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''PERFECTIONNEMENTS AUX SYSTEMES A ONDE PORTEUSE DE HAUTE FREQUENCE MODULEE OU SYSTEMES SIMILAIRES"
La présente invention se rapporte à des systèmes à onde porteuse de haute fréquence modulée ou systèmes similaires et a pour objet un système nouveau propre à être utilisé pour des buts de broadcasting et dans d'autres cas où une grande gamme des degrés de modulation est requise.
Dans des systèmes de broadcasting ou autres systèmes similaires à haute fréquence modulée, il est d'usage de moduler le courant à. la sortie d'un oscillateur de faible ouissance ou d'un amplificateur de haute
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fréquence de faible puissance, et d'amplifier la haute fré- quence modulée résultante à l'aide d'un amplificateur de grande puissance, les oscillations modulées amplifiées étant alors transmises à l'antenne ou autre dispositif de transmis- s ion proprement dit.
Lorsque cependant le degré de modulation probable est sujet â des variations dans de grandes limites, par exemple dans un systèrne de broadcasting dans lequel la modulat ion peut être très faible à certains moments et très profonde à d'autres moments, de tels systèmes présentent le désavantage pratique que, -puisque les tensions d'anode ou de grille appliquées à la valve ou aux valves de l'amplificateur de puissance, doivent être réglées de façon telle que les augmentations nécessaires aux tensions dues à la modulation influencent d'une façon linéaire l'énergie à la sortie de la dite valve ou des dites valves, le rendement du système est alors nécessairement très faible lorsqu' il n'y a, pas de modulation.
En d'autres termes, puisque l'amplificateur de fréquence doit amplifier d'une façon linéaire toute la gamme des tensions appliquées à l'entrée de celui-ci, les tens ions qui peuvent être appliquées au dit amplificateur de puissance, lorsqu'il n' y a pas de modulation, sont nécessairement assez bien inférieures aux valeurs donnant un rendement élevé.
L'objet principal de la présente invention consiste à éviter cette difficulté et, conformément à cette invention, on prévoit deux amplificateurs de haute fréquence, de grande puissance, connectés en parallèle dans le circuit de trans- mission, l'un des dits amplificateurs étant réglé et disposé de façon à donner, à la sortie, un courant variable corres- pondant aux variations de l'onde porteuse modulée supérieures au niveau de l' onde porteuse, tandis que l'autre amplificateur
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est réglé et disposé de façon à donner, à la sortie, un courant variable correspondant aux variations de l' onde por- teuse modulée inférieures au niveau de l'onde porteuse, l'énergie totale, à la sortie, correspondant aux variations de l'onde porteuse modulée,sur toute la gamme de modulation.
L'énergie à l'entrée des deux amplificateurs de grande puissance peut être une onde porteuse modulée, ou les dits amplificateurs de fréquence peuvent être commandés par une onde de haute fréquence non modulée et la modulation peut être effectuée dans les dits amplificateurs mêmes. Dans ce dernier cas, deux circuits de modulation sont prévus, un pour chaque amplificateur de puissance, et la disposition générale du dispositif est telle qu'une combinaison d'un amplificateur du circuit de modulation y associé serve à la modulation de l'onde porteuse au-dessus du niveau de l'onde porteuse et que l'autre ensemble serve à la modulat ion de l' onde porteuse en dessous du niveau de l'onde porteuse.
L'invention est représentée aux figures ci-jointes qui représentent schématiquement deux dispositifs qui en font applicat ion.
La Fig. 1 représente un dispositif conforme à la présente invention, comprenant un transmetteur radiophonique à maître- oscillateur 1, qui commande un amplificateur haute fréquence de faible puissance 2, auquel est appliquée, de la façon habi- t uelle , la modulat ion de la parole, de la musique ou d'un autre système 2a, l'énergie, à la sortie de cet amplificateur de faible puissance,constituant donc une onde porteuse de haute fréquence modulée. Il a été prévu deux amplificateurs
3 et 4 de puissance relativement élevée , connectés en paral- lèle dans le circuit de transmission. Pour la facilité de la description, l'un de ces amplificateurs 4 sera désigné comme "limiter" et l'autre 3 comme "quiescent".
Le "quiescent" ampli-
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ficateur de puissance 3 est réglé de telle façon, pour ce qui concerne la tension de polarisation négative de grille et la tension alternative appliquée à la grille, qu'au niveau de l'onde -porteuse , le dit amplificateur est pour ainsi dire au repos, de façon que dans ces circonstances l'énergie à la sortie de cet amplificateur est très faible ou nulle. L'ampli- ficateur 4 comprend ou est associé à un dispositif limiteur 5 par lequel l'énergie à la sortie du dit amplificateur ne peut dépasser le niveau de l'onde porteuse , quelle que soit l'aug- mentation de.l'énergie à la sortie de l'amplificateur de faible puissance 2, pendant la demi-période positive de la modulation.
Le dispositif limiteur peut être constitué par un limiteur de tension quelconque connecté en série ou en parallèle avec ou couplé au circuit de l'amplificateur limiteur "limiter ampli- f ier" , ou il peut être constitué par un dispositif par lequel la tension de polarisation négative appliquée à l'amplificateur limiteur augmente automatiquement lorsque la tens ion d'exci- tation augmente. Un dispositif approprié de découplage 6 est disposé entre les circuits de sortie des amplificateurs 3 et 4 et les deux amplificateurs sont disposés de façon à fournir en parallèle leur,,énergie de sortie à une antenne ou autre circuit de mise en charge 7.
La tension d'anode pour les deux amplificateurs de hautefréquence peut être fournie par deux sources séparées, mais il est préférable de prévoir une seule source et, de préférence, la dite source comprendra un dispo- sitif, tel qu'un condensateur de grande capacité, permettant de supporter de fortes surcharges instantanées.
On notera qu'en fonctionnement et lorsqu'il n' y a pas de modulation, l'amplificateur limiteur sera excité pleinement et délivrera de la puissance à l'antenne avec un bon rendement,
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tandis que l'amplificateur "quiescent amplifier" ne fournira pratiquement pas de puissance et ne prendra pas d'énergie à la source d'alimentation. Pendant la période positive, l'am- plificateur de faible puissance fournira des tensions plus élevées à chacun des deux amplificateurs de grande puissance, mais par l'effet du dispositif limiteur dans l'amplificateur limiteur, la tension d'excitation accrue qui y est appliquée n'aura pas d'effet sur la puissance à la sortie de cet ampli- ficateur.
Le "quiescent" amplificateur cependant fournira de la puissance, sa disposition étant telle que l'augmentation de la puissance dans l'antenne due à l'augmentation de la puis- sance dans le dit amplificateur est proportionnelle à l'aug- mentation de la puissance de l'amplificateur de faible puis- sance. Pendant la période négative de modulation, l'amplifica- teur de faible puissance fournira des tensions d'excitation dé- croissantes à chacun des deux amplificateurs de grande puis- sance, mais cette diminution n'aura pas d'effet sur l'énergie à la sortie du "quiescent" amplificateur. L'énergie à la sortie de l'amplificateur limiteur sera toutefois réduite et la disposition est encore telle que cette réduction soit proportionnelle à la diminution de la puissance de l'amplifi- oateur de faible puissance.
De cette façon, une modulation sa- tisfaisante du courant dans l'antenne est obtenue, tandis que, en même temps, un rendement élevé du système est maintenu lors- qu'il n'y a pas de modulation.
La Fig. 2 représente une autre modification dans laquelle les amplificateurs de puissance ("quiescent et limiter") sont également attaqués par une onde porteuse de haute fréquence non modulée, la modulation étant effectuée dans chacun de ces am plificateurs.
En se référant à la Fig. 2, 1 représente comme ci-dessus
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une source d'oscillations haute fréquence, c'est-à-dire un maître-oscillateur, dont l'énergie à la sortie est appliquée, après amplification, si on le désire, à deux amplificateurs de puissance représentés respectivement en 3' et 4' . L'ampli- ficateur 3' est l'amplificateur de puissance dénommé ci-dessus "quiescent amplifier" et l'amplificateur 4' est l'amplificateur de puissance dénommé ci-dessus "limiter amplifier".
A chaque amplificateur est associée une valve modulatrice 9 ou 10, la valve 9 étant associée à l'amplificateur 3' et la valve 10 à l'amplificateur 4'. Une valve modulatrice 9 est réglée et disposée de telle façon qu'elle réponde seulement aux demi-périodes positives de la tension alternative de bas- se fréquence de modulation, tandis que l'autre valve modula- trice 10 réponde uniquement aux demi-périodes négatives. Les tensions de modulation basse fréquence sont appliquées aux grilles des valves 9 et 10 à l'aide d'un transformateur com- mun 8 dont l'enroulement primaire est connecté à une source de tension de modulation ou à un amplificateur de basse fré- quence auquel sont appliquées les dites tensions de modula- tion.
Les valves 9 et 10 sont connectées de façon à effectuer la modulation des oscillations de haute fréquence dans les amplificateurs 3' et 4' suivant une méthode bien connue, par exemple suivant la méthode dite "modulation serie". Le modu- lateur associé à l'amplificateur 3' est réglé de telle façon, pour ce qui concerne la tension de polarisation négative de grille, qu'en l'absence de tension de modulation, l'énergie à la sortie du dit amplificateur est nulle ou approximativement nulle, tandis que la tension de polarisation appliquée au mo- dulateur associé à l'amplificateur 4' est réglé de telle façon qu'en l'absence de tension de modulation, la chute anode-catho- de dans le dit modulateur, c'est-à-dire dans la valve 10,
soit
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très faible et que le potentiel d'anode moyen soit appliqué totalement ou quasi-totalement à l'amplificateur 4' dont l'é- nergie, à la sortie, sera donc maximum ou approximativement maximum. Les amplificateurs 3' et 4' sont alimentés en tension anodique, tel qu'indiqué, à l'aide d'une source commune et les valves 9 et 10 sont connectées en série avec ces derniers, comme requis pour une modulation série. On remarquera que, puisque lorsqu'il n'y a pas de modulation, l'amplificateur 3' prendra peu ou pas d'énergie et l'amplificateur 4' ne prendra que très peu d'énergie, les réglages pouvant être tels qu'un rendement très élevé puisse être atteint, lorsqu'il n'y a pas de modulation.
L'action des deux modulateurs s'obtient d'une façon quelconque, et dans le cas de la Fig. 2, elle est réa- lisée en insérant dans le circuit de grille des valves 9 et 10, des dispositifs redresseurs 11 et 12 respectivement, ces dis- positifs redresseurs étant constitués par exemple par des re- dresseurs de faible résistance, telsque des diodes à vapeur de mercure. Comme on le remarque, des diodes 11 et 12 sont con- nectées en sens opposé, celle insérée dans le circuit de grille de la valve 9 étant connectée de telle façon que seules les tensions dues aux demi-périodes positives puissent affecter la tension de grille de la dite valve 9, tandis que la diode 12 est disposée de telle façon que la valve 10 est seulement affectée à la demi-période négative.
Des résistances d'amortis- sement convenables et des condensateurs peuvent, si on le dé- siré, être associés aux diodes 11 et 12. Dans certaines cir- constances, comme il apparaîtra, le redresseur inséré dans le circuit de grille de la valve 9 peut être omis, quoiqu'il soit préférable de le prévoir.
Le fonctionnement est alors le suivant :
Pendant les demi-périodes positives de la tension de mo- dulation de basse fréquence, le redresseur 11 laissera passer
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du courant et réduira la tension négative appliquée à la grille de la valve 9, ce qui permet à l'amplificateur 3' de fournir de l'énergie à l'antenne, mais le redresseur 12 dans le circuit de grille de la valve 10 empêchera toute variation de la tension de polarisation de cette valve et, par conséquent, le courant à la sortie de l'amplificateur 4' ne sera pas af- fecté. Pendant les demi-périodes négatives de la tension de modulation appliquée, des effets opposés se produiront.
L'invention n'est pas limitée aux dispositifs particuliers décrits ci-dessus et représentés aux dessins ci-joints, et il est évident que la dite invention peut s'appliquer à tous les dispositifs connus; par exemple, l'invention n'est pas limitée aux dispositifs à modulation série et il est évident que les différents amplificateurs peuvent être constitués par des triodes ou par des valves ayant plus de trois électrodes, tan- dis que ces amplificateurs peuvent être constitués par des valves uniques ou par plusieurs valves connectées en parallèle ou en opposition ou de toutes autres façons convenables.
De plus, il est évident qu'il n'est pas nécessaire que les deux amplificateurs haute fréquence de grande puissance ali- mentent un même circuit de mise en charge et, si on le désire, chaque amplificateur peut être disposé de façon à alimenter une antenne séparée.
REVENDICATIONS.
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"IMPROVEMENTS IN MODULATED HIGH FREQUENCY CARRIER WAVE SYSTEMS OR SIMILAR SYSTEMS"
The present invention relates to modulated high frequency carrier wave systems or similar systems and relates to a novel system suitable for use for broadcasting purposes and in other cases where a wide range of modulation degrees is required. .
In broadcasting systems or other similar high frequency modulated systems, it is customary to modulate the current to. the output of a low power oscillator or high power amplifier
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low power frequency, and amplifying the resulting modulated high frequency using a high power amplifier, the amplified modulated oscillations then being transmitted to the antenna or other transmission device itself.
When, however, the probable degree of modulation is subject to variation within wide limits, for example in a broadcasting system in which the modulation may be very weak at some times and very deep at other times, such systems exhibit the practical disadvantage that, since the anode or gate voltages applied to the valve or valves of the power amplifier, must be adjusted in such a way that the necessary increases in the voltages due to the modulation influence in a linear fashion the energy at the output of said valve or said valves, the efficiency of the system is then necessarily very low when there is no modulation.
In other words, since the frequency amplifier must linearly amplify the entire range of voltages applied to the input thereof, the voltages which can be applied to said power amplifier, when there is no modulation, are necessarily quite well below the values giving a high efficiency.
The main object of the present invention is to avoid this difficulty and, according to this invention, two high-frequency, high-power amplifiers are provided, connected in parallel in the transmission circuit, one of said amplifiers being adjusted and arranged so as to give, at the output, a variable current corresponding to the variations of the modulated carrier wave greater than the level of the carrier wave, while the other amplifier
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is regulated and arranged so as to give, at the output, a variable current corresponding to the variations of the modulated carrier wave less than the level of the carrier wave, the total energy, at the output, corresponding to the variations of l modulated carrier wave, over the entire modulation range.
The energy at the input of the two high power amplifiers can be a modulated carrier wave, or said frequency amplifiers can be driven by an unmodulated high frequency wave and the modulation can be carried out in said amplifiers themselves. In the latter case, two modulation circuits are provided, one for each power amplifier, and the general arrangement of the device is such that a combination of an amplifier of the modulation circuit associated with it is used for the modulation of the carrier wave. above the level of the carrier wave and that the other set serves to modulate the carrier wave below the level of the carrier wave.
The invention is shown in the attached figures which schematically represent two devices which apply it.
Fig. 1 shows a device according to the present invention, comprising a radio transmitter with master oscillator 1, which controls a low power high frequency amplifier 2, to which the speech modulation is applied in the usual way, music or another system 2a, the energy at the output of this low power amplifier, therefore constituting a modulated high frequency carrier wave. Two amplifiers have been planned
3 and 4 of relatively high power, connected in parallel in the transmission circuit. For ease of description, one of these amplifiers 4 will be referred to as "limiting" and the other 3 as "quiescent".
The "quiescent" ampli-
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power factor 3 is adjusted in such a way, with regard to the negative bias voltage of the gate and the alternating voltage applied to the gate, that at the level of the carrier wave, said amplifier is so to speak at rest , so that under these circumstances the energy at the output of this amplifier is very low or zero. Amplifier 4 comprises or is associated with a limiting device 5 by which the energy at the output of said amplifier cannot exceed the level of the carrier wave, whatever the increase in energy. at the output of the low-power amplifier 2, during the positive half-period of the modulation.
The limiting device can be constituted by any voltage limiter connected in series or in parallel with or coupled to the circuit of the limiter amplifier "limit amplify", or it can be constituted by a device by which the bias voltage negative applied to the limiting amplifier automatically increases as the excitation voltage increases. A suitable decoupling device 6 is arranged between the output circuits of amplifiers 3 and 4 and the two amplifiers are arranged so as to supply their output energy in parallel to an antenna or other charging circuit 7.
The anode voltage for the two high frequency amplifiers can be supplied from two separate sources, but it is preferable to provide a single source and, preferably, said source will comprise a device, such as a large capacity capacitor. , allowing to withstand strong instantaneous overloads.
It will be noted that in operation and when there is no modulation, the limiting amplifier will be fully excited and will deliver power to the antenna with good efficiency,
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while the "quiescent amplifier" will provide virtually no power and will not take energy from the power source. During the positive period, the low power amplifier will supply higher voltages to each of the two high power amplifiers, but by the effect of the limiting device in the limiting amplifier, the increased excitation voltage therein. applied will have no effect on the power output of this amplifier.
The "quiescent" amplifier, however, will provide power, its arrangement being such that the increase in power in the antenna due to the increase in power in said amplifier is proportional to the increase in power. low power amplifier power. During the negative modulation period, the low power amplifier will supply decreasing excitation voltages to each of the two high power amplifiers, but this decrease will have no effect on the energy at. the output of the "quiescent" amplifier. The energy at the output of the limiting amplifier will however be reduced and the arrangement is still such that this reduction is proportional to the decrease in the power of the low power amplifier.
In this way, a satisfactory modulation of the current in the antenna is obtained, while at the same time a high efficiency of the system is maintained when there is no modulation.
Fig. 2 shows another modification in which the power amplifiers ("quiescent and limit") are also driven by an unmodulated high frequency carrier wave, the modulation being carried out in each of these amplifiers.
Referring to FIG. 2, 1 represents as above
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a source of high frequency oscillations, that is to say a master-oscillator, the energy of which at the output is applied, after amplification, if desired, to two power amplifiers represented respectively at 3 'and 4 '. Amplifier 3 'is the power amplifier referred to above as "quiescent amplifier" and amplifier 4' is the power amplifier referred to above as "limiting amplifier".
Each amplifier is associated with a modulator valve 9 or 10, the valve 9 being associated with the amplifier 3 'and the valve 10 with the amplifier 4'. One modulator valve 9 is adjusted and arranged such that it responds only to positive half-periods of the low modulating AC voltage, while the other modulator valve 10 responds only to negative half-periods. . The low frequency modulation voltages are applied to the gates of valves 9 and 10 using a common transformer 8 whose primary winding is connected to a source of modulating voltage or to a low frequency amplifier. to which are applied the said modulating voltages.
The valves 9 and 10 are connected so as to effect the modulation of the high frequency oscillations in the amplifiers 3 'and 4' according to a well-known method, for example according to the so-called "serial modulation" method. The modulator associated with the amplifier 3 'is adjusted in such a way, with regard to the negative grid bias voltage, that in the absence of a modulation voltage, the energy at the output of said amplifier is zero or approximately zero, while the bias voltage applied to the modulator associated with amplifier 4 'is adjusted such that in the absence of modulating voltage, the anode-cathode drop in said modulator , that is to say in valve 10,
is
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very low and that the average anode potential is applied totally or almost totally to the amplifier 4 ′, the energy of which, at the output, will therefore be maximum or approximately maximum. Amplifiers 3 'and 4' are supplied with anode voltage, as indicated, using a common source and valves 9 and 10 are connected in series with these, as required for series modulation. It will be noted that, since when there is no modulation, amplifier 3 'will take little or no energy and amplifier 4' will only take very little energy, the settings being able to be such as very high efficiency can be achieved when there is no modulation.
The action of the two modulators is obtained in any way, and in the case of FIG. 2, it is carried out by inserting into the gate circuit valves 9 and 10, rectifying devices 11 and 12 respectively, these rectifying devices being constituted, for example, by low resistance rectifiers, such as low-resistance diodes. mercury vapor. As can be seen, diodes 11 and 12 are connected in the opposite direction, that inserted in the gate circuit of valve 9 being connected in such a way that only the voltages due to the positive half-periods can affect the gate voltage. of said valve 9, while diode 12 is arranged such that valve 10 is only assigned to the negative half-period.
Suitable damping resistors and capacitors can, if desired, be associated with diodes 11 and 12. In certain circumstances, as it will appear, the rectifier inserted in the gate circuit of the valve 9 can be omitted, although it is better to provide for it.
The operation is then as follows:
During the positive half-periods of the low frequency modulating voltage, the rectifier 11 will pass
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of current and will reduce the negative voltage applied to the gate of valve 9, which allows amplifier 3 'to supply power to the antenna, but rectifier 12 in the gate circuit of valve 10 will prevent any variation in the bias voltage of this valve and therefore the current at the output of amplifier 4 'will not be affected. During the negative half periods of the applied modulation voltage, opposite effects will occur.
The invention is not limited to the particular devices described above and shown in the accompanying drawings, and it is obvious that the said invention can be applied to all known devices; for example, the invention is not limited to series modulation devices and it is obvious that the different amplifiers can be constituted by triodes or by valves having more than three electrodes, while these amplifiers can be constituted by single valves or by several valves connected in parallel or in opposition or in any other suitable ways.
In addition, it is obvious that it is not necessary that the two high-frequency high-power amplifiers supply a single charging circuit and, if desired, each amplifier can be arranged so as to supply one. separate antenna.
CLAIMS.
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