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"MONTAGE DE DEMODULATEUR POUR LA RECEPTION D' OSCILLATIONS ELECTROMAGNETIQUES"
Une démodulation exige la formation de combinaisons de fréquences. Dans les émetteurs modulés, ces combinaisons sont formées par la fréquence porteuse et la bande de fréquences latérale, tandis que dans les émetteurs non modulés, lea fréquences combinées sont constituées par la fréquence d'émission et la fréquence d'hétérodynage.
La combinaison de fréquences s'établit toujours lorsque les deux tensions initiales de fréquence différente se mnlti- plient l'une par l'autre. Ceci peut être obtenu de la manière
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la plus simple, en faisant agir le mélange de fréquences sur un dispositif à rapport]intensité tension non linéaire et de préférence quadratique (détectrice à cristal, audion, diode, amplificateur de courant redressé, etc..).
Tous les dispositifs fonctionnant de cette manière pré- sentent certains inconvénients que le dispositif décrit ci- après permet de supprimer totalement ou en partie.
Un effet de multiplication des deux tensions l'une par l'autre se présente, par exemple, dans un tube à plusieurs grilles établi de telle manière que la pente de la caractéris- tique du courant anodique en fonction de l'une des grilles dia peut être réglée par la tension à une deuxième grille.
Ceci est le cas, entre autres, dans les tubes à grille de charge d'espace, lesquels présentent toutefois l'inconvénient que la grille de charge d'espace, laquelle est portée à un potentiel positif, est traversée par du courant et consomme de la puis- sance. C'est également le cas d'un tube à grille protectrice, pourvu d'une grille auxiliaire H disposée entre l'anode A et la grille protectrice S1. On obtient une nouvelle amélioration en prévoyant entre cette grille auxiliaire et l'anode, une deuxième grille protectrice S2.
(Une telle disposition est à la base des schémas de connexions explicatifs annexés). Dans les deux cas, la pente de la caractéristique d'anode peut varier en fonction de le,-grille de commande, à savoir, dans le premier cas, par le réglage de la tension de la grille de charge d'es- pace et, dans le deuxième cas, par le réglage de la tension de la grille auxiliaire. Le produit des deux tensions se présente alors comme suit : ia = S. egl. D'autre part, S= K. eg2 , K étant une constante pouvant être choisie à volonté, S, la pente, ia le courant d'anode et eg1 eg2 les tensions de grille.
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Par substitution, on obtient : ia = K .eg1 eg2
Par conséquent, lorsqu'on applique aux deux grilles le mélange de fréquences (dénommé ci-après le spectre de réception) (Fig. 1), il se produit une élévation an carré et, par là, la formation des combinaisons de fréquences, c'est-à-dire la démo dulation, sans qu'il y ait un rapport non linéaire entre le courant anodique et chaque tension de grille individuelle. Cette disposition présente par rapport à l'audion, l'avantage que 1-'amplitude devant être reçue sans distorsion inadmissible, peut être très grande, vu que la dite disposition ne donne pas lieu à un décalage des potentiels de repos des grilles, décalage qui, dans le cas de l'audion, provoque une détection supplémentaire et nuisible par la plaque.
La disposition précitée supprime en même temps la combinaison condensateur de grille - résistance de fuite de grille, combinaison susceptible de provoquer des distorsions linéaires et non linéaires. Comparée au détecteur par l'anode, cette disposition présente l'avantage que le point de fonctionnement des deux grilles peut être facilement prévu de telle manière que la pente moyenne du domaine exploré diminue avec l'accroissement de l'amplitude, de sorte qdon ob- tient un amorçage souple des oscillations dans les montages à réaction. Il est bien entendu que, suivant l'étendue différente du domaine de commande des deux grilles, on peut amener à l'une de celles-ci une partie seulement de la tension de l'autre (fig. 2).
Cette disposition permet également un réglage automatique du volume du son, en utilisant une variation du courant anodi" que continu, variation dépendante de l'amplitude de l'onde porteuse, pour obtenir une tension de polarisation variable, soit des deux grilles commandées, soit de la grille seule qui
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règle la pente seulement. Ceci peut être obtenu, dans les tubes choisis pour les schémas de connexion suivant l'inven- tion, par l'intercalation d'une résistance W dans le conducteur de cathode (Fig. 3).
La démodulation par l'utilisation de l'effet de multipli- cation des tensions des deux grilles différentes d'un tube offre des avantages particuliers lorsque ces deux grilles re çoivent des tensions diff érentes. Le cas le plus simple est celui de la réception hétérodyne d'un émetteur non modulé. Dans ce cas , on applique la fréquence de réception à une grille et la fréquence d'hétérodynage à l'autre, ce qui permet d'obtenir un découplage de l'hétérodyne, (Fig. 4).
On peut également produire la fréquence d'hétérodynage dans le conducteur d'anode, par un couplage à réaction de l'une des deux grilles avec un circuit accordé, et appliquer la fréquence de réception à l'autre grille, ce qui permet de supprimer le désaccord du circuit d'entrée, désaccord réduisant la sensibilité inévitable dans les dispositifs produisant eux- mêmes l'hétérodynage, cette disposition permettant d'économiser un tube par rapport aux montages à l'hétérodynage séparé (Fig.
5).
Il y a lieu de souligner l'importance particulière que présentent les dispositifs dans lesquels, lors de la réception d'oscillations modulées, on applique à une grille le spectre de réception et, à l'autre grille, la tension alternative de la fréquence de l'onde porteuse de l'émetteur qu'on désire recevoir. Lors de la réception d'émetteurs modulés en amplitude, avec démodulateurs dont le fonctionnement est basé sur des rapports intensité-tension non linéaires, on obtient les com- binaisons de fréquences constituées par chacune des fréquences contenue dans le spectre de récepion, d'une part, et chaque autre
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fréquence, d'autre part.
Il s'ensuit que plusieurs émetteurs à fréquences voisines sont démodulés simultanément et que, par conséquent, les fréquences modulées de tous les émetteurs reçus existent à la sortie du démodulateur. Grâce à l'emploi de moyens sélecteurs de haute fréquence, les amplitudes des émetteurs indésirables, comprises dans le spectre de réception, sont atténuées au possible, de telle manière que les amplitudes desfréquences de modulation indésirables,deviennent @ pe- tites par rapport à l'amplitude des fréquences de modulation de l'émetteur désiré. (L'amplitude d'une combinaison de fré- quences est directement proportionnelle au produit des ampli- tudes des deux fréquences initiales).
Pour obtenir les atté- nuations voulues, notamment dans le cas d'un rapport défavora- ble des intensités de champ (un faible émetteur désiré et un puissant émetteur perturbateur), il est nécessaire de faire un usage considérable de moyens sélecteurs de haute fréquence, lequel devient très coûteux,notamment dans le cas d'un contrôle simultané de plusieurs circuits. Lorsque la démodulation est effectuée de telle manière qu'on applique le spectre de récep- tion à une grille d'un tube répondant aux conditions spécifiées plus haut, et une tension alternative de la fréquence de l'onde porteuse de l'émetteur désiré, à l'autre grille de ce tube, on obtient la formation de combinaisons de fréquences mais ceci exclusivement entre la fréquence porteuse, d'une part, et les autres fréquences du spectre de réception, d'autre part.
Dans ce cas, les combinaisons de fréquences audibles sont four- nies exclusivement par les fréquences du spectre suffisamment rapprochées de la fréquence porteuse, mais non pas par les combinaisons de la fréquence porteuse avec les fréquences des bandes de fréquences latérales, de sorte qu'une sélection de haute fréquence n'est pas nécessaire, à condition que les rapports
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entre le courant anodique et la tension de la grille à laquelle est appliqué 'le spectre de réception soit parfaitement linéaire.
Toutefois, même là où par suite d'une commando qui n'est pas parfaitement linéaire, il se produit des combinaisons de fré- quences indésirables, on peut,par le choix d'une étendue aus- si linéaire que possible, de la caractéristique et par les amplitudes suffisamment petites du spectre de réception, main- tenir l'amplitude des combinaisons de fréquences indésirables petite. ' par rapport aux amplitudes des combinaisons de fréquen- ces formées par la multiplication voulue du spectre de récep- tion par la tension alternative porteuse de l'autre grille, ce résultat pouvant également être obtenu, notamment par le choix d'une grande amplitude pour la tension supplémentaire.
Par conséquent, la disposition qui vient d'être décrite présente des propriétés de sélection et permet, sinon une suppression complète des moyens sélecteurs, au moins une économie consi- dérable dans l'emploi de ceux-ci.
Concernant cette disposition, il y a encore lieu de faire remarquer qu'en cas de réception d'émetteurs modulés en fréquence,avec deux bandes de fréquences latérales, la tension alternative porteuse additionnelle doit s'accorder non seulement en fréquence, mais aussi, et ceci le plus exac- tement possible, en phase, avec la tension comprise dans le spectre de réception de l'onde porteuse. La nature de la ten- s ion additionnelle sera appliquée plus loin.
Alors que les dispositifs basés sur des rapport intensité- tension non linéaires, ne permettent pas de réaliser la démo- dulation d'un spectre provenant d'émetteurs modulés en fréquen- ce, et ceci en raison du déphasage, comparativement à la modu- lation en amplitude, entre les fréquences porteuses et les fréquences des bandes latérales, le dispositif du genre décrit
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dans la présente permet également la démodulation de tels spectres de fréquences. A cet effet, il suffit d'appliquer à l'une des grilles le spectre de réception et à l'autre grille, une tension alternative de fréquence de l'onde porteuse de l'émetteur voulu, la tension additionnelle devant toutefois être décalée en phase de 90 par rapport à la tension de l'onde porteuse, comprise dans le spectre de réception.
(fêtant la fréquence de circuit de l'onde porteuse, ¯ # labasse fréquence de modulation, S l'amplitude de bande latérale, T l'amplitude de l'onde porteuse; le spectre de réception aura, dans le cas d'une modulation en fréquence, la forme suivante :
S sin (#+¯#)t + T cos w t + S sin (#- ¯#)t.
La multiplication par une tension M cos w t, laquelle est en phase avec la tension de l'onde porteuse T cos # t, comprise'dans le spectre, fournit les expressions qui donnent la fréquence de modulation :
EMI7.1
SM cos ca t sin (c+4ca)t t SM cos c. t sin (wAw)t de sorte que les expressions exclusivement en ¯ #, prennent la forme suivante :
EMI7.2
2 SDI sin(4 u )t + SE sin(1't A w)t 1: 0
Par contre, la multiplication par une tension additionnel- le M sin w t décalée de 90 par rapport à la tension d'onde porteuse T cos w t contenue dans le spectre de réception, donne:
1/2 SM sin w t sin (#+¯#)t + 1/2SM sin #t sin (#-¯ #)t
2 d'où les expressions exclusivement en :
EMI7.3
2 SM cos (MQ cv )t + 1 SM cos (A uj )t s SM cos (1 w)t
En ce qui concerne les dispositifs dans lesquels l'une des deux grilles dont les tensions doivent être multipliées l'une par l'autre, reçoit le spectre'de réception, tandis que l'autre grille reçoit une tension de la fréquence de l'onde porteuse de l'émetteur désiré, il y a lieu de considérer ce
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qui suit quant à la nature de la tension additionnelle en ques- tion :
Généralement, on utilise cet effet une génératrice se trouvant à l'endroit de la réception. Il est bien entendu qu'il est également possible de séparer l'onde porteuse du spectre de réception par filtrage (éventuellement après une nouvelle am- plification) et l'appliquer à la deuxième grille.
Etant donnée la nécessité de maintenir l'égalité de fréquence et les rap- ports des phases, il paraît nécessaire d'influencer, à l'aide de moyens connus (par entraînement , par exemple) la fréquence et la phase de la tension additionnelle par la fréquence et la phase de la tension d'onde porteuse contenue dans le spectre de réception. On peut également, tout au moins en cas de démodulation d'émetteurs modulés en amplitude, utiliser le même tube comme démodulateur et comme génératrice.
Il y a encore lieu de remarquer que dans les deux dispo- sitions avec addition de la tension alternative d'onde porteuse, on peut réaliser un réglage automatique du volume du son de la même manière que celle décrite plus haut avec référence à la Fig. 5.
REVENDICATIONS.
@
1 - Dispositif démodulateur pour la réception d'oscilla- tions électromagnétiquesutilisant un tube à plusieurs grilles, caractérisé en ce que les tensions alternatives, dont la mul- tiplication les unes par les autres donne lieu à la formation de combinaisons de fréquences, sont appliquées à deux grilles différentes, la disposition étant telle que la pente du courant anodique en fonction de la tension de l'une des grilles est influencéepar la tension de l'autre grille.
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"MOUNTING OF DEMODULATOR FOR THE RECEPTION OF ELECTROMAGNETIC OSCILLATIONS"
Demodulation requires the formation of combinations of frequencies. In modulated transmitters, these combinations are formed by the carrier frequency and the side frequency band, while in unmodulated transmitters, the combined frequencies are formed by the transmission frequency and the heterodyning frequency.
The combination of frequencies is always established when the two initial voltages of different frequencies are multiplied by each other. This can be achieved in the way
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the simplest, by making the mixture of frequencies act on a device with a nonlinear and preferably quadratic current / voltage ratio (crystal detector, audion, diode, rectified current amplifier, etc.).
All the devices operating in this way have certain drawbacks which the device described below makes it possible to eliminate totally or in part.
A multiplication effect of the two voltages by each other occurs, for example, in a tube with several gates established in such a way that the slope of the characteristic of the anode current as a function of one of the gates dia can be adjusted by voltage at a second gate.
This is the case, among others, in space charge grid tubes, which however have the disadvantage that the space charge grid, which is brought to a positive potential, is traversed by current and consumes the power. This is also the case with a tube with a protective grid, provided with an auxiliary grid H arranged between the anode A and the protective grid S1. A further improvement is obtained by providing between this auxiliary grid and the anode, a second protective grid S2.
(Such an arrangement is the basis of the accompanying explanatory connection diagrams). In both cases, the slope of the anode characteristic can vary depending on the control grid, i.e., in the first case, by adjusting the voltage of the space charge grid and , in the second case, by adjusting the voltage of the auxiliary grid. The product of the two voltages is then presented as follows: ia = S. egl. On the other hand, S = K. eg2, K being a constant which can be chosen at will, S, the slope, ia the anode current and eg1 eg2 the gate voltages.
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By substitution, we obtain: ia = K .eg1 eg2
Consequently, when the mixing of frequencies (hereinafter referred to as the reception spectrum) (Fig. 1) is applied to the two grids, there occurs a squared rise and, thereby, the formation of the combinations of frequencies, c 'that is, demodulation, without there being a non-linear relationship between the anode current and each individual gate voltage. This arrangement has the advantage over audio that 1-'amplitude must be received without inadmissible distortion, can be very large, since said arrangement does not give rise to a shift in the rest potentials of the grids, shifting which, in the case of hearing, causes additional and detrimental detection by the plaque.
At the same time, the aforementioned arrangement eliminates the combination of gate capacitor - gate leakage resistance, a combination liable to cause linear and non-linear distortions. Compared with the detector by the anode, this arrangement has the advantage that the operating point of the two grids can be easily predicted in such a way that the average slope of the area explored decreases with the increase in amplitude, so qdon ob - holds a flexible initiation of oscillations in reaction assemblies. It is understood that, depending on the different extent of the control range of the two gates, it is possible to bring to one of them only part of the voltage of the other (FIG. 2).
This arrangement also allows automatic adjustment of the volume of the sound, by using a variation of the continuous anode current, variation dependent on the amplitude of the carrier wave, to obtain a variable bias voltage, either of the two controlled gates, or of the grid alone which
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adjusts slope only. This can be obtained, in the tubes chosen for the connection diagrams according to the invention, by the intercalation of a resistor W in the cathode conductor (Fig. 3).
Demodulation by the use of the effect of multiplying the voltages of the two different gates of a tube offers particular advantages when these two gates receive different voltages. The simplest case is that of heterodyne reception from an unmodulated transmitter. In this case, we apply the reception frequency to one gate and the heterodyne frequency to the other, which makes it possible to obtain a decoupling of the heterodyne, (Fig. 4).
It is also possible to produce the heterodyning frequency in the anode conductor, by feedback coupling of one of the two gates with a tuned circuit, and to apply the reception frequency to the other gate, which makes it possible to eliminate the input circuit disagreement, disagreement reducing the inevitable sensitivity in the devices themselves producing the heterodyning, this arrangement making it possible to save a tube compared to assemblies with separate heterodyning (Fig.
5).
It is necessary to underline the particular importance of the devices in which, during the reception of modulated oscillations, the reception spectrum is applied to one grid and, to the other grid, the alternating voltage of the frequency of the carrier wave of the transmitter to be received. When receiving amplitude modulated transmitters, with demodulators whose operation is based on non-linear current-voltage ratios, the combinations of frequencies are obtained consisting of each of the frequencies contained in the reception spectrum, of a share, and each other
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frequency, on the other hand.
It follows that several transmitters at neighboring frequencies are simultaneously demodulated and that, therefore, the modulated frequencies of all the received transmitters exist at the output of the demodulator. Thanks to the use of high frequency selector means, the amplitudes of the unwanted transmitters, included in the reception spectrum, are attenuated as much as possible, so that the amplitudes of the unwanted modulation frequencies become small in relation to the frequency. amplitude of the modulation frequencies of the desired transmitter. (The amplitude of a combination of frequencies is directly proportional to the product of the amplitudes of the two initial frequencies).
To obtain the desired attenuations, especially in the case of an unfavorable field strength ratio (a desired weak emitter and a powerful disturbing emitter), it is necessary to make considerable use of high frequency selector means, which becomes very expensive, in particular in the case of simultaneous control of several circuits. When the demodulation is carried out in such a way that the reception spectrum is applied to a grid of a tube meeting the conditions specified above, and an AC voltage of the frequency of the carrier wave of the desired transmitter, at the other grid of this tube, the formation of combinations of frequencies is obtained, but this exclusively between the carrier frequency, on the one hand, and the other frequencies of the reception spectrum, on the other hand.
In this case, the combinations of audible frequencies are provided exclusively by the frequencies of the spectrum sufficiently close to the carrier frequency, but not by the combinations of the carrier frequency with the frequencies of the side frequency bands, so that a high frequency selection is not necessary, provided that the
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between the anode current and the voltage of the gate to which is applied 'the reception spectrum is perfectly linear.
However, even where, as a result of a commando which is not perfectly linear, undesirable combinations of frequencies occur, one can, by choosing an extent as linear as possible, of the characteristic and by sufficiently small amplitudes of the receive spectrum, keeping the amplitude of undesirable frequency combinations small. 'with respect to the amplitudes of the combinations of frequencies formed by the desired multiplication of the reception spectrum by the alternating voltage carrying the other gate, this result can also be obtained, in particular by the choice of a large amplitude for the extra tension.
Consequently, the arrangement which has just been described has selection properties and allows, if not a complete elimination of the selection means, at least a considerable saving in the use of the latter.
Regarding this arrangement, it should also be noted that in the event of reception of frequency modulated transmitters, with two lateral frequency bands, the additional carrier alternating voltage must be tuned not only in frequency, but also, and this as exactly as possible, in phase, with the voltage included in the reception spectrum of the carrier wave. The nature of the additional voltage will be applied later.
While devices based on non-linear current-voltage ratios do not allow demodulation of a spectrum coming from frequency modulated transmitters, and this because of the phase shift, compared to the modulation. in amplitude, between the carrier frequencies and the frequencies of the side bands, the device of the type described
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herein also enables demodulation of such frequency spectra. To this end, it suffices to apply to one of the gates the reception spectrum and to the other gate, an alternating voltage of the frequency of the carrier wave of the desired transmitter, the additional voltage having, however, to be shifted in phase of 90 with respect to the voltage of the carrier wave, included in the reception spectrum.
(celebrating the circuit frequency of the carrier wave, ¯ # the low modulation frequency, S the sideband amplitude, T the amplitude of the carrier wave; the receive spectrum will, in the case of modulation in frequency, the following form:
S sin (# + ¯ #) t + T cos w t + S sin (# - ¯ #) t.
Multiplication by a voltage M cos w t, which is in phase with the voltage of the carrier wave T cos # t, included in the spectrum, provides the expressions which give the modulation frequency:
EMI7.1
SM cos ca t sin (c + 4ca) t t SM cos c. t sin (wAw) t so that expressions exclusively in ¯ # take the following form:
EMI7.2
2 SDI sin (4 u) t + SE sin (1't A w) t 1: 0
On the other hand, the multiplication by an additional voltage - M sin w t offset by 90 with respect to the carrier wave voltage T cos w t contained in the reception spectrum, gives:
1/2 SM sin w t sin (# + ¯ #) t + 1 / 2SM sin #t sin (# -¯ #) t
2 hence the expressions exclusively in:
EMI7.3
2 SM cos (MQ cv) t + 1 SM cos (A uj) t s SM cos (1 w) t
With regard to devices in which one of the two gates whose voltages are to be multiplied by each other, receives the receiving spectrum, while the other gate receives a voltage of the frequency of the carrier wave of the desired transmitter, it is necessary to consider this
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following as to the nature of the additional voltage in question:
Generally, a generator located at the reception location is used for this effect. Of course, it is also possible to separate the carrier wave from the reception spectrum by filtering (possibly after a new amplification) and to apply it to the second grid.
Given the need to maintain the frequency equality and the phase ratios, it seems necessary to influence, using known means (by driving, for example) the frequency and the phase of the additional voltage by the frequency and phase of the carrier wave voltage contained in the reception spectrum. It is also possible, at least in the case of demodulation of amplitude modulated transmitters, to use the same tube as demodulator and as generator.
It should also be noted that in the two arrangements with addition of the alternating carrier wave voltage, an automatic adjustment of the volume of the sound can be carried out in the same manner as that described above with reference to FIG. 5.
CLAIMS.
@
1 - Demodulator device for the reception of electromagnetic oscillations using a tube with several gates, characterized in that the alternating voltages, the multiplication of which one by the other gives rise to the formation of combinations of frequencies, are applied to two different gates, the arrangement being such that the slope of the anode current as a function of the voltage of one of the gates is influenced by the voltage of the other gate.