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CIRCUIT REJECTEUR A CRISTAL.-
La présente invention se rapporte aux circuits électriques sélec- tifs et plus particulièrement aux circuits résonnants utilisant des dis- positifs piezo-électriques pour séparer les fréquences qu'on désire rece- voir d'avec les fréquences qu'on ne désire pas recevoir.
L'usage des cristaux de quartz s'est généralisé en tant que sour- ces de fréquences pratiquement constantes pour des oscillateurs, eu égard aux caractéristiques propres dépendant des relations existant entre les propriétésmécaniques et électriques de ces cristaux, Parmi ces propriétés la plus intéressante cependant est celle qui a trait à la résonance élec- triqua*
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@ Comme pour le plupart des corps physiques la résonance est excessivement aigüe,- ce qui a conduit;
à maintes suggestions proposant l'incorporation de cris- taux piezo-êlectriques dans des circuits récepteurs de radiophonie pour donner des résultats que des dispositifs purement électriques n'ont jamais permis d'obtenir
Le cristal de quartz se prête particulièrement à être employé dans des cir- cuita sélectifs ou Ils peuvent avoir une utilité spéciale due à sa propriété par- tioulière de ne retenir parmi les fréquences que celle qui lui est propre.
Dans la situation actuelle de broadcasting il existe un problème qui peut être résulu apparemment un utilisant des circuits piezo-électriques sélecteurs de fréquence, Ce problème entaine l'interférence hétérodyne qui persiste malgré la réparation de 10 kilocycles actuellement imposée aux émetteurs et occasionnée par des sta- tions dont les fréquences s'écartent de la fréquence qui leur est assignée. Ce- pendant dans la plupart de ces cas qui ont été étudiés, ce désagrément en un point quelconque de réception est créé par une seule onde porteuse interférente, même si plusieurs stations dans cette contrée sont situées dans la même zone.
Le système des zones employé actuellement donne quelque liberté d'action à cause de la séparation géographique. Cependant on peut aisément démontrer qu'une inter- férence existe dans diverses localités, tel que représenté à la fig. I.
A cette figure est représentée graphiquement un cas moyen d'interférence; les deux surfaces circulaires sont les zones de service des deux stations A et B de la même longueur d'onde, tandis que les surfaces hâchurées c représentent les zones d'interférence des transmetteurs que l'on ne désire pas recevoir, dans la zone de service de la station locale. Si les fréquences de l'onde porteuse de ces deux stations A et B se sont écartées de quelques centaines de périodes de la fré- quence qui leur a été assignée, il n'y a pas de méthode possible oonnue pour éli- miner la note de battement qui en résulte, au moyen de circuits électriques ac- cordées, sans altérer considérablement la qualité de la reproduction. Pour le moment, ce genre d'interférence hétérodyne est la plus désagréable.
Comme l'intensité actuelle de l'interférence est généralement plut;ôt faible et les bandes latérales pour cela inappréciables, mais que l'interférence est Intolérable à cause de sa persistance, il parait possible d'utiliser le cristal piezo-électrique comme cuirouit rejecteur saigneusement accordé afin de supprimer l'onde porteuse indésirée.
Un tel circuit n'aurait que peu ou pas d'effets
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perceptible sur le signal que l'on désire recevoir, même si les deux ondes porteuses ne sont séparées que par 200 périodes
En conséquence un des objets principaux de la présente invention est de prévoir une méthode et des moyens pour réaliser un circuit résonnant, adapté à la réception de signaux de radiophonie, de façon telle que le circuit fasse la sélection entre des fréquences de radiophonie modulées différant entre elles de seulement quelques centaines de périodes et même seulement de 200 pé- riodes.
Un autre objet important de l'invention c'est de prévoir une méthode d@e réception pour signaux de radiophonie, modulés par la voix, émis par une sta- tion de broadoasting, sans interférence hétérodyne provoquée par des émetteurs de fréquences d'onde porteuse très rapprochées, méthode consistant à employer des moyens piezo-électriques dans le récepteur, comme circuit rejecteur soi- gneusement accordé, pour supprimer l'onde porteuse interférente non désirée.
L'invention vise encore un récepteur du type superhétérodyne comprenant un circuit rejecteur à cristal soigneusement accordé disposé entre le premier et le second détecteur, le cristal possédant une fréquence propre égale à la fréquence moyenne utilisée, et le récepteur pouvant être réglé de façon à pla- cerl'affaissement de la courbe dû au cristal au milieu de la courbe de réso- nance à l'effet de supprimer l'interférence propre, tout en préservant l'émis- sion que l'on désire recevoir, sans tenir compte de ce que l'onde porteuse in- terférente soit au-dessus ou en-dessous de la fréquence de l'onde porteuse du signal que l'onde désire recevoir.
L'invention vise encore l'amélioration de la sélectivité de circuits ré- sonnants, et plus particulièrement, un circuit superhétérodyne libre de tout sifflement hétérodyne causé par une station interférente très peu puissante et/ ou de modulation relativement faible, et dont la fréquence diffère de 200 à 5000 périodes de celle du signal que l'on désire recevoir.
Les caractéristiques de l'invention sont énumérées en particulier dans les renventications; la réalisation et le fonctionnement en seront mieux com- pris en se référant à la description ci-dessous et aux dessins ci-jointe re- présentant les schémas de divers dispositifs faisant application de la présente invention.
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La. fig. I représente graphiquement un cas moyen d'interférence.
La fig. 2 est le schéma d'un circuit faisant application de l'ivention,
La fig. 3 donne la courbe de résonance du circuit représenté à la fig.2.
La fig.4 représente graphiquement la caractéristique de fidélité .dn circuit de la fig.2.
La fig. 5 est un schéma représentant un circuit superhétérodyne faisant application de la présente invention.
La fig. 6 Représente graphiquement la courbe de résonance du circuit de la fig. 5.
En se référant aux dessins dans lesquels les mêmes parties dans les di- verses figures sont indiquées par les mêmes références, la fig. 2 représente un dispositif pour éliminer l'effet de la condition indésirable représentée gra- phiquement à la fig. I. Tel que noté précédemment, la fig.
I représente un cas moyen d'interférence dans lequel le cercles entourant les points A et B repré- sentent les zones de service des de ux stations (situées aux points A et B) auxquelles ont été assignées les mêmes longueurs d'onde. Les surfaces hachurées C représentent les zones d'interférence créées par l'émetteur indésiré dans la zone de service de la station locale désirée.Aussi longtemps que les fréquen- ce des ondes porteuses des stations A et B restent les mêmes, les récepteurs si- tuas dans chacune des zones C ne seront pas affectés par les effets hétérodynes.
Cependant si l'une des stations, ou toutes les deux, s'écartaient de quelques centaines de périodes de la fréquence de i'onde porteuse, on remarquera aussitôt un sifflement nétérodyne dans chacune des zones C, effet produit par la note du battement entre les ondes porteuses de fréquences différentes. De plus, il n'y a pas de méthode possible connue pour éliminer cette note de battement au moyen de cuircuits accordés électriques, sans altérer considérablement la qualité ue la reproduction.
Supposons que le circuit représenté à la fig, 2 soit une partie d'un récepteur disposé dans chacune des zônes C. Le récepteur peut être de type quelconque, l'amplificateur et le détecteur étant représentés d'une façon conventionnelle pour simplifier la description. Le circuit d'entrée du détec- teur contenant un tube à décharge d'électrons, comprend un circuit accordé se composant d'une bobine d'inductance I et un condensateur variable 2.
Donc, en faisant varier la capacité du condensateur, et, comme on le sait. ce condensateur peut être commandé simultanément avec des condensateurs
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Variables d'accord dans l'étage amplificateur haute fréquence à tube à dé- charge, l'onde porteuse modulée désirée de la station locale, par exemple
A, est reçue, et l'on entendra l'émission de cette dernière.
Si la fréquence de l'onde porteuse de la station B s'écarte de la fré- quence commune, la note de battement est entendue en même temps que l'émission de A. Comme l'intensité de l'interférence de B est habituellement plutôt faible, et les bandes latérales pour cela inappréciables, mais que l'interférence est intolérable à cause de sa persistance, il est possible d'utiliser des moyens piezo-électriques, tels qu'un cristal de quartz faisant fonction de curcuit redecteur soigneusement accordé, connecté aux bornes du condensateur 2, pour supprimer l'onde porteuse indésirée de B, et d'éliminer par-là la note de bat- tement.
Le cristal 3 est représenté conventionnellement, étant entendu qu'il est construit d'une façon bien comme, et que les forces électro-motrices al- ternatives appliquées à ses faces planes opposées, obligent le cristal à se dilater et à se contracter en concordance avec les impulsions électriques appliquées.
Le cristal est habituellement monté entre deux électrodes métalliques par lesquelles la force électro-motrice est appliquée au cristal,
Seul dans le voisinage immédiat de la période propre du cristal celui-ci vibrera violemment par la force appliquée, et il en résulte 'un flux de courant en-phase appréciable dans les connexions des électrodes appliquées.
Il devient donc clair que le circuit shunt à cristal de quartz possè- de une caractéristique électrique dont l'équivalent peut être représenté par un circuit résonnant électrique comprenant une inductance, une capacitance et une résistance, et soigneusement accordé à une fréquence égale à la pério- de naturelle du orisbal.
Le cristal 3, à la fig. 2, à une période naturelle correspondant à la fréquence de l'onde porteuse indésirée. Donc à la fig.2 le condensateur varia- ble est réglé pour accorder le circuit 1,2 à la fréquence de l'onde porteuse de la station A, alors que le cristal 3 aura une fréquence propre égale à la fréquence de l'onde porteuse de la station b.
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Il est à observer que le circuit rejecteur à cristal n'influe que très peu ou pas du tout sur l'onde porteuse de fréquence modulée que l'on désire recevoir, même si les fréquences des ondes porteuses des stations A et B ne différent que de 200 périodes.
La fig. 3 donne une courbe de résonance représentant le fonctionnement électrique du circuit représenté schématiquement à la fig 2. On-remarquera qul'il y a un brusque affaisement de la courbe dénommé ci-après "affaissement du au cristal", au, ou vres le sommet de la courbe de résonance. En supposant que le circuit électrique 1, 2 à. la fig. 2 est accordé à une fréquence d'onde porteuse F et que le cristal 3 est accorde à une fréquence d'onde porteuse indésirée F, les ondes porteuses F et F1 seront séparées et disposées le long de la courbe de résonance de la fig. 3, tel que représenté.
On remarquera à. la courbe de résonance de la fig.3, que certaines composantes de fréquence éle- vâe des bandes latérales des ondes porteuses F sent éliminées simultanément par la suppression de l'onde porteuse indésirée F1. Il a été déterminé qu'une telle élimination de telles composantes n'a aucun effet appréciable sur la caractéristiques de fidèlité des signaux que l'on désirs recevoir.
Comme représenté à la fig. 4, un circuit bel qu'utilisé à la fig.2 et dont la courbe de résonance est représentée à la fig.3, donne une caractéris- tique intéressante de fidélité. On remarquera à la fig. 4 que l'affaissement dû au cristal est non seulement très pointu mais n'atteint jamais 50%. En d'autres termes, l'atténuation de la tension pour cette fréquence particulière de la modulation n'est jamais de plus de 50%. Ceci s'explique par le fait que l'affaissement de la fig. 3 supprime simplement cette composante de la bande latérale qui a la mme fréquence que l'onde porteuse interférente, mais n'a pas d'effet sur l'autre composante de bande latérale qui constitue la moitié de la reproduction basse tréquenoe.
Un tel affaissement dans la courbe de re- production basse fréquence, n'est pas perceptible à l'oreille, tandis que la suppression du sifflement continu est pratiquement totale et pour cette raison la réception devient pratiquement aussi bonne que si le signal interférent n'existait pas.
On comprendra que le circuit de la fig. 2 est basé sur la supposition changée promptement pour être que la fréquence de résonance du cristal 3 peut être / adaptée à différentes
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conditions* Ceci évidemment, n'est pas le cas. Les cristaux sont construits pour une résonance déterminée, par un procédé de taille délicate requérant une extrême précision. Il est clair que si la fréquence du cristal ne peut être changée, et qu'un seul cristal est utilisé pour toutes les conditions de réception, il est nécessaire d'utiliser un circuit qui permet un changement dans la fréquence des ondes porteuses reçues de façon qu'une onde por- teuse interférente puisse être modifiée délibérément de faqon à coïncider avec l'affaissement dû au cristal.
Les montages superhétérodynes offrent la seule solution connue*
Donc, la Fig.5 représente le schéma d'un récepteur superhétéro- dyne comprenant le circuit d'antenne habituel Amis à la terre, lequel circuit d'antenne est couplé, par deg moyens bien connus ,tels qu'en M, à un dispositif amplificateur haute fréquence, ce dernier comprenant de préférence plusieurs tubes à décharge d'électrons ayant des circuits d'entrée accordables. L'ampli- ficateur est représenté conventionnellement étant entendu que le circuit réson- nant constitue les moyens d'accord de l'amplificateur haute fréquence, le con- densateur variable 2 étant réglé au moyen du bouton 4.
Le circuit de sortie de l'amplificateur est couplé par des moyens appropriés quelconques, tels que re- présenté en M1, au circuit d'entrée du premier détscteur, ce dernier comprenant un tube à décharge d'électrons disposé d'une manière bien connue pour combiner les oscillations de l'oscillateur local aux signaux reçus amplifiés haute fré- quence, pour produire la fréquence moyenne désirée-
Les oscillations locales sont produites par un oscillateur locale le circuit d'entrée de ce dernier étant désigné par.!!.. et accordé par un con- densateur variable 2', ce dernier étant réglé par une commande unique au moyen du bouton 4 tel que représenté en traits pointillés.
Les oscillations locales produites par l'oscillateur local sont appliquées, à l'aide du circuit 5, au premier détecteur dans le but de produire la fréquence moyenne dans le circuit de sortie du premier tube détecteur. La fréquence moyenne est amplifiée au moyen de l'amplificateur moyenne fréquence habituel, couplé au circuit de sor- tie du premier détecteur , tel qu'en N2, l'amplificateur moyenne fréquence comprenant un ou plusieurs étages amplificateurs à un ou plusieurs tubes à décharge d'électrons, représentés à la Fig.5. L'énergie moyenne fréquence am- plifiée est alors appliquée au circuit d'entrée d'un second détecteur,
ce der- nier contenant un tube à décharge d'électrons*
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L'énergie à la sortie du second détecteur peut alors être ampli- fiée par un amplificateur basse fréquence d'un type quelconque, ou être utilisée d'une manière quelconque, tel que dans des écouteurs, un haut parleur ou simi- laire.
Le circuit d'entrée du second tube détecteur est couplé au cir- cuit de sortie de l'amplificateur moyenne fréquence, tel qu'en M3, la circuit d'entrée contenant une bobine d'inductance7 et une capacité 8, les circuit résonnants 7 et 8 étant habituellement accordésn d'une façon invariable à la fréquence moyenne utilisée. Un circuit rejecteur à cristal, tel que représenté à la Fig.2, shunte la capacité 8, lequel circuit comprend le cristal 3 disposé entre des électrodes métalliques, les électrodes métalliques étant connectées, tel qu'en 3t, aux plaques opposées d'un condensateur 8.
Une source de tension de polarisation 9 est représentée en série avec la bobine d'inductance 7, étant entendu que la source de polarisation 9 peut être supprimée si on le désire, mais elle est représentée pour montrer clairement l'action détectrice du second tube détecteur. La fréquence naturelle du cristal 3 est choisie telle qu'elle est égale à la fréquence moyenne utilisée. En d'autres termes, le circuit réson- nant 7,8 et le cristal piazo-électrique 3 possédant la même fréquence de réso- nance, évidemment égale à la fréquence moyenne*
La Fig.6 représente la courbe de résonance du circuit représenté à la Fig.5.
On notera que les circuits électriques sont accordés de façon telle que ravissement dû au cristal se produira directement au sommet de la courbe de résonance électrique. Ce qui revient à dire que, lorsque le bouton 4 est manié de façon à régler le circuit récepteur de signaux et le circuit d'oscil- lations locales pour recevoir l'émission désirée, et qu'un sifflement est perçu le bouton 4 sera tourné de façon à ce que le sifflement disparaisse.
A la dis- parition du sifflement, on comprendra que le circuit accordé 1 est accordé pour recevoir l'onde porteuse de fréquence indésirée, et que l'oscillateur local est réglé pour produire la fréquence moyenne à 1'aide d'une telle onde porteuse de fréquence indésirée- Ceci résulte de ce que l'affaissement dû au cristal est situé au sommet de la résonance électrique, alors que le circuit du cristal a toujours une fréquence de résonance égale à la fréquence moyenne* On notera donc que par le présent dispositif un seul cristal peut être utilisé comme circuit rejecteur pour éliminer une onde porteuse de fréquence indésirée, qui produit une note de battement sans égard à la situa- tien de l'onde porteuse indésirée dans la gamme de broadoasting,
en accordant
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simplement le circuit accordé 1, à la fréquence de l'onde porteuse indésirée (c'est-à-dire, au point où le sifflement hétérodyne disparaît), et en produi- sant la fréquence moyenne par le battement des oscillations locales avec l'on- de porteuse indésirée.
Une résistance 10 de l'ordre de 100.000 ohms est connectée aux bornes du circuit 7,8 pour amortir suffisamment de circuit et permettre la réception de l'onde porteuse désirée et des bandes latérales y associées avec pratiquement la même facilité dans les limites de la courbe de résonance, quand l'onde porteuse indésirée correspond à l'affaissement de la courbe dû au cristâ
Il est désirable de placer l'affaissement dû au cristal au milieu de la courbe de résonance, à l'effet de supprimer réellement l'interférence, tout en préser- vant l'émission que l'on désire recevoir, sans prendre en considération si la fréquence de l'onde porteuse interférente est supérieure ouinférieure à la fré- quence de l'onde portsuse que l'on désire recevoir*
Supposons par exemple,
que l'onde porteuse interférente soit in- férieure de 550 périodes à la fréquence de l'onde porteuse désirée, étant ente* du que cet état de choses existe après la transformation en fréquence moyenne, un léger mouvement du vernier de l'oscillateur superhétérodyne fait correspon- dre l'onde porteuse interférente à l'affaissement dû au cristal, à la Fig.6, tan dis que l'onde porteuse désiréese place dans la région B. Dans le cas inverse... d'interférence à une fréquence plus élevée, l'onde porteuse désirée est située dans la région A. Evidemment un écart de fréquence de l'onde porteuse indésirée peut être suivi promptement par un léger réajustement de l'oscillateur à l'ef- fet de maintenir la correspondance de l'onde porteuse interférente avec l'af- faissement dû au cristal.
Quand la fréquence de l'onde porteuse désirée correspond à l'af- faissement de la courbe dû au cristal, par un réglage de l'oscillateur, la qualité de la réception est aussitôt perdue! la réception distordue qui en ré- sulte étant causée par le battement des bandes latérales de l'onde porteuse désirée l'une avec l'autre, avec la faible onde porteuse subsistante et avec l'onde porteuse interférente* En marne temps le sifflement hétérodyne s'est éva- noui parce qu'il était produit par les ondes porteuses désirées et indésirées, l'une d'elles ayant alors complètement disparu.
De marne on comprendra que la correspondance de chacune des ondes porteuses avec l'affaissement de la courbe, éliminera le sifflement, mais dans un cas, (l'onde porteuse indésirée coïncidai
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avec l'affaissement), la qualité n'est pas affectée, comme le montre la carac- téristique de la Fig-4; tandis que dans l'autre cas, (l'onde porteuse désirée coïncidant avec l'affaissement), la qualité est entièrement détruite.
Eu égard aux effets de modulation de l'onde porteuse indésirée, si le pourcentage de modulation de l'émission interférente est maintenu à envi- ron 30%, et que l'intensité de l'onde porteuse interférente est environ un quart de l'intensité de l'onde porteuse désirée, aucun effet sélectif est obte- nu spécialement lorsque l'émission désirée est fortement modulée.
Les bandes latérales indésirées, qui n'ont pas été supprimées par le cristal, interfèrent légèrement avec l'onde porteuse désirée et les bandes latérales, sans qu'il en résulte un inconvénient sérieux.
Tel que constaté jusqu'ici, le dispositif décrit est utile en considération des conditions actuelles du domaine broadoasting, pour éliminer des sifflements hétérodynes causés par des stations interférentes très peu puis- santes et/ou de modulation faible et qui s'écartent de 2.500 périodes de la fré- quence du signal. On notera que si la différence de fréquence est inférieure à environ 200 périodes, le circuit rejecteur de cristal n'est pas aussi efficace eu égard au fait que des limitas existent, même dans l'emploi du cristal.
Bien que l'on ait décrit et représenté plusieurs formes de réali- sation de l'invention, il est entendu qu'on ne désire pas se limiter à ces for- mes particulières données simplement à titre d'exemple et Bans aucun caractère limitatif et que, par conséquent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus, entreraient comme elles dans le cadre de la même invention*