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"DISPOSITIF POUR LA DETECTION DES ONDES "
La présente invention se rapporte aux récepteurs de T.S.F. à tubes à vide et a trait plus particulièrement aux récepteurs destinas aux réceptions radiophoniques au autres applications similaires.
Elle a pour but : 1) de prévoir une disposition simple, par laquelle les ondes hertziennes de toutes les fréquences comprises dans une échelle prédéterminée (telle que.l'échelle de radiophonie) peuvent être reçues avec un rendement approximativement uniforme; et 2) de prévoir une disposition dans laquelle les différents circuits accorda- bles d'un amplificateur accordé à. plusieurs étages recevant la haute fréquence puissent être commandés par un régulateur
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d'accord commun, sans que leur résonnance mutuelle soit, dans une mesure matériellement appréciable, contrariée à cause de la liaison du circuit d'antenne avec ces circuits.
Ceci est obtenu sans recourir à des expédients présentant eux-mêmes des désavantages. L'obtention de ces buts est, dans l'évolution des appareils de réception radiophonique, un point d'importance capitale, parce qu'elle donne immédia- tement des moyens de surmonter ce qui a été considéré jus- qu'à présent comme deux obstacles principaux rencontrés dans la construction d'un appareil de réception entièrement satis- faisant, comportant un organe de réglage d'accord unique,- caractéristique presque universellement demandée à présent dans les récepteurs radiophoniques.
La présente invention ne concerne que les systèmes à tubes à vide (plus particulièrement les récepteurs radio- phoniques comportant des amplificateurs accordés de haute fréquence) comportant des antennes du genre non accordable.
C'est-à-dire que l'invention n'est applicable à aucun des systèmes dans lesquels des moyens sont prévus pour accorder directement l'antenne sur chaque fréquence particulière qu'on veut recevoir. Ensuite, l'invention n'est applicable qu'aux systèmes (tels que les systèmes de réception radiophonique) destinés à fonctionner sur une échelle de fréquences relati- vement large, telle, par exemple, que l'échelle des fréquen-. ces radiophoniques actuelles.
L'application la plus impor-
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tcEirlb da x' LktVcfH6ittrl dUIIUQhQ lot) J:âts,a6aulb idllctiitciktiyuoa comportant deux ou plusde deux étages d'amplification à haute fréquence accordés (c'est-à-dire, à accord réglable), dans lesquels tous les condensateurs d'accord sont reliés mécaniquement et sont pourvus d'un seul organe de reglage d'accord. D'autre part, l'invention n'est pas nécessairement limitée, dans ses applications utiles, au but particulier qui vient d'être décrit.
Elle peut être avantageusement ap-
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pliquée aux récepteurs radiophoniques ne possédant pas de réglage d'accord unique mais dans lesquels il n'y a pas de
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41PVqgtt:kf na V4éXne 4*qeqgvd vgrlqble du oixoult dpentenne,
En ce qui concerne la technique des récepteurs ra- diophoniques, on a proposé, peu avant cette invention, deux solutions en vogue, généralement reconnues et acceptées, ayant trait à la disposition des circuits de l'antenne de réception et aux méthodes de couplage du circuit d'antenne avec le côté inférieur d'un amplificateur de haute fréquence,
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aooardé, irmui (l'un dlepae161r xe e6iUlfJtjflt1é mu.qu.6.
Va1vanL l'une d'elles qui, peut être, a été la plus généralement em- ployée, on utilise un organe appelé "lampe de couplage". in- terposé entre le circuit d'antenne et le premier circuit ré- glable de l'amplificateur. L'autre solution technique anté- rieure sus-mentionnée consiste dans la disposition d'un cir- cuit d'antenne en résonnance avec une fréquence de l'ordre de la plus haute fréquence à recevoir, et dans le couplage inductif, avec ce circuit, du premier circuit réglable. La dernière solution implique l'usage d'un transformateur de couplage d'antenne ayant un enroulement primaire de peu de spires et un grand rapport de transformation. Dans les con- ditions ainsi définira, le circuit d'antenne a une impédance capasictive sur toute l'échelle des fréquences utilisées.
Comme résultat, le circuit d'antenne a une forte tendance inhérente à transmettre de la capacité au premier circuit réglable. La capacité transmise produit l'effet d'une capa- cité ajoutée en parallèle à la capacité du premier conden- sateur d'accord. A cause de ce phénomène, il est généralement essentiel d'ajouter, pour obtenir la résonnance mutuelle en- tre les différents circuits réglables, lorsque ceux-ci sont actionnés par un organe de commande commun, des condensa- teurs auxiliaires à chacun des circuits réglables, sauf le premier. Ceci, de son côté, rend nécessaire (pour couvrir
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toute l'échelle des longueurs d'onde),, d'augmenter considé- rablement la capacité maxima de chaque condensateur d'ac- cord, déterminant par cela une augmentation du prix. Ce point sera exposé plus complètement plus loin.
Le circuit d'antenne du type capacitif présente un autre désavantage en ce que la longueur optima du fil d'antenne est complètement déterminée. Un écart sensible de la longeur optima du fil d'antenne peut provoquer un déréglage du premier circuit réglable de l'amplificateur, dû au changement de la capacité transmise. De là peut ré- sulter une perte sérieuse de sensibilité et de sélectivité.
De plus, comme un circuit d'antenne non réglable, accordé à une fréquence de l'ordre de la plus haute fréquen- ce utilisée, offrira naturellement le moins d'impédance aux plus hautes fréquences, et vice-versa, et comme, ainsi qu'il est bien connu, l'amplificateur de haute fréquence accordé ordinairement est le plus efficace aux plus hjautes fréquen- ces,. il s'en suit qu'il y a là un effet cumulatif résultant en un renforcement très prononcé des plus hautes fréquences, aux dépens des fréquences plus basses. En pratique, lors- qu'est employé un circuit d'antenne du type capacitif, le rendement à l'extrémité de haute fréquence de l'échelle des fréquences utilisées (qui est, par exemple, l'échelle ac- tuelle des fréquences radiophoniques) est plusieurs fois plus grand que le rendement à l'extrémité de basse fréquence.
Etant donné qu'un rendement uniforme sur toute l'échelle des fréquences utilisables est une condition idéale, il est évident que le rendement largement variable ci-dessus men- tionné est préjudiciable.
On peut dire de la méthode sus-mentionnée par lampe de couplage qu'elle donne des résultats très satis- faisants dans des conditions favorables, mais elle est ca- ractérisée par une faiblesse sérieuse et apparemment iné-
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vitable dès qu'il s'agit d'éliminer des ondes télégraphiques interférentes très fortes. comme ni le circuit d'antenne, ni le circuit primaire de la lampe de couplage ne sont ac- cordés sur la fréquence de l'onde à recevoir, il n'y a pas de discrimination initiale des ondes interférentes des au- tres fréquences; et, comme conséquence, il arrive souvent que la lampe de couplage agit en détecteur à cause des gran- des variations du potentiel de grille provoquées par les on- des interférentes.
Dans ce cas, l'onde qu'on cherche à rece- voir est souvent modulée par l'onde ou les ondes interféren- tes, et il en résulte un fâcheux brouillage. L'effet appa- rent est quasiment le même que celui dû à une mauvaise sé- lectivité. Les conditions mentionnées sont constatées le plus souvent sur des récepteurs situés près des stations d'émission puissantes. Il a été établi comme certain, par les observations réelles, que le phénomène ci-dessus décrit se produit dans une proportion assez grande, dans le cas où des lampes de couplage sont employées, et il n'y a vraisem- balblemtn pasde moyen de l'éviter sans supprimer la lampe de couplage.
La présente invention est le résultat d'une étude et d'une recherche étendues des problèmes ci-dessus décrits.
Elle évite l'emploi de la lampe de couplage et l'inconvé.- nient du brouillage qu'elle entraîne et consiste principa- lement dans l'application d'un circuit d'antenne ayant, à la place d'une impédance capacitive, une impédance induc- tive sensiblement sur toute l'échelle des fréquences uti- lisées prédéterminées. Ceci entraîne deux avantages marqués qui sont; unrendement bien plus uniforme avec lequel sont reçues des ondes de fréquences très différentes, et une di- minutian radicale de l'influence exercée par le circuit d'antenne sur la résonnance mutuelle des circuits réglables comparativement à l'influence, sous ce rapport, d'un circuit d'antenne capacitif.
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Un circuit d'antenne inductif, conforme à la pré- sente invention, ne transmet de capacité dans aucun des cir- cuits réglables de l'a mplificateur. Au contraire, son effet est de diminuer l'inductance du premier circuit réglable sans changer sa capacité. Il semblera peut être, après un examen superficiel, que le résultat final sera le même dans les deux cas ; il y a un remède très simple et efficace pour combattre le dernier phénomène, tandis qu'il n'en exis- te pas en ce qui concerne le premier. Tout ce qu'il est né-
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oeuvaire de raire eet d'augmenter légèretnent :L'LncLuctarice propre du premier circuit réglable par rapport aux induc- tances des circuits qui le suivent.
Par suite, quand il ar- rive que l'inductance est diminuée par le circuit d'antenne, l'inductance effective restante du premier circuit réglable sera égale à celle des autres circuits réglables, et ceux-ci seront tous en résonnance. Les inductances n'étant pas des éléments d'accord veriables. comme le sont les non- densateurs d'accord, aucune complication n'intervient; et, une fois le nombre de spires convenable de l'inductance du premier circuit réglable déterminé, le problème est défini- tivement résolu. Le nombre de spires convenable peut être facilement déterminé empiriquement, ou calculé mathémati- quement. Ceci sera expliqué plus complètement dans la des- cription détaillé isaprès.
Il n'y a aucun moyen pratique, pour le construc- teur de récepteurs radiophoniques, d'exercer un contrôle efficace sur la longueur ou les constantes électriques des conducteurs d'antenne et de terre qui seront connectés au récepteur. Comme règle générale, on ne peut opes compter que
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1'anhtaur dlL6axuilrcra les ctimensiuraa optima deo aonncxiont d'antenne et de terre et établira ces connexions en consé- quence. Avec un circuit d'antenne capacitif, les constantes de l'antenne sont strictement déterminées et exercent une
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influence puissante sur un récepteur muni d'un organe de ré- glage unique. à mains qu'une lampe de couplage ne soit em- ployés.
Cet effet est dû à la réaction mutuelle entre le circuit d'antenne et le premier circuit réglable, ainsi qu'au fait que la capacité, par rapport à la terre. du cir- cuit d'antenne, constitue une très grande fraction de l'im- pédance totale de ce circuit. Conséquemment, une variation sensible de la longueur de l'antenne ou s'exprimant plus techniquement, de la capacité entre antenne et terre, aura un sérieux effet nuisible sur le degré de syntonisme, c'est- à-dire, sur la résonnance mutuelle entre les circuits régla- bles. Pour cette raison, beaucoup de récepteurs radiophoni- ques employés ont présenté de sérieux désavantages.
Avec un circuit d'antenne inductif, comme il est préconisé conformément à cette invention, les dimensions de l'antenne sont bien moins déterminées. Ceci est très compré- hensible si l'on considère que l'impédance du circuit d'an-
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tqnn'5 omt pjinalpaIctttERt induutiva, qt qua l'tnduotanoe ait un facteur constant déterminé par le constructeur du récep- teur. Pour cette raison, les dimensions et les constantes de l'antenne peuvent varier considérablement sans causer une grande variation relative de la réactance du circuit d'antenne et, en conséquence, sans influencer sérieusement le premier circuit réglable.
Ceci ne veut pas dire que la
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:Lcjt.lp,tlcltlr !le 't.'otibonna ont de muiiu itxyaaxtariav, Maie L1UQ dank oartainoe C40pez J.C\:rgQI1. l'effet des QhanHQ- mente dans la longueur de l'antenne est relativement très faible; et ces limites sont telles qu'elles embrassent tou- tes les antennes que l'expérience désigne comme pouvant être employées pour la réception radiophonique.
En prévision des cas où il peut arriver que la capacité de l'antenne à la terre est supérieure ou inféxieu- re aux maximum ou minimum probables, 1'invention envisage
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et comprend des moyens, qui en sont une caractéristique se- condaire, par lesquels une capacité supplémentaire de valeur convenable peut être intercalée dans le circuit d'antenne, en série ou en parallèle avec l'inductance pour pallier res- pectivement à chacune des deux conditions anormales ou excep- tionnelles ci-dessus mentionnées.
Une autre caractéristique consiste dans l'applica- tion d'un couplage par capacité, fonctionnant pour renforcer le couplage inductif entre les enroulements primaire et se- condaire d'un transformateur de couplage d'antenne.
Ce couplage auxiliaire par capacité est utilisé soit pour renforcer,.soit pour affaiblir le couplage induc- tif, de manière à accentuer soit les fréquences plus hautes, soit les fréquences plus basses, suivant la partie qui a be- soin d'être renforcée. s'il en est une. Cette caractéristique nécessairement liée à l'idée principale de l'invention est tout à fait facultative.
Il y a, en général, deux méthodes différentes pour appliquer au circuit d'antenne l'idée principale de l'inven- tion décrite ici. La première, qui est généralement considé- rée comme la méthode préférable, comporte l'application d'un transformateur de couplage dont l'enroulement primaire, com- prenant le circuit d'antenne, a un nombre de spires assez grand. Dans ce cas, presque toute l'inductance du circuit d'antenne réside dans l'enroulement primaire du transforma- teur de couplage. L'autre méthode comporte l'application d'un transformateur de couplage avec un enroulement primai- re ayant relativement peu de spires, et une inductance de charge supplémentaire intercalée dans le circuit d'antenne en série avec l'enroulement primaire du transformateur de couplage.
Ces deux variantes sont équivalentes comme fonc- tionnement, mais la première présente sur la dernière quel- ques avantages pratiques au point de vue du prix de revient
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de la construction et, ensuite, au point de vue de l'utili- sation du couplage supplémentaire par capacité qui, dans beaucoup de cas, peut être réalisé économiquement par l'em- plai d'un grand enroulement primaire, ainsi qu'il sera ex- pliqué avec plus de précision au coure de la description dé- taillée qui suit.
Il y a de même, par rapport au premier circuit réglable, auquel le circuit d'antenne est couplé, deux mé- thodes différentes et sensiblement équivalentes pour appli- quer l'invention. L'une d'elles comporte l'application, sur le transformateur de couplage, d'un enroulement secondaire ayant une self-inductance propre plus grande que l'induc- tance effective voulue du premier circuit réglable. L'autre comporte l'application d'un enroulement secondaire ayant une self -inductance égale, ou sensiblement égale, à l'inductance effective voulue du circuit, et une induatance supplémentai- re en série aveo la précédente, de valeur égale au manque d'inductance résultant de l'accouplement du cixcuit d'an- tenne avec le premier circuit réglable.
Une description détaillée de certaines applica- tions pratiques de l'invention, ainsi qu'une discussion plus étendue et plus exacte de son fonctionnement et l'exposition des résulatats améliorés qui peuvent être obtenus, seront fai- tes en regard des dessins annexés, dans lesquels:
Fig. l est un graphique comprenant deux courbes représentant le rendement comparé de la réception des ondes hertziennes incidentes de fréquence largement variable à l'aide de circuits d'antenne non accordés ayant, d'une part, une petite période de résonnance et, par conséquent, une impédance capacitive sur toute l'échelle des fréquences uti- lisées, et, d'autre part, une grande période de résonnance, et une impédance inductive.
Fig.2 est un graphique comprenant deux courbes,
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l'une desquelles figure l'amplification totale sur une échel- le déterminée de fréquences obtenue avec un circuit d'an- tenne non accordé capacitif, tandis que l'autre courbe fi-
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gure alortiplification totala, sur lu mâmo éciella do froquon- ces, obtenue avec un circuit d'antenne inductif conforme à la présente invention.
Fig. 3 est un schéma de montage partiel d'un ré- cepteur de T.S.f. à tubes à vide, comportant un amplifica- teur à lampes à deux étages et un détecteur, avec un cir- cuit d'antenne suivant la forme de réalisation préférée de la présente invention.
Fig. 4 est un schéma de montage partiel figurant une variante de l'invention.
Sur le graphique de la Fig. l, il y a deux cour- bes et B, figurant respectivement le rendement avec le- quel l'énergie ondulatoire est transmise, sur une large échelle/radiophonique actuelle, aux bornes d'entrée de la première lampe amplificatrice par laquelle son circuit d'en- trée réglable est couplé directement à une antenne non ac- cordée.
La courbe représente généralement le rendement variable avec lequel l'énergie ondulatoire de fréquences comprises entre 550 et 1500 kilocycles (prises comme échel- le de radiophonie) est transmise aux bornes d'entrée de la première lampe amplificatrice dans un appareil conforme à la pratique antérieure à cette invention, dans lequel le circuit d'antenne comporte un enroulement primaire ayant un petit nombre de spires et est en résonnance avec une fré- quence de l'ordre de la plus haute fréquence de l'échelle utilisée, c'est-à-dire, dans un appareil à circuit d'antenne capacitif.
A cause du fait qu'un tel circuit d'antenne pré- sente la plus faible impédance en série aux plus hautes fré- quences qu'on veut recevoir, il s'ensuit certainement qu'il sélectionne fortement en faveur de l'extrémité de haute fré-
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quence de l'échelle utilisée. Et, comme les étages d'ampli- fication qui suivent favorisent eux-mêmes les fréquences plus hautes, il est évident qu'on est en présence de deux facteurs opérant cumulativement pour produire un rendement de réception global plus grand à l'extrémité de haute fré- quence de l'échelle utilisas qu' à aon extrémité de base fréquence.
De fait, le rendement à l'extrémité de haute fré- quence est, dans les conditions supposées, plusieurs fois plus grand que le rendement à l'extrémité de basse fréquen- ce. La courbe 13 de la Fig. 1 montre le changement heureux du rendement avec lequel les différentes fréquences sont transmises aux bornes d'entrée de la première lampe ampli- ficatrice, changement résultant de l'application d'un cir- cuit d'antenne de faible impédance en série à l'extrémité de basse fréquence de l'échelle utilisée, conformément à la présente invention. On voit ici que le rendement avec le- quel l'énergie ondulatoire de 550 kilocycles est transmise à la première lampe d'amplification est considérablement su- périeur au rendement à 1500 kilocycles.
Il apparaît immédia- tement de la comparaison des courbes A et B que les résul- tats globaux entre les deux extrémités de la fréquence doi- vent être plus approximativement uniformes quand le circuit d'antenne résonne à l'extrémité inférieure de l'échelle des fréquences, ou au voisinage de cette extrémité.
L'accroissement relatif de la force des signaux aux doux ecxtrémités de la fréquence et entra elles. tel qu'il apparît à la sortie de l'amplificateur de haute fréquence auquel la présente invention est appliquée, est, dans une large mesure, assujetti au contrôle du constructeur, mais dépend néanmoins quelque peu du nombre des étages d'ampli- fication à haute fréquence, à moins que quelque dispositif spécial ne soit utilisé pour contrecarrer la tendance carac- téristique des amplificateurs à haute fréquence à accentuer les fréquences plus hautes. Dans ce qui suit, on ne considé-
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rera qu'un type de couplage entre les étages de haute fré- quence qui est d'un usage commun et qui est discriminatif par lui-même en faveur des fréquences plus hautes.
Sur cette base, les courbes de la Fig. 2 ont été tracées pour figurer grossièrement les résultats comparatifs globaux qu'on peut considérer comme résultant d'une combi- naison de deux facteurs ayant,dans un cas, chacun une tendan- ce à accentuer les fréquences supérieures, et, dams l'autre cas, des tendances opposées sous le rapport, La courbe C,Fig.
2, représente une élévation rapide de ce qui est appelé ici 1'l'amplification totale" avec l'augmentation de la fréquence utilisée. Le terme "amplification totale", employé ici, ne désigne pas simplement le degré d'amplification entre l'en- trée et la sortie de l'amplificateur, mais contient en plus l'influence atténuante du circuit d'antenne. La courbe Ç doit représenter l'effet conjugué caractéristique d'un circuit d'antenne favorisant les plus hautes fréquences utilisées et d'un amplificateur à haute fréquence fonctionnant de la même manière.
C'est le cas qui se présente invariablement, dans une plus ou moins grande mesure, comme le résultat di- rect de l'emploi d'un circuit d'antenne résonnant à une fré- quence de l'ordre de la plus haute fréquence utilisée, con- formément à la pratique suivie jusqu'à présent dans la cons- truction des récepteurs de T.S.F. dans lesquels aucune dispo- sition n'est prise pour accorder le circuit d'antenne sur la fréquence voulue,etaucune lampe de couplage n'est employée.
La courbe D. Fig. 2, figure grossièrement un exem- ple de ce qui peut être atteint, comme modification de l' "am plification totale", par l'application de la présente inven- tion. Dans ce cas, l' "amplification totale" est représentée comme étant plus grande à 550 kilocycles qu'à 1500 kilocycles, Cette courbe a été quelque peu exagérée à dessin, pour ac- centuer le genre de résultats qui peuvent être atteints.Mais
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comme l'uniformité du rendement sur toute l'échelle des fré- quences utilisées est généralement désirabie, les courbes de la Fig. 2 ne sont pas exactement parfaites; quelque la cour- be D soit, comparativement, une approximation assez bonne de la perfection.
Il est évident néanmoins par ces deux courbes et par le fait que les résultats peuvent être considérable- ment influencés par le constructeur, qu'une approximation très serrée de l'uniformité parfaite sur toute l'échelle des fréquences utilisées peut être facilement atteinte.
La Fig.. 3 est un schéma de montage représentant une application pratique de l'invention à un récepteur de T.S.F. à tubes à vide comportant un amplificateur de haute fréquence à tubes à vide, à deux étages accordés, couplés par un transformateur, et un détecteur à tube à vide. La partie de fréquence musicale, ou basse fréquence, du récep- teur, qui doit normalement être connectée à la sortie du dé- tecteur, n'est pas figurée, parce que son intraductian dans le schéma ne serait d'aucune utilité.
Les lampes de 1'amplificateur de haute fréquence sont représentées en 1 et 2, tandis que la lampe détectrice est représentée en 3. Chacune de ces trois lampes est connec- tée à un circuit de réception réglable, ces circuits étant représentés respectivement en 4, 5 et 6. Chaque circuit ré- glable comporte un condensateur d'accord réglable et une in- ductance, cette dernière constituant l'enroulement secondai- re d'un transformateur de couplage à haute fréquence.
Les inductances ou enroulements secondaires mentionnés sont re- présentés respectivement en 7, 8 et 9 les condensateurs d'accord réglables étant représentés respectivement en 10, 11 et 12. Les trois condensateurs d'accord doivent être de préférence, et sont supposés être, identiques, ayant les mêmes capacités maxima et minima, et suivant la même loi de variation de la capacité sur toute l'échelle de leur fonc-
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tionnumont. Il doit, Stïc adlli1 que les ttuie eondenuateurv d'accord sont accouplés mécaniquement, soit par l'emploi d'un axe commun, auquel tous les rotors des condensateurs sont reliés, soit par d'autres moyens simples, dont plusieurs sont bien connus dans le métier.
Le couplage mécanique des trois condensateurs est indiqué symboliquement par des li- gnes qui les relient et dont l'ensemble porte le numéro de référence 13.
La sortie, ou circuit plaque-filament de chacune des deux lampes amplificatrices 1 et 2 comprend, respective- ment, l'enroulement primaire 14 et 15 des transformateurs de couplage à haute fréquence dont les bobines 8 et sont les secondaires respectifs. Il est clair que le couplage en- tre étages est du type ordinaire de transformateurs de haute fréquence, et qu'il ne demande pas de discussion, à part ce qui doit compléter la description de l'invention et expli- quer ce qui est supposé être une théorie correcte de son fonctionnement.
L'amplificateur représenté est neutralisé conformément à la méthode de neutralisation bien connue de Hazeltine, et dans ce but, des condensateurs neutralisants 16 et 17 sont disposés ensemble avec des bobines auxiliaires , et 19 dont le but cet trop bien connu pour donner l'ou à une explication. Le transformateur 20 est un transformateur de basse fréquence, dont l'enroulement primaire est relié au circuit de plaque de la lampe détectrice. Ce transformateur réalise le couplage de la sortie de la lampe détectrice avec l'entrée de la première lampe amplificatrice de basse fré- quence. cette dernière ne figure pas sur le dessin. conformément à l'explication ci-dessus, il y a deux objectifs principaux que vise le circuit représenté sur la Fig. 3.
L'un est d'assurer un rendement uniforme, ou ap- proximativement uniforme, avec lequel toutes les fréquences d'une échelle d'utilisation prédéterminée sont transmises à la sortie de l'amplificateur de haute fréquence ou,. en d'au-
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tres mots, aux bornes de sortie de la lampe détectrice. Sous ce rapport, il peut être supposé, dans un but de comparaison, que les ondes incidentes de différentes fréquences auxquel- les on a à faire, sont d'amplitude égale, car on ne peut pas supposer qu'une onde de petite amplitude initiale sera reçue avec la même force qu'une onde de grande amplitude initiale.
En d'autres mots, il faut avoir dans l'esprit que quand on parle ici d'uniformité de rendement ou d'uniformité d'ampli- fication totale, on implique la condition précédente, c'est- à-dire que les amplitudes des ondes reçues, telles qu'elles apparaissent à l'antenne, mais avant d'être affectées par celle-ci, sont égales.
Le circuit de réception 21 de l'antenne comprend l'enroulement primaire 22 d'un transformateur de couplage, dont l'inductance 7 du premier circuit réglable forme l'en- roulement secondaire. En plus de l'enroulement primaire 22, le circuit d'antenne comprend des condensateurs 23 et 24, et un commutateur d'antenne 25. Le but de ces derniers éléments sera expliqué plus loin. Un condensateur 26, dont les bornes sont respectivement reliées aux enroulements primaire et se- condaire du transformateur de couplage d'antenne est égale- ment représenté. Le circuit d'antenne comprend en outre un élément de résistance 27. Elle forme une résistance d'amor- tissement qui peut être utilisée, ou non, selon les circons- tances.
Sa fonction, quand elle est utilisée, est d'aplatir la pointe de résonnance du circuit d'antenne, en contribuant ainsi à la réalisation de l'uniformité du rendement et en rendant la longueur de l'antenne employée encore moins dé- terminée.
(:'est une caractéristique du circuit d'antenne con- forme à cette invention qu'il doit avoir une inductance telle que, dans les conditions normales, il résonne à une fréquence plus basse que la plus basse fréquence utilisée. Par exemple,
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si le récepteur est destiné à des réceptions radiophoniques, la plus basse fréquence utilisée est, conformément à l'échel- le prescrite de la radiophonie américaine, de 550 kilocycles.
Le circuit d'antenne doit donc résonner à 550 kilocycles au, de préférence, à une fréquence inférieure. Dans certaines conditions, il peut être préférable de faire résonner le cir- cuit d'antenne à une fréquence légèrement supérieure à la plus basse fréquence utilisée, mais comme indiqué, il est plus souvent préférable qu'il résonne à une fréquence légè- rement inférieure.
Afin d'obtenir l'induction nécessaire pour réali- ser cette condition, le meilleur moyen pratique est de don- ner à l'enroulement primaire 22 un nombre de spires relati- vement grand; mais des résultats sensiblement équivalents peuvent être obtenua par l'emploi d'une inductance supplé- mentaire introduite dans le circuit d'antenne en série avec un enroulement primaire d'un nombre de spires relativement petit. Il est évident que, si le circuit d'antenne résonne à une fréquence voisine de la plus basse fréquence utilisée,. il favorisera les fréquences inférieures par rapport aux fré- quences supérieures, et cette discrimination sera d'autant plus marquée que l'écholle des fréquemt utilisées sera plus large.
En conséquence, l'énergie ondulatoire des fréquences inférieures de l'échelle radiophonique sera transmise, par le circuit d'antenne et de là aux bornes d'entrée de la pre- mière lampe amplificatrice l, avec un rendement considérable- ment plus grand que l'énergie ondulatoire des fréquences ou- périeures utilisées. Le rendement avec lequel l'énergie on- dulatoire des fréquences inférieures est successivement transmise et amplifiée par les systèmesde couplage entre étages,. est néanmoins bien plus faible que pour l'énergie des fréquences supérieures. Ce point a déjà été complètement expliqué à propos des graphiques des Fig. 1 et 2 et ne pa-
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rait pas demander d'explication complémentaire.
On considérera à présent les effets que le circuit d'antenne a ou peut avoir sur le premier circuit réglable 4 et, indirectement, sur les circuits réglables µ et 1 qui le suivent. Laissant de côté pour le moment ce qui a été dit du circuit d'antenne 21 et supposant, pour la discussion pré- sente, un circuit d'antenne à petite inductance et donc d'im- pédance capacitive sur toute l'échelle des fréquences utili- sées, on peut avancer correctement qu'il en résultera une transmission de capacité du circuit d'antenne au premier cir- cuit réglable 4.
La mesure dans laquelle cet effet se pro- duira dépend en partie du degré de couplage entre le circuit d'antenne et le premier circuit réglable et, en partie, du rapport de transformation entre les enroulements primaire et secondaire du transformateur de couplage d'antenne. Plus fai- ble sera le couplage d'antane. et plus grand le rapport de transformation, et plus faible sera cette transmission. En fait, la capacité transmise est inversement proportionnelle au carré du rapport des nombres de spires. ceci est une rai- son pour laquelle des enroulements primaires à peu de spires ont été employés jusqu'à présent. Mais, même avec un tel en- roulement primaire, il est nécessaire de recourir à un cou- plage très lâche si l'on veut réduire la capacité transmise dans une mesure telle qu'elle n'ait pas d'influence prati- que.
Un tel couplage extrêmement lâche entraîne, dans le ré- cepteur, une perte de sensibilité excessive. Un autre moyen, conforme à une meilleure pratique technique, a été de consen- tir à la transmission d'une certaine quantité de capacité dans le premier circuit réglable, en la compensant dans les circuits réglables qui le suivent. La capacité transmise est simplement ajoutée en prallèle à la capacité du condensateur d'accord 10, augmentant la capacité minima du premier circuit réglable. Pour compenser cette addition, il est nécessaire
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d'ajouter la même quantité de capacité aux circuits régla- bles 5 et 6 qui le suivent. Il a été de pratique usuelle d'ajouter cette capacité sous forme de petits condensateurs
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nuxiliniran oonnaotoc an parailàlo uvaa lon QonclQnautouJ.'1J d'accord.
Les capacités minima des différents circuits ré- glables sont ainsi augmentées et égalisées. Cela signifie cependant que les capacités maxima des condensateuxs d'ac- cord doivent être augmentées d'une quantité assez grande par rapport à ce qu'elles auraient dû être autrement. Dans le cas d'un récepteur radiophonique destiné à fonctionner au-delà de l'échelle des fréquences s'étendant de 550 à 1500 kilocycles, l'augmentation nécessaire de la capacité maxima sera, pour chaque condensateur, neuf fois la capacité supplé- mentaire ajoutée, dans un cas, par transmission, et dans l'autre, par l'adjonction des condensateurs supplémentaires ou auxiliaire. Il semble utile à présent d'expliquer poux- quoi la capacité maxima de chaque condensateur d'accord doit être augmentée d'une quantité approximativement égale à neuf fois la capacité supplémentaire.
Ceci a lieu parce que le rapport de la capacité maxima à la capacité minima (quand une inductance fixe est employée) doit être égal au carré du rapport de la plus haute fréquence utilisée à la plus basse. Par exemple, si la plus haute fréquence utilisée de l'échelle radiophonique est de 1500 kilocycles, tandis que la fréquence la plus basse est de 550 kilocycles, le rapport de ces deux fréquences est à peu près égal à 3, et le carré de ce rapport est égal à 9.
Cela veut dire, par exemple, .que si la capacité transmise atteint 10 micro-microfarads, la capacité maxima de chaque condensateur d'accord devra être augmentée de 90 micro-microfarads. A cause du besoin où on est de compenser la capacité transmise, comme indiqué ci- dessus, il n'est pas rare qu'il soit nécessaire d'augementer la capacité des condensateurs de réglage jusqu'à 25 ou 30
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pour cent au-dessus de la vapeur qui serait nécessaire au- trement, Ceci est, naturellement, un facteur sensible dans le prix de la construction, important même dans les récep- teurs bon marche.
Si l'on pouvait faire confiance au point de vue de l'uniformité, aux circuits d'antenne de faible inductance, et, par conséquent, d'impédance capacitive prédominante, le problème de la réalisatian et du maintien de la résonnance mutuelle entre les circuits réglables assujettis à une com- mande unique ne serait pas un sujet aussi sérieux, à part le facteur prix.
Mais tel n'est pas le das. 11 est évident que l'impédance d'un circuit d'antenne du type capacitif, lors- qu'il a à faire aux fréquences de l'échelle radiophonique ac- tuelle, consiste en majeure partie dans' la capacité propre entre l'antenne et la terre; et, comme c'est un facteur su- jet à de grandes variations, ce qui résulte de l'emploi d'an- tennes de longueurs quelconques, il est apparent que la quan- tité de capacité transmise au premier circuit réglable est un facteur très incertain et largement variable. Dès lors, avec une telle disposition (la présente invention n'étant pas appliquée) la longueur de l'antenne est une matière de première importance si l'on cherche à obtenir les meilleurs résultats.
Considérons maintenant le fonctionnement d'un cir- cuit d'antenne inductif, tel qu'il est envisagé,par la pré- sente invention, représenté sur la Fig. 3. En premier lieu, il a une action sur le circuit réglable nettement diffé- rente de celle d'un circuit d'antenne capacitif. Au lieu de transmettre au circuit 4 de la capacité, il en absorbe ou soustrait de l'inductance. Ceci est équivalent à une réduc- tion du nombre de spires de l'enroulement secondaire 7, Son influence immédiate est, naturellement, bien la même que celle qui résulte de l'introduction d'une capacité transmise, en ce que la résonnance mutuelle entre les circuits réglables
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est fâcheusement affectée.
Mais, grâce au fait que l'impé- dance altérée n'est pas un élément réglable d'accord, le fâ- cheux effet constaté peut être facilement réparé en dispo- sant dans le premier circuit réglable une inductance supplé- mentaire suffisante pour compenser la réduction ou absorp- tion de l'inductance de ce circuit produite par le circuit d'antenne.
Supposant que le coefficient de couplage entre l'enroulement primaire 22 et l'enroulement secondaire 7, est connu ou peut être déterminé, la quantité d'inductance qu'il est nécessaire d'ajouter au circuit réglable 4 en compensa- tion à ladite réduction peut être facilement calculée. La relation entre la self-inductance réelle et la self-induc- tance effective du premier circuit réglable peut être ex- primée par l'équation suivante:
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Dans cette équation, est la self-inductace ré- elle du circuit réglable 4, mesurée sans l'enroulement pri- maire 22, Ls2 est la self-inductance, aussi bien réelle qu'effective, du circuit réglable suivant 5, et Ls3 est la self-inductance, réelle et effective, du circuit réglable suivant 6.
Il est essentiel que la self-inductance effec- tive du circuit réglable 4 soit égale à celle des autres circuits 5. et 6, Dans l'équation précédente, k représente le coefficient de couplage entre le circuit d'antenne et le circuit secondaire. Il est évident, d'après l'aspect de l'é- quation, que le dénominateur 1-k2 est toujours inférieur à l'unité mais que, si k est petit comme il doit l'être, le dénominateur n'est pas de beaucoup plus petit que l'unité, et, en conséquence, la salf-inductsece effective du oirouit réglable 4 n'est qu'un peu inférieure à sa self-inductance réelle.
Le coefficient de couplage k optimum est de l'ordre
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d'un nombre quelque peu inférieur à la racine carrée du fac- teur de puissance propre du circuit secondaire*- et il sélève d'habitude à huit à dix centièmes. Connaissnat la self-in- ductance effective voulue, la self-inductance réelle, défi- nie ci-dessus, peut être facilement calculée à l'aide de l'é- quation précédente. L'enroulement secondaire 7 doit naturel- lement être établi pour posséder la self -inductance réelle calculée lorsqu'il n'est pas soumis à l'influence du circuit d'antenne.
Le nombre voulu de spires secondaires peut être aussi déterminé facilement par un essai; et, de fait, il se- ra d'habitude nécessaire de l'ajuster expérimentalement quand les valeurs auront été déterminées par le calcul.
Que l'inductance de l'antenne réside entièrement dans l'enroulement primaire 22, ou, partiellement, dans une inductance supplémentaire en série avec cet enroulement, il est évident que presque toute l'inductance du circuit d'an- tenne peut faire partie du récepteur et être établie par le constructeur, et peut avoir une valeur fixe. Il est évident ensuite que l'inductance est, de beaucoup, la majeure partie de l'impédance totale de l'antenne. conséquemment, une varia- tion de la longueur de l'antenne, dans des limites probables, aura une action relativement faible sur la période de réson- nance du circuit secondaire, et, comme conséquence, l'action sur le circuit réglable 4 sera très faible.
Une investigation a montré que les capacités des antennes de réception établies par les auditeurs de radio- phonie s'étend entre un minimum approximatif de 100 micro- miccrofarads et un maximum approximatif de 300 micro-micro- farads. Il n'est pas probable que ces limites soient dépas- sées dans un sens ou dans l'autre, mais, dans certains cas,, ceci peut arriver. Entre les limites de variation constatées, la variation totale de l'impédance de l'antenne n'est pas ex- cessive quand le circuit d'antenne est inductif, ainsi qu'il
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a été décrit. Si, toutefois, on dispose une antenne de lon- gueur excessive, c'est-à-dire, ayant une capacité excessive, son effet peut être convenablement réduit par l'emploi d'un condensateur 23 qui peut être, Par un mouvement du commuta- teur 25, connecté en série avec l'enroulement primaire 22.
La capacité du condensateur 23 sera alors disposée en série avec la capacité entre l'antenne et la terre et servira à limiter la capacité totale du circuit d'antenne. Ainsi, quelle que soit la longueur de l'antenne, la capacité totale du cir- cuit d'antenne sera toujours inférieure à celle du condensa- tour 23.
D'autre part, on peut avoir à faire à une antenne absolument trop courte ; et, en prévision de ce cas, on dis- pose un condensateur 24 connecté en parallèle. Ce condensa- teur doit avoir de préférence une capacité telle que le cir- cuit d'antenne ait une fréquence de résonnance un peu au- dessous de la plus basse fréquence utilisée, quelque courte que puisse être l'antenne.
Le commutateur 25 est représenté dans une posi- tion telle que le condensateur 24 est connecté au circuit en parallèle avec le primaire 22. Le commutateur 25 a trois positions de fonctionnement. Les deux autres sont: premiè- rement, celle dans laquelle aucun des condensateurs 23 et 24 n'est en circuit; et deuxièmement, celle où le condensa- teur 23 est connecté en série avec l'antenne et l'enroule- ment primaire 22. Dans le dernier cas, le condensateur 24 n'est pas mis en circuit. Avec le dispositif décrit et re- présenté sur la Fig. 3, quelle que soit la longueur de l'an- tenne, son impédance ne pourra pas varier assez pour causer un déréglage perceptible du circuit réglable 4, pourvu que, naturellement, le commutateur soit dans la bonne position.
Une disposition conforme au schéma de la Fig. 3 peut être modifiée par le constructeur afin d'offrir un
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choix considérable de résultats globaux au point de vue du rendement relatif à des fréquences très différentes. D'habi- tude. on préfère assurer, autant que possible, un rendement uniforme à toutes les fréquences de 1'échelle utilisée, mais ce n'est pas une règle sans exception.
Le condensateur 26, connecté comme il est repré- senté sur la Fig. 3, peut être supprimé, au employé comme complément au couplage inductif entre le circuit d'antenne et le premier circuit réglable. Ce condensateur peut être utilisé soit pour renforcer, soit pour affaiblir le coupla- ge inductif, suivant ce qu'on voudra. L'effet de renforce- ment eu dépend du ses qu'ent les spires de l'enroulement secondaire 7 par rapport à celui de l'en- roulement primaire; et le degré de son influence dépend de sa capacité. Si l'enroulement 7 est fait dans un sens par rapport à l'enroulement primaire, l'énergie transmise par le condensateur 26 renforcera l'énergie transmise par induc- tion, tandis que s'il est fait dans l'autre sens, elle sera en opposition.
Evidemment, l'effet produit par le condensa- teur 26 augmente avec la fréquence. Si donc il est disposé de manière à renforcer le couplage inductif, il tendra à ac- centuex les fréquences supérieures plus que les fréquences inférieures. Bais s'il est disposé en opposition au couplage inductif, il tendra à étouffer les fréquences supérieures plus que les fréquences inférieures.
Il est donc évident que/ la courbe D de la fig. 2, peut être modifiée dans une mesure considérable par la disposition d'un condensateur de coupla- g'e auxiliaire, tel que le condensateur 26, conjointement à un enroulement secondaire de renforcement ou d'opposition, tel que l'inductance . ,
Comme l'amplification suit, dans un amplificateur accordé à plusieurs étages, une progression géométrique, et comme un amplificateur à haute fréquence à couplage par trans.
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formateurs, tel que celui qui est représenté, opère une dis- crimination favorable aux plus hautes fréquences, il s'ensuit que, plus le nombre des étages de haute fréquence sera grand, plus le degré d'amplification sera différent entre lea deux extrémités des fréquences utilisées, surtout si l'échalle des fréquences utilisées a une étendue considérable. Dans ce cas, il peut être très désirable, lorsqu'un très grand nombre d'étages de haute fréquence est employé, d'utiliser un condensateur de couplage auxiliaire, tel que le condensa- teur 26' en opposition au couplage inductif, pour agir con- tre les fréquences supérieures. L'emploi virtuel du conden- sateur 26 est complètement facultatif et dépend grandement
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des exigences circonstanci.elles.
Le condnE1Rt"!11l:' 4e nr'upjaep est donc une caractéristique purement auxiliaire, qui n'entre pas nécessairement dans l'idée principale de l'invention.Ce- ci se rapporte également aux condensateurs 23 et 24 et au commutateur d'antenne 25. Ces condensateurs ne sont pas du tout essentiels, quoique leur utilité dans les conditions extrêmes soit indiscutable.
La Fig. 4 représente une variante de la disposi- tion de la Fig. 3. Sur cette figure, seuls sont représentés le circuit d'antenne et la première lampe amplificatrice,la partie restante pouvant être identique à la partie corres- pondante de la Fig. 3. Le circuit d'antenne comprend, dans ce cas, deux éléments d'inductance 28 et 29 en série, le dernier constituant l'enroulement primaire du transforma-
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teur de couplage d'antenna. J,.inc1l1ctance N1!OpOE'PP rlFp 1.rldw nes 28 et 29 peut être la même que l'inductance de l'enrou- lement primaire 22 de la Fig 3. Le primaire 29 peut n'avoir que peu de spires, la bobine 28 en ayant alors relativement beaucoup. Par ailleurs, le circuit d'antenne est identique à celui de la Fig. 3.
Le circuit de réception réglable 30 de la Fig. 4
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diffère de celui de la Fig. 3. par l'introduction, en série avec l'enroulement secondaire 32. d'une inductance supplé- mentaire 31. L'inductance supplémentaire 31 peut être égale à l'inductance du circuit 30 absorbée par le circuit d'an- tenne. L'inductance supplémentaire 31 peut avoir une valeur fixe ou réglable, Ceci se rapporte également, dans les deux cas, aux enroulements secondaires.
La disposition de la Fig. 3 présente quelquefois un avantage sur celle de la Fig. 4, en ce que le couplage ad jonc tif par capacité, réalisé au moyen du condensateur 26, peut être réalisé dans une mesure suffisante par l'utilisa- tion de la capacité propre entre enroulements. Comme l'enrou- lement primaire de la Fig. 5 est supposé plus grand que ce- lui de la Fig. 4, il est passible, toutes choses étant éga- les, de réaliser un couplage par capacité plus fort, entre le primaire et le secondaire, dû à la capacité inhérente seule, que celui qui serait possible avec un enroulement primaire plus petit.
Il est ainsi possible d'omettre, dans une disposition par ailleurs conforme à la Fig. 3, le con- densateur, en obtenant quand même l'augmentation voulue, tan- dis qu'il n'est pas possible d'atteindre le même résultat sans condensateur de couplage dans le cas d'une disposition conforme à la Fig. 4,
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T)tn; 'La mqmtt-ro ali 1a dinpanltion dg l&:l !J'lg. -1 gn- visage la séparation de l'inductance de l'antenne en deux parties distinctes, et, de même, de l'inductance du premier circuit réglable, il est évident que cette disposition con- duit vraisemblablement à une augmentation du prix de fabri- cation. ceci n'est cependant pas supposé être une matière très importante, sauf dans le cas des récepteurs de T.S.F. de très bas prix, où même les économies les plus petites sont appréciables.
La description de l'invention qui précède, ensemble
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avec la discussion assez étendue de la théorie de son fonc- tionnement, doivent être suffisamment claires et compréhen- sibles pour permettre à un homme du métier de l'appliquer.
Mais, pour rendre l'exposition encore plus complète et appro- priée, quelques données supplémentaires, se rapportant à un exemple particulier, seront fournies. A cet effet, on se rap- portera à présent à la Fig. 3, à laquelle les valeurs qui suivent peuvent être appliquées.
Inductance de 3'enroulement primaire 22- 0,4190 millihenrys Self-inductance propre de l'enroulement secondaire 7= 0,2013 mH Self-inductance effective de l'enroulement secondaire 7 = 0,2000 mH Coefficient de couplage entre l'enroulement primaire 22 et l'enroulement secondaire 2 . 0,08 Capacité du condensateur 23 = 0,0003 microfarade Capailté du gendenssateur 24 = 0. 001 " Capacité du condensateur 26 = 0,00001 à 0,00005 microfarads
Il est inutile de fixer les valeurs des autres éléments représentés, ceux-ci ne faisant pas partie de l'in- vention et étant facilement déterminés par un homme du mé- tier.
Il va sans dire que cette invention peut être ap- pliquée à une grande variété de formes en plus de celles ex- plicitement décrites et dont l'ensemble doit être interprété comme lui étant conforme.