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"PERFECTIONNEMENTS AUX AMPLIFICATEURS POUR COURANT ALTERNATIF"
La. présente invention se rapporte aux appareils à lampes thermioniques qui seront appelés dans la suite appareils amplificateurs pour courant alternatif, bien que les dispositifs suivant cette invention ne constituent pas des amplificateurs au sens strict du mot, ainsi qu'on le verra plus loin. Toutefois, ce terme est utilisé pour la simplification et parce qu'il n'existe pas de terme concis définissant avec précision les
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circuits faisant l'objet de la présente invention.
L'invention est susceptible de plusieurs applications dont la plus importante probablement se rapporte aux amplificateurs (ainsi dénommés dans la présente description) des oscillations produites par un maître-oscillateur, destinés à être utilisés dans un émetteur radiophonique ou similaire. Pour faciliter la description, l'invention sera surtout décrite en vue d'une telle application.
Dès le début du développement des émetteurs de radiodiffusion à onde porteuse, on avait commencé à faire usage du système dit à commande indépendante. Dans ce système, on utilisait un maître-oscillateur comportant son propre circuit accordé déterminant la fréquence,et les oscillations provenant de cet oscillateur étaient, avant d'être transmises, appliquées directement à la grille d'une lampe commandée ou étaient amplifiées un nombre choisi de fois par un nombre voulu d'amplificateurs haute fréquence accordés.
Afin d'obtenir un rendement anodique élevé, on a commencé à adopter la méthode consistant à réaliser, dans un tel système, au moins l'étage amplificateur accordé final, à lampe thermionique, de telle façon qu'il fonctionne en amplificateur classe "C", c'est-à-dire que l'amplificateur final était établi en réalité de façon à n'être excité que par les pointes positives des oscillations de la tension sinusoïdale apparaissant aux bornes du circuit accorda de l'amplificateur précédent, la sortie de l'amplificateur final étant néanmoins à peu près sinusoïdale, grâce à l'action du circuit accordé inséré dans le circuit anodique de ce dernier amplificateur.
Dans une telle réalisation, les pulsations @ dans le circuit de grille de l'étage amplificateur final, sont constituées de brèves impulsions pointues distantes dans le temps de quantités uniformes qui dépendent de la fréquence, ces
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pulsations étant transformées par la lampe finale en des pulsations de courant d'anode distantes des mêmes valeurs.
Ces pulsations de courant anodique donnent naissance à des oscillations de tension à peu près sinusoïdales aux bornes du circuit accordé fermé qui est inséré dans le circuit anodique, grâce à l'action de "volant"' de ce circuit accordé, et l'allure des oscillations de tension correspondantes aux bornes du circuit d'antenne ou d'un autre circuit d'utilisation, est rendue encore plus rapprochée de la sinusoïde -, lorsque ce circuit est résonnant et est accordé sur la même longueur d'onde.
la. présente invention permet de supprimer l'emploi qui, auparavant, était jugé nécessaire dans les circuits susceptibles d'être utilisés dans la pratique avec succès, d'un ou de plusieurs étages à lampe accordés de manière à donner une réponse par résonance et insérés entre une source d'oscillations (telle qu'un maître-oscillateur) et un étage final ayant son propre circuit accordé ou équivalent, déterminant la fréquence; en réalisant l'objet de la présente invention, on peut supprimer les dispositifs qui servaient jusqu'à présent à accorder l'étage ou les étages insérés entre une source de courant alternatif et un étage ayant son propre circuit accordé formant "volant" ou analogue, et qui doit être commandé par la dite source.
En d'autres termes, l'invention permet d'utiliser un maître-oscillateur ou une autre source de courant alternatif, pour la "commande" d'un étage résonnant à lampe par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs étages excitables par impulsions ou apériodiques.
Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux émetteurs utilisant des circuits fermée et d'antenne- (ou autre circuit d'utilisation) distincts, étant donné que 1'invention est applicable dans le cas où une antenne est couplée directement à l'étage qui l'alimente,, par exemple lorsqu'elle est reliée en
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un point d'un enroulement situé dans le circuit anodique de cet étage. Ce dernier a encore, en réalité, dans ce cas, son propre circuit accordé fonnant "volant", étant donné que la capacité de l'antenne par rapport à la terre peut être considérée comme étant le condensateur d'un circuit fermé situé dans le circuit anodique du dit étage.
Comme on peut le constater dès à présent, un dispositif établi suivant la présente invention ne constitue pas un répé- au titeur ou un amplificateur/sens strict du terme, étant donné que l'étage ou les étages intermédiaires situés entre la source et l'étage commandé final, ne reproduisent pas les oscillations sinu- soidales provenant de la source, mais engendrent simplement des impulsions ou des "à-coups" qui sont transmis à l'étage commandé, lequel oscille alors en synchronisme (soit sur la fréquence fon- damentale, soit sur une fréquence harmonique, ainsi qu'il sera expliqué plus loin).
Les termes "impulsion" et "apériodique" tels qu'utilisés dans la présente description servent à faire ressortir la différence entre l'objet de l'invention et les dis- positions connues habituelles, dans lesquelles les étages indi- viduels sont accordés de façon que chaque étage produise une oscillation de tension de sortie plus ou moins sinusoïdale.
La présente invention offre des avantages pratiques im- portants. L'emploi d'une série d'étages accordés entre un maître- oscillateur et l'étage excité final implique des dépenses et des complications considérables, notamment lorsque l'appareil fait partie d'un émetteur radiophonique dont la fréquence de travail doit être modifiée de temps en temps. Dans ce cas, l'accord de chacun des différents circuits accordés doit être soigneusement mis au point lors de chaque modification de la fréquence.
Lorsque cette mise au point doit être effectuée par le réglage des réac- tances variables situées dans les circuits accordés, le temps
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nécessitépar cette opération de modification de fréquence est si considérable qu'on juge souvent préférable de faire les frais de l'adjonction d'une série de circuits accordés préalablement ou, tout au moins, d'une série de réactances réglées au préalable, de telle sorte que la modification de la longueur d'onde puisse se faire rapidement par une manoeuvre de commutateur. Ceci constitue naturellement une dépense supplémentaire. La présente invention élimine ces difficultés et ces dépenses du fait qu'elle permet de supprimer complètement, dans l'étage ou les étages intermédiaires, les circuits accordés qui, jusqu'ici, étaient jugés nécessaires.
Suivant la présente invention, une lampe amplificatrice qui peut fonctionner comme amplificateur classe C ou classe B et qui comporte son propre circuit "volant", qu'elle alimente, est excitée par une source d'oscillations au moyen de dispositifs qui comprennent un circuit inductif, normalement conducteur, qui est parcouru par un courant et qui est connecté de telle sorte que la réduction ou la suppression brusque de ce courant rend la dite lampe amplificatrice conductrice, des moyens étant prévus pour effectuer cette réduction ou cette suppression périodiquement, à une fréquence qui est déterminée par celle de la dite source.
Il n'est pas indispensable que l'étage commandé final ou amplificateur résonne à la même fréquence que la source, car, en établissant d'une manière appropriée les dispositifs de couplage insérés entre la source et l'amplificateur, on peut obtenir deux pulsations par oscillation complète provenant de la source et, par conséquent, le dit amplificateur peut résonner à une fréquence double de celle de la source.
L'invention est représentée dans les dessins annexés et sera décrite ci-après en se référant à ceux-ci.
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Dans la Fig. l, qui montre schérrnaticluement une réalisation dans laquelle la fréquence de la source est doublée à l'étage excité final, une source de courant alternatif sous forme d'oscillation sinusordale, par exemple le maître-oscillateur d'un émetteur de T. S.F., est constituéepar une lampe 1 dont le circuit anodecathode comprend, comme d'habitude, un circuit accordé parallèle 2, 3 ; une source 4 fournit la H.T. nécessaire à l'anode 5 de la lampe 1, par l'intermédiaire d'une bobine de choc 6, d'une résistance 9 et du point-milieu 7 de l'enroulement .2 faisant partie du dit circuit accordé.
Le point de jonction de la bobine de choc 6 et de la résistance 9 est mis à la masse par un condensateur de découplage 8 ; le condensateur d'accord 3 du dit circuit accordé est de préférence (comme montré au dessin) du type à plaque médiane, dont la plaque médiane est mise à la masse par l'intermédiaire du condensateur de découplage. Les extrémités du circuit accordé sont couplées chacune, par l'intennédiaire d'un condensateur 10 ou 11, aux grilles de commande 12, 13 de deux lampes 14,15 qui constituent un étage émetteur d'impulsions et doubleur de fréquence, la disposition étant telle qu'une extrémité du dit circuit accordé est couplée à la grille de commande 12 de la lampe 14 et, l'autre, à la grille de commande 13 de la lampe 15.
Les grilles de commande des deux lampes 14, 15 de cet étage doubleur de fréquence sont reliées au point de cathode commun, par l'intermédiaire de résistances 16, 17 de même valeur, les deux anodes 18, 19 étant reliées l'une à l'autre et étant connectées d'autre part à la source de haute tension 4, par l'intermédiaire d'une résistance ohmique 20 et d'une bobine de choc de découplage 21, en série. Le point de jonction de la résistance ohmique 20 et de la bobine de choc de découplage 21 est mis à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur de découplage 22.
Le point commun des deux anodes 18,19 est connecté par un condensateur 23
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en série avec une résistance de grille 24 qui doit être exempte, autant que possible, de réactance (et surtout d'inductance), à la cathode 25 de la lampe suivante 26. Le point de jonction de la résistance 24 et du condensateur 23 est relié à la grille de commande 28 de la lampe 26, de préférence par une autre résistance ohmique 27 de faible valeur. L'anode 29 de la lampe 26 est reliée à la source 4 par une inductance 30 ; en outre, elle est connectée directement à la grille de commande 31 de la lampe excitée finale 32. La cathode 25 de la dite lampe sui- vanta 26 est reliée aux cathodes des deux lampes 14,15 de l'étage doubleur de fréquence.
Le circuit cathodique de la lampe commandée 32 comprend une combinaison constituée par une résistance de polarisation 33 shuntée par un condensateur 34,et insérée entre la cathode 39 et la borne positive de la source 4.
Le circuit anodique de 1 dite lampe commandée comprend un circuit accordé 35 qui est couplé à une antenne ou à un autre circuit d'utilisation (non représenté). Dans le cas d'un émetteur télégraphique, la grille de commande 28 de la dite lampe suivante 26 peut être connectée à la cathode 25 de cette même lampe 26, par l'intermédiaire d'un manipulateur télégraphique ou d'un relais 36, soit directement, soit (comme montré au dessin) par une faible source 37 de tension de grille négative, insuffisante pour supprimer le courant anodique de cette lampe.
Dans le cas d'un émetteur téléphonique, la résistance de grille 24 peut ne pas être connectée directement au point cathodique, mais être reliée (comme montré en lignes interrompues) à la cathode ,25, par l'intermédiaire d'une source 38 de potentiel de modulation et d'une source négative de polarisation de grille.
On décrira maintenant le fonctionnement de ce circuit, en se référant à la Fig. 2 et en faisant abstraction de la manipulation ou de la modulation, afin de simplifier la description.
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Lorsque le maître-oscillateur 1 oscille, son anode devient le siège d'une oscillation de tension pratiquement sinusoïdale, comme représenté en "a" dans la Fig. 2. Les pointes ou sommets positifs de cette oscillation produiront, comme montré en "b" dans la Fig. 2, des pointes négatives, des creux ou des impulsions négatives brusques, de tension, à l'anode 18 de la lampe 14 de l'étage doubleur de fréquence, en raison du courant dans la. lampe 14 (l'anode 19 étant supposée déconnectée). De même,les pointes négatives de la tension apparaissant à l'anode de la lampe formant maître-oscillateur, produisent, comme représenté en (c) dans la Fig. 2, des pointes négatives, des creux ou des impulsions négatives,brusques,à l'anode (19) de l'autre lampe de l'étage doubleur de fréquence (l'anode 18 étant supposée déconnectée).
Les creux ou impulsions négatives dues aux pointes positives de la tension à l'anode du maître-oscillateur, apparaissent au milieu des intervalles qui séparent les creux ou impulsions négatives dues aux pointes négatives,de la tension à l'anode du maître-oscillateur; on obtiendra donc, au point de jonction des anodes 18 et 19, une série d'impulsions négatives, ayant une fréquence double de celle du nattre-oscillateuro Ces impulsions sont transmises à la grille de commande 28 de la lampe suivante 26 et produisent à l'anode 29 de cette lampe des pulsations positives subites et puissantes de la tension anodigue, comme le montre la courbe (d) dans la Fig. 2, ces pulsations positives ayant une fréquence double de celle, de l'oscillation du maître-oscillateur.
Ces pulsations sont engendrées par le fait que les pulsations négatives appliquées à la grille de la dite lampe suivante 26 suppriment brusquement le courant anodique de cette dernière lampe et que l'inductance 30 est insérée dans le circuit anodique de cette lampe.
De ce fait, ces pulsations positives apparaissant à l'anode de la lampe qui suit l'étage doubleur de fréquence sont puissantes et pomportent des pentes raidea, étant donné qu'elles sont créées
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par la rupture d'un circuit inductif parcouru par un courant.
Ces pulsations positives sont appliquées à la grille 31 de la lampe commandée finale 32 et le circuit accordé 35, disposé dans le circuit anodique de la dite lampe commandée, et accordé sur une fréquence double de celle du maître-oscillateur, parachève la forme de l'oscillation par suite de l'effet de volant, pourvu qu'il soit accordé en synchronisme, de sorte qu'on obtient ainsi une oscillation de tension à peu près sinusoïdale aux bornes de ce circuit accordé. La tension à l'anode de la lampe 32 est représentée en le) dans la Fig. 2. L'allure de l'oscillation peut se rapprocher encore davantage d'une sinusoïde (comme montré en (f) dans la Fig. 2) dans le circuit final d'antenne ou autre circuit d'utilisation final.
Dans la Fig. 1, les lampes 14, 15 servent de lampes inverseuses de phase, vu qu'elles agissent en effet de manière à transformer les alternances positives de la tension de grille appliquées par le maître-oscillateur, en "àcoups" négatifs qui sont nécessaires pour la lampe interruptrice (la lampe 26).
La Fig. 3 représente une variante préférée du circuit de la Fig. 1. Dans la Fig. 3, une lampe inverseuse de phase est utilisée entre le maître-oscillateur (non représenté dans la Fig. 3) et la lampe équivalente à la lampe 26 de la Fig. 1 cette dernière lampe pouvant être dénommée lampe interruptrice, en raison de sa fonction - cette lampe interruptrice étant couplée directement à la lampe finale ou amplificatrice. La Fig. 3 peut être considérée comme étant équivalente à la Fig. l, la lampe 15 ayant été supprimée et .le circuit 35 étant accordé sur la fréquence fondamentale au lieu de l'être sur la second harmonique.
Dans la Fig. 3, les chiffres de référence 2, 3 désignent le circuit d'anode accordé disposé dans le circuit anodique du maître-oscillateur (non représenté). Ce circuit accordé
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alimente la grille 40 d'une lampe inverseuse de phase dont le circuit anode-cathode comprend une résistance de couplage 42; 43 est une source de tension anodique et 44 une self de choc.
L'anode 45 de la lampe 41 est reliée directement à la grille 28' de la lampe interruptrice 26' dont le circuit anodique comprend la self de choc de rupture 30' en série avec une résistance 46, l'anode 29' de la lampe 26' étant reliée directement à la grille 31' de la lampe finale 32. Dans la Fig. 3, des sources distinctes de tension anodique (représentées conventionnellement par des génératrices) sont prévues pour les lampes, la polarisation nécessa.ire à la lampe 32 étant obtenue grâce à l'action de la résistance 46, commune au circuit anodique de la lampe interruptrice 26' et au circuit de grille de la lampe 32.
Cette résistance 46 se trouve du côté "mis à la terre" ou "mort" de la bobine de choc de rupture 30' et présente à ses bornes une différence de potentiel fixe, en raison du courant anodique de la lampe interruptrice 26'.
La Fig. 4 est très semblable à la Fig. 3; la différence principale réside dans le fait que, dans le mode de réalisation suivant la Fig. 4, la lampe finale ou amplificatrice qui est désignée ici par 32', est une pentode. Lorsque la lampe finale est une pentode, la modulation se fait de préférence de la manière indiquée, en appliquant, à la grille de suppression 47, des tensions de modulation provenant d'une source 38' appropriée quelconque qui est insérée en tout endroit convenable du circuit de la grille de suppression, par exemple à l'endroit indiqué au demain, la porteuse étant réglée au préalable par l'intermédiaire d'une prise faite sur la batterie ou sur une autre source de tension dont une partie se trouve en série avec 38'.
L'invention n'est pas limitée au circuit particulier représenté. La modulation ou la manipulation peut par exemple
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être effectuée suivant une quelconque des nombreuses méthodes qui apparaîtront d'elles-mêmes aux personnes versées dans ce domaine ; d'autre part, différentes méthodes de couplage entre les divers étages peuvent être utilisées. Etant donné que le circuit anodique de la lampe interruptrice est inductif et normalement conducteur, on peut employer une quelconque des méthodes usuelles de couplage, par exemple : couplage direct, par transformateur, par auto-transformateur, ou par condensateur.
Dans le cas du couplage direct, ou par auto-transformateur, la cathode de la lampe interruptrice doit être négative par rapport à la cathode de la lampe finale ou amplificatrice. Lorsqu'on utilise un couplage par transformateur à deux enroulements, on peut obtenir un couplage très serré, en bobinant simultanément les enroulements primaire et secondaire, c'est-à-dire de manière que leurs fils se trouvent cote à côte. Dans ce cas, et lorsque l'extrémité du secondaire la plus rapprochée de l'extrémité anode du primaire est connectée à la grille de l'amplificateur, de on sauvegardera une relation/phases correcte avec absence de variations de la tension électrostatique entre spires voisines du primaire et du secondaire.
En outre,la résistance 46 des Figs. 3 et 4 peut être incorporée dans la self de choc 30', en bobinant cette dernière avec du fil à résistance ou en y intro- duisant des pertes d'une autre manière. De plus, la lampe inver- seuse de phase 41 des Figs. 3 et 4 ou les lampes correspondantes 14,15 de la Fig. 1 peut ou peuvent être respectivement une ou des pentodes, tout d'ailleurs comme les lampes, interruptrices de toutes les Figures. L'emploi d'une pentode comme lampe inver- seuse de phase offre l'avantage d'isoler efficacement l'excita- tion du maître-oscillateur ; d'autrepart, lorsqu'on le désire, la manipulation télégraphique peut être effectuée par l'intermé- diaire d'un relais ou d'un manipulateur inséré entre la grille- écran de cette pentode et la masse.