current and the frequency of the cliana. #,
- resistance elements. If this difference (the frequency is such that it falls within the audible frequencies, the resulting current will be able to produce an indication in ordinary telephone receivers.
The resistance employed in the apparatus can have the most varied forms. In its preferred form, it consists of an electron discharge device, having an evacuated container, an electron-emitting cathode and an anode enclosed therein. The flow of electrons can be controlled by means of a magnetic field produced by a coil which surrounds the evacuated container.
If this field is made sufficiently powerful, substantially all of the electrons emitted from the cathode will be prevented from reaching the anode and the. resistance of the positive device opposed to the current flow. will be extremely large. When there is no magnetic field present or when the magnetic field is weak, the resistance of the positive device will be low in comparison with its resistance in the case of a strong magnetic field and appreciable currents to pass.
The magnetic field to control the flow of electrons and the. resistance of the device can be produced by an alternating current. When this current passes through its zero values, the resistance will be a minimum and when it reaches its positive and negative maximum values ma, the resistance will be a maximum. It follows that there will be. two points of maximum value and two key points of minimum key value la, resistance for each period of the alternating current.
Therefore, in order to:, produce a complete rectification of the current (signaling, the alternating current which generates the magnetic field must have a frequency equal to half the frequency of the signaling current.
If it is desired to produce an alternating or pulsating current to the dible in the detector circuit, the alternating current which produces the magnetic field must differ in frequency, by an amount equal to half the frequency of the desired audible current, with respect to . the. half the frequency of the signaling current. The accompanying drawings, given by way of examples, serve to understand the present invention.
Fig. 1 schematically shows an embodiment of the apparatus embodying the invention; fig. 2 is a diagram showing the relationship between the characteristic curves: of known detectors and those of the apparatus according to the invention; figs. 3 to 7 are diagrams explaining the operation of the device; figs. 8 and-9 represent two other embodiments of the apparatus according to the invention.
The embodiment of FIG. 1 com carries, as a detector, an evacuated container 1 containing two electrodes 2, 3 in the form of filaments which are supplied with heating currents by two batteries 4, 5. A magnetic field, parallel to the electrodes 2, 3 and intended for. controlling the flow of current between them, is produced by means of a coil 6 surrounding the container 1 and supplied with an excitation current coming from a local current source 7.
The incoming high frequency signal waves which need to be detected will be applied from the receiving antenna 8 to the usual resonant receiver circuit which comprises the coupling inductance 9 and the capacitor 10 and which is connected to electrodes 2, 3: of the detector. The receiver circuit also contains an indicator instrument which, in the event that an audible frequency current must be produced, can be a usual telephone receiver 11 shunted by a capacitor 12.
In the event that this is the. production of a current capable of operating a telephone receiver, a photographic recorder or other instrument or device which can be operated by these currents may be substituted for the telephone receiver.
When the coil 6 does not produce a magnetic field, the detector can be regarded as a constant resistance in the receiver circuit, through which current can flow in either direction as a result of the fact that both electrodes are heated. The electrons will then tend to move in a straight line between the electrodes and the resistance will be a minimum.
If, on the contrary, a magnetic field is generated using the coil 6, the electrons will be caused to move in spirals around the electrodes, the distance between the turns of the spiral decreasing as the field magnetic increases. As the field increases, the number of electrons passing between the electrodes will decrease and hence the resistance of the device will increase. If the field * is made sufficiently strong, practically all electrons will be prevented from passing between the electrodes and the <B>, </B> resistance of the device will become. a maximum, this maximum value being many times greater than the minimum value.
The diagram in fig. 3 represents the. variation in conductivity (read available as a function of the variation in the magnetic field, the conductivity being plotted # @ e on the y-axis and the intensity of the magnetic field on the x-axis.
When there is no magnetic field, the. conductivity -lu dis positive is represented by the segment <I> 0 A. </I> When the magnetic field in a fraction increases, the conductivity decreases as represented by the portion of curve B, up to point C where the conductivity becomes a minimum. As the intensity of the magnetic field increases further beyond this value, we will not obtain noticeably. no change in conductivity.
As regards its effect on the conductivity of the device, the direction of the magnetic field does not matter. The curve of the, fig. 3 shows the variations in conductivity of the device with changes in the magnetic field from a maximum in one direction, to zero and to a maximum in the. opposite direction.
The curve of the. fi-. 4 represents the variations of the field modifying the resistance of the detector. In the case shown, this field is produced by an alternating current having half the frequency of the signaling waves.
The 'curve D of the fi-. 5 shows the changes in conductivity of the detector. At points where the field is: zero, la. bendability is maximum and at points where the field exceeds a critical value, the conductivity is a minimum; in this way, there will be for each period of the local current two points of maximum conductivity and two points (the minimum conductivity.
If the curve E in fig. 5 represents the signaling potential applied to the detector, the current passing through it will be shown by the curve I 'of, FIG. 6. Periods of positive signaling pulses correspond to periods of maximum conduc- tivity and periods of negative signaling pulses correspond to periods of minimum conductivity.
As a result, the current flowing through the detector will be, in almost its entirety, in the same direction and will constitute., From the point of view of its effect, an oscillating current having pulsations of frequency high. These pulsations will be flattened by capacitor 1? and the effect of the current on the indicating instrument will be. substantially the same as that of a stable or constant direct current.
Of course, this current will not happen. no sound audible in a telephone receiver, but it can be used to operate a pboto: recorder or other indicating instrument which is capable of obeying a stable direct current.
It is obviously difficult to maint-nir a local current source at a frequency equal to exactly half the frequency of the signaling currents received and. to hold it. phase relationship between local current and. the signaling current proclaimed exactly the right conditions to produce the above-described effect. For this reason and because of the advantages of the. audible reception, it will be better to make the local power source work at. a frequency slightly different from half the frequency of the signaling current.
The curve (Fig. 7 shows the effects of this mode of operation. In this case, the field represented by the curve C has a frequency slightly greater than half the frequency of the potential. signaling represented by curve <I> II. </I> The resulting current flowing through the detector is represented by curve I. This current presents pulses of frequency fl, ev-ée like those of curve F -in Fig. G, lzlil.is consists of pulses from both directions.
When the high frequency pulses are smoothed out, the current will be substantially as represented by curve J, i.e. the resulting current will be a low frequency alternating current which, if the frequency of the. local source. is properly adjusted, will produce audible sound through the telephone receiver 11. The frequency of this current will be equal to twice the amount by which the frequency of the key current the local source differs from the. half the frequency of signal waves.
Curve K in the diagram of fig. 2 represents the current characteristic of a usual detector, the ordinates indicating the current and the abscissas the applied voltages. This characteristic is, in all previous detectors, a curve and not a straight line, that is to say that the current, at the key place varying directly like the vol tage, varies like a certain power of the applied voltage.
In vacuum or electron discharge detectors having sensing properties, the current does not become zero when the applied voltage becomes zero, but due to the initial speed of the electrons, a current will flow when no voltage. is applied to the electrodes and a negative potential is required at the anode to completely stop the flow of current,
the negative potential required is usually large compared to the signaling potentials applied by the reception of weak signals. These devices are, therefore, highly inefficient detectors, their detection effect being due entirely to the fact that a positive potential at the anode produces a current greater than a negative potential.
Because of the fact, too, that the current is not directly proportional to the voltage, as previously specified, the ratio of extraneous currents to signal currents can be increased by the detector.
If the K curve of the fiig. 2 represents the flow or squealing of electrons which tends to pass from electrode 2 to electrode 3, curve L will represent the flow of negative electrons which will tend to heal - from cathode 3 to anode 2, the current. resulting crossing the device can be represented by the straight line M.
It will be seen in this way that the effect of the initial speed of the electrons is eliminated and that the current becomes zero when the voltage applied is zero.
The current -is thus directly proportional to the applied voltage and the disadvantage ides: detectors: prior to the point of view of -currents. aliens is eliminated. <B> On </B> includes:
without further examination of the characteristic M that the device by itself does not have. not. of asymmetric property and that, consequently, no detection effect will appear without the influence of the magnetic field.
This does not matter, however, since by means of the magnetic field the resistance of the device can be made to vary to such an extent that the current is practically removed during any desired portion of the signaling wave. and thus obtaining a substantially perfect detection.
Therefore, the effect in the indicating instrument will be. due to current changes produced by pulses in one direction only and not unlike changes in current produced by two pulses in opposite directions, as is the case in previous detectors. More generally spoken,
the detector of the apparatus described can be considered as an ordinary resistance having the usual resistance characteristic <B> of </B> so that the current which passes through it is directly proportional to the voltage applied. The detection effect is produced,
not by means of an inherent asymmetry. to the current characteristics of the detector, but simply by variations in the value of the resistance without. altering its resistance characteristic. The itel apparatus just described differs in several important features from the well known heterodyne receiver system, which heretofore has. been widely used for the reception of wave signals between outfits.
The heterodyne receiver system as it is in use involves the use of local oscillations which are transmitted by radiation through the receiving antenna and thus produce interference with other signals which it is desired to receive in the vicinity of. <B> the </B> reception station. In the apparatus described above, the local source of oscillations is entirely independent of the radiating means and consequently, there will under no circumstances be an interference such as that which has just been pointed out.
The heterodyne receiving apparatus involves the use of a detector which acts. on all the pulses applied to the system at the same time as on the signals that one wishes to receive. It is therefore subject to interference from all radio-telephone mes.sa.ge which can be applied to the receiving system as well as from the. starts with any spark signal.
On the other hand, the above-described apparatus does not produce any audible indication except for waves of a frequency differing from that of the signals to be received by an amount within the audible frequency region.
The heterodyne receiving apparatus also involves a combination of the current produced locally and the pulses received, thus producing a beat effect. In the apparatus described above, on the other hand, there is. no combination (read local current with received pulses, and i-1 no beating effect occurs.
The only energy used to operate the receiver is the energy of the received pulses, while in the heterodyne receiving apparatus the receiver is driven by the combined energies of the received pulses and the locally produced current. .
The main advantages mentioned can also be obtained by the use of the apparatus shown in fig. 8. In this case, the detector comprises a linear filament cathode 13 surrounded by a cylindrical anode 1d placed coaxially with. the. cathode 13. In the absence of any magnetic field, the detector would present, in this case, a characteristic similar to the curve Ii in fi-. 2.
However, as with the aid of the magnetic field, the current can be reduced substantially to zero when the signal voltage drops to zero, la. real characteristic of the detector, will approach the straight line iI of fig. 2 and the current: will be directly proportional to the voltage. If the container is evacuated sufficiently, current will flow only in one direction through the positive device.
It does not matter, however, as far as the operation of the telephone receiver is concerned, whether the current flowing through the detector is an alternating current, as indicated by the. curve J in fig. 7. or whether it is a pulsating current of the same direction, or oscillating current.
Fig. 9 represents an arrangement allowing to achieve the same effect as with that of. fib. 1. In this case, the .detector of the. fi-. 1 is replaced by positive devices 15 and 16 of the type of the detector shown in fig. 8 and connected in such a way to the receiver circuit that current can flow in either direction through the receiver circuit. The local source 7 provides the excitation current for the magnetic fields closed two devices.
It has already been proposed to achieve results similar to those obtained according to the invention by means of a rotary switching device well known to those skilled in the art, having the form of a wheel.
This device does exist, however. the difficulties inherent in all devices having moving parts e1: whose operation is based on the opening and closing of contacts. Unlike these devices, the detector of the above-described devices does not require a moving part for its operation and produces the desired effect without opening or closing contacts in the receiver circuit, which makes it simpler and more efficient in operation. is lying.
Of course, the invention is not limited to the embodiments represented and described above. Although the receiver circuit is shown as being directly associated with the receiving antenna, it will be understood that this direct coupling is not necessary, but that any desired degree of amplification can be produced before the signal waves. . are applied to the .detector and further, if desired, the current in the detector may be amplified before it is applied to the indicating instrument or device.