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SYSTEME DE SIGNALISATION.
La présente invention se rapporte aux systèmes de communication par ondes ultra"'courtes et a pour principal objet de fournir un ensemble por- tatif de petites dimensions et très compact, pouvant être porté dans la main; cet appareil peur servir pour l'émission et/ou la réception d'ondes de l'ordre du mètre ou moins, et cela avec une bonne stabilité de fréquence.
Un autre objet est de fournir un'dispositif pouvant être modulé à un pourcentage suffissamment élevé sans agir sur la stabilité de fréquence du circuit.
Un autre objet est de fournir un tel ensemble perfectionné qui puisse être utilisé au laboratoire ou à l'extérieur comme source de signaux d'essais pour différentes mesures H.F.
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Les différentes particularités de l'invention comprennent,entre autres, la construction de différents condensateurs qui servent non seulement de capacité de découplage, mais qui constituent également des supports d'élé- ments du circuit; en outre, on réalise un nouveau condensateur formant'une capacité série insérée dans le circuit shunt sans introduire d'irrégularités physiques,
On comprendra mieux l'invention en se référant à la description ci-dessous ainsi qu'aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple et dans lesquels t
La Fig.1 représente une nouvelle disposition mécanique du circuit, conforme aux principes de l'invention et qui peut être utilisé pour la trans- mission;
Les fig. la et 1b sont des vues en coupe, partielles, de la cons- truction d'un nouveau condensateur, les coupes étant faites le long des lignes la-la et 1b-1b.
La fig.2 représente le circuit correspondant à la fig.l pour un dispositif complet de transmission ;
La fig. 3 représente une modification du circuit de la fig.l appro- priée à la réception;
La fig.4 représente le circuit correspondant à la fig.3 pour un système récepteur complet;
La fig.5 représente une variante dans la disposition mécanique pour les systèmes des fig.l et 3; et la fig. 5a est une vue à grande échelle d'un perfectionnement de la construction de la fig.5;
La fig.6 représente le circuit correspondant au système de la fig.5;
La fig.7 représente une vue en coupe d'une variante, le panneau frontal étant enlevé ;
La fig.8 représente une vue en plan de la partie Inférieure du système de la fig.7, la partie supérieure étant supposée enlevée;
La fig.9 représente une coupe du même système, faille suivant la ligne 3-3;
La fig.10 représente le circuit électrique équivalent du système de la fig.7, en même temps que les éléments essentiels du circuit extérieur nécessaires pour complèter l'appareil.
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Dans la fig.1 on a représenté un circuit émetteur comprenant un circuit oscillateur 1 à décharge électronique, de préférence du type "acorn", ayant ses électrodes d'anode et de grille connectées respectivement à une paire de conducteurs tubulaires parallèles en cuivre 3, 4; ceux-ci font partie d'un circuit.accordé qui comprend, à son extrémité la plus éloignée du dispo- sitif à décharge électronique, un condensateur composé de oinq barres métalli- ques 5, 6, 7, 8 et 9, séparées les unes des autres par des isolateurs en mica 10.
On remarquera que,cette forme de condensateur consiste en trois barrres intermédiaires plus larges que les deux barres terminales, les barres 6 et 8 servant de support soit conducteurs 3 et 4 qui s'adaptent dans des trous d'un diamètre convenable pratiqués dans ces barres; le condensateur est monté, à son toazr, au moyen de sa barre centrale 7, sur une plaque de cuivre 11 aveo laquelle il se trouve en contact direct mécanique et électrique.
Comme la plaque 11 se trouve au potentiel de la terre ou à un potentiel H.F. nul par rapport à l'anode et à la grille du tube à vide 1, il est visible que les plaques 6 et 8 servent à fixer l'extrémité à faible potentiel de la ligne 3,4 à la terre lorsque la fréquence varie sur la ligne.
A ).'extrémité de la ligne 3,4 la plus proche du dispositif à dé- charge électronique 1 se trouve un condensateur 12 comprenant deux plaques en parallèle sur la ligne et dont la position réciproque peut être modifiée au moyen d'un tube isolant 13 de façon à obtenir toute capacité désirée entre ces plaques. Dans le circuit anodiquev à un point du tube 3, est raccordé un autre condensateur 14 dont l'une des plaques est connectée électriquement et directement à la borne 15 à laquelle est reliée l'antenne. La capacité du condensateur 14 est également réglable au moyen d'une tige isolante 16.
Le dispositif à décharge électronique 1 est représenté ici par une lampe à chauffage indirect dont les extrémités de cathode et de chauffage sortent de l'enveloppe en des points directement opposés aux extrémités d'ano- de et de grille. Ces extrémités de cathode et de chauffage sont directement connectées à un condensateur comprenant trois plaques planes séparées 17, 18 et 19 situées dans le même plan; les trois plaques sont séparées à leur tour, par des épaisseurs de mica, d'une paire de bandes de cuivre 20 et 21; celles- oi sont fixées l'une l'autre et montées sur la base d'assemblage 11.
Le tube à vide est par conséquent supporté par le système condensateur 17 à 20; celui- ci,à son tour ,sert également de condensateur de découplage afin de permettre
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à l'énergie H.F, de passer directement de chacune des extrémités de chauffage et de cathode à la terra,
Les détails de disposition de ce dernier condensateur de décou- plage sont représenté3plus particulièrement dans la fig.la qui représente une coupe de cette disposition, faite le long des ligne la-la de la fig.l. Les plaques supérieure et inférieure 20 et 21 sont réunies par des vis, ainsi qu'IL est représenté ; lesvis s'insèrent ,à leur tour, dans des pièces métalliques qui relient directement et électriquement les plaques 20 et 21 à la plaque de montage 11.
La fige lb représente de même une coupe à grande échelle du con- densateur de découplage comprenant les plaques 5, 6, 7, 8,9 et 10, la coupe étant faite le long des lignes 1b-1b. On notera que la plaque centrale 7 est montée directement sur la plaque métallique 11 et se trouve en contact élec- trique avec elle ; par contre, les deux plaques métalliques extérieures 5 et 9 ne se trouvent pas en contact direct avec la plaque 11 bien quelles soient plus longues que les plaques 6 et 8. Cependant les plaques 5 et 9 sont con- nectées directement à la plaque centrale 7 au moyen de vis 22.
La raison pour laquelle les plaques 5 et 9 ne se trouvent pas en contact direct avec la pla- que 11 à leurs extrémités inférieures est qu'il faut éviter que des interfé- rences électriques et des parasites ne se produisent dans le système par sui- te d'une variation possible du contact entre les plaques 5, 9 et 11. On note- ra que les vis 22 sont isolées des plaques 6 et 8 au moyen de douilles 23.
Il a été dit que les différentes plaques sont en cuivre; il doit cependant être entendu que toutes les constructions métalliques mentionnées ci-dessus peuvent être réalisées en aluminium ou en tout autre métal pur à haute conclue- tibilité, sauf pour les tiges 3 et 4 qui seront, de préférence, en cuivre si l'on veut obtenir les meilleurs résultats.
La fig.2 représente le circuit équivalent à la disposition de la fig.l relative à un système émetteur complet. Dans cette figure, les éléments correspondants représentés dans la fig,l sont désignés par les mêmes indices.
L'ensemblè représenté par la fig.la est représenté dans la fig.2 comme com- prenant trois condensateurs de 0,0001 mfd situés dans le rectangle en traits Interrompus. On a représenté une résistance de polarisation 24 de la cathode, mais il doit être entendu, évidemment, qu'elle peut être remplacée par une résistance de grille insérée entre le conducteur de grille 4 et la terre au
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point le plus éloigné du dispositif à décharge électronique 1. Le circuit de transmission complet comprend un microphone 25 pour appliquer les ondes sono- res à un transformateur B.F.26 dont le secondaire est connecté à la grille d'une lampe modulatrice 27; la sortie de cette dernière envoie à son tour l'énergie B.F. dans le circuit anodique de l'oscillateur 1.
Le fonctionnement du circuit émetteur est aisé à comprendre après les explications précédentes.
Le circuit de la fig.2 a donné des résultats très satisfaisants pour la trans- mission d'ondes de l'ordre du mètre ou moins et la stabilité de fréquence a été trouvée bonne avec un pourcentage de modulation suffisamment élevé. Avec un tel arrangement,, on a trouvé qu'il était possible d'obtenir au moins 50% de modulation sans produire une variation de fréquence supérieure à 0,1 %.
La fig.3 représente une légère modification de la fig.l appropriée à la réception des ondes ultra-courtes et représente le système modifié placé dans une boite métallique blindée 28. Dans cette réalisation on utilise un oscillateur-détecteur 2 à dispositif à décharge électronique du type "acorn".
Les dispositions du condensateur ,5 à 10, à une extrémité du système 3,4 de fils de Lécher et les dispositions du condensateur, 17 à 20, à l'autre extré- mité du système sont identiques aux constructions de même indice de la fig.l.
Dans la fig.3 cependant, l'antenne (indiquée ici par 29) est couplée au con- ducteur de grille 4 par un condensateur série 14 au lieu de l'être au conclue- teur d'anode 3 ainsi que le représente la fig.l.
On comprendra mieux le fonctionnement du circuit de la fig. 3 en se rapportant au circuit électrique équivalent de la fig.4 qui représente le dispositif de la fig.3 relatif à un récepteur complet. Dans la fig. 4, on utilise un circuit détecteur 2 monté dans un récepteur à super-réaction; les ondes recueillies par l'antenne 29 sont appliquées par le condensateur 14 au conducteur de grille 4. On notera que l'on utilise ici une résistance de grille de un mégohm au lieu de la résistance de polarisation de cathode des fig. 1 et 2,.Dans le circuit de sortie du détecteur-oscillateur 2 et couplé au conducteur d'anode 3 se trouve un amplificateur B.F. 31 dont le circuit anodique est couplé, à son tour, à tout circuit d'utilisation convenable, par exemple aux écouteurs 32.
D'après ce qui a été dit précédemment, il est clair que les tiges d'anode et de grille 3 et 4 forment, avec le condensateur 12 et les conden- sateurs de découplage 5, 6, 7, 8 et 9, un circuit accordé qui est réglé sur
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la fréquence des ondes transmises ou reçues. Les tiges parallèles 3 et 4 coin.- prennent en effet une ligne de contrôle de la fréquehse qui sert à améliorer la stabilité de fréquence. Bien que la longueur de chacun des conducteurs 3 et 4 soit habituellement à peu près égale à 1/4 de la longueur de l'onde de travail, dans la présente réalisation, cette longueur est réduite par suite de la charge créée par le condensateur 12 et les capacités entre électrode dutu- be.
Dans une réalisation utilisée avec succès en pratique, la longueur de cha- cune des tiges 3 et 4 était de 7,6 cm. environ. Une particularité importante du circuit est que le condensateur d'accord 12 sert de condensateur pour le couplage en retour et, en même temps, permet d'éliminer l'accord habituel par déplacement d'enroulement utilisé dans les circuits ordinaires.
Un désavantage de l'emploi des systèmes des fig.2 et 4 réside en ce que le dispositif oscillateur H.F. à décharge électronique peut être sujet à des Interruptions indésirables à B.F. lorsqu'on emploie une résistance de grille ; ces Interruptions sont principalement dues à la constante de temps de la résistance de grille et de son condensateur shunt. Si on utilise une ré- sisfance de polarisation de la cathode au lieu d'une résistance de grille, ainsi qu'on l'a représenté dans le circuit-émetteur de la fig.2, on sacrifie un peu le rendement du circuit.
Afin d'éliminer ces difficultés et d'éviter en même temps toute discontinuité physique ou électrique dans le circuit, on propose de mettre une résistance de grille et un condensateur de grille à l'extrémité du conducteur 4 la plus proche de l'électrode de grille du dispo- sitif à décharge électronique, et de connecter directement l'autre extrémité du conducteur 4 à la terre ou à un point à potentiel H.F. pratiquement nul.
Une telle disposition est celle de la fig.5; celle-ci représente une forme préférée de l'invention, semblable à la construction de la fig.l abstraction faite des modifications qui viennent d'être mentionnées. Dans la fig.5 une résistance de fuite de grille 34 est insérée entre l'extrémité grille de la tige 4 et la plaque de montage 11. D'autre part, la tige 4 consiste en deux éléments 35 et 36 réunis par un assemblage en queue d'aronde de faqon à former un condensateur. Ces éléments 35 et 36, ainsi qu'on peut le constater sur la fig.5a qui en représente une vue détaillée agrandie, sont séparés par du mica et sont couplés l'un à l'autre par deux chevilles 37 qui sont isolées de l'é- lément 36 par les douilles isolantes 38.
Bien que les éléments 35 et 36 de la tige 4 aient été représentés avec entaillage en queue d'amende, il est évident que l'invention ne se limite pas à cet arrangement, étant donné qu'on peut
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utiliser tout dispositif de couplage de deux éléments d'une ligne pourvue que l'on constitue un condensateur, sans produire d'irrégularité physique. Par exemple, la surface extérieure de l'élément 35 peut être parfaitement arrondie et l'extrémité 36 peut comprendre une tige de longueur réduite. insérée dans une ouverture du tube 35, dont elle est Isolée par du mica ou tout autre dié- lectrique convenable.
L'autre extrémité de la tige 4 qui est montée dans la plaque 8 est connectée à la terre ou à l'élément 11 par une liaison directe à la plaque 7; l'isolation par mica entre ces plaques 7 et 8, utilisée dans le système des fig.l et 3 a été supprimée ici. Le circuit électrique équivalent du système de la fig.5 est donné à la fig.6 qui représente un dispositif émet- teur. Ce/ circuit peut être approprié à la réception en changeant simplement la position du condensateur 12; au lieu de le connecter à l'élément 36 direc- tement adjacent à la grille, il suffit de le relier à l'élément 35 situé de l'autre coté du condensateur constitué par la tige 4.
De cette façon, lorsque le circuit est utilisé pour la réception, le couplage en retour additionnel produit par le condensateur 12 est réduit par suite de la présence du conden- . sateur formé par les éléments 35 et 36, en série avec le condensateur 12 ; ceci rend plus aisé l'amortissement convenable des oscillations H.F. lorsque le circuit est utilisé comme récepteur à super-réaction. Il est évident que lorsque le circuit est utilisé comme récepteur, l'antenne est connectée de préférence à la tige de grille 4 au lieu de la tige d'anode 3, comme c'est le cas à la fig.5 où le circuit est utilisé à l'émission.
Il est cependant dési- rable que le condensateur (ainsi que l'indiquent les fig.5 et 6) soit direc- tement adjacent aux extrémités d'anode et de grille parce qu'il est désirable de fournir un couplage s'ajoutant à celui qui est obtenu par la Capacité entre électrodes du tube à vide.
Le fait d'ajouter le condensateur 35,36 de la manière représentée dans les dessins à l'extrémité de la tige de grille 4 la plus proche du dis- positif à décharge électronique est un perfectionnement important des dispo- sitifs des fig.2 et 3, étant donné qu'à cet endroit le condensateur 35,36 se trouve à un point à tension élevée et à courant faible, tandis que précédem- ment, le condensateur du conducteur de grille situé à l'autre extrémité de la tige 4 se trouvait en un point à faible tension et à courant élevé.
La position du condensateur 35,36 en un point à H.T. et faible courant du circuit grille permet de réduire la capacité; on aura donc une valeur plus favorable
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pour la constante de temps, ce qui élimine par conséquent les difficultés dues aux interruptions B.F, que l'on rencontre couramment avec les valeurs de capa- cité et de résistance qui doivent être utilisées à l'autre extrémité de la li- gne 4. Grâce à la disposition de la fig.5, on peut obtenir une stabilité de fréquence beaucoup plus élevée qu'avec le circuit des fig.2 et 4.
Dans une réalisation particulière faisant usage des principes de la fig.5, la variation de fréquence était seulement de 0,028% alors qu'elle était de 0,1% avec le circuit de la tig.2, pour une fréquence voisine de 320 Mc/s. On a également établi qu'avec le circuit de la fig. 5, il était possible d'utiliser un pour- centage de modulation plus élevé qu'avec les circuits représentée par les fige 2 et 4. Dans un cas particulier utilisant le système de la fig.5, la porteuse pouvait être modulée à 70% au lieu de 50% dans le circuit des fig.2 et 4, pour la même variation de fréquence.
A la fig.10, on a représenté le schéma correspondant à une autre variante dans la construction de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
Dans le système de la fig.10, l'antenne, qui est utilisée soit pour l'émission soit pour la réception, comprend un dipôle ayant deux branches 1 et 2 qui sont chacune équivalentes au point de vue électrique à un quart de longueur d'onde et qui sont connectées en série par un condensateur variable 3 à une extrémité d'un circuit accordé parallèle comprenant un condensateur va- riable 4 et une self 5. Couplée à l'inductance 5 et insérée dans le circuit anodique du dispositif oscillateur à décharge électronique 7, une inductance 6 est connectée, à une de ses extrémités, à l'anode du dispositif à décharge électronique et, à son autre extrémité, à la cathode de celui-ci par l'inter- médiaire d'un condensateur de découplage 8.
Le circuit anodique de l'oscilla- teur est accordé sur la fréquence de travail désirée au moyen du condensateur variable 10 connecté entre l'anode et la cathode du dispositif oscillateur à décharge électronique 7 et shunté par la self 6. De même, la grille de l'oscil- lateur est accordée sur la fréquence de travail désirée par le condensateur variable 11 en parallèle avec la self 12, tous les deux étant insérés entre la cathode et la grille de la lampe. Une résistance élevée 9 sert de résistan- ce de fuite et est shuntée par une fraction du condensateur 8 ainsi que le montre le dessin. Pour la production des oscillations dans le circuit, le cou- plage en retour est obtenu par la capacité entre électrodes du dispositif à décharge électronique 7.
Une tension convenable est appliquée à l'anode par
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l'intermédiaire de la self de choc 13 qui se trouve en série avec un des en- roulements d'Un transformateur 14 situé à l'extérieur de l'ensemble compacta Avec cette disposition, on obtient des oscillations de l'ordre de 300 Mc/s., avec une variation maximum de fréquence d'environ 1% ou moins, selon le pour- centage de la modulation.
Lorsqu'on désire utiliser les circuits à la transmission, un ni- veau convenable de modulation, généralement un très faible pourcentage de mo- dulation, est appliqué au transformateur extérieur 14 par le circuit d'entrée de la parole indiqué sur le dessin. D'un autre côté, si on désire utiliser le circuit à la réception, le circuit d'entrée de la parole devient le circuit de sortie et la self 5 est alors couplée à la self 12 au lieu de l'être à la self 6.
La réalisation pratique du système de la fig.10 est représentée dans la vue partielle 7, où la partie supérieure amovible représente l'anten- ne sous la forme de deux bras 1 et 2; ceux-ci se trouvent chacun en série avec un condensateur 3 dont on peut faire varier la capacité au moyen d'une vis 3' et couplé, par des connexions passant par les Isolateurs, au circuit accordé parallèle comprenant le condensateur 4 et la self 5.
Ainsi qu'on peut le voir, le condensateur 4 comprend deux plaques semi-circulaires qui sont connectées aux extrémités de 5; les deux plaques sont, à leur tour, couplées électrostatiquement à une plaque circulaire plus large dont la distance aux deux plaques semi-circulaires peut être modifiée par la vis 15, ce qui pro- duit une variation correspondante de la capacité du condensateur 4. En prati- que, la self 5 comprend 1 1/2 tour de fil de cuivre d'un diamètre d'environ 9,5 mm, pour la fréquence de 300 Mc/s. Les éléments de l'antenne 1-2, les condensateurs d'accord 3 et 4 et la self 5 sont tous montés sur une plaque métallique appropriée 16 dont ils sont isolés par des isolateurs en porcelaine 17.
Le support 16, ainsi que la botte désignée par 18, entourant la partie principale du circuit afin de la blinder, sont réalisés en un métal pur à faible résistivité électrique tel que l'aluminium ou le cuivre. Dans une réa- lisation donnant de'bons résultats, la botte 18 et la plaque 16 étaient en aluminium, choisi principalement à cause de son faible poids.
Dans la partie Inférieure de la fig.7, on peut observer que les condensateurs 10 et 11 comprennent deux secteurs en bronze phosphoreux régla- bles 10' et 11', opposés l'un à l'autre par rapport à une plaque métallique
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centrale 19 qui est connectée directement à la cathode du dispositif à déchar- ge électronique 7;
celuiei comprend dans ce cas une lampe "acorn" d'un type connu ayant des caractéristiques semblables à celle de la RCA 955 ou A-2014, ou encore tout autre type de dispositif à décharge électronique approprié au fonctionnement à ces fréquences.ne paire de tiges filetées 20 et 21, prolon- gées chacune par une partie isolée 22 et manoeuvrée par des boutons, sont uti- lisées pour régler la capacité des condensateurs 10 et 11 en modifiant les distances entre la plaque centrale 19 et les secteurs 10' et 11'.
Lorsque la partie supérieure de la construction, comprenant l'an- tenne et les circuits accordés 4 et 5, est placée convenablement à l'aide de vis,non représentées, qui relient l'une à l'autre les parties supérieure et Inférieure du système de la fig.7, la self 5 est adjacente à la self 6 de ma- nière à y être couplée magnétiquement lorsque le circuit est utilisé comme émetteur. On notera que la self 6 comporte également 1,5 tour d'un fil de diamètre approprié. Lorsque le circuit est utilisé comme récepteur, la self 5 peut être déplacée légèrement de façon à être adjacente à la self 12 et y être couplée électromagnétiquement. En pratique, l'enroulement 12 peut com- prendre un seul tour d'un fil de diamètre convenable.
Les éléments de construction ont les valeurs suivantes dans une réalisation qui a été utilisée avec succès en pratique t
Condensateur 8 0,00005 mfd.
Résistance de grille 9 30.000 ohms
Self de choc 13 15 tours de fil sur un support d'une longueur de 3,81 supp et d'un diamètre d'environ 6,35mm.
Self 12 un tour de fil
Selfs 5 et 6 chacune, environ 1,5 tour de fil (diamètre environ 6,35 mm. )
Lampe 7 tube ayant des caractéristiques équivalentes à celle du RCA 955 ou A-2014.
Un point très important de la construction d'une réalisation cor- respondant à l'invention est que les connexions entre les différents éléments soient réduites à leur minimum, parce que des connexions extrêmement courtes sont absolument nécessaires dans l'emploi d'un tel circuit aux fréquences extrêmement élevées de l'ordre de 300 Mc/a. ou au-dessus.
Dans la présente variante, il n'y a aucun conducteur entre les extrémités grille et anode situées en dehors de l'enveloppe de la lampe et @
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les extrémités des plaques 10' et 11' du condensateur, vu que ces extrémités sont destinées à être en contact physique les unes avec les autres et à rester ainsi connectées. Il en est de même pour les selfs 6 et 12. On notera qu'une extrémité de chacune de ces selfs d'anode et de grille est en contact physi- que avec une extrémité des condensateurs 10' et 11' et que, si on le désire, on peut utiliser, au lieu d'extrémités distinctes des condensateurs, les mêmes extrémités des condensateurs pour les selfs et pour les électrodes de la lampe.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux dispositifs parti- culiers décrits ci-dessus; on peut y apporter différentes modifications sans sortir de l'objet et de la portée de l'invention.
Par exemple, dans les systèmes des fig. 1 et 5, il n'est pas né- cessaire que l'antenne soit couplée capacitivement à l'une des tiges 3 et 4, puisqu'un couplage inductif peut être utilisé on enroulant simplement l'extré- mité; inférieure de l'antenne de manière à obtenir une partie qui soit parallè- le aux tiges 3 et 4 de façon à donner le couplage désiré.
On peut aussi, dans les variantes des fig. 1 et 5, se servir d'une antenne en dipôle. Dans ce cas, les extrémités de la spire, si on se sert d'un couplage Inductif, peuvent être connectées aux deux branches du d$pôle, Par contre, si on se sert d'une antenne à une seule tige, l'extrémité de la @ige spire éloignée de l'antenne sera connectée à la terre.
Si on le désire, on peut encore diminuer l'encombrement; pour cela, on peut réduire la longueur totale du système des fig. 1, la, 1b en mettant l'un en-dessous de l'autre les deux systèmes de condensateurs 5,6, 7,8,9,10,11 et 17,18,19,20 et en construisant les tiges 3 et 4 de façon qu'elles forment une boucle allant d'un condensateur à l'autre, le dispositif à décharge électronique étant situé dans ce cas près du système de condensa- teurs.
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SIGNALING SYSTEM.
The present invention relates to ultra-short wave communication systems and its main object is to provide a portable assembly of small dimensions and very compact, which can be carried in the hand; this apparatus can be used for transmission and transmission. / or the reception of waves of the order of a meter or less, and this with good frequency stability.
Another object is to provide a device which can be modulated to a sufficiently high percentage without affecting the frequency stability of the circuit.
Another object is to provide such an improved assembly which can be used in the laboratory or outdoors as a source of test signals for various HF measurements.
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The various features of the invention include, among others, the construction of different capacitors which serve not only as decoupling capacitance, but which also constitute circuit element supports; in addition, a new capacitor is produced forming a series capacitor inserted into the shunt circuit without introducing physical irregularities,
The invention will be better understood by referring to the description below and to the accompanying drawings, given simply by way of example and in which t
FIG. 1 represents a new mechanical arrangement of the circuit, in accordance with the principles of the invention and which can be used for transmission;
Figs. 1a and 1b are partial cross-sectional views of the construction of a new capacitor, the sections being taken along lines la-la and 1b-1b.
Fig.2 shows the circuit corresponding to fig.l for a complete transmission device;
Fig. 3 shows a modification of the circuit of FIG. 1 suitable for reception;
Fig.4 shows the circuit corresponding to Fig.3 for a complete receiver system;
Fig.5 shows a variant in the mechanical arrangement for the systems of fig.l and 3; and fig. 5a is an enlarged view of an improvement in the construction of FIG. 5;
Fig.6 shows the circuit corresponding to the system of fig.5;
Fig.7 shows a sectional view of a variant, the front panel being removed;
Fig.8 shows a plan view of the lower part of the system of fig.7, the upper part being assumed removed;
Fig.9 shows a section of the same system, fault along line 3-3;
Fig. 10 represents the equivalent electrical circuit of the system of fig. 7, together with the essential elements of the external circuit necessary to complete the appliance.
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In fig.1 there is shown an emitter circuit comprising an electronic discharge oscillator circuit 1, preferably of the "acorn" type, having its anode and gate electrodes respectively connected to a pair of parallel tubular copper conductors 3, 4; these form part of a tuned circuit which comprises, at its end furthest from the electronic discharge device, a capacitor made up of five metal bars 5, 6, 7, 8 and 9, separated from each other. others by mica insulators 10.
It will be noted that this form of capacitor consists of three intermediate bars which are wider than the two terminal bars, the bars 6 and 8 serving as a support or conductors 3 and 4 which fit into holes of a suitable diameter made in these bars. ; the capacitor is mounted, at its toazr, by means of its central bar 7, on a copper plate 11 with which it is in direct mechanical and electrical contact.
As the plate 11 is at earth potential or at zero HF potential with respect to the anode and the grid of the vacuum tube 1, it is visible that the plates 6 and 8 serve to fix the low end. potential of line 3,4 to earth when the frequency varies on the line.
A). The end of line 3, 4 closest to the electronic discharge device 1 is a capacitor 12 comprising two plates in parallel on the line and the reciprocal position of which can be changed by means of an insulating tube. 13 so as to obtain any desired capacity between these plates. In the anode circuit at a point of the tube 3, is connected another capacitor 14, one of the plates is electrically connected and directly to the terminal 15 to which the antenna is connected. The capacity of capacitor 14 is also adjustable by means of an insulating rod 16.
The electronic discharge device 1 is represented here by an indirectly heated lamp, the cathode and heating ends of which emerge from the casing at points directly opposite to the anode and grid ends. These cathode and heating ends are directly connected to a capacitor comprising three separate flat plates 17, 18 and 19 located in the same plane; the three plates are in turn separated by layers of mica from a pair of copper strips 20 and 21; these are fixed to each other and mounted on the assembly base 11.
The vacuum tube is therefore supported by the capacitor system 17-20; this, in turn, also serves as a decoupling capacitor to allow
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to H.F energy, to pass directly from each of the heating and cathode ends to the terra,
The arrangement details of this latter decoupling capacitor are shown more particularly in fig.la which shows a section of this arrangement, taken along lines la-la of fig.l. The upper and lower plates 20 and 21 are joined by screws, as IT is shown; the screws fit, in turn, into metal parts which directly and electrically connect the plates 20 and 21 to the mounting plate 11.
Fig.1b likewise shows a large-scale section of the decoupling capacitor comprising the plates 5, 6, 7, 8.9 and 10, the section being taken along lines 1b-1b. It will be noted that the central plate 7 is mounted directly on the metal plate 11 and is in electrical contact with it; on the other hand, the two outer metal plates 5 and 9 are not in direct contact with the plate 11 although they are longer than the plates 6 and 8. However the plates 5 and 9 are connected directly to the central plate 7 by means of screws 22.
The reason why plates 5 and 9 are not in direct contact with plate 11 at their lower ends is to prevent electrical interference and noise from occurring in the system by following. te a possible variation of the contact between the plates 5, 9 and 11. It will be noted that the screws 22 are isolated from the plates 6 and 8 by means of bushings 23.
It has been said that the various plates are made of copper; it should however be understood that all the metal constructions mentioned above can be made of aluminum or any other pure metal with high reliability, except for the rods 3 and 4 which will preferably be of copper if one wants to achieve the best results.
Fig.2 shows the circuit equivalent to the arrangement of fig.l relating to a complete transmitter system. In this figure, the corresponding elements shown in FIG, 1 are designated by the same indices.
The assembly shown in fig.la is shown in fig.2 as comprising three capacitors of 0.0001 mfd located in the dotted rectangle. There is shown a bias resistor 24 of the cathode, but it should be understood, of course, that it can be replaced by a grid resistor inserted between the grid conductor 4 and the earth at the
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point furthest from the electronic discharge device 1. The complete transmission circuit comprises a microphone 25 for applying the sound waves to a B.F.26 transformer, the secondary of which is connected to the grid of a modulating lamp 27; the output of the latter in turn sends the B.F. energy into the anode circuit of oscillator 1.
The operation of the transmitter circuit is easy to understand after the preceding explanations.
The circuit of fig. 2 gave very satisfactory results for the transmission of waves of the order of a meter or less and the frequency stability was found to be good with a sufficiently high percentage of modulation. With such an arrangement, it has been found that it is possible to obtain at least 50% modulation without producing a frequency variation greater than 0.1%.
FIG. 3 represents a slight modification of FIG. 1 suitable for the reception of ultra-short waves and represents the modified system placed in a shielded metal box 28. In this embodiment, an oscillator-detector 2 with an electronic discharge device is used. of the "acorn" type.
The arrangements of the capacitor, 5 to 10, at one end of the Licker wire system 3, 4 and the arrangements of the capacitor, 17 to 20, at the other end of the system are identical to the constructions of the same index in fig. .l.
In fig. 3, however, the antenna (here indicated by 29) is coupled to the gate conductor 4 through a series capacitor 14 instead of to the anode conclu- ter 3 as shown in fig. .l.
It will be easier to understand the operation of the circuit of FIG. 3 by referring to the equivalent electrical circuit of fig.4 which represents the device of fig.3 relating to a complete receiver. In fig. 4, a detector circuit 2 mounted in a super-feedback receiver is used; the waves collected by the antenna 29 are applied by the capacitor 14 to the grid conductor 4. It will be noted that a grid resistance of one megohm is used here instead of the cathode polarization resistance of FIGS. 1 and 2,. In the output circuit of the detector-oscillator 2 and coupled to the anode conductor 3 is a LF amplifier 31, the anode circuit of which is coupled, in turn, to any suitable use circuit, for example headphones 32.
From what has been said previously, it is clear that the anode and gate rods 3 and 4 form, with the capacitor 12 and the decoupling capacitors 5, 6, 7, 8 and 9, a circuit tuned which is set to
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the frequency of the waves transmitted or received. The parallel rods 3 and 4 corner - indeed take a control line of the frequency which serves to improve the frequency stability. Although the length of each of the conductors 3 and 4 is usually about equal to 1/4 of the working wavelength, in the present embodiment this length is reduced as a result of the charge created by the capacitor 12 and the capacitances between electrode of the be.
In one embodiment successfully used in practice, the length of each of the rods 3 and 4 was 7.6 cm. about. An important feature of the circuit is that the tuning capacitor 12 serves as a capacitor for the feedback coupling and at the same time eliminates the usual winding displacement tuning used in ordinary circuits.
A disadvantage of using the systems of Figs. 2 and 4 is that the electronic discharge HF oscillator device may be subject to undesirable LF Interrupts when a gate resistor is employed; these Interruptions are mainly due to the time constant of the gate resistor and its shunt capacitor. If we use a polarization resistance of the cathode instead of a gate resistor, as shown in the emitter circuit of FIG. 2, the efficiency of the circuit is sacrificed a little.
In order to eliminate these difficulties and at the same time avoid any physical or electrical discontinuity in the circuit, it is proposed to put a gate resistor and a gate capacitor at the end of the conductor 4 closest to the electrode of grid of the electronic discharge device, and to connect the other end of the conductor 4 directly to the earth or to a point with practically zero HF potential.
Such an arrangement is that of fig.5; this represents a preferred form of the invention, similar to the construction of fig.l apart from the modifications which have just been mentioned. In fig.5 a grid leakage resistor 34 is inserted between the grid end of the rod 4 and the mounting plate 11. On the other hand, the rod 4 consists of two elements 35 and 36 joined by a joint assembly. dovetail so as to form a capacitor. These elements 35 and 36, as can be seen in fig.5a which shows an enlarged detailed view, are separated by mica and are coupled to each other by two dowels 37 which are isolated from the element 36 by the insulating sleeves 38.
Although the elements 35 and 36 of the rod 4 have been shown with a notched tail end, it is obvious that the invention is not limited to this arrangement, since one can
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use any device for coupling two elements of a line provided that a capacitor is formed, without producing any physical irregularity. For example, the outer surface of the element 35 can be perfectly rounded and the end 36 can include a rod of reduced length. inserted into an opening of tube 35, from which it is insulated by mica or any other suitable dielectric.
The other end of the rod 4 which is mounted in the plate 8 is connected to the earth or to the element 11 by a direct connection to the plate 7; the mica insulation between these plates 7 and 8, used in the system of fig.l and 3 has been omitted here. The equivalent electric circuit of the system of fig.5 is given in fig.6 which represents a transmitting device. This / circuit can be suitable for reception by simply changing the position of capacitor 12; instead of connecting it to element 36 directly adjacent to the grid, it suffices to connect it to element 35 located on the other side of the capacitor constituted by rod 4.
In this way, when the circuit is used for reception, the additional feedback coupling produced by capacitor 12 is reduced as a result of the presence of the condenser. sator formed by elements 35 and 36, in series with capacitor 12; this makes it easier to properly dampen the HF oscillations when the circuit is used as a super-feedback receiver. It is obvious that when the circuit is used as a receiver, the antenna is preferably connected to the grid rod 4 instead of the anode rod 3, as is the case in fig. 5 where the circuit is used on the show.
It is, however, desirable that the capacitor (as shown in Figs. 5 and 6) be directly adjacent to the anode and gate ends because it is desirable to provide a coupling in addition to that. which is obtained by the capacitance between electrodes of the vacuum tube.
The addition of the capacitor 35, 36 as shown in the drawings to the end of the gate rod 4 closest to the electronic discharge device is a significant improvement in the devices of Figs. 2 and 3, since at this point the capacitor 35,36 is at a high voltage and low current point, while previously the gate conductor capacitor located at the other end of the rod 4 is found at a low voltage and high current point.
The position of the capacitor 35,36 at a point at H.T. and low current of the grid circuit makes it possible to reduce the capacitance; we will therefore have a more favorable value
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for the time constant, which therefore eliminates the difficulties due to LF interruptions, which are commonly encountered with the values of capacitance and resistance which must be used at the other end of line 4. Thanks to the arrangement of fig. 5, a much higher frequency stability can be obtained than with the circuit of figs. 2 and 4.
In a particular embodiment making use of the principles of fig. 5, the frequency variation was only 0.028% while it was 0.1% with the circuit of tig. 2, for a frequency close to 320 Mc / s. It has also been established that with the circuit of FIG. 5, it was possible to use a higher percentage of modulation than with the circuits represented by figs 2 and 4. In a particular case using the system of fig. 5, the carrier could be modulated at 70%. instead of 50% in the circuit of fig. 2 and 4, for the same frequency variation.
In FIG. 10, there is shown the diagram corresponding to another variant in the construction of the apparatus forming the subject of the invention.
In the system of fig. 10, the antenna, which is used either for transmission or for reception, comprises a dipole having two branches 1 and 2 which are each electrically equivalent to a quarter length d wave and which are connected in series by a variable capacitor 3 at one end of a parallel tuned circuit comprising a variable capacitor 4 and an inductor 5. Coupled to inductor 5 and inserted into the anode circuit of the oscillator device at electronic discharge 7, an inductor 6 is connected, at one of its ends, to the anode of the electronic discharge device and, at its other end, to the cathode of the latter by the intermediary of a capacitor of decoupling 8.
The anode circuit of the oscillator is tuned to the desired working frequency by means of the variable capacitor 10 connected between the anode and the cathode of the electronic discharge oscillator device 7 and shunted by the inductor 6. Likewise, the grid of the oscillator is tuned to the desired working frequency by the variable capacitor 11 in parallel with the inductor 12, both being inserted between the cathode and the grid of the lamp. A high resistor 9 serves as a leakage resistor and is shunted by a fraction of the capacitor 8 as shown in the drawing. For the production of the oscillations in the circuit, the feedback coupling is obtained by the capacitance between electrodes of the electronic discharge device 7.
A suitable voltage is applied to the anode by
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the intermediary of the shock choke 13 which is in series with one of the windings of a transformer 14 located outside the compact assembly With this arrangement, oscillations of the order of 300 Mc are obtained / s., with a maximum frequency variation of about 1% or less, depending on the percentage of the modulation.
When it is desired to use the circuits for transmission, a suitable level of modulation, generally a very low percentage of modulation, is applied to the external transformer 14 by the speech input circuit shown in the drawing. On the other hand, if one wishes to use the circuit on reception, the speech input circuit becomes the output circuit and choke 5 is then coupled to choke 12 instead of being coupled to choke 6 .
The practical embodiment of the system of FIG. 10 is shown in partial view 7, where the removable upper part represents the antenna in the form of two arms 1 and 2; these are each in series with a capacitor 3 whose capacitance can be varied by means of a screw 3 'and coupled, by connections passing through the isolators, to the parallel tuned circuit comprising the capacitor 4 and the choke 5 .
As can be seen, capacitor 4 comprises two semicircular plates which are connected to the ends of 5; the two plates are, in turn, electrostatically coupled to a larger circular plate whose distance to the two semi-circular plates can be altered by screw 15, which produces a corresponding change in the capacitance of capacitor 4. In In practice, the choke 5 comprises 1 1/2 turns of copper wire with a diameter of about 9.5 mm, for the frequency of 300 Mc / s. The antenna elements 1-2, the tuning capacitors 3 and 4 and the inductor 5 are all mounted on a suitable metal plate 16 from which they are isolated by porcelain insulators 17.
The support 16, as well as the boot designated by 18, surrounding the main part of the circuit in order to shield it, are made of a pure metal with low electrical resistivity such as aluminum or copper. In one embodiment giving good results, the boot 18 and the plate 16 were of aluminum, chosen mainly because of its low weight.
In the lower part of fig. 7, it can be seen that the capacitors 10 and 11 comprise two adjustable phosphor bronze sectors 10 'and 11', opposite to each other with respect to a metal plate.
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central unit 19 which is connected directly to the cathode of the electronic discharge device 7;
this includes in this case an "acorn" lamp of a known type having characteristics similar to those of the RCA 955 or A-2014, or even any other type of electronic discharge device suitable for operation at these frequencies. threaded rods 20 and 21, each extended by an insulated part 22 and operated by knobs, are used to adjust the capacity of capacitors 10 and 11 by modifying the distances between the central plate 19 and the sectors 10 'and 11 '.
When the upper part of the construction, comprising the antenna and the tuned circuits 4 and 5, is properly placed by means of screws, not shown, which connect the upper and lower parts to each other. system of fig.7, the choke 5 is adjacent to the choke 6 so as to be magnetically coupled to it when the circuit is used as a transmitter. It will be noted that the choke 6 also comprises 1.5 turns of a wire of suitable diameter. When the circuit is used as a receiver, the choke 5 can be moved slightly so as to be adjacent to the choke 12 and be electromagnetically coupled to it. In practice, winding 12 may comprise a single turn of a wire of suitable diameter.
The construction elements have the following values in an embodiment which has been used successfully in practice t
Capacitor 8 0.00005 mfd.
Grid resistance 9 30,000 ohms
Shock choke 13 15 turns of wire on a support with a length of 3.81 supp and a diameter of about 6.35mm.
Self 12 a turn of the wire
Coils 5 and 6 each, about 1.5 turns of wire (diameter about 6.35 mm.)
7 tube lamp with characteristics equivalent to those of the RCA 955 or A-2014.
A very important point of the construction of an embodiment corresponding to the invention is that the connections between the different elements are reduced to a minimum, because extremely short connections are absolutely necessary in the use of such a circuit. at extremely high frequencies of the order of 300 Mc / a. or above.
In the present variant, there is no conductor between the grid and anode ends located outside the envelope of the lamp and @
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the ends of the plates 10 'and 11' of the capacitor, since these ends are intended to be in physical contact with each other and thus to remain connected. The same is true for the inductors 6 and 12. It will be noted that one end of each of these anode and gate inductors is in physical contact with one end of the capacitors 10 'and 11' and that, if we If desired, one can use, instead of separate ends of the capacitors, the same ends of the capacitors for the inductors and for the electrodes of the lamp.
Of course, the invention is not limited to the particular devices described above; various modifications can be made to it without departing from the object and scope of the invention.
For example, in the systems of FIGS. 1 and 5, it is not necessary for the antenna to be capacitively coupled to one of the rods 3 and 4, since inductive coupling can be used by simply winding the end; lower part of the antenna so as to obtain a part which is parallel to the rods 3 and 4 so as to give the desired coupling.
It is also possible, in the variants of FIGS. 1 and 5, use a dipole antenna. In this case, the ends of the coil, if we use an inductive coupling, can be connected to the two branches of the d $ pole, On the other hand, if we use a single rod antenna, the end of the coil remote from the antenna will be connected to the earth.
If desired, we can further reduce the bulk; for this, it is possible to reduce the total length of the system of FIGS. 1, la, 1b by placing the two capacitor systems 5,6, 7,8,9,10,11 and 17,18,19,20 one below the other and by constructing the rods 3 and 4 so that they form a loop going from one capacitor to another, the electronic discharge device being located in this case near the capacitor system.