<Desc/Clms Page number 1>
CIRCUITS.POUR LE CONTROLE AUTOMATIQUE DE LA FREQUENCE.
La présente invention se rapporte aux circuits de contrôle auto- matique de la fréquence pour récepteurs superhétérodynes par exemple et,, plus particulièrement, aux dispositifs perfectionnés de discrimination et de démcdu- lation pour les systèmes de contrôle automatique de la fréquence.
Les avantages du réglage automatique de la fréquence ont été re- connus depuis longtemps, particulièrement dans les dispositifs de réception qui exigent un réglage précis.
L' A.F.C. (Automatic Frequency Control) est réalisé grâce à l'em- ploi d'un dispositif de contrôle comprenant ,en ordre principal, une lampe dont la capacité peut varier avec la polarisation appliquée à la grille.
<Desc/Clms Page number 2>
Une partie du signal M.F. est appliquée à un dispositif dit "discriminateur", lequel est constitué par deux circuits couplés et accordés sur la M.F. lTormahement, les tensions, dans ces deux circuits, sont en qua- drature. Si la fréquence du signal varie dans un sens ou dans l'autre, le dé- phasage de la tension induite dans le second circuit, par rapport à celle du premier circuit, varie également dans un sens ou dans l'autre par rapport à la valeur normale. Au moyen d'un montage effectuant la somme vectorielle des tensions, on obtient, après redressement, une tension dont la valeur et la polarité varient avec la fréquence. Cette'tension est appliquée à la grille de la lampe de contrôle et produira ainsi une polarisation variable avec la fréquence.
La capacité de la lampe de contrôle varie, ce qui change la valeur de la réactance d'un circuit dit "tank" et réajuste la fréquence de l'oscil- latrice locale à la fréquence désirée.
Il est à remarquer que le discriminateur comprend deux diodes disposées de manière à se trouver en opposition. Ceci a pour résultat que le dispositif n'est sensible qu'aux variations de fréquence, et non pas aux va- riations d'amplitude (car si l'amplitude du signal diminue, seule la sensibi- lité du discriminateur en est affectée).
Une des plus importants objets de l'invention est d'établir un système de contrôle automatique de la fréquence pour un récepteur superhété- rodyne où le dispositif de discrimination de la fréquence comprend des trans- formateurs à trois enroulements avec lesquels la sélectivité du signal n'est pas réduite mais, au contraire, augmentée.
On constatera que l'une des caractéristiques essentielles de l'in- vention consiste à employer une diode indépendante pour la production des tensions basse fréquence et d' "Automatic Volume Control" (A.V.C.).
Un autre objet important de cette invention est de fournir un système de "Automatio Frequency Centrol" (A.F.C.) à un récepteur superhétéro- dvne ayant un seul étage d'amplification M.F., une sélectivité suffisante étant obtenue dans un tel récepteur par l'emploi d'un troisième enroulement sur le transformateur de discrimination, lequel enroulement alimente une diode redresseuse servant à produire la tension B.F.-
Un autre objet de l'invention réside,dans le fonctionnement d'un récepteur superhétérodyne employant un (A.F.C., le dispositif de discrimina- tion du système de contrôle comprenant une paire de circuits résonnants qui
<Desc/Clms Page number 3>
sont couplés et qui sont accordés chacun sur la M.F. et un troisième circuit résonnant accordé sur la M.F.
étant couplé au second des circuits de discri- mination et alimentant une diode détectrice.
D'autres objets de la présente invention sont d'améliorer d'une manière générale l'efficacité des systèmes d'A.F.C. pour les récepteurs radio- phoniques du type superhétérodyne, et plus particulièrement de fournir des systèmes de contrôle de la fréquence tels qu'ils puissent être réalisés éco- nomiquement et faoilement dans les récepteurs de broadcasting courants.
L'invention elle-même,tant dans sa réalisation que dans son mode de fonctionnement, sera mieux comprise en se rapportant à la description ci- dessous faite en liaison avec les plans ci-joints dans lesquels on a repré- senté différents circuits où l'invention peut être employée.
Dans les plans : la fig.l représente schématiquement un circuit employant une forme préférée de l'invention; la fig.2 représente une partie du circuit de réception de la fig.l et montre une autre forme de l'invention; la fig.3 illustre encore une autre forme et la fig.4 représente graphiquement le fonctionnement du dispositif de discri- mination illustré dans la fig.2.
Dans les plans ci-joints, les mêmes indices désignent des éléments similaires dans les différentes figures.
La fig.l représente d'une manière schématique un récepteur super- hétérodyne muni d'un dispositif d'A.F.C. fonctionnant suivant le principe exposé ci-dessus.
Le collecteur de signaux habituel A est couplé'au circuit d'entrée accordé de l'amplificateur H.F. du récepteur. Le circuit d'entrée accordé com- prend habituellement un condensateur variable d'accord 1, et il doit être bien entendu que le chiffre 2 peut désigner un ou plusieurs étages d'amplification H.F., chacun étant accordé par un condensateur variable. Afin de simplifier la description et le schéma, le chiffre 3 désigne le premier détecteur et son condensateur variable d'accord est désigné par 4.
Le circuit de sortie 3' résonne sur la M.F. de travail et celle-ci peut avoir une valeur quelconque dans la gamme 175 à 465 kylocycles/seconde.
L'amplificateur M.F. 4' a son circuit d'entrée 5 accordé sur la M.F. de tra-
<Desc/Clms Page number 4>
-vail et est couplé au circuit de sortie 3' du premier détecteur. L'amplifica- teur M.F. 4' est suivi d'une lampe double diode 5' qui peut être du type 6H6.
Ce type de lampe comporte deux diodes indépendantes, et le circuit d'entrée réson- nant commun 7 a un de ses côtés relié à l'anode 8 de la diode, tandis que l'extré- mité opposée du circuit est connectée à l'anode 9 de la diode. Le côté à haute tension alternative du circuit de sortie 6 de l'amplificateur M.F. 4' est relié par le condensateur 10 au point médian du bobinage secondaire 7t du circuit d'en- trée 7. Le point médian 11 est connecté à la jonction des fractions de résistance 12 et 13; un côté de la résistance 12 est connecté à la cathode 8' de la diode 8-8'et l'autre côté de la résistance 13 est connecté à la cathode 9' de la diode 9-9'.
Le condensateur 14 est connecté entre les cathodes 8' et 9' et la cathode 9' est mise à la masse. Le circuit d'entrée 7 est accordé sur la M.F. de travail et est couplé réactivement au circuit 6 ainsi que l'indique la lettre de référence M. Le dispositif d'A.F.C. alimente le circuit accordé 18 de l'oscil- lateur local 19. Ainsi que le savent bien les spécialistes, le condensateur varia- ble d'accord 20 qui se trouve dans le circuit oscillant 18 a son rotor entraîné mécaniquement et simultanément avec les rotors des condensateurs variables des circuits d'appord de signal alimentant le premier détecteur.
La ligne pointillée 21 représente cette commande unique, Bien entendu l'oscillateur 19 est accordé, pour toute position du dispositif d'accord 21, sur une fréquence qui diffère de la fréquence des circuits du signal de la valeur de la M.F. de travail. Les experts connaissent également la manière d'employer des condensateurs "padding" dans le circuit oscillant 18 afin de maintenir la valeur de la M.F. constante lorsque le dispositif d'accord 21 varie dans la gamme des fréquences de réception, cette dernière pouvant être la gamme de broadcasting qui va de 500 à 1500 KC/S.- Celle-ci peut même être comprise dans les bandes à ondes courtes si le récepteur est du type à plusieurs gammes.
Les oscillations produites localement sont appliquées au premier détecteur 3 suivant toute façon désirée comme par exemple dans le circuit catho- dique du premier détecteur. Naturellement, il n'est pas indispensable pour cette invention d'employer des lampes distinctes 3 et 19 pour les fonctions d'oscilla- tion et de mélange. On peut employer ,par exemple, une penta-grille changeuse de fréquence du type 2A7 suivant une 'des méthodes bien connues pour avoir un étage , oscillateur -mélangeur unique. En tous cas, une lampe de contrôle de la fréquence
<Desc/Clms Page number 5>
22 est reliée électriquement au circuit oscillant 18. La liaison électrique entre le circuit plaque de la lampe 22 et le circuit oscillant 18 est telle qu'une capacité négative est mise aux bornes du circuit oscillant.
La lampe 22 peut être connectée au circuit oscillant 18 de façon à produire une inductance effective aux bornes du circuit oscillant 18. La va- leur de cette inductance effective est, bien entendu, une fonction de la conduc- tance mutuelle de la lampe 22. - La connexion d'A.F.C. 26 va de la grille de contrôle de la lampe 22 au côté cathode de la résistance 12 par l'intermédiaire d'une résistance de filtrage du courant alternatif appropriée. La conductance mutuelle de la lampe 22 varie selon la valeur de la composante continue de l'é- nergie M.F. différentielle redressée. La valeur et la polarité de la tension à l'extrémité cathode de la résistance 12 détermine le sens de la variation de va- leur de l'inductance effective appliquée aux bornes du circuit 18 par la lampe de contrôle 22.
La lettre de référence E2 indique la tension d'A.F.C. appliquée par l'intermédiaire du conducteur 26 à la lampe de contrôle de la fréquence 22.
En théorie, la production de la tension d'A.F.C. Ez résulte des considérations suivantes: Les tensions à chaque extrémité du bobinage 7' sont déphasées de 180 par rapport à la prise médiane 11, Ainsi, si cette prise mé- diane 11 est connectée au circuit primaire 6, on obtient une tension maximum au-dessus de la fréquence de résonance des circuits 6 et 7 et une seconde ten- sion maximum en-dessous de cette fréquence de résonance commune. Si ces deux tensions sont appliquées à une paire de redresseurs, tels que les diodes de la fig.1, et si les tensions continues résultantes sont ajoutées en opposition, leur somme sera égale à zéro. Le circuit de charge des deux diodes comprend les résistances 12 et 13 qui sont de même valeur et qui sont mises en série entre les cathodes 8' et 9'.
Dans le type du dispositif de discrimination"représenté à la fig.l, les circuits primaires et secondaires 6 et 7 sont connectés de telle fa- çon que la somme vectorielle des deux tensions du primaire et du secondaire puisse être réalisée. Ainsi qu'il est dit plus haut, la valeur et la polarité de la tension à l'extrémité cathode de la résistance 12 déterminent la valeur de la réactance fournie aux bornes du circuit oscillant 18 par la lampe 22.
Si la tension d'A.F.C. applquée à la grille de la lampe 22 est positive (dé- passant par conséquent la tension initiale de polarisation appliquée au circuit cathodique de cette lampe) sa conductance mutuelle augmente. Ceci agit à son
<Desc/Clms Page number 6>
tour comme si le condensateur d'accord 20 avait diminué en valeur ce qui oblige la fréquence d'accord du circuit oscillant 18 à croître. On peut constater maintenant que la différence de fréquence entre les circuits d'oscillation et du signal est obligée de glisser automatiquement en arrière de la valeur de la M.F. désirée lorsque le récepteur est accordé en arrière de l'accord exact de la station désirée.
L'action de l'A.F.C. commence dès qu'une petite quantité de l'é- nergie de l'onde porteuse est appliquée au circuit primaire 6. La polarité de la tension d'A.F.C. E2 par rapport à la terre dépend du sens du couplage M. A ti- tre d'exemple, dans la fig. 1 le couplage M est d'un sens tel que E2 devient positif par rapport à la terre lorsque le signal appliqué est inférieur à la fréquence désirée des circuits 6 et 7.
Jusqu'ici l'emploi de l'A.F.C. a été seulement recommandé dans les récepteurs superhétérodynes ayant plus qu'un étage d'amplification M.F. par suite des limitations de sélectivité d'un système de discrimination employant un transformateur à deux enroulements ,par exemple les tensions d'A.F.C.,d' A.V.C, et basse-fréquence sont obtenues au moyen des résistances 12 et 13 du dispositif de discrimination, mais la sélectivité B.F. du discriminateur est si faible que deux étages d'amplification M.F. sont né- cessaires pour assurer une sélectivité convenable,
Cependant, lorsqu'on utilise un récepteur superhétérodyne tel celui représenté à la fig.1 où on ne désire employer qu'un seul étage d'ampli- fication M.F., il est nécessaire d'avoir recours à la présente invention pour obtenir des résultats satisfaisants.
On a découvert qu'une sélectivité conve- nable peut être obtenue dans un récepteur superhétérodyne ayant seulement un amplificateur M.F. grâce à l'emploi d'un troisième enroulement sur le transfor- mateur de discrimination, alimentant une diode détectrices En examinant l'as- pect pratique de cette invention, il faut cependant retenir que la sélectivité est seulement une des caractéristiques d'un circuit de discrimination qui sont à considérer dans l'action de l'A.F.C, En plus de la sélectivité B.F., les ca- ractéristiques suivantes sont également Importantes :
amplification B.F., gain maximum de l'A.F.C., pente de l'A.F.C., et séparation de fréquence des points de l'A.F.C.- L'amplification B.F. ou du signal peut être exprimée comme étant le rapport de la valeur maximum du signal d'entrée à ra grille d'amplificateur B.F. entraînant le discriminateur à la tension continue appliquée à la diode détectrice.
<Desc/Clms Page number 7>
La tension d'A.F.C. atteint un maximum dans le sens positif à une valeur quelque peu différenteda la fréquence centrale et un maximum dans le sens négatif du côté opposé à cette fréquence centrale. L'amplitude et la séparation de ces deux pointes d'A.F.C. ainsi que la pente de la carae- téristique passant par la fréquence centrale sont fort importantes dans l'ac- tion de discrimination* Si des pointes sont trop fortement écartées, la pente sera petite et si elles sont trop rapprochées l'une de l'autre, la mo- dulation du signal peut être erttendue avant que l'A.F.C. n'agisse lorsque la fréquence varie.
Dans un dispositif de discrimination employant un circuit du type considéré où la tension B.F, est prise au point médian des résistan- ces 12,et 13, on peut constater ,si on travaille avec une M.F. de 460 KC/S. que la sélectivité en tension aux bornes de la résistance 13 est faible,
Au lieu d'employer la tension Eg développée aux bornes de la ré- sistance 13 en tant que tension d'A.V.C. et B.F., une diode redresseuse dis- tincte 30 est employée, Ce redresseur est relié à un circuit accordé d'en- trée 31 et le circuit accordé tertiaire 31 est couplé seulement à la bobine 7' et non au circuit primaire 6. Ceci se fait ainsi que représenté schéma- tiquement sur la fig.l, en employant quelques spires de couplage 32 couplées étroitement à la bobine 7'.
Ces spires sont représentées au centre de la bobine 7' et ces dispositions devraient être suivies physiquement afin de conserver le couplage de la bobine 32' symétrique par rapport aux deux côtés de la bobine 7'.
Afin de conserver un couplage petit et symétrique, il est souhai- table de maintenir la bobine 32' et ses connexions bien séparées de la bobi- ne 7'. Il peut même être souhaitable de placer la bobine 32' sous un blin- dage distinct. La résistance de charge 40 est insérée en série entre le côté masse de la cathode de la diode 30 et la bobine 32', un condensateur de découplage étant mis en parallèle sur la résistance 40.
La connexion d'A.V.C. 41 comprenant les résistances de filtrage du courant alternatif appropriées, va au circuit de grille des lampes dont le gain doit être régularisé automatiquement, Ainsi qu'on le voit dans la fig.1, la connexion d'A.V.C. 41 va du côté anode de la résistance 40 aux circuits de grille de l'amplificateur 2 et du premier détecteur 3. Le cir- cuit de grille de l'amplificateur M.F. 4' est relié par un conducteur d' A.V.C. 41' à un point intermédiaire de la résistance de charge 40. La
<Desc/Clms Page number 8>
tension B.F. développée aux bornes de la résistance 40 est transmise à un circuit d'utilisation B.F. qui peut faire usage d'un ou de plusieurs étages amplificateurs suivis par un reproducteur de son. La tension développée aux bornes de la résistance 40 porte l'indice E1.
Les relations entre El, E2, E3 sont représentées graphiquement sur la fig.4. Dans cette dernière figure, on a apporté sur les axes les "volts" et les "KC./S." de décaccord". Ainsi qu'il est expliqué ci-dessus, le dispositif de discrimination a une faible sélectivité lorsque la tension B.F. est prise au point médian des résistances de diode 12 et 13 puisque le dispositif de discrimination est principalement un appareil en corrélation avec la phase. Cependant, le dispositif de discrimination agit comme un cir- cuit accordé quelconque ayant le même Q et le même couplage pour un troisiè- me circuit qui lui est couplé et la sélectivité de ce troisième circuit est par conséquent excellente.
Le couplage capacitif décimétrique produit la sé- paration au point de vue symétrie, pour la sélectivité du signal de l'A.F.C.
Pour cette raison, la disposition physique entre les bobines 32' et 7' indi- quées ci-dessus est avantageuse.
Les constantes du circuit représentéee sont données ci-dessous, mais il doit être bien entendu qu'elles le sont simplement à titre d'exemple et qu'elles sont données uniquement pour permettre aux spécialistes de réa- liser facilement l'invention :
M - 30 mh
M2 - 17.2 mh
Condensateur 10 - 100 mmf
Résistance 40 - 0. 25 megohm
Condensateur 14 - 0.1 mf
Résistance 12 - 0.5 megohm
Résistance 13 - 0.5 megohm
Le circuit tertiaire 31 sert cependant à diminuer la pente de l'A.F.C. et sépare les pointes de l'A.F.C. puisqu'il agit comme le circuit résonnant d'absorption. La réduction du couplage tertiaire diminue cet effet mais diminue également le gain du circuit du signal. Le gain de l'A.F.C. est bon, bien que la pente de la caractéristique d'A.F.C. soit quelque peu diminuée.
Cette disposition pour le dispositif de discrimination et pour le détecteur B.F. donne des caractéristiques satisfaisantes pour un récepteur superhétérodyne employant un seul étage d'amplification M.F.
L'emploi de diodes distinctes pour l'A.F.C. et la détection B.F. oblige l'amplificateur M.F. alimentant4les diodes à fournir une puissance
<Desc/Clms Page number 9>
de sortie additionnelle. La tension,pour l'action de l'A.V.C. peut être prise soit sur la résistance de charge 40, soit sur la prise médiane des résistances 12 et 13 du discriminateur. Ainsi qu'on le voit dans la fig.4, la tension E3 n'est pas symétrique par rapport à.la résonance de telle sorte que, si cette tension est employée pour l'A.V.C., l'amplification du récepteur sera plus grande d'un côté de la fréquence de résonance M.F. que de l'autre, ce qui produit une légère asymétrie.
, En employant la tension El, prise au circuit du signal, pour l'A.V.C. on peut obtenir la symétrie par rapport à la résonance. Ceci est clairement indiqué dans la fig.4 et la tension E1 prise au bord de la résis- tance 40 ne sera pas sujette à l'asymétrie notée plus haut. L'étage M.F. 4' alimentera convenablement la diode lorsque la polarisation est normale, mais la courbure de la caractéristique apparaîtra pour une polarisation élevée, telle celle qui serait produite par le contrôle complet de l'A.V.C. sur l'é- tage M.F.- Environ 20 volts sont requis pour le fonctionnement de l'A.V.C. afin d'assurer un contrôle convenable des signaux puissants si trois lampes doivent être contrôlées* Afin que la sortie B.F.
de la diode de signal 30 soit exempte de distorsion, la caractéristique devtait être droite, L'éten- due des signaux d'entrée pour lequel la caractéristique est droite détermine le pourcentage de modulation qui peut être supportée sans distorsion, Avec 20 volts de polarisation de M.F., une,porteuse de 5 volts 36 est requise pour obtenir les 20 volts de polarisation d'A.V.C. - Pour 100 de modulation une valeur instantanée double est appliquée et pour un tel signal appliqué la caractéristique s'écartera d'une manière appréciable de la ligne droite.
Cependant, si seulement la moitié de la tension d'A.V.C. développée est ap-- pliquée à la lampe M.F., soit 10 volts, lorsque la tension de polarisation d'A.V.C. totale est de 20 volts, alors une tension du signal de 1,6 volt est requise, Dans ces conditions, la caractéristique sera très voisine d'une li- gne droite jusqu'au 3,2 volts d'entrée requis pour 100 de modulation Par conséquent, en appliquant la moitié de la tension de polarisation d'A.V.C. à l'amplificateur M.F. 4' qui alimente les diodes et toute la tension d'A.V.C.
aux lampes précédentes,des signaux puissants peuvent être reçus sans distor- sion appréciable tout en employant un dispositif de discrimination représenté à la fig.l,
Dans la fig.2, on a représenté une variante du dispositif de dis-
<Desc/Clms Page number 10>
-crimination et de démodulation. Ici, le circuit accorde tertiaire 31 de la diode détectrice 30 est couplé au circuit primaire 6, ainsi que l'indique M1.
Le circuit secondaire 7 a néanmoins une influence sur la sélectivité du circuit du signal. Cet effet du secondaire sur le tertiaire consiste à agir comme un circuit d'absorption à la résonance; ce qui donne par conséquent une caracté- ristique à double maximum à la tension El. Si M est réduit afin de minimiser cet effet, le gain de sera réduit et les pointes de l'A.F.C. se rap- procheront assez bien l'une de l'autre, la séparation pouvant même être infé- rieure à 8 KC/S. La réduction de M1 pour améliorer la sélectivité diminue l'amplification du circuit du signal. Tandis que le gain de l'A.F.C. (environ 50) et la pente (environ 28 volts par KC/S par tension d'entrée maximum) sont excellents, le gain du circuit du signal et la sélectivité ne sont pas tout-à- fait aussi bons que ceux du circuit d'une diode unique.
Cette connexion est désirable pour les récepteurs à haute fidélité puisque la sélectivité est re- lativement bonne, mais qu'en même temps les bandes latérales à haute fréquence acoustique ne sont pas atténuées d'une façon irrégulière.
Dans la fig. 3, on a représenté une modification du système de discrimination et de démodulation de la fig.1 où l'accord du circuit tertiaire 31 est omis. Le bobinage 32' du circuit 31 est couplé magnétiquement au cir- cuit secondaire 7. Il est important, tout comme dans les circuits précédents, de maintenir le couplasse capacitif à une simple valeur et symétrique par rap- port au discriminateur. La self de choc 50 est insérée entre la prise médiane les résistances 12 et 13 et le point milieu du bobinage 7'.
Dans ce dispositif cité simplement à titre d'exemple, la bobine 50 aune valeur de 15 mh; M peut être de 24 mh; M3 est de 490 mh ; lecondensateur shunt 51 peut avoir une va- leur de 100 mmf.-
Ce dispositif a un gain d'A.F.C. moindre que celui de la fig.l (32 par rapport à 59) mais a une pente d'A.F.C. plus accentuée (12,8 par rap- port à 8,8). Le dispositif de la fig,l a une amplification de signal de 34 à la résonance et la séparation des maxima de l'A.F.C, est de 13 KC/S.; le dis- positif de la fig.3 a des valeurs correspondantes de 38,5 et de 11 KC/S.
Par conséquent, la sélectivité du signal pour le dispositif de la fig.3 est moin- dre que celle de la fig.l. Cependant, le dispositif de la Fig.3 est satisfaisant lorsqu'une telle sélectivité réduite peut être tolérée,
La diode 30 peut être la section diode d'une lampe diode-triode
<Desc/Clms Page number 11>
telle celle du type 75 ou 6Q7. Puisqu'une lampe du type 6H6 sera normalement employée pour la lampe 5', ltemploi de 'la section diode de la première lampe amplificatrice B.F. permet d'éviter l'emploi d'une lampe supplémentaire.
En d'autres mots', il doit être entendu'-que l'indice 30 désigne une lampe de l'un des types à fonctions multiples bien connue où la partie diode sert de diode détectrice et de redresseuse d'A.V.C., et la partie amplificatrice de la lampe est alimentée avec la composante B.F. de la tension développée aux bornes de la résistance.40.