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TRANSFORMATEUR DE COUPLAGE
La présente invention du Dr. Kurt Schlesinger a pour objet un transformateur de couplage pour dispotifs d'amplifica- teurs en vue de la transmission de bandes de fréquence très larges, par exemple pour amplificateurs de fréquences moyennes destinés aux postes récepteurs ou émetteurs de télévision. Le transformateur, suivant l'invention, répond aux conditions exi- gées par les dispositifs de ce genre, c'est-à-dire de fournir un( bonne amplification sur une très grande largeur de bande. Il ne s'agit pas, dans ce cas, d'un transformateur de couplage puremen inductif, mais d'un dispositif de couplage inductif-capacitif mixte pouvant être réglé suivant l'invention à l'aide de bobina- ge et de montage spéciaux.
En outre, le transformateur de cou- plage suivant l'invention utilise le phénomène connu de la forma'' tion d'ondes partielles qui se présente lors de couplages très serrés si le couplage employé est assez fort pour que la distan- ce des deux ondes partielles corresponde à la largeur de la ban- de à transmettre. Une autre caractéristique de l'invention ré- side dans un désaccordage de la bobine secondaire vers les on- des courfes, ce qui permet d'attribuer aux deux crêtes de la courbe des fréquences, une hauteur égale dans l'étendue des ondes longues et des ondes courtes.
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Les extrémités des enroulements du tranformateur de couplage, suivant l'invention, sont montées d'une façon spéciale Les enroulements - disposés coaxialement sur un même noyau de bobinage - se composent de bobines à une saule couche simple.
L'enroulement primaire est divisé en deux parties égales et disposé des deux côtés de l'enroulement secondaire.
Le transformateur de couplage, d'après l'invention, est représenté et expliqué d'une façon plus détaillée dans les figures ci-jointes.
La figure 1 représente le transformateur de couplage 1 en combinaison avec deux tubes 2 et 3. Le transformateur consiste en un enroulement primaire divisé en deux moitiés, 4 et 5 et en un enroulement secondaire 6. Les trois enroulements sont bobinés dans un même sens. Le courant primaire entre, suivant l'invention, à celle des extrémités du demi-enroulement primaire 5 qui est directement voisine de l'enroulement secon. daire 6. Le courant secondaire quitte la bobine secondaire 6 au point opposé 8 et passe de là directement à la grille du tube amplificateur 3 lui succédant. Les extrémités des bobines secondaires et primaires sont mises à la terre dynamiquement aux points 9 respectivement 10. En outre, chacune des bobines secondaires et primaires est amortie à l'aide d'une résistance 11 et 12.
Ce montage de l'enroulement du transformateur, sui- vant l'invention, ensemble avec la disposition simultanée des sections de la bobine primaire aux deux côtés de la bobine se- condaire produit un élargissement très sensible de la bande des fréquences comme il est nécessaire afin d'obtenir de grandes largeurs de bandes. Il réalise en outre un rehaussement de la courbe de transmission dans l'étendue des ondes courtes.
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La figure 2 explique le rehaussement de la courbe de transmission dans l'étendue des hautes fréquences de la bande de transmission. On y retrouve le point 7 de l'entrée du cou- rant primaire, les sections 4 et 5 de la bobine primaire et le point 10 de la sortie du courant primaire. Le courant primaire en venant de 1! anode du tube 2, entre, lors de hautes fréquen- ces, non seulement dans la section 5 de l'enroulement primaire, mais il est transmis en même temps, dans une large proportion également à la bobine secondaire 6 par l'intermédiaire de la ca-' pacité de dispersion 13. Le courant de ligne est indiqué dans la figure 2 par le chiffre 14 et le courant engendré par la capa. cité de dispersion par le chiffre 15.
Cette dernière fraction de dispersion 15 du courant provoque, dans l'enroulement secon- daire mis à la terre à 9, une chute de tension additionneelle qui s'ajoute, lors d'un établissement des polarités comm in- diqué, à la tension induite. Les signes de polarité des deux tensions sont égaux l'un à l'autre et opposés au signe de la polarité de la tension à la borne primaire 7.
Les courbes a et b de la figure 3 démontrent 1,'effet de ce couplage additionnel capacitif. La figure indique le cours des fréquences de la transmission, une première fois tel qu'il se présente lors du montage suivant l'invention et comme il a été représenté dans la figure 2, une deuxième fois lors d'une commutation des polarités de la bobine secondaire.
Le couplage inductif est déterminé de la façon connue en fonction de la largeur de bande par suite du phéno- mène des ondes partielles. Le coefficient de couplage néces- saire peut être obtenu pour un transformateur suivant l'inven-
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tion à trois bobines disposées coaxialement - à l'aide d'un réglage de la hauteur du bobinage, c'est-à-dire par un choix approprié des épaisseurs de fils. Le couplage capacitif est déterminé principalement par la distance a. Il est possible de régler celle-ci, le cas échéant, au moyen d'un anneau 16 iso- lé et fendu dans un endroit et glissé sur les enroulements.
L'accordage des deux enroulements se fait à l'aide des capacités du montage constructif des tubes en attribuant des dimensions justes à la sef-induction des bobines et en évi- tant toutes capacités parallèles superflues. Plus celles-ci sont petites, plus la self-induction peut être grande en augmen- tant en rapport le nombre de tours, et plus l'amplification ob- tenue sera forte. Les bobines sont d'abord syntonisées chacune sur une même onde, la bobine primaire et la bobine secondaire séparément. Puis la séparation en ondes partielles se produit alors à la suite du couplage serré.
L'amplification obtenue par la disposition représentée dans la figure 1 dépend de la pente S des tubes, de la grandeur de la capacité anodique nuisible des tubes employés, du choix de la fréquence porteuse f et de la largeur de bande b à transmettre, celle-ci se présen- tant, lors du procédé de la fréquence porteuse, sous forme d'une largeur de bande double à la distance des fréquences latérales.
En marchant à la tension primaire constante, les hau- teurs des deux crêtes des courbes des fréquences deviennent éga- les comme représenté dans la figure 3, c'est-à-dire celles de la courbe a lors d'une disposition juste des connexions et celles de la courbe b lors d'une commutation des polarités de la bobi- ne secondaire. Cependant, lors de l'emploi de tubes à grille- écran qui, seuls peuvent être appliqués, le transformateur est excité non pas à la tension constante (cas de la marche à vide) mais au courant constant (cas du
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court-circuit). Dans ce dernier cas, la tension primaire n'est pas constante, mais correspond à la marche à vide de la résis- tance apparente entre les bornes primaires du transformateur.
Cette résistance apparente implique de nouveau un phénomène de résonance lors d'une fréquence déterminée. La tension secondai- resubit, de ce fait, une accentuation dans le voisinage de la résonance de la bobine primaire et un affaiblissement en dehors de cette région. Il en ressort que la courbe résultante présente deux crêtes de résonance d'une h:.uteur inégale. Ce phénomène devient très gênant dès que plusieurs unités de ce genre sont montées en ..cascade, étant donné que les défauts des courbes in- dividuelles se multiplient. Or, toute méthode réalisant la.,pro- duction d'une courbe de fréquence idéale du transformateur indi- viduel est d'une extrême importance pour la pratique.
Il est, à cet effet, particulièrement utile de prendre les mesures suivan- tes lors du montage, suivant l'invention, du transformateur de couplage.
1) Réglage de la résistance d'amortissement 11 paraliè le: à, t'enroulement primaire sur une valeur inférieure à la résis- tance primaire apparente du transformateur dans la bande de fré- quence en jeu. L'amplification, il est vrai, s'en trouve réduite mais, par contre, on se rapproche du cas de la marche à vide et le transformateur s'excite également lors de périodes à la tension primaire restant constante.
2) Transposition de l'onde propre de l'enroulement secondaire dans la région des ondes courtes afin d'y produire un réhaussement de la courbe de fréquence résultante. L'appli- cation de ce procédé n'est nécessaire que dans une faible éten- due, parce que un petit déplacement de la résonance de la bobine
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secondaire dans le. région de la bande latérale des fréquences supérieures produit déjà. l'effet double d'une amélioration dans cette région et d'une réduction dans la région de le bande laté- rale des fréquences basses.
La bobine secondaire est amortie par une résistrnce 12 dans la proportion seulement ..où elle ne présente plus de propriétés oscillatoires, (amortissement apé- riodique ; WL#R.) L'amortissement 11 peut-être beaucoup plus faible que l'amortissement 12.
Une courbe de fréquence c, suivant la figure 3 se réalise dans la pratique pour un trans- formateur de couplage suivant la figure 1 en adoptent les don- nées suivantes: Nombre de lignes 400; largeur de bande des fré- quences 2,25.106 périodes par seconde; fréquence porteuse 7,5 .106 périodes par seconde; résistc.nce d'amortissement
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11 =2.000 011.416; capacité du montre priw.ire 15 ern, environ ré- sistcnce d'amortissement 12 = 5000 olius. Ondes propres: prirnc.i- res 7t5.10 p::riodes prr seconde: secondaires 8 lOb, . des par seconder longueur de l'enroulement pour toutes les trois bobines 2-3 mu. environ, distance a = b = 1 mm.
Les courbes a et b sont dressées sans amortissement
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et indiquent cUstinctement que le Iil::lil.lu::1 d:= ni la.. région de la brnde l2trrle des fréquences supérieures est plus bs que le maJ:1;;:ut.: drns le région cie 1.'' 'o::n(1e 1:téra,le des fréquences bas- ses. Le courbe c de la figure 3 montre le résultat des correc- tiens précitées suivent l'invention. On peut influencer le
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cO'1>l::-:,.;e ce.;J.citi:î iJi =< 1= distança :'. et le couß,l¯.e ind.uctif p<::'.:c 1 - distance b. On est donc à 1#É>: e Je donner "ux deux crêtes de la courbe des fréquences, à l'aide de ce réglage des hauteurs égales.
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COUPLING TRANSFORMER
The present invention of Dr. Kurt Schlesinger relates to a coupling transformer for amplifier devices for the transmission of very wide frequency bands, for example for mid-frequency amplifiers intended for television receivers or transmitters. The transformer according to the invention meets the conditions required by devices of this kind, that is to say to provide a good amplification over a very large bandwidth. in this case, a purely inductive coupling transformer, but a mixed inductive-capacitive coupling device which can be adjusted according to the invention with the aid of special winding and mounting.
In addition, the coupling transformer according to the invention uses the known phenomenon of the formation of partial waves which occurs during very tight couplings if the coupling employed is strong enough so that the distance between the two. partial waves correspond to the width of the band to be transmitted. Another characteristic of the invention resides in a detuning of the secondary coil towards the curved waves, which makes it possible to attribute to the two peaks of the frequency curve, an equal height in the range of the long waves and short waves.
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The ends of the windings of the coupling transformer, according to the invention, are mounted in a special way. The windings - arranged coaxially on the same winding core - consist of coils with a single layer willow tree.
The primary winding is divided into two equal parts and arranged on both sides of the secondary winding.
The coupling transformer, according to the invention, is shown and explained in more detail in the accompanying figures.
Figure 1 shows the coupling transformer 1 in combination with two tubes 2 and 3. The transformer consists of a primary winding divided into two halves, 4 and 5 and a secondary winding 6. The three windings are wound in the same direction. The primary current enters, according to the invention, at that of the ends of the primary half-winding 5 which is directly adjacent to the secon winding. daire 6. The secondary current leaves the secondary coil 6 at the opposite point 8 and passes from there directly to the grid of the amplifier tube 3 succeeding it. The ends of the secondary and primary coils are dynamically grounded at points 9 respectively 10. In addition, each of the secondary and primary coils is damped using a resistor 11 and 12.
This mounting of the transformer winding, according to the invention, together with the simultaneous arrangement of the sections of the primary coil at both sides of the secondary coil produces a very noticeable widening of the frequency band as required. in order to obtain large bandwidths. It also enhances the transmission curve in the shortwave range.
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Figure 2 explains the enhancement of the transmission curve in the high frequency range of the transmission band. It includes point 7 of the primary current input, sections 4 and 5 of the primary coil and point 10 of the primary current output. The primary current coming from 1! anode of the tube 2 enters, at high frequencies, not only in the section 5 of the primary winding, but it is transmitted at the same time, in a large proportion also to the secondary coil 6 via the intermediary of the dispersion capacitance 13. The line current is indicated in figure 2 by the number 14 and the current generated by the capacitor. city of dispersion by the number 15.
This last fraction of current dispersion causes, in the secondary winding grounded at 9, an additional voltage drop which is added, when the polarity setting is indicated, to the induced voltage. . The signs of polarity of the two voltages are equal to each other and opposite to the sign of the polarity of the voltage at the primary terminal 7.
Curves a and b of FIG. 3 demonstrate the effect of this additional capacitive coupling. The figure indicates the course of the frequencies of the transmission, a first time such as it appears during the assembly according to the invention and as it was represented in FIG. 2, a second time during a switching of the polarities of the secondary coil.
The inductive coupling is determined in the known manner as a function of the bandwidth due to the phenomenon of partial waves. The necessary coupling coefficient can be obtained for a transformer according to the invention.
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tion with three coils arranged coaxially - by means of an adjustment of the height of the coil, that is, by an appropriate choice of the thickness of the threads. The capacitive coupling is determined mainly by the distance a. It is possible to adjust this, if necessary, by means of a ring 16 which is insulated and split in one place and slipped over the windings.
The two windings are tuned using the capacities of the constructive assembly of the tubes, assigning the correct dimensions to the sef-induction of the coils and avoiding any superfluous parallel capacities. The smaller these are, the greater the self-induction can be by increasing in relation to the number of turns, and the greater the amplification obtained will be. The coils are first tuned each to the same wave, the primary coil and the secondary coil separately. Then the partial wave separation then occurs as a result of the tight coupling.
The amplification obtained by the arrangement shown in Figure 1 depends on the slope S of the tubes, the magnitude of the harmful anode capacitance of the tubes used, the choice of the carrier frequency f and the bandwidth b to be transmitted, that this being, during the carrier frequency process, in the form of a bandwidth twice the distance of the side frequencies.
By running at constant primary voltage, the heights of the two peaks of the frequency curves become equal as shown in figure 3, that is to say those of the curve a when the connections are correctly arranged. and those of curve b when the polarities of the secondary coil are switched. However, when using tubes with screen grid which alone can be applied, the transformer is excited not at constant voltage (case of no-load operation) but at constant current (case of
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short circuit). In the latter case, the primary voltage is not constant, but corresponds to the no-load operation of the apparent resistance between the primary terminals of the transformer.
This apparent resistance again implies a resonance phenomenon at a determined frequency. The secondary voltage therefore undergoes an emphasis in the vicinity of the resonance of the primary coil and an attenuation outside this region. It emerges that the resulting curve has two resonance peaks of one h: unequal author. This phenomenon becomes very troublesome as soon as several units of this type are mounted in a cascade, since the defects of the individual curves multiply. Any method which achieves the production of an ideal frequency curve of the individual transformer is of extreme practical importance.
To this end, it is particularly useful to take the following measures during the assembly, according to the invention, of the coupling transformer.
1) Adjustment of the damping resistor 11 parallel to: at, the primary winding to a value lower than the apparent primary resistance of the transformer in the frequency band in play. The amplification, it is true, This is reduced but, on the other hand, it approaches the case of idling and the transformer is also energized during periods with the primary voltage remaining constant.
2) Transposition of the natural wave of the secondary winding in the region of the short waves in order to produce there an enhancement of the resulting frequency curve. The application of this method is only necessary in a small extent, because a small displacement of the resonance of the coil
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secondary in the. higher frequency sideband region already produced. the double effect of an improvement in this region and a reduction in the region of the sideband of low frequencies.
The secondary coil is damped by a resistor 12 in the proportion only .. where it no longer exhibits oscillatory properties, (periodic damping; WL # R.) The damping 11 may be much lower than the damping 12 .
A frequency curve c, according to FIG. 3 is produced in practice for a coupling transformer according to FIG. 1 using the following data: Number of lines 400; frequency bandwidth 2.25.106 periods per second; carrier frequency 7.5 .106 periods per second; damping resistc.nce
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11 = 2,000,011,416; watch capacity priw.ire 15 ern, approx. damping resistance 12 = 5000 olius. Eigenwaves: prirnc.i-res 7t5.10 p :: riodes prr second: secondary 8lOb,. des by second winding length for all three 2-3 mu coils. approximately, distance a = b = 1 mm.
Curves a and b are drawn up without damping
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and clearly indicate that the Iil :: lil.lu :: 1 d: = ni the .. region of the l2trrle branch of the higher frequencies is lower than the maJ: 1 ;;: ut .: in the cie region 1. ' '' o :: n (1e 1: tera, the of low frequencies. The curve c of FIG. 3 shows the result of the above-mentioned corrections according to the invention. We can influence the
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cO'1> l :: -:,.; e ce.; J.citi: î iJi = <1 = distance: '. and the couß, l¯.e ind.uctive p <:: '.: c 1 - distance b. We are therefore at 1 # É>: e I give "ux two peaks of the frequency curve, using this setting of equal heights.