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BREVET DE PEill'ECTIO:t:1\1EI\1EliIT "PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS RECEPTEURS POUR SYSTEMES ELECTRIQUES DE TRANSMISSION DE SIGNAUX PAR ONDES PORTEUSES" .
Cette invention se rapporte à des systèmes pour la trans- mission d'ondes électriques de signalisation, et plus particulière- ment des systèmes de transmission radiophonique par ondes cour- tes. Son but est d'obtenir un contrôle automatique duvolumede transmission, et plus spécialement une réduction des effets per- turbateurs dits "effets de fading" observés dans la téléphonie par ondes courtes. Dans un récepteur à détections successives, confor- me à la, prés.ente invention, une chute de voltage dans le courant continu passant à travers une résistance dans le circuit plaque du dernier détecteur, amène une variation dans le potentiel de grille du premier détecteur de manière à réduire les fluctuations dans le circuit de départ du dernier détecteur.
Sur le dessin ci-joint, la, figure 1 montre un récepteur à double détection tandis que la fig. 2 montre un récepteur à triple détection, conforme à l'invention.
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Suivant la fig. 1, un circuit accordé 1 comprend un con- densateur variable 2 et une antenne à cadre représentée par une in- ductance 3. Les ondes radiophoniques de signalisation, telles que par exemple des ondes porteuses modulées par des ondes vocales, sort reçues par ce circuit et sont fournies par la moitié de celui-ci représentée par la moitié supérieure de la bobine 3, au circuit d'ar rivée d'un détecteur à haute fréquence 4 indiqué sur la figure par un tube à. décharge élec tronique. L'extrémité du circuit représenté par la partie inférieure de la bobine 3 est connectée au filament du détecteur, mis à la terre à travers un condensateur 5 qui repré- sente une capacité égale à la capacité effective du circuit d'ar- rivée du détecteur.
Le point milieu du cadre d'antenne ou de l'in- ductance 3 est relié au filament du tube 4 à travers un condensa- teur 10 de réactance négligeable pour les fréquences de l'ordre de la fréquence de résonance du circuit accordé 1. Le cadre est de préférence rotatif de manière à pouvoir obtenir une sélectivité di- rectionnelle, et cette sélectivité est accrue par la connexion du centre de l'inductance de ce cadre à la terre, ainsi que par l'em- ploi du condensateur 5, afin d'éviter un défaut d'équilibre des ca- pacités connectées au cadre par rapport à la terre. Le circuit d' arrivée à courant alternatif du détecteur comprend une bobine 6 cou plée à un oscillateur de battement 7 qui est de préférence du genre des tubes à décharge électronique.
Cette bobine 6 est en série aven la batterie fournissant le potentiel de grille et le condensateur 10. La connexion pour courant continu entre le filament et la gril- le du détecteur 4 se prolonge de la terre, à travers la résistance 11, le conducteur 12, la batterie de grille, la bobine 6, la moitié supérieure de le. bobine 3, et la grille du tube. la fonction de la résistance 11 est envisagée par la suite.
Le circuit de départ du détecteur 4 est connecté au cir- cuit d'arrivée d'un détecteur à basses fréquences 15 à travers un amplificateur à fréquences intermédiaires 16. Le circuit de départ du détecteur 15 renferme un récepteur téléphonique 18, ou autre
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dispositif indicateur de signaux, lequel est en série avec larésis- tance 11 et une batterie 17 qui fournit du courant d'alimentation au tube 15.
Par suite de l'action du détecteur 4 et de l'oscillateur de battement 7, la, fréquence des ondes reçues pa.r le cadre 3, qui peut être par exemple de l'ordre de 107 cycles par seconde, est ra- menée à une fréquence plus basse, cornue par exemple une fréquence de l'ordre de 300.000 cycles. Ces ondes de plus basses fréquences, après amplification sélective dans un amplificateur 16 à fréquences intermédiaires, sont fournies au détecteur 15 qui fonctionne pour reproduire les ondes vocales ou autres signaux des ondes modulées reçues par le cadre 3, et rendre ces ondes auditives dans l'appa- reil téléphonique 18. La rangée de fréquences reçues par l'ampli- ficateur à fréquences intermédiaires peut s'étendre par exemple de 295.000 à 305.000 cycles par seconde.
Le condensateur équilibreur 5 empêche l'onde reçue de dé- velopper à travers la bobine 6 un voltage qui pourrait être induit dans le circuit de l'oscillateur 7. Si un tel voltage était ainsi induit dans cet oscillateur, il y aurait danger à ce que celui-ci fonctionne comme détecteur à oscillations automatiques développant une fréquence différent qui serait transmise à travers la capacité grille-plaque du tube 4 et à travers l'amplificateur à fréquences intermédiaires 16.
De préférence le système est d'abord ajusté de manière que quand aucun signal n'est reçu, le courant continu alimentant la grille du détecteur 4 est tel que le oint de fonctionnement sur la caractéristique de courant plaque voltage-grille est le poirt où la courbure est la plus grande. De plus l'ajustement doit être aussi tel que le maximum de tension de l'oscillateur de battement est au moins égal au voltage additionnel nécessaire pour amener la rupture du courant plaque.
Dans cas conditions, quand des sig- naux sont reçus, un voltage négatif additionnel est appliqué à la grille du détecteur par suite de la chute de voltage travers la
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résistance 11 résultant dans les deux effets simultanés, dont l'un est un recul vers un point de la caractéristique du détecteur 4 pour lequel la courbure est moindre, et l'autre est une réduction effec- tive du courant d'arrivée de l'oscillateur de battement par suite d'une partie accrue de l'onde qui est inférieure à. la rupture du courant plaque.
Quand les ondes de signalisation reçues au cadre dimi- nuent d' intensité, par suite par exemple du fading, le courant con- tinu plaque du détecteur 15 diminue, et par suite le voltage est réduit à travers la résistance 11, amenant une réduction du volta- ge négatif de grille du détecteur 4, et par suite un recul vers un point de la caractéristique du détecteur 4 pour lequel la courbure de cette courbe caractéristique est plus grande. Il en résulte aus si un accroissement dans le courant effectif d'arrivée de l'oscil- lateur de battement. Cela tend à accroître l'énergie de départ du détecteur à haute fréquence, et par suite contrecarre la diminu- tion d'intensité des ondes de signalisation reçues par le cadre 3.
Quand l'intensité des ondes de signalisation reçues par le cadre s'accroît, l'action inverse a lieu, tendant à provoquer use diminution Gans l'énergie fournie au récepteur. On voit donc que le système décrit compense l'action de fading sur l'onde porteuse en réajustant automatiquement le gain au récepiteur. La réalisation de cette compensation permet une réception satisfaisante des ondes vocales, même dans le cas où un fort fading rendrait autrement cet- te réception défectueuse.
Dans le cas limite théorique, où un changement dans le courant plaque du deuxième détecteur est exactement suffisant pour produire dans la résistance 11 la chute de voltage nécessaire pour rompre le courant plaque du premier détecteur, le voltage d'arri- vée du deuxième détecteur, qui représente le changement dans le cou rant plaque de ce second détecteur, est le voltage d'arrivée le plus grand auquel un signal de n'importe quelle amplitude peut sou- mettre ce deuxième détecteur, à cause qu'un voltage d'arrivée plus
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grand coupe le courant plaque du premier détecteur et par suite an- nule complètement le s ignal.
Le système permet sur une très grande rangée, le contrôle du volume par tube sur lequel la, variation de potentiel de grille s'effectue. Avec un système tel que celui montré fig.l, dans le- quel la résistance 11 est de 20.000 ohms et la capacité 10 de 1 mi- crofarads, des essais ont démontrés qu'un accroissement dans le vol tage du circuit d'arrivée de un million double seulement le voltage d'arrivée au détecteur à basse fréquence.
Q,uand le courant plaque du détecteur à haute fréquence ap- proche de la rupture par suite de le me noeuvre des moyens évitant le fading, le signa.! ne peut arriver à une amplitude appréciable même par suite du passage à travers les capacités entre électrodes des tubes, puisque le détecteur 4 est alors dans une condition très mauvaise pour convertir les fréquences reçues aux fréquences re- quises par l'amplificateur à fréquence intermédiaire 16.
Puisque le tube sur lequel le changement de voltage de grille est effectué est un tube détecteur, ce changement ne produit aucun effet de chant ou de recul des fréquences caractéristiques de résonance. De plus, quand le contrôle est effectué en faisant va- rier le potentiel de grille des amplificateurs, le fading provoque des bruits de tubes variables, même si le signal peut être constant Au contraire dans le système' de la fig.l, les bruits de tube exis- tant sont constants aussi bien que le signal, ce qui entraîne moins de perturbation.
Au point de vue de la vitesse de l'opération de contrôle, quand la résistance 11 est de 20. 000 ohms et que la capacité 10 est de 1 microfarad, la constante de temps RC du contrôle est 20. 000 x 10-6 = 0.02 = 1/50 seconde. Cela est suffisamment rapide pour tous les cas pratiques des phénomènes ordinaires de fading. La capacité 10 doit être suffisamment grande pour offrir un chemin de basse im- pédance à la terre pour 'les hautes fréquences, et particulièrement pour éviter une alimentation en retour aux fréquences intermédiaires
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et le phénomène de chant.
Afin d'obtenir une granle marge du contrôle du volume, un récepteur doit avoir une amplification en excès suffisamment large.
Par exemple, si l'amplitude d'un signal peut varier sous l'effet du fading soit de sn maximum à un quinzième de son maximum, le récep- teur doit permettre une amplification de plus que 50 fois en excès.
Le gain en volage aux fréquences intermédiaires, dans le système décrit, peut être par exemple de 120. 000 fois à 300 Kilocycles, ou peut être l'amplification la plus grande pour laquelle les bruits de tube peuvent être tolérés. Dans le système décrit ci-dessus, la grande séparation de fréquences entre le courant alternatif de dé- part du tube 15 et le courant, alternatif d'arrivée du tube 4 tend à éviter le phénomène de chant dû à -l'alimentation en retour de la résistance 11 au circuit d'arrivée du tube 4.
Une autre préservation contre le phénomène de chant dans un système de contrôle du fading de ce type général, peut être ob- tenue en utilisent plus que deux étages de détection, et en efféc- tuant le contrôle du fading en variant le potentiel de grille dupre mier détecteur en réponse au changement: de volume dans le circuit de départ du dernier détecteur. La. fréquence des ondes reçues ap- pliquées au dernier détecter est alors largement différents de la fréquence des ondes de départ du premier détecteur, et le danger du phénomèneûe chant est réduit à un plus grand degré que dans ce sys- tème à double détection.
La figure 2 représente, parunexemple, un système à triple détection quand -Le commutateur 20 est fermé et que le commutateur 21 est ouvert. Le système est alors le même que celui de la fig.l ex- cepté qu'entre le premier amplificateur à fréquence intermédiaire 16 et le détecteur à basse fréquence 15 on a inséré un détecteur 22 avec son oscillateur de battement 23, ainsi qu'un second amplifica- teur 24 de fréquence intermédiaire sélective.
Puisque le danger du phénomène de criant aux fréquences intermédiaires est cons id érable- ment réduit, comparativement avec un système à double détection, la capacité du condensateur 10 peut être fortement réduite, avec comme
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conséquence une réduction dans la constante de temps du système et avec comme résultat une amélioration dans la vitesse d'opération du contrôle du fad ing.
Si on désire réduire la rangée de variation que les sig- na.ux produisent dans le circuit d'arrivée au troisième détecteur, les voltage des gr illes du premier et du deuxième détecteur peuvent être variés simultanément en réponse aux cnangements de volume dans le circuit de départ du troisième détecteur. Ce contrôle peut être réalisé en ouvrant le commutateur 20 et en fermant le commutateur 21.
Le terme "basse fréquence', tel qu'il est utilisé ici, cou
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prend la fréquence limite zéro, c'èst-à-dire les courants continus.
REVENDICATIONS.
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1 - Récepteur radiophonique à détections successives com@ prenant des tubes à vide à trois électrodes, caractérisé' en ce qu' un voltage, déterminé par le courant dans le circuit de départ de ce récepteur, est appliqué à la grille ou électrode de contrôle du détecteur à haute fréquence, afin de compenser les fluctuations de volume du récepteur, provoquées par les fluctuations dans l'inten- sité des ondes reçues.
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PEill'ECTIO'S PATENT: t: 1 \ 1EI \ 1EliIT "IMPROVEMENTS TO RECEIVING DEVICES FOR ELECTRIC SIGNAL TRANSMISSION SYSTEMS BY CARRIER WAVES".
This invention relates to systems for the transmission of electrical signaling waves, and more particularly to shortwave radio transmission systems. Its aim is to obtain automatic control of the transmission volume, and more especially a reduction of the disturbing effects known as “fading effects” observed in short-wave telephony. In a successive detection receiver, according to the present invention, a drop in voltage in the direct current passing through a resistance in the plate circuit of the last detector causes a variation in the gate potential of the first detector. so as to reduce fluctuations in the starting circuit of the last detector.
In the attached drawing, figure 1 shows a dual detection receiver while fig. 2 shows a triple detection receiver according to the invention.
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According to fig. 1, a tuned circuit 1 comprises a variable capacitor 2 and a loop antenna represented by an inductance 3. Signaling radio waves, such as for example carrier waves modulated by voice waves, are received by this circuit. and are supplied by half of it represented by the upper half of coil 3, to the input circuit of a high frequency detector 4 indicated in the figure by a tube. electronic discharge. The end of the circuit represented by the lower part of the coil 3 is connected to the detector filament, grounded through a capacitor 5 which represents a capacitance equal to the effective capacitance of the detector input circuit. .
The midpoint of the antenna frame or of the inductance 3 is connected to the filament of the tube 4 through a capacitor 10 of negligible reactance for frequencies of the order of the resonant frequency of the tuned circuit 1. The frame is preferably rotatable so as to be able to obtain a directional selectivity, and this selectivity is increased by the connection of the center of the inductance of this frame to the earth, as well as by the use of the capacitor 5, in order to avoid a lack of balance of the capacitors connected to the frame with respect to the earth. The AC input circuit of the detector comprises a coil 6 coupled to a beat oscillator 7 which is preferably of the electronic discharge tube type.
This coil 6 is in series with the battery supplying the grid potential and the capacitor 10. The connection for direct current between the filament and the grill of the detector 4 is extended from the earth, through the resistor 11, the conductor 12 , grid battery, coil 6, the top half of the. coil 3, and the tube grid. the function of resistor 11 is considered hereinafter.
The start circuit of the detector 4 is connected to the arrival circuit of a low frequency detector 15 through an intermediate frequency amplifier 16. The start circuit of the detector 15 contains a telephone receiver 18, or the like.
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signal indicating device, which is in series with the resistor 11 and a battery 17 which supplies power to the tube 15.
As a result of the action of the detector 4 and of the beat oscillator 7, the frequency of the waves received by frame 3, which can be for example of the order of 107 cycles per second, is reduced. at a lower frequency, retort for example a frequency of the order of 300,000 cycles. These waves of lower frequencies, after selective amplification in an amplifier 16 at intermediate frequencies, are supplied to the detector 15 which functions to reproduce the voice waves or other signals of the modulated waves received by the frame 3, and to make these waves auditory in the Telephone set 18. The range of frequencies received by the intermediate frequency amplifier can extend, for example, from 295,000 to 305,000 cycles per second.
The balancing capacitor 5 prevents the received wave from developing through the coil 6 a voltage which could be induced in the circuit of the oscillator 7. If such a voltage were thus induced in this oscillator, there would be danger of this. that this functions as a detector with automatic oscillations developing a different frequency which would be transmitted through the grid-plate capacitance of the tube 4 and through the intermediate frequency amplifier 16.
Preferably the system is first adjusted so that when no signal is received, the direct current supplied to the gate of detector 4 is such that the operating point on the voltage-to-gate plate current characteristic is the point where the curvature is the greatest. In addition, the adjustment must also be such that the maximum voltage of the beat oscillator is at least equal to the additional voltage necessary to bring about the rupture of the plate current.
Under such conditions, when signals are received, an additional negative voltage is applied to the detector gate due to the voltage drop across the
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resistance 11 resulting in the two simultaneous effects, one of which is a recoil to a point of the characteristic of the detector 4 for which the curvature is less, and the other is an effective reduction of the incoming current of the beat oscillator as a result of an increased part of the wave that is less than. the breaking of the plate current.
When the signal waves received at the frame decrease in intensity, for example as a result of fading, the plate DC current of the detector 15 decreases, and as a result the voltage is reduced across resistor 11, causing a reduction in voltage. negative gate voltage of detector 4, and consequently a decline towards a point of the characteristic of detector 4 for which the curvature of this characteristic curve is greater. This also results in an increase in the effective incoming current of the beat oscillator. This tends to increase the starting energy of the high frequency detector, and therefore counteracts the decrease in intensity of the signal waves received by frame 3.
As the intensity of the signal waves received by the frame increases, the reverse action takes place, tending to cause a decrease in the energy supplied to the receiver. It can therefore be seen that the system described compensates for the fading action on the carrier wave by automatically readjusting the gain at the receiver. Achieving this compensation allows satisfactory reception of the voice waves, even in the event that strong fading would otherwise render such reception defective.
In the theoretical limit case, where a change in the plate current of the second detector is exactly sufficient to produce in resistor 11 the voltage drop necessary to break the plate current of the first detector, the input voltage of the second detector, which represents the change in the plate current of this second detector, is the greatest incoming voltage to which a signal of any amplitude can subject this second detector, because an incoming voltage more
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large cuts off the plate current of the first detector and therefore completely cancels the signal.
The system allows on a very large row, the volume control by tube on which the variation of grid potential is carried out. With a system such as that shown in fig. 1, in which the resistor 11 is 20,000 ohms and the capacitance 10 is 1 microfarads, tests have shown that an increase in the vol tage of the incoming circuit of one million only doubles the incoming voltage to the low frequency detector.
When the plate current of the high frequency detector nears failure as a result of the operation of the means to prevent fading, it is signaled. cannot reach an appreciable amplitude even as a result of the passage through the capacitors between the electrodes of the tubes, since the detector 4 is then in a very bad condition to convert the frequencies received to the frequencies required by the intermediate frequency amplifier 16 .
Since the tube on which the grid voltage change is made is a detector tube, this change does not produce any singing or pulling back characteristic resonant frequencies. In addition, when the control is carried out by varying the gate potential of the amplifiers, the fading causes variable tube noises, even if the signal can be constant On the contrary in the system of fig. 1, the noises of existing tube are constant as well as the signal, resulting in less disturbance.
From the point of view of the speed of the control operation, when the resistor 11 is 20,000 ohms and the capacitor 10 is 1 microfarad, the RC time constant of the control is 20,000 x 10-6 = 0.02 = 1/50 second. This is fast enough for all practical cases of ordinary fading phenomena. The capacitor 10 should be large enough to provide a low impedance path to earth for high frequencies, and particularly to avoid feed back at intermediate frequencies.
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and the singing phenomenon.
In order to achieve a large margin of volume control, a receiver must have sufficiently large excess amplification.
For example, if the amplitude of a signal can vary under the effect of fading, from a maximum of sn to a fifteenth of its maximum, the receiver must allow an amplification of more than 50 times in excess.
The gain in flight at intermediate frequencies, in the system described, may be for example 120,000 times at 300 kilocycles, or may be the greatest amplification for which tube noise can be tolerated. In the system described above, the large separation of frequencies between the alternating current starting from the tube 15 and the alternating current arriving from the tube 4 tends to avoid the phenomenon of singing due to the return feed. of resistor 11 to the inlet circuit of tube 4.
Further preservation against the singing phenomenon in a fading control system of this general type, can be achieved by using more than two detection stages, and by performing the fading control by varying the purple gate potential. first detector in response to the change: of volume in the starting circuit of the last detector. The frequency of the received waves applied to the last detector is then widely different from the frequency of the starting waves of the first detector, and the danger of the singing phenomenon is reduced to a greater degree than in this dual detection system.
FIG. 2 represents, for example, a triple detection system when the switch 20 is closed and the switch 21 is open. The system is then the same as that of FIG. 1 except that between the first intermediate frequency amplifier 16 and the low frequency detector 15 a detector 22 with its beat oscillator 23 has been inserted, as well as a second amplifier 24 of selective intermediate frequency.
Since the danger of the shouting phenomenon at intermediate frequencies is considerably reduced, compared with a double detection system, the capacitance of the capacitor 10 can be greatly reduced, with like
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The result is a reduction in the system time constant and with the result an improvement in the operating speed of the fading control.
If it is desired to reduce the row of variation that the signals produce in the incoming circuit to the third detector, the voltages of the grids of the first and of the second detector can be varied simultaneously in response to the volume changes in the circuit. start of the third detector. This check can be achieved by opening switch 20 and closing switch 21.
The term 'low frequency', as used herein, cou
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takes the frequency limit zero, that is to say the direct currents.
CLAIMS.
........ rarr-r ....-..-.....-........... n .....
1 - Radio receiver with successive detections comprising vacuum tubes with three electrodes, characterized in that a voltage, determined by the current in the starting circuit of this receiver, is applied to the grid or control electrode of the receiver. high frequency detector, in order to compensate for fluctuations in the volume of the receiver caused by fluctuations in the intensity of the waves received.