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Bel TELEPHONE 14&MFACTUPING COI1ANY
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DISPOSITIFS TRANSLATEURS D'ONDES ELECTRIQUES
L'invention se rapporte à des réseaux artificiels d'affaiblis -sement, ainsi qu'aux systèmes pour la transmission d'ondes électri -ques utilisant ces réseaux. Son but est de contrôler l'amplitude et la phase des ondes, comme par exemple le contrôle des relations de gain et de phase dans les systèmes amplificateurs à alimentation en retour négative. Elle a aussi pour but de contrôler l'impédance et l'affaiblissement du réseau artificiel, ainsi que les relations existant entre ces valeurs, comme par exemple la relation des impé- danoes images des atténuations ajustaoles,à leur variation d'affai-
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-blissement.
Dans une des formes spécifiques de réalisation de l'inven- tion, on utilise un réseau artificiel d'affaiblissement à triple capacité et à trois bornes, par exemple un réseau de condensateurs en T ou # avec des moyens pour déplacer relativement les plaques ou armatures de chacun des dits condensateurs simultanément, afin de faire varier l'affaiblissement provoqué par le réseau. Les condensa- teurs ont leurs armatures de forme telle qu'ils produisent une cer- taine relation déterminée entre l'affaiblissement du réseau et ses capacités images, de manière par exemple que ces capacités restent constantes pendant que l'affaiblissement varie.
Certains faits caractéristiques de l'invention se rapportent à des applications de ces réseaux à condensateurs variables, comme par exemple leur application aux mesures de pertes de transmission, µ. la compensation automatique des variations d'affaiblissement d'une ligne de transmission produites ar des changements de températures, et au réglage du gain des amplificateurs accordés sans modifier leur accord.
L'invention trouveson application dans un sytème de contrôle automatique qu gain pour compenser les variations d'affaiblissement produites aans une ligne à courants porteurs par des variations de températures auxquelles cette ligne est soumise. Un amplificateur à alimentation en retour négative cans la ligne, a dans son chemin de retour un égalisateur d'affaiblissement tel que par exemple celui décrit cans le brevet américain 1.956.547, et un réseau de conaensa- teurs en forme de T,tel que celui mentionné ci-dessus. Le réseau de condensataurs fonctionne pour régler l'affaiblissement du chemin d' alimentation en retour et par suite le gain de l'amplificateur.
Le réseau ae condensateurs peut avoir deux de ses bras connectés à tra- vers le circuit de sortie de l'égalisateur,ou une partie d'une impé- dance terminus pour T égalisateur, afin de servir comme fin diviseur de voltage à raport variable, tandis fue son troisième bras est
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connecté en série avec le circuit d'entrée par rapport au chemin grille-cathode dans le premier tube de l'amplificateur afin de cor- riger l'erreur causée par l'impédance dans laquelle l'égalisateur agit, et due aux deux autres bras du réseau en T ou aux impédances restantes attachées au circuit de sortie de l'égalisateur le'estè- dire le dispositif à résistance terminant d'égalisateur, le transfor -mateur d'entrée de l'amplificateur,
ou le circuit d'entrée et le circuit grille de l'amplificateur que le circuit d'entrée alimente).
Le réseau en T de condensateurs peut être réglé par des moyens répon -dant aux effets de changement de températures auxquels la ligne de transmission est soumise. Ces moyens peuvent être d'un type convena -ble quelconque, comme par exemple un système de contrôle du gain avec fil pilote, du type décrit dans le brevet précédemment mentions
D'autres buts ou aspects de l'invention apparaissent mieux de la description suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci :
Les figures 1 à 6A montrent des unités de condensateurs varia -bles à trois directions conformes à l'invention, les figures 1 à SA se rapportant à des réseaux en forme de T tandis que les figures 4 à 6A se rapportent à des réseaux en #W.
La figure 7 donne le schéma d'une forme de réalisation de 1' invention appliquée comme circuit de mesure des pertes de transmissi -on.
Les figures 8 à 10 donnent les schémas de trois formes de ré- alisation de l'invention appliquées commeamplificateurs accordés.
Les figures 11 et 12 sont deux formes de réalisation de 1' invention constituant des systèmes égalisateurs de transmission.
Les figures 13 et 14 montrent des courbes se rapportant à une méthode pour déterminer des formes convenables de plaques de conaensateurs.
Suivant la figure 1, un réseau de condensateurs On! Cb, Cc en forme de T constitue un atténuateur variable pour ondes transmises à travers lui, par exemple des bornes 1 et 2 aux bornes 3 et 2.
Le réseau est représenté comme se terminant dans ses capacités ima- ges C01, C02, une source de voltage e étant placée en série avec la
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capacité terninus C 01.
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Les condensateurs Ca, cb' C comprennent chacun une paire de plaques ou armatures mobiles a,, ad; b2' bd; c3' 0d' La partie du réseau ayant le potentiel des plaques ad, bd, cd est désigné par d.
Des moyens peuvent être prévus, tels que ceux indiqués figures 2 et 2, ou figures 3 et'SA, décrites par la suite, pour faire varier la capacité de Cc simultanément avec et en sens opposé des capacités
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des condensateurs Ca et Cb, la capacité de Cc augmentant quand les capacités de 'va et Cb diminuent, et la capacité de Cc diminuant quand celles de Ca et Cb augmentant. Suivant l'invention,les plaques des conducteurs, bien que .montrées comme étant des segments de cer-
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elles dans un but de simplicité, peuvent avoir des formes telles que celles expliquées par la suite afin d'assurer les propriétés suivantes.
1) Des capacités images, à chaque extrémité du réseau, indépendants de la position des plaques associées avec l'affaiblissement qui va- rie avec cette position (c'est-à-dire des capacités images indépen- dantes de la variation d'affaiblissement).
2) .Les capacités images indépendantes de la position des plaques
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comme en (1) et difréisntes les unes des autres.
3) Des capacités images et un affaiblissement qui dépendent tous deux d'une manière quelconque voulue de la position des plaques.
Ces propriétés peuvent être obtenues en déterminant l'atténua
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-tion, ainsi .4util est expliqué ci-après, conformément aux formules qui relatent les capacités Ca, 0bs Cd, avec leurs capacités images col' 02 et son affaiblissement constant '<9* , qui est la partie réelle ae la constante de transfert; la partie imaginaire étant zéro. des formules sont :
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Ici # est exprimé en népers. La signification de la capacité image apparaît de la relation :
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où ZI est l'impédance image et CI la capacité image. uand Ca = Cb, les capacités images C01 et C02 sont égales et l'arrangement en T est symétrique.
Les réseaux établis pour avoir la propriété (1) ou la propriété (2), mentionnées ci-dessus, offrent la caracté- ristique importante suivante :
4) Le réseau présente une capacité constante à une extrémi -té, indépendamment de la position de la plaque quand l'autre extré -mité se termine dans sa capacité image.
L'atténuateur variable de la figure 1 peut être réalisé par exemple sous la forme montrée figures 2 et 2A, qui représentent res- pectivement une vue de face et une vue de côté d'un condensateur com- prenant les capacités Ca, Cb, Cc. Les plaques a1, b2 et c3 sont fi- xes ou stationnaires. Un axe S peut tourner en des directions oppo- sées,ainsi qu'il est indiqué par les flèches arrondies indiquées sur la figure. Cet axe S porte les plaques ad, bd, cd, ces quatre élé- ments étant en connexion électrique directe et au même potentiel.
Quand l'axe tourne de manière que la plaque ad se rapproche de a1, la capacité Ca s'sceroft, et alors, la plaque bd se rapproche aussi de la plaque b2 accroissant la capacité Cb tandis que la plaque od s'éloigne de c3, ce qui diminue la capacité cC.
La forme des plaques mobiles qui convient pour obtenir la re- lation voulue entre l'angle de rotation en degrés et l'insertion de pertes de l'atténuateur, en décibels, peut être déterminée au mo- yen des équations I et III qui se rapportent à la capacité et aux pertes. Par exemple on peut considérer le cas simple dans lequel la relation recherchée entre le et la perte en décibels est de forme linéaire, et va d'une perte nulle pour = 1800 à 48 décibels pour # = 0, les impédances images étant c01 = 50 micro-farads et c02
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= 100 micro-farads. La courbe H de la figure 13 montre la relation existant entre les angles et les pertes dans ce cas.
La courbe L montre la relation existant entre les pertes de l'atténuateur et la capacité de l'un des éléments ou condensateurs, tel que Ca, et est
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établie d'après la formule I donnant 0.. En supposant que Ca est fait d'une capacité fixe de 50 micro-farads plus un condensateur va-
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riable à air dont la capacité est désignée par 0 à , los valeurs de cette capacité Câ -)our différents angles sont données par la relati- on C' a = C a -50. . De cete manière des valeurs de ct a correspondant à des angles de 3e , 45 , 60 ..... peuvent être obtenues des valeurs correspondantes de Ca données par la courbe L pour ces angles. ces
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valeurs de f et Ci sont mentionnées aans les deux premières colon- nen du tableau ci-après.
Les différences entre les valeurs successi- ves de C'a sont désignées dans la troisième colonne C et ces va-
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leurs sont utilisées, commeindiqué ci-après, pour obtenir la quatri- ème colonne du tableau.
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top (der3Sj C L1 C r/k
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<tb> 30 <SEP> .71 <SEP> . <SEP> 49 <SEP> 1.646
<tb> 45 <SEP> 1.20 <SEP> . <SEP> 65 <SEP> 1.934
<tb>
<tb> 60 <SEP> 1. <SEP> 85 <SEP> 1.15 <SEP> 2.228
<tb>
<tb>
<tb> 75 <SEP> 3, <SEP> 00 <SEP> 1.50 <SEP> 2.964
<tb>
<tb> 90 <SEP> 4. <SEP> 50 <SEP> 2,50 <SEP> 3.385
<tb>
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le-5 7,î0 3.6 4.3'70
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<tb> 120 <SEP> 10. <SEP> 6 <SEP> 5.0 <SEP> 5.
<SEP> 244
<tb>
<tb> 135 <SEP> la.6 <SEP> 5.C <SEP> 6.18
<tb>
<tb>
<tb> 15c <SEP> 20.6 <SEP> 6 <SEP> .18 <SEP>
<tb>
Da capacité pour un secteur de 15 d'un ensemble de disques
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circulaires de rayon r est r2/24k2 06 k est une constante dépen- sant de la s.:sratian des plaques et ce la constante diélectrique du miliell, en supposant l'unité pour un condensateur à air. Ainsi des valeurs successives de # C, les rayons des secteurs successifs du condensateur à air peuvent être calculés par la formule
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rc r 2 /24k 2 = A C .
Les valeurs résultantes de r/k sont données dans le tableau. La pre- mière valeur est úonnée par I4 r2/12k2 = .71 c'est-à-dire en suppo- sant le premier la comme un secteur d'un condensateur circulaire de rayon ± . Ces valeurs de r/k, portées en ordonnées, donnent la courbe
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M par rapport à Ca et la courbe N par rapport à # Les courbes peuvent être redressées par calcul pour des différences d'angles plus petites si les courbes M et N, tracées à travers les points calculés ci-dessus, ne sont point suffisamment exactes pour le but proposé.
La courbe polaire correspondant à. N est la courbe ) de la fi -gure 14 qui montre la forme de la plaque mobile ad du condensateur Oa,la a1 plaque ad. étant par exemple serai-circulaire avec un rayon au moins aussi grand que le rayon maximum de la plaque déterminées
Les formes des plaques mobiles des condensateurs Cb et Cc peuvent être pour de la manière Indiquée ci- dessus Cc, la plaque ad, les formules II et III étant utilisées dans ce cas respectivement pour Cb et #2d# au lieu de la formule I.
Les courbes H, L, M, N, 0, montrent les relations existant entre les angles de rotation, la perte, la capacité de l'un des élé- ments de l'atténuateur, et le rayon (excepté une constante)du conden -sateur mobile à air donnant la capacité voulue pour un cas particu- lier. La même procédure peut être suivie pour des cas plus compliqué comme par exemple quand la perte ne doit pas être proportionnelle- ment linéaire à l'angle de rotation.
Le cas général sera maintenant considéré pour déterminer la formule générale du rayon. Une surface élémentaire d'une plaque roter de condensateur est K#2d# et l'élément de capacité d'un ensem -ble de plaques semblablesest f' si K est une constante. Cet élément de capacité doit être égal à dC = (# d#si (#) C = f K#2 exprime la relation entre la capacité et l'angle. Dès lors (# f' # = ).
Cependant la relation entre la capacité et l'angle est donnée indirectement par les équations I à III connectant capacités et per- tes, et la relation voulue entre l'angle et la perte. On a dès lors (#) F f1
C = (#) f1 (F(#)) dC ) f'1 (F (#)) d# ) fi (F ( ) ). F' ( ) et K2# = fi (F(#)). F' (#)d# IV
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Cela donne un moyen de calculer # pour différentes valeurs de l'angle 50 si les relations fondamentales sont connues. Le proeé -dé graphique montré ci-dessus peut être appliqué si ces relations sont inconnues ou donnent une forme trop compliquée à l'équation IV.
Un autre exemple d'arrangement réalisait l'atténuateur de la figure 1 est montré figures 3 et 3à qui montrent respectivement une vue degauche et une vue de face d'un condensateur comprenant les ca- pacités C , Cb, Cd. Les plaques a'1, b'Z, c'3 sont fixes ou stationnai- res et correspondent respectivement aux plaques a1, b2, c3 des figu- res 1, 2 et 2A. L'axe S' peut tourner en directions opposées et cor- responà à l'axe S des figures 2 et 2A. L'axe S' porte deux plaques d', ces trois éléments ayant une connexion électrique directe et état au même potentiel. Ils correspondent aux parties a, ad, bd, cd des figures 1, 2 et 2A. Quand l'axe S' tourne amenait d' vers et 1 et b'2, les capacités Ca et Cb s'accroissent, tandis que la plaque dt, s'éloignant des plaques C', réduit la capacité Cc.
L'emploi de deux plaques d' (ou d'une forte plaque) au lieu d'une simple plaque mince, tend à réduire la capacité directe entre ai et b'2. Si on le désire l'une ou l'autre des deux plaques c'E peut être omise.
La figure 4 montre un circuit correspondant à celui de la fl@ gure 1, excepté que le réseau en forma de T est remplacé par un ré- seau en forme de # de capacités CA, CB, CC, correspondant aux ca
A B C -pacités Ca' Cb' Cc, et constituant un atténuateur semblable à celui de la figure I. Des moyens peuvent être prévus pour fairevarier la capacité CA simultanément avec les capacités CB et CC et en sens op- posé,ainsi qu'il est indiqué sur les figures 5 ou 6 et 6A. Conformé- ment à la présente invention les plaques des condensateurs peuvent avoir la forme voulue pour assurer les propriétés précédemment men- tionnées en (1), (2), (3) et (4).
Ces propriétés peuvent avoir lieu
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si on établit 1' atténuateur en concordance avec les formules suivantes C 4 = j C 01 C 02 ; sinh tg C ¯¯ c01 . - L COl C02 tanhh sinh9
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uand CB = CC, les capacités images C01 et C02 seront égales et le réseau an # est symétrique.
L'atténuateur variable de la figure 4 peut être réalisé, par exemple ainsi qu'il est montré figure 5, qui donne une vue en éléva -tion d'un condensateur renfermant les capacités CA, CB, CC, Les plaques B1, C2, A1 sont fixes ou stationnaires. S1 et S2 sont des sections à conduction électrique d'un axe, et sont séparées par une section isolante S3. L'axe est à rotation réversible. La section S1 porte les plaques B3, C3 qui sont connectées à la borne 3. La section 32 porte la plaque A2 qui est connectée à la borne 2. uand l'axe tourne, amenant la plaque A2 vers la plaque A1, il accroît la capa- cité CA' mais il éloigne alors la plaque B3 de la plaque B1 ce qui réduit la capacité CB, et la plaque C3 de la planque C2, ce qui ré- duit la capacité CC.
Un autre exemple d'un arrangement réalisant l'atténuateur de la figure 4 est indiqué figures 6 et 6A qui montrent respectivement une vue latérale et une vue de face d'un condensateur comprenant les capacités CA, C , CC. La plaque A1 B1 est connectée à la borne 1 et correspond aux plaques A1 et B1 des figures 4 et 5. Bile est fixe en stationnaire. La plaque A2C2 est connectée à la borne 2 et corres -pond aux plaques A2 et C2 des figures 4 et 5. Elle est aussi fixe ou stationnaire. L'axe S4 peut tourner en des directions opposées et porte la plaque B3 C3 qui est connectée à la borne 3 et correspond aux plaques B3 et O3 des figures 4 et 5. Cet axe S4 porte aussi une douille ou manchon isolant 4 qui tourne avec l'axe et sur lequel est fixé une forte plaque E entraînée par l'axe.
Si on le désire la pla- que E peut être creuse ou faite de deux plaques minces connectées électriquement entre-elles. La capacité CB est celle s'exerçant entre la plaque A1 B1 et la plaque B3 C3 et la capacité CC est celle s'e- xerqant entre la plaque A2 C2 et la plaque B3 C3. La capacité CA est formée de trois composantes S'A en parallèle avec C1E et C2E en série. La composante C'A est la capacité directe s'exerçant entre la
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plaque A1 B1 et la plaque A2 C2 la composante C1E est la capacité s'exerçant entre la plaque A1 B1 et la plaque E; et la composante C2E est la capacité s'exerçant entre la plaque A2 C2 et la plaque E . uand l'axe S4 tourne, éloignant la plaque B3 C3 des plaques A1 B1 et A2 C2, les capacités CB et CC diminuent et la composante C'A s'accroît.
L'axe S4 rapproche aussi la plaque E des plaques A1 B1 et A2 C2, ce qui accroît les composantes C1E et CZE. n'importe quel atténuateur, décrit ci-dessus, peut être faci- lement établi pour fournir une perte en fonction du rapport de vol- tage de par exemple 40 à 80 décibels pour une simple section en T ou en # et fonctionne avec un simple contrôle calibré directement en fonction de la perte. Ce type d'atténuateur variable est moins cher à construire, d'un fonctionnement plus rapide, et particulièrement aux hautes fréquences plus facile à calibrer et plus exact que le ty -pe d'aténuateur variable à résistance, à présent en usage.
L'atté- nuateur à condensateurs variables peut être placé en série avec un nombre quelconque d'atténuateurs à condensateurs en T ou an # ,fixe ou variable, de la cême capacité image, et les pertes de la série d' atténuateurs sont directement additionnées. Cela étant, les atténua- teurs peuvent donc être connectés en tandem pour former un groupe de réseaut avec les impédances images des réseaux successifs équilibrés à chaîna jonction et avec le groupese terminant dansses impédances images. Ba constante de transfert du groupe est alors la somme des constantes de transtiert des réseaux individuels.
La figure 7 montre un exemple de ce fait dans l'application de l'atténuateur à la mesure de l'affaiblissement (perte d'insertion).
Le circuit de cette figure est du type général montré dans le brevet Américain No.1.261.096 pour mesurer la perte de transmission par la méthode de comparaison ou de substitution. Un oscillateur, ou une au- tre source convenable 6 de vltage de la fréquence pour laquelle les mesures de perte doivent être faites, fournit le courant à travers duer circuits dérivés vers un circuit qui comprend un détecteur 7 et
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un milliampère 8. Ce circuit peut être branché à l'un ou l'autre des circuits dérivés au moyen du commutateur 9. Le circuit dérivé inférieur comprend le réseau inconnu 10 dont l'affaiblissement doit être mesuré, et des impédances terminus 11 et 12. Le circuit déri- vé supérieur comprend un atténuateur 13, un chemin équilibreur 14, et un atténuateur calibré 15.
L'atténuateur 15 est montré à titre d'exemple comme un réseau en forme de T de capacités variables Ca, Cb, Ce, telles que celle indiquée figure 1, et peuvent être par exemple du type montré figures
2 et 2A, ou du type montré figures 3 et 5$. Le chemin 14 peut être un atténuateur d'un type semblable. Chacun de ces atténuateurs 13 et
14 peut être établi ainsi qu'il est indiqué ci-dessus avec ses pla- ques découpées pour assurer une capacité image constante,indépendan -te de leur déplacement angulaire. Les réseaux 14 et 15 peuvent a- voir leurs capacités images équilibrées à leur point de jonction. Le réseau 13 peut équilibrer l'impédance image du réseau 14, et le con -densateur 16 peut terminer le réseau 15 dans son impédance image à ses bornes de sortie.
Si on le désire, un disque (non montré) peut être connecté à l'axe (S ou S') de l'atténuateur 15 pour indiquer le déplacement angulaire des plaques de l'atténuateur,et ce disque peut être gradué directement en unités d'affaiblissement. Cet atté- nuateur peut être formé de manière à avoir une grande variation d' affaiblissement, par exemple 40 décibels ou plus, avec réglage au moyen d'un vernier de haute précision si on le désire. Ainsi qu'il est indiqué ci-dessus., un atténuateur variable tel que 15 dessert une rangée de fréquences beaucoup plus'grande qu'un atténuateur va- riable du type à résistance. L'exactitude des mesures d'atténuation données par le airouit de la figure 7 est indépendante de la fréquen -ce quand l'admittance de la dérivation de grille 17 est grande com- parativement à la capacité 16.
L'un quelconque des atténuateurs variables en T ou en # décrit ci-dessus, peut être appliqué au contrôle du gain dans les cir -cuits accordés, par exemple ainsi qu'il est montré sur les figures
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8 à 10 par l'application d'atténuateurs en forme de T dans les cir- cuits de tubes à vide. Ces circuits peuvent consister par exemple en amplificateurs accordés ou modulateurs de postes radiophoniques. L' atténuateur est indiqué comme étant un élément 20 d'un circuit d'@ couplement pour des tubes 21 et 22, et comme agissant dans une capa- cité 23.
Celle-ci est la capacité image de l'atténuateur à son ex- trémité de sortie. 'impédance de capacité 23 peut être, ou peut com -prendre, la composante capacitive de l'impédance d'entrée effective d'une charge (tel qu'un tube à vide 22) dont la composante restante de l'impéaance effective d'entrée est grande comparée à l'impédance de la capacité 23. La capacité d'entrée de l'atténuateur est dési- gnée par C0' ainsi qu'il est montré au dessin, et c'est la capacité image du réseau à son extrémité d'entrée. Cette capacité dépend de l'état de l'atténuateur, c'est-à-dire de sa perte.
Donc cette capa- cité peut former une partie fixe d'une capacité d'accord, le restant pouvant être soit fixe ou variable, et la perte de l'atténuateur peut varier sans modifier la capacité d'accord ou sans interférer avec la variation de l'accord. par exemple, sur la figure 8, le circuit d'accord est consti- tué par l'inductance 25, la capacité réglable CT2, et la capacité fi- xe CC, toutes en parallèle. Sur la figure 9, l'accord peut être ré- glé par la capacité réglable CT2 et la bobine d'accouplement 26, la capacité C étant constante.
Sur la figure 10 l'accord peut être mo- cifié par la capacité réglable CT2 qui, en parallèle avec la capaci- té fixe est en série avec l'inductance d'accord 27. Les amplifias @ -teurs accordés ou modulateurs, tels que ceux des figures 8 à 10,peu -vent être aetionés en réglant d'abord la partie variable CT2 de be capeelté d'accord, puis en contrôlant le gain par le réglage de l'at -ténu.teur 20. Ce,. ajustement du gain ne modifie pas l'accord.
Suivant un autre fait de l'invention, un atténuateur variable quelconque en T ou en # décrit ci-dessus,peut être ap liqué au con- trôle de la réaction ou ce l'alimentation en retour d'un système
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translateur d'ondes, ainsi qu'il est montra à titre d'exemples sur les figures 11 et 12. Cela a lieu par l'application d'un atténuateur en forme de T au contrôle automatique du gain d'amplificateurs pour compenser des changements d'affaiblissement dans les lignes de trans -mission. Ces changements peuvent être dus à des variations de tem- pératures ou autres conditions atmosphériques auxquelles la ligne est soumise.
Sur la figure 11, un amplificateur comprend les tubes 31, 32, 33 connectés en cascade, et reçoit les ondes d'une ligne ou circuit L aboutissant dans le transformateur T1, Ces ondes amplifiées passeit à travers le transformateur de sortie 52 et s'écoulent vers le cir- cuit de sortie L2. Les circuits L1 et La peuvent par exemple être des sections d'un circuit aérien ou par câbles pour systèmes de transmission multiplex par courants porteurs, l'amplificateur ampli- fiant simultanément les ondes d'un certain nombre de chemins télépho -niques et autres à courants porteurs s'étendant sur une grande ran- gée de fréquences, par exemple sur une rangée allant de 8 à 56 Kilo- cycles.
L'amplificateur, qui peut comprendre un chemin transmetteur renfermant les tubes 31, 32, 33, et un chemin d'alimentation en re- tour P, peut être du type général à alimentation en retour négative, dans lequel des ondes, comprenant celles de la rangée des fréquences transmises, sont fournies en arrière à travers le dit chemin d'ali- mentation au circuit de sortie au circuit d'entrée du chemin trans- metteur, afin de réduire le gain de l'amplificateur en-dessous de la valeur qu'il aurait sans l'alimentation en retour,et diminuer ainsi toute modulation indésirable ou tout effet non linéaire,rendant la stabilité du gain plus grande qu'elle ne le serait sans cet arrange- ment. Ce type d'amplificateur est décrit dans l'article de Mr.H.S.
Black intitulé "Stabilized Feed-back Amplifiers" publié par le journal eElectrieal Engineering" de Janvier 1934 pages 114 à 120. Ici comme dans cette bublication, @ désigne la constante de propagation du che- min transmetteur de l'amplificateur, et} est la constante de
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pfopagation du chemin d'alimentation en retour, le produit ## désignant la modification qu'un voltage subit en traversant une fois le circuit fermé d'alimentation en retour. La quantité @ peut être grande comparativement à l'unité, et être par exemple de l'ordre de 50 à 100. Le facteur @ peut être grand comparé à # Un réseau égalisateur de transmission N, ayant une résistance terminus 35, est indiqué dans le chemin F.
Ce réseau N peut consister en un égalisateur d'affaiblissement du/type montré figure 4 du brevet ci-dessus mentionné No.1.956.547 avec sa caractéristique atténuation-fréquenee semblable à celle du câble ou de la ligne auquel 1'amplificateur est connecté. De cette manière, l'amplificateur égalise l'affaiblissement de ligne.
Ainsi qu'il est expliqué dans l'article ci-dessus mentionné, dans le brevet américain 1.956.547, et dans le brevet anglais 371.887 la variation de fréquence de l'affaiblissement de l'atténuateur,provoque une même variation de fréquence au gain total de l'amplificateur, de sorte que si la caractéristique atténuation-fréquence de l'égalisateur est rendue semblable à celle de la ligne ou circuit devant être égalisé, au lieu d'être complémen -taire à cette valeur, ainsi que cela a lieu dans le cas usuel d'un égalisateur dans une ligne, l'égalisateur tend à compenser la variation de l'affaiblissement de la ligne avec la fréquence.
En concordance avec la présente invention, le gain total de l'amplificateur peut être contrôlé par un atténuateur à condensateurs qui peut être du type montré figures 2 et 2A ou figures 3 et 31,comprenant des capacités variables C , CB, Cc et qui peut avoir ses bor a -nes d'entrée 1 et 3 connectées à travers la résistance terminus 35, tandis que ses ...ornes de sortie 2 et 3 sont connectées en série avec l'enroulement secondaire du transformateur d'entrée de l'amplificateur. Ses capacités images ne sont pas nécessairement rendues constantes. Le gain total ae l'amplificateur peut varier uniformément ou avoir la même valeur à chaque fréquence pour toute la rangée utilisa et cela en règlant la position de l'atténuateur.
Le réglage peut se faire manuellement. Cependant il peut avoir
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lieu automatiquement, par exemple; par un fil pilote ou par un équipe- ment de contrôle indiqué en 36. Cet équipement 36 peut être un équi -ment contrôlant le régulateur de transmission par fil pilote tel que celui qui actionne un rhéostat 12 règlant la transmission du systène comme décrit dans le brevet américain 1.956.547,ou tel que celui dé -crit dans le brevet américain 1.960.350, ou bien encore peut consis -ter en un équipement contrôlant automatiquement le régulateur de transmission par un chemin pilote,comme celui qui commande le poten- tiomètre-égalisateur 36,
37 du brevet américain 1.511.013.L'équipe- ment de contrôle 36 peut ainsi amener l'atténuateur à compenser les changements d'affaiblissement de ligne tels que des changements pro -duits par la température ou autres modifications atmosphériques auxquelles la ligne est soumise.
Les capacités Ca et Cc forment un potentiomètre à condensa- teurs dans le chemin d'alimentation en retour p. Ces capacités C8 et C o sont respectivement des éléments en série et en shunt dans ce ohe -min. La capacité en shunt au chemin P,comme par exemple la capacité à la terre du transformateur T1, apparaissant entre 2 et 3,introduit ordinairement un déphasage préjudiciable comme tendant à provoquer le phénomène de chant[par exemple une tendance de l'amplificateur de chanter à une fréquence bien supérieure à la rangée de fréquences ut -lisées).
La capacité Cb peut être désignée pour corriger: a)- les erreurs dues à la mise en shunt du circuit de sortie de 1'égalisâtes par le potentiomètre à condensateurs formé par Ca et Cc, ou b)- l' erreur provoquée par l'impédance de la boucle a, d, G, 3, renfermant la capacité d'entrée effective Cg du tube 31 et la capacité inhérent à la terre du transformateur T1 qui est effectivement connecté à tra -vers les bornes 2 et 3.
En référence à (a) aux hautes fréquences, capacité nette shuntée autour de 35, qui dépend de toutes les capaci- tés montrées aussi bien que la capacité du transformateur à la terre , tend à produire un diphasage préjudiciable. la capacité peut être réduite à un minimum en désignant convenablement C , C., C. en tenant
Cette a' b' c compte de l'effet de la capacité du transformateur à la terre. En ré-
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-P-rence à la condition (b), C, Cb' Col peuvent tre établis de manière à maintenir constante lliü-p3dance sn circuit fermé G-3-d attaché v L'enr.ulensnt secondaire du transformateur T1.
Ces deux conditions ne .u-"e=t être simultanément réalisées nais peuvent être a-; ro::im:ti vement réalisées en plusieurs cas. même avec Cb omis (par exemple rendu très grand ou court- direuité) le potentiomètre à condensateurs constitue un dispositif
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de cant nle de vain, reoomriandable, surtout avantageux en ce qu'il évite l'introduction d'une valeur indue ce déphasage dans le chemin d'alimentation en retour.
Avec Cb omis (et la somme de l'impédance
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du transformateur 1 et l'impédance de la capacité Cg en série,gran# comparée à l'impédance combinée de la capacité Ce et la capacité à la terre du transformateur connectée en parallèle) le déphase dans
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le che;:
in d'ali8Qtation en retour sera moindre avec le potentiomè- tre à condensateurs qu'avec un potentiomètre à résistances ou une ré
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-s,-star-ce variable shuntée à travers le circuit de sortie de l'égal! -sateur pour le contrôle du gain,aussi longtemps que la capacité é- quivalente de Ca, en série avec les deux capacités en parallèle Cc et la capacité à la terre du transformateur T1, est moindre que la capacité shuntée à travers le circuit de sortie de l'égalisateur (y compris la capacité à la terre du transformateur) quand le contrôle
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du gain est obtenu par le potentiomètre à résistances ou la résistan -ce en shunt. De plus à la valeur qui est donnée à la capacité Cc,
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pour oonprencre la capacité à la terre du transformateur,la réduc- tion dans le déphasagepeut être amélioré.
La figure 12 montre un système analogue à celui de la figure 11, excepté que l'atténuateur à condensateurs, comprenant les capa- cités C , Cc, C ,a ses bernes d'entrée 1 et '-7 connectées à travers a' b' c les bras en série de l'égalisateur N' et ses bornes de sortie 2 et connectées en série avec la résistance 35 terminant l'égalisateur et le circuit d'entrée de l'amplificateur.
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los ça' moites Ca et Cc forment un potentiomètre à condensateurs
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comprenant des bornes d'entrée 1 et 3 et des borns de sortie d et 3. Ce potentiomètre à condensateurs forme avec l'sgailsuteur N' et sa résistance terminus 35, un égalisateur potentiomètre ayant com -me bornes à'entrée,celles de l'égalisateur N' et comme bornes de sortie d et 39.
Le potentiomètre d'un égalisateur de ce type géné -ral peut être réglé de manière à obtenir entre les bornes d'entrée et celles de sortie de l'égalisateur, un affaiblissement de voltage qui est une fraction voulue quelconque de l'affaiblissement total de voltage de 1'égalisateur N'. Donc en variant la position du potentio -mètre on varie l'affaiblissement de l'égalisateur de manière à don- -ner le même changement d'affaiblissement que celui qui serait obte- na du réseau N'en formant celui-ci d'un grand nombre de sections semblables de très faible affaiblissement, et en variant une par une le nombre des sections connectées en tandem, comprises dans le cir- cuit.
Le réseau N' peut être formé de manière que la variation de fréquence de son affaiblissement équilibre la variation de fréquence de la différence entre l'affaiblissement maximum de ligne (correspon -dant par exemple à la caractéristique de ligne affaiblissement-fré- quence pour la température maximum de la ligne) et l'affaiblissement minimum de ligne (correspondant par exemple à la caractéristique de ligne affaiblissement-fréquence pour la température minimum de la li -gne). C'est-à-dire que la caractéristique affaiblissement-fréquence du réseau peut équilibrer la caractéristique que représente la dif- férence entre la plus haute et la plus basse des caractéristiques af -faiblissement-fréquence de la ligne.
Donc avec Cb omis (ou rendu très large ou court-oireuité)le déplacement du potentiomètre peut être réglé de manière à varier le gain total de l'amplificateur afin de compenser la variation de l'affaiblissement de ligne due à des changements de température ou autres changements atmosphériques aux- quels la ligne est soumise.
Le but de l'ajoute du condensateur Cb est le même que dans le
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cas de la figure 11. De plus il accroît la flexibilité de l'égali- sateur. Ainsi avec trois éléments variables dans le système, la per -te de l'égalisnteur peut être réglée comme la perte d'une série de petits égelisateurs, et une perte uniforme indépendante de la fréquai -ce est ajoutée en valeur, ayant une relation voulue quelconque à la valeur de légalisation telle que représentée par le nombre de petits égalisateurs qui seraient requis dans le circuit pour produi -re cette valeur d'égalisation.
RESUHE.
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Beautiful TELEPHONE 14 & MFACTUPING COI1ANY
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ELECTRICAL WAVES TRANSLATORS
The invention relates to artificial attenuation networks, as well as to systems for the transmission of electric waves using these networks. Its purpose is to control the amplitude and phase of waves, such as, for example, the control of gain and phase relationships in amplifier systems with negative feedback. It also aims to control the impedance and the attenuation of the artificial network, as well as the relations existing between these values, such as for example the relation of the impedance images of the attenuation adjustments, to their variation of attenuation
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-blinding.
In one of the specific embodiments of the invention, an artificial triple capacitor and three terminal attenuation network is used, for example a T or # capacitor network with means for relatively moving the plates or plates. of each of said capacitors simultaneously, in order to vary the attenuation caused by the network. The capacitors have their reinforcements shaped such that they produce a certain determined relation between the attenuation of the network and its image capacitances, so for example that these capacitances remain constant while the attenuation varies.
Certain characteristic facts of the invention relate to applications of these variable capacitor networks, such as for example their application to measurements of transmission losses, µ. automatically compensating for variations in transmission line attenuation produced by changes in temperature, and adjusting the gain of tuned amplifiers without modifying their tuning.
The invention finds its application in an automatic gain control system for compensating for the variations in attenuation produced in a carrier line by temperature variations to which this line is subjected. An amplifier with negative feedback in the line has in its return path an attenuation equalizer such as, for example, that described in US Pat. No. 1,956,547, and a T-shaped capacitor array, such as the one mentioned above. The condenser network operates to adjust the return path loss and hence the amplifier gain.
The capacitor network can have two of its arms connected through the equalizer output circuit, or part of a terminal impedance for T equalizer, to serve as a fine voltage divider with variable ratio, while his third arm is
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connected in series with the input circuit with respect to the grid-cathode path in the first tube of the amplifier in order to correct the error caused by the impedance in which the equalizer acts, and due to the other two arms of the T network or to the remaining impedances attached to the output circuit of the equalizer ie the resistance device terminating equalizer, the input transformer of the amplifier,
or the input circuit and the gate circuit of the amplifier that the input circuit powers).
The T-network of capacitors may be controlled by means responsive to the effects of changing temperatures to which the transmission line is subjected. These means can be of any suitable type, such as for example a gain control system with pilot wire, of the type described in the patent previously mentioned.
Other objects or aspects of the invention appear better from the following description based on the accompanying drawings. On these:
Figures 1 to 6A show three-way variable capacitor units in accordance with the invention, Figures 1 to SA relating to T-shaped networks while Figures 4 to 6A relate to # networks. W.
FIG. 7 gives the diagram of an embodiment of the invention applied as a circuit for measuring transmission losses.
Figures 8-10 show diagrams of three embodiments of the invention applied as tuned amplifiers.
Figures 11 and 12 are two embodiments of the invention constituting transmission equalizer systems.
Figures 13 and 14 show curves relating to a method for determining suitable shapes of capacitor plates.
According to figure 1, a network of capacitors On! Cb, Cc in the form of T constitutes a variable attenuator for waves transmitted through it, for example from terminals 1 and 2 to terminals 3 and 2.
The network is represented as terminating in its image capacities C01, C02, a source of voltage e being placed in series with the
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capacity terninus C 01.
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The capacitors Ca, cb 'C each comprise a pair of mobile plates or plates a ,, ad; b2 'bd; c3 '0d' The part of the network having the potential of the plates ad, bd, cd is designated by d.
Means can be provided, such as those indicated in Figures 2 and 2, or Figures 3 and'SA, described below, to vary the capacitance of Cc simultaneously with and in the opposite direction of the capacitors.
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capacitors Ca and Cb, the capacity of Cc increasing when the capacities of 'va and Cb decrease, and the capacity of Cc decreasing when those of Ca and Cb increasing. According to the invention, the plates of the conductors, although .shown to be segments of cer-
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for the sake of simplicity, they may have shapes such as those explained below in order to ensure the following properties.
1) Image capacitors, at each end of the network, independent of the position of the plates associated with the attenuation which varies with this position (that is to say, image capacitors independent of the attenuation variation ).
2) .Image capacities independent of the position of the plates
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as in (1) and difreissents from each other.
3) Imaging capacities and attenuation which both depend in some way desired on the position of the plates.
These properties can be obtained by determining the attenuation
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-tion, thus .4util is explained below, according to the formulas which relate the capacities Ca, 0bs Cd, with their image capacities col '02 and its constant weakening' <9 *, which is the real part of the transfer constant ; the imaginary part being zero. formulas are:
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Here # is expressed in nepers. The meaning of the image capacity appears from the relation:
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where ZI is the image impedance and CI is the image capacitance. When Ca = Cb, the image capacities C01 and C02 are equal and the arrangement in T is symmetrical.
Networks established to have the property (1) or property (2), mentioned above, offer the following important characteristic:
4) The grating has a constant capacitance at one end, regardless of the position of the plate when the other end terminates in its image capacitance.
The variable attenuator of FIG. 1 can be produced, for example, in the form shown in FIGS. 2 and 2A, which respectively represent a front view and a side view of a capacitor comprising the capacitors Ca, Cb, Cc. . The plates a1, b2 and c3 are fixed or stationary. An S axis can rotate in opposite directions, as indicated by the rounded arrows shown in the figure. This axis S carries the plates ad, bd, cd, these four elements being in direct electrical connection and at the same potential.
When the axis rotates so that the plate ad gets closer to a1, the capacity Ca s'sceroft, and then the plate bd also gets closer to the plate b2 increasing the capacity Cb while the plate od moves away from c3 , which decreases the cC capacity.
The shape of the movable plates which is suitable for obtaining the desired relationship between the angle of rotation in degrees and the insertion of attenuator losses, in decibels, can be determined by means of equations I and III which follow. relate to capacity and losses. For example, we can consider the simple case in which the relationship sought between the and the loss in decibels is linear, and ranges from zero loss for = 1800 to 48 decibels for # = 0, the image impedances being c01 = 50 micro-farads and c02
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= 100 micro-farads. Curve H in Figure 13 shows the relationship between angles and losses in this case.
Curve L shows the relationship between the losses of the attenuator and the capacitance of one of the elements or capacitors, such as Ca, and is
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established according to formula I giving 0 .. Assuming that Ca is made of a fixed capacitance of 50 micro-farads plus a capacitor
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air riable whose capacitance is denoted by 0 to, the values of this capacitance through different angles are given by the relation C 'a = C a -50. . In this way values of ct a corresponding to angles of 3e, 45, 60 ..... can be obtained from the corresponding values of Ca given by the curve L for these angles. these
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values of f and Ci are given in the first two columns of the table below.
The differences between the successive values of C'a are designated in the third column C and these values
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their are used, as indicated below, to obtain the fourth column of the table.
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top (der3Sj C L1 C r / k
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<tb> 30 <SEP> .71 <SEP>. <SEP> 49 <SEP> 1.646
<tb> 45 <SEP> 1.20 <SEP>. <SEP> 65 <SEP> 1.934
<tb>
<tb> 60 <SEP> 1. <SEP> 85 <SEP> 1.15 <SEP> 2.228
<tb>
<tb>
<tb> 75 <SEP> 3, <SEP> 00 <SEP> 1.50 <SEP> 2.964
<tb>
<tb> 90 <SEP> 4. <SEP> 50 <SEP> 2.50 <SEP> 3.385
<tb>
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le-5 7, î0 3.6 4.3'70
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<tb> 120 <SEP> 10. <SEP> 6 <SEP> 5.0 <SEP> 5.
<SEP> 244
<tb>
<tb> 135 <SEP> la.6 <SEP> 5.C <SEP> 6.18
<tb>
<tb>
<tb> 15c <SEP> 20.6 <SEP> 6 <SEP> .18 <SEP>
<tb>
Da capacity for a sector of 15 of a set of disks
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circulars of radius r is r2 / 24k2 06 k is a constant depending on the s.:sratian of the plates and this the dielectric constant of the miliell, assuming unity for an air capacitor. Thus from the successive values of # C, the radii of the successive sectors of the air condenser can be calculated by the formula
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rc r 2 / 24k 2 = A C.
The resulting values of r / k are given in the table. The first value is given by I4 r2 / 12k2 = .71 that is to say by assuming the first la as a sector of a circular capacitor of radius ±. These values of r / k, plotted on the ordinate, give the curve
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M with respect to Ca and the curve N with respect to # Curves can be computationally straightened for smaller angle differences if the M and N curves, plotted through the points calculated above, are not sufficiently exact for the proposed purpose.
The polar curve corresponding to. N is the curve) of fi -gure 14 which shows the shape of the movable plate ad of the capacitor Oa, the a1 plate ad. being for example semi-circular with a radius at least as large as the maximum radius of the determined plate
The shapes of the movable plates of the capacitors Cb and Cc can be for as indicated above Cc, the plate ad, formulas II and III being used in this case respectively for Cb and # 2d # instead of formula I.
The curves H, L, M, N, 0, show the relations existing between the angles of rotation, the loss, the capacitance of one of the elements of the attenuator, and the radius (except a constant) of the conden -mobile air sator giving the required capacity for a particular case. The same procedure can be followed for more complicated cases such as when the loss should not be linearly proportional to the angle of rotation.
The general case will now be considered to determine the general formula for the radius. An elementary surface of a capacitor plate roter is K # 2d # and the capacitance element of a set of similar plates is f 'if K is a constant. This element of capacitance must be equal to dC = (# d # if (#) C = f K # 2 expresses the relation between capacitance and angle, hence (# f '# =).
However, the relation between capacitance and angle is given indirectly by equations I to III connecting capacitances and losses, and the desired relation between angle and loss. We therefore have (#) F f1
C = (#) f1 (F (#)) dC) f'1 (F (#)) d #) fi (F ()). F '() and K2 # = fi (F (#)). F '(#) d # IV
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This provides a way to calculate # for different values of angle 50 if the fundamental relationships are known. The graphical process shown above can be applied if these relationships are unknown or give too complicated a form to Equation IV.
Another example of an arrangement realizing the attenuator of FIG. 1 is shown in FIGS. 3 and 3a which respectively show a left view and a front view of a capacitor comprising the capacitors C, Cb, Cd. The plates a ' 1, b'Z, c'3 are fixed or stationary and correspond respectively to the plates a1, b2, c3 of figures 1, 2 and 2A. The axis S 'can rotate in opposite directions and corresponds to the axis S of Figures 2 and 2A. The axis S 'carries two plates of, these three elements having a direct electrical connection and state at the same potential. They correspond to parts a, ad, bd, cd of Figures 1, 2 and 2A. When the axis S 'turns brought from towards and 1 and b'2, the capacities Ca and Cb increase, while the plate dt, moving away from the plates C', reduces the capacity Cc.
The use of two plates d '(or a strong plate) instead of a simple thin plate, tends to reduce the direct capacitance between ai and b'2. If desired, either of the two plates can be omitted.
Figure 4 shows a circuit corresponding to that of figure 1, except that the T-shaped network is replaced by a #-shaped network of capacitances CA, CB, CC, corresponding to the ca
ABC -pacities Ca 'Cb' Cc, and constituting an attenuator similar to that of figure I. Means may be provided to vary the capacitance CA simultaneously with the capacitances CB and CC and in the opposite direction, as is shown in Figures 5 or 6 and 6A. In accordance with the present invention, the plates of the capacitors can be shaped to provide the properties previously mentioned in (1), (2), (3) and (4).
These properties can take place
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if the attenuator is established in accordance with the following formulas C 4 = j C 01 C 02; sinh tg C ¯¯ c01. - L COl C02 tanhh sinh9
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uand CB = CC, the image capacities C01 and C02 will be equal and the network an # is symmetrical.
The variable attenuator of FIG. 4 can be produced, for example as shown in FIG. 5, which gives a view in elevation of a capacitor containing the capacitors CA, CB, CC, the plates B1, C2, A1 are fixed or stationary. S1 and S2 are electrically conductive sections of an axis, and are separated by an insulating section S3. The axis is reversible rotation. Section S1 carries plates B3, C3 which are connected to terminal 3. Section 32 carries plate A2 which is connected to terminal 2. When the axis rotates, bringing plate A2 to plate A1, it increases the capacity CA 'but it then moves the plate B3 away from the plate B1 which reduces the capacity CB, and the plate C3 from the stash C2, which reduces the capacity CC.
Another example of an arrangement realizing the attenuator of FIG. 4 is indicated in FIGS. 6 and 6A which respectively show a side view and a front view of a capacitor comprising the capacitors AC, C, CC. Plate A1 B1 is connected to terminal 1 and corresponds to plates A1 and B1 in figures 4 and 5. Bile is fixed while stationary. Plate A2C2 is connected to terminal 2 and corresponds to plates A2 and C2 in figures 4 and 5. It is also fixed or stationary. The axis S4 can rotate in opposite directions and carries the plate B3 C3 which is connected to the terminal 3 and corresponds to the plates B3 and O3 of figures 4 and 5. This axis S4 also carries a sleeve or insulating sleeve 4 which rotates with the axis and on which is fixed a strong plate E driven by the axis.
If desired, the plate E can be hollow or made of two thin plates electrically connected to each other. The capacitance CB is the one exerted between the plate A1 B1 and the plate B3 C3 and the capacitance CC is that between the plate A2 C2 and the plate B3 C3. The capacitor CA is formed by three components S'A in parallel with C1E and C2E in series. The component C'A is the direct capacity exerted between the
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plate A1 B1 and plate A2 C2 component C1E is the capacitance exerted between plate A1 B1 and plate E; and the component C2E is the capacitance exerted between the plate A2 C2 and the plate E. When the axis S4 rotates, moving the plate B3 C3 away from the plates A1 B1 and A2 C2, the capacities CB and CC decrease and the component C'A increases.
The axis S4 also brings the plate E closer to the plates A1 B1 and A2 C2, which increases the components C1E and CZE. any attenuator, described above, can be easily set up to provide a voltage-dependent loss of, for example, 40 to 80 decibels for a single T or # section and works with a single control calibrated directly according to the loss. This type of variable attenuator is cheaper to build, faster to operate, and particularly at high frequencies easier to calibrate and more accurate than the type of variable resistance attenuator now in use.
The variable capacitor attenuator can be placed in series with any number of fixed or variable T or an # capacitor attenuators of the same image capacitance, and the losses of the series of attenuators are directly added. . This being the case, the attenuators can therefore be connected in tandem to form a network group with the image impedances of the successive networks balanced at chain junction and with the group terminating in its image impedances. Ba group transfer constant is then the sum of the transfer constants of the individual networks.
Figure 7 shows an example of this fact in the application of the attenuator to the measurement of attenuation (insertion loss).
The circuit of this figure is of the general type shown in U.S. Patent No. 1,261,096 for measuring transmission loss by the comparison or substitution method. An oscillator, or other suitable source 6 for raising the frequency at which the loss measurements are to be made, supplies current through two branch circuits to a circuit which includes a detector 7 and
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a milliampere 8. This circuit can be connected to either of the branch circuits by means of the switch 9. The lower branch circuit comprises the unknown network 10 whose loss is to be measured, and terminal impedances 11 and 12 The upper branch circuit comprises an attenuator 13, a balancing path 14, and a calibrated attenuator 15.
The attenuator 15 is shown by way of example as a T-shaped network of variable capacitances Ca, Cb, Ce, such as that indicated in FIG. 1, and can be for example of the type shown in figures
2 and 2A, or of the type shown in Figures 3 and 5 $. Path 14 can be an attenuator of a similar type. Each of these attenuators 13 and
14 can be set up as indicated above with its plates cut out to ensure a constant image capacity, independent of their angular displacement. The networks 14 and 15 can have their image capacities balanced at their junction point. The network 13 can balance the image impedance of the network 14, and the condenser 16 can terminate the network 15 in its image impedance at its output terminals.
If desired, a disk (not shown) can be connected to the axis (S or S ') of attenuator 15 to indicate the angular displacement of the plates of the attenuator, and this disk can be directly graduated in units. weakening. This attenuator can be shaped to have a large variation in attenuation, for example 40 decibels or more, with adjustment by means of a high precision vernier if desired. As noted above, a variable attenuator such as 15 serves a much larger frequency array than a variable resistance type attenuator. The accuracy of the attenuation measurements given by the airouit of FIG. 7 is independent of the frequency when the admittance of the gate shunt 17 is large compared to the capacitor 16.
Any of the variable T or # attenuators described above can be applied to gain control in tuned circuits, for example as shown in the figures.
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8-10 by the application of T-shaped attenuators in the vacuum tube circuits. These circuits can consist for example of tuned amplifiers or modulators of radio stations. The attenuator is indicated as being part 20 of a coupling circuit for tubes 21 and 22, and as acting in a capacitor 23.
This is the image capacitance of the attenuator at its output end. The capacitance impedance 23 may be, or may include, the capacitive component of the effective input impedance of a load (such as a vacuum tube 22) whose remaining component of the effective impedance of input is large compared to the impedance of capacitor 23. The input capacitance of the attenuator is denoted by C0 'as shown in the drawing, and it is the image capacitance of the network at its end. entry. This capacity depends on the state of the attenuator, that is to say on its loss.
So this capacity can form a fixed part of a tuning capacity, the remainder can be either fixed or variable, and the attenuator loss can vary without modifying the tuning capacity or without interfering with the variation of the tuning capacity. the agreement. for example, in Fig. 8, the tuning circuit is constituted by inductor 25, adjustable capacitor CT2, and fixed capacitor CC, all in parallel. In FIG. 9, the tuning can be adjusted by the adjustable capacitor CT2 and the coupling coil 26, the capacitance C being constant.
In figure 10 the tuning can be modified by the adjustable capacitor CT2 which, in parallel with the fixed capacitance is in series with the tuning inductor 27. The tuned amplifiers or modulators, such as those of FIGS. 8 to 10, can be aetionés by first adjusting the variable part CT2 to be able to agree, then by controlling the gain by adjusting the at -ténu.teur 20. This ,. adjusting the gain does not change the tuning.
According to another fact of the invention, any variable attenuator in T or in # described above can be applied to the control of the reaction or to the return feed of a system.
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wave translator, as shown by way of example in Figures 11 and 12. This takes place by applying a T-shaped attenuator to the automatic gain control of amplifiers to compensate for changes. weakening in the transmission lines. These changes may be due to variations in temperature or other atmospheric conditions to which the line is subjected.
In figure 11, an amplifier comprises the tubes 31, 32, 33 connected in cascade, and receives the waves of a line or circuit L ending in the transformer T1, These amplified waves pass through the output transformer 52 and s' flow to the L2 output circuit. The circuits L1 and La can for example be sections of an overhead circuit or by cables for multiplex transmission systems by powerline carriers, the amplifier simultaneously amplifying the waves of a certain number of telephone and other paths. Carrier currents extending over a wide range of frequencies, for example over a row ranging from 8 to 56 Kilo cycles.
The amplifier, which may include a transmitter path enclosing the tubes 31, 32, 33, and a return feed path P, may be of the general negative feed back type, in which waves, including those of the row of transmitted frequencies, are supplied back through said supply path to the output circuit at the input circuit of the transmitting path, in order to reduce the gain of the amplifier below the value that it would have without the return feed, and thereby decrease any unwanted modulation or non-linear effects, making gain stability greater than it would be without this arrangement. This type of amplifier is described in the article by Mr.H.S.
Black entitled "Stabilized Feed-back Amplifiers" published by the journal eElectrieal Engineering "from January 1934 pages 114 to 120. Here as in this publication, @ designates the propagation constant of the amplifier's transmitter path, and} is the constant of
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pfopagation of the return feed path, the product ## designating the change that a voltage undergoes when crossing once the feed back circuit is closed. The quantity @ can be large compared to unity, and for example be of the order of 50 to 100. The factor @ can be large compared to # A transmission equalizer network N, having a resistor terminus 35, is indicated in the F.
This N network may consist of an attenuation equalizer of the type shown in Figure 4 of the above mentioned patent No. 1,956,547 with its attenuation-frequency characteristic similar to that of the cable or line to which the amplifier is connected. In this way, the amplifier equalizes the line loss.
As explained in the article mentioned above, in US patent 1,956,547, and in English patent 371,887, the frequency variation of the attenuator attenuation causes the same frequency variation at the gain total of the amplifier, so that if the attenuation-frequency characteristic of the equalizer is made similar to that of the line or circuit to be equalized, instead of being complementary to this value, as is the case in the usual case of an equalizer in a line, the equalizer tends to compensate for the variation of the attenuation of the line with the frequency.
In accordance with the present invention, the total gain of the amplifier can be controlled by a capacitor attenuator which may be of the type shown in Figures 2 and 2A or Figures 3 and 31, comprising variable capacitances C, CB, Cc and which can be have its input terminals 1 and 3 connected through resistor terminus 35, while its ... output terminals 2 and 3 are connected in series with the secondary winding of the amplifier input transformer . Its image capacities are not necessarily made constant. The total gain of the amplifier can vary uniformly or have the same value at each frequency for the whole row used and this by adjusting the position of the attenuator.
The setting can be done manually. However he may have
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place automatically, for example; by a pilot wire or by a control equipment indicated at 36. This equipment 36 may be an equipment controlling the transmission regulator by pilot wire such as that which actuates a rheostat 12 regulating the transmission of the systene as described in US patent 1,956,547, or such as that described in US patent 1,960,350, or alternatively may consist of equipment automatically controlling the transmission regulator by a pilot path, such as that which controls the potentiometer -equalizer 36,
37 of US Patent 1,511,013. The control equipment 36 can thus cause the attenuator to compensate for changes in line attenuation such as changes produced by temperature or other atmospheric modifications to which the line is subjected. .
The Ca and Cc capacitors form a capacitor potentiometer in the return feed path p. These capacitors C8 and C o are respectively series and shunt elements in this ohe -min. The shunt capacitance at path P, such as for example the capacitance to earth of transformer T1, appearing between 2 and 3, usually introduces a detrimental phase shift as tending to cause the singing phenomenon [for example a tendency of the amplifier to sing at a frequency much higher than the range of frequencies used).
The capacitor Cb can be designated to correct: a) - errors due to the shunting of the equalizer output circuit by the capacitor potentiometer formed by Ca and Cc, or b) - the error caused by the impedance of the loop a, d, G, 3, enclosing the effective input capacitance Cg of tube 31 and the capacitance inherent to the earth of the transformer T1 which is effectively connected through terminals 2 and 3.
With reference to (a) at high frequencies, net shunt capacitance around 35, which depends on all capacitances shown as well as the capacitance of the transformer to ground, tends to produce a detrimental two-phase. capacity can be reduced to a minimum by appropriately designating C, C., C. by keeping
This a 'b' c account for the effect of the capacitance of the transformer to earth. In re-
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-P-reference to condition (b), C, Cb 'Col can be set so as to maintain constant lliü-p3dance in the closed circuit G-3-d attached to the secondary input of transformer T1.
These two conditions are not .u- "e = t be simultaneously realized but can be a-; ro :: im: tiement fulfilled in several cases. Even with Cb omitted (for example made very large or shorted) the potentiometer to capacitors constitute a device
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of cant nle of vain, reoomriandable, especially advantageous in that it avoids the introduction of an undue value this phase shift in the return supply path.
With Cb omitted (and the sum of the impedance
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of transformer 1 and the impedance of the capacitor Cg in series, gran # compared to the combined impedance of the capacitor Ce and the capacitance to earth of the transformer connected in parallel) out of phase in
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the che ;:
feedback will be less with the capacitor potentiometer than with a resistance potentiometer or a resistor.
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-s, -star-this variable shunted through the output circuit of the equal! -sator for gain control, as long as the equivalent capacity of Ca, in series with the two parallel capacitors Cc and the capacitance to earth of the transformer T1, is less than the capacitance shunted through the output circuit equalizer (including the capacitance to earth of the transformer) when the control
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gain is obtained by the resistance potentiometer or the shunt resistance. In addition to the value which is given to the capacity Cc,
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For the capacitance to earth of the transformer, the reduction in the phase shift can be improved.
Figure 12 shows a system similar to that of figure 11, except that the capacitor attenuator, comprising the capacitors C, Cc, C, has its input terminals 1 and '-7 connected through a' b 'c the series arms of equalizer N' and its output terminals 2 and connected in series with resistor 35 terminating the equalizer and the input circuit of the amplifier.
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los ça 'moist Ca and Cc form a capacitor potentiometer
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comprising input terminals 1 and 3 and output terminals d and 3. This capacitor potentiometer forms with the sgailsuter N 'and its resistor terminus 35, a potentiometer equalizer having as input terminals, those of the 'equalizer N' and as output terminals d and 39.
The potentiometer of an equalizer of this general type can be adjusted so as to achieve between the input and output terminals of the equalizer a voltage drop which is any desired fraction of the total loss of voltage of equalizer N '. So by varying the position of the potentiometer we vary the attenuation of the equalizer so as to give the same change of attenuation as that which would be obtained from the network N by forming it of a large number of similar sections with very low attenuation, and varying one by one the number of sections connected in tandem, included in the circuit.
The network N 'can be formed in such a way that the frequency variation of its attenuation balances the frequency variation of the difference between the maximum line attenuation (corresponding for example to the attenuation-frequency line characteristic for the maximum line temperature) and minimum line attenuation (corresponding for example to the attenuation-frequency line characteristic for the minimum line temperature). That is, the loss-frequency characteristic of the network can balance the characteristic represented by the difference between the highest and the lowest of the af-loss-frequency characteristics of the line.
So with Cb omitted (or made very wide or short) the displacement of the potentiometer can be adjusted to vary the total gain of the amplifier to compensate for the variation in line loss due to changes in temperature or other atmospheric changes to which the line is subject.
The purpose of adding the capacitor Cb is the same as in the
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the case of figure 11. In addition, it increases the flexibility of the equalizer. So with three variable elements in the system, the equalizer loss can be adjusted as the loss of a series of small equalizers, and a uniform frequency independent loss is added in value, having a desired relationship. equalization value as represented by the number of small equalizers that would be required in the circuit to produce that equalization value.
RESUHE.
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