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'Installation pour l'indication de composantes dans un mélange de différentes fréquences d'oscillations*
Dans les installations connues pour indiquer des composantes déterminées dans un mélange d'oscillations de fréquences différentes, celui-ci est décalé par modulation au moyen d'une oscillation auxiliaire réglable en fréquence, de telle façon que la tension alternative, dont la fréquence correspond à la somme de la fréquence de l'oscillation à indiquer et de la fréquence de l'oscillation auxiliaire, tombe dans l'étroite étendue de passage d'un filtre passebande qui est, dans la plupart des cas, réglé d'une manière fixe.
Habituellement, la tension existant à la sortie du filtre est alors redressée et amenée à un instrument de mesure.
Il a également déjà été proposé de faire passer le produit de modulation par un filtre passe-bas et de contrôler, à la sortie de celui-ci, l'oscillation dont la fréquence correspond à la différence entre la fréquence de l'oscillation à indiquer et la fréquence de l'oscillation auxiliaire. Dans ce cas, la fréquence de l'oscillation auxiliaire de modulation est chaque fois choisie de telle façon qu'elle corresponde au moins approximativement à la fréquence de la composante d'oscillation à indiquer. L'avantage de ce genre d'analyse d'ondes réside dans le fait qu'on évite l'emploi de filtres passe-bande à fréquence passante élevée, qui sont coûteux.
Une difficulté consiste toutefois en la génération de grandeurs de contrôle, à l'aide desquelles des composantes déterminées du mélange
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d'oscillations à examiner peuvent être indiquées avec précision.
L'objet de la présente invention consiste en une installation pour l'analyse de fréquence de phénomènes oscillatoires par la déduction d'une grandeur de contrôle des oscillations obtenues par la modulation du phénomèns oscillatoire avec au moins une oscillation auxiliaire et par le passage ultérieur du produit de modulation à travers un filtre passe-bas, dans laquelle, selon linven- tion, des moyens sont prévus pour la compensation, au moins approximative, des fluctuations de la grandeur de contrôle, qui sont provoquées par des différences de phases entre l'oscillation auxiliaire et l'oscillation à indiquer.
Dans les phénomènes oscillatoires à analyser, il peut s'agir aussi bien d'un mélange d'oscillations de fréquences différentes que d'une seule oscillation sinusoïdale.
On exposera ci-après le processus dans le cas de l'analyse de fréquence d'un mélange d'oscillations u.
Le mélange d'oscillations u devant être analysé peut être représenté par l'expression suivante :
EMI2.1
u = nZU . sin (not + lfn) tandis que pour l'oscillation auxiliaire de modulation uo on peut écrire
EMI2.2
U0. - Uo sin ( Wot + 'f 0)
La fréquence de circuit wo de l'oscillation auxiliaire uo correspond au moins approximativement à la fréquence de circuit wm de la composante d'oscillation um à indiquer. On peut donc écrire : wo=wm+¯w.
Les deux oscillations um et uo peuvent donc être représentées comme suit :
EMI2.3
um Um a s in ( .dmt + en) uo = Uo . s in il).al + .6 w ) t + 'f 0]
Le produit de modulation formé dans un modulateur à caractéristique quadratique comporte, entre autres, l'oscillation
EMI2.4
c.um.uo = C.UnIouo [ego ( 4 Co t + yra - tQo)-cos (2l,mt -àUt+%l m +q 0 ))
De cette oscillation, le filtre passe-bas laisse seulement passer la composante
EMI2.5
c. Um o Uo e cos (Awt + 0 ' )
Pour de petites valeurs du terme ¯w t il se produit, à la sortie du filtre passe-bas, une tension sinusoïdale variant très lentement, qui ne permet pas une indication préciae de la tension
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um dans l'instrument indicateur monté en aval .
Si, par contre,
EMI3.1
le terme A(.4) t devient égal à zéro, c'est-a"dire si les fréquences de l'oscillation um à indiquer et de l'oscillation auxiliaire uo correspondent exac tement, il se produit une tension continue qui prend une valeur, correspondant à la différence de phases ¯ #, qui est située entre les valeurs de tension +c.Um.Uo et -c.Um.Uo. Cette tension continue rend également l'indication de la composante d'oscillation um impossible.
L'invention sera maintenant décrite plus en'détails avec référence aux Fig. 1-4 du dessin annexé, les références ayant la même signification dans toutes les figures.-''
La Fig. 1 représente le schéma de principe d'un premier exemple d'exécution de l'installation soient l'invention. Le mélange d'oscillations u devant être examiné est modulé dans les modulateurs M1, M2, avec deux oscillations auxiliaires uo et uo', qui diffèrent de 90 en phase ce et qui sont engendrées dans la génératrice G. Dans les modulateurs Mi M2 se forment les produits de modulation E1 et E2, dont le premier contient l'oscillations
EMI3.2
c..uo le deuxième l'oscillation o.u.u '.
Le filtre passebas TF1 laisse seulement passer la composante el = c. un Ut cons (Au) t -4-.6 le ) de l'oscillation c.um.uo, tandis que le filtre passe-bas TP2 supprime toutes les oscillations, sauf la composante
EMI3.3
e = d . Um . U0.000 ,c1 c. t + A'f -900) = c . Um . Uc, a in (Au,) t + A ce ) de l'oscillation c..uo'. Les oscillations el, e sont amenées aux redresseurs Dit D2, qui présentent des caractéristiques quadratiques, de sorte que les oscillations
EMI3.4
Y1 lit c' . 0 (% Ua).2 . cos2 (Ówt + à 1) et vp = c' . (U . Uo)2 . sin2 (Awt +.6 Cf ) se produisent à leur sortie.
La tension-somme v = v1 + v constiEu une grandeur de contrôle précise pour l'indication de la composante d'oscillation um, puisqu'elle est indépendante des différences de fréquences et de phases ¯ w et ¯ # existant entre l'os-
EMI3.5
ci11ation, d'une part, et les oscillations u., uo', d'autre part.
La disposition montrée en Fig. 1 a des possibilités d'application dans la technique de mesure, puisque par exemple les diverses composantes d'un mélange de fréquences peuvent être constatées pour la détermination du coefficient de distorsion harmonique.
Un domaine important d'application de l'installation décrite et constitué par la technique des télécommunications et des télé-
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commandes, où certains ordres sont caractérisés par des composantes déterminées d'un mélange d'oscillations de fréquences différentes.
Afin de permettre la transmission de signaux dans les deux sens entre deux stations, les oscillations d'émission, ainsi que les oscillations auxiliaires de modulation sont engendrées par des génératrices similaires du côté émetteur et du coté récepteur.
La, Fig. 2 montre une disposition applicable dans des buts de télégraphie et de téléphonie, pour l'indication simultanée de plusieurs composantes du mélange d'oscillations u devant être examiné. Cette figure représente l'assemblage de trois dispositions selon Fig. 1, auxquelles le mélange d'oscillations u est amené en même temps* Les différentes oscillations auxiliaires de modulation sont engendrées par une génératrice commune G.
Comme génératrice auxiliaire G on utilise avantageusement une génératrice avec un nombre de roues toniques à denture différente, ce qui permet d'engendrer d'une façon simple le nombre requis d'oscillations auxiliaires.
Dans les applications dans la technique des télécommunications, les redresseurs D1, D2 ne doivent pas nécessairement présenter des caractéristiques exactement quadratiques. On peut même renoncer au redressement, si l'on utilise un relais.double qui comporte deux bobinages à noyaux séparés, qui sont excités par les tensions e1, e2. Selon l'exemple montré en Fig. 3, les bobinages 8 du relais peuvent être utilisés en même temps comme parties des filtres passe-bas.
Finalement la Fig. 4 montre encore l'installation selon l'invention, représentée en Fig. 1, avec une illustration quelque peu plus détaillée des divers circuits de courant. J désigne un instrument, à l'aide duquel la tension-somme v est mesurée. TR désigne une roue tonique, par exemple à magnétisme permanent, de la génératrice G,.que l'on fait tourner devant les bobines d'induction Si, S1, ce qui a pour effet d'engendrer dans celles-ci les tensions alternatives uo, uo' déphasées de 90 .
Pour engendrer des tensions de contrôle qui sont exactement dépendantes des composantes à indiquer d'un mélange d'oscillations de fréquences différentes, il est, selon l'invention, également possible de n'utiliser qu'une oscillation auxiliaire de modulation pour chacune d'elles, et de soumettre cette oscillation auxiliaire à une variation de fréquence.
Il est avantageux de choisir les conditions de telle façon que la largeur de passage du filtre passe-bas corresponde au moins approximativement à l'élévation de fréquence de l'oscillation auxiliaire, de sorte qu'au moins toutes les fréquences du produit de modulation, qui sont plus petites que l'élévation de fréquence de l'oscillation auxiliaire, viennent à être indiquera. De plus, les conditions sont utilement
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choisies telles que la durée d'une période de variation soit faible par rapport aux constantes de temps de l'instrument indiquant la tension de contrôle, de manière à éviter une forte vibration de .l'organe indicateur.
Afin d'obtenir des oscillations auxiliaires de modulation, qui présentent une variation de fréquence, on peut par exemple utiliser une génératrice auxiliaire comportant des roues toniques à écartement irrégulier des,dents. On peut cependant aussi employer des génératrices à tubes, qui comportent un élément d'accord additionnel, par exemple un condensateur rotatif, dont l'organe de réglage est relié à un dispositif d'actionnement.
Finalement, l'oscillation auxiliaire démodulation peut être soumiseune variation de phase, au lieu de l'être à une variation de fréquence, ou bien tout le mélange d'oscillations à examinée peut être soumis à une variation de phase. Comme dispositif pour la variation de phase, on peut par exemple prévoir un dispositif tel que montré en Fig. 5. Dans celui-ci, 1 désigne les bornes d'entrée et 2 les bornes de sortie du dispositif. R1, R2 sont deux résistances, et K1, K2 deux condensateurs réglables, dont les organes de réglage sont reliés à un dispositif d'actionnement A.
Ces deux exemples d'exécution de l'installation selon l'invention conviennent également pour l'application dans le demaine des télécommunications et des télécommandes, et s'ils sont réalisés d'une manière appropriée, ils constituent plutôt des solutions plus simples que l'exemple décrit avec référence aux Fig. 1, 2 et 4.
REVENDICATIONS.
EMI5.1
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1- Installation pour l'analyse de fréquence de phénomènes oscillatoires par la déduction d'une grandeur de contrôle des oscillations obtenues par la modulation du phénomène oscillatoire avec au moins une oscillation auxiliaire et par le passage aube' quent du produit de modulation par un filtre passe-bas, caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour la compensation, au moins approximative, des fluctuations de la grandeur de contrôle, qui sont provoquées par des différences de phases entre les oscillations à indiquer et les oscillations auxiliaires.
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'' Installation for the indication of components in a mixture of different oscillation frequencies *
In the installations known to indicate specific components in a mixture of oscillations of different frequencies, this is shifted by modulation by means of an auxiliary oscillation adjustable in frequency, so that the alternating voltage, the frequency of which corresponds to the sum of the frequency of the oscillation to be indicated and the frequency of the auxiliary oscillation, falls within the narrow range of passage of a bandpass filter which is, in most cases, fixed in a fixed manner.
Usually, the voltage existing at the output of the filter is then rectified and fed to a measuring instrument.
It has also already been proposed to pass the modulation product through a low-pass filter and to control, at the output thereof, the oscillation whose frequency corresponds to the difference between the frequency of the oscillation to be indicated. and the frequency of the auxiliary oscillation. In this case, the frequency of the auxiliary modulation oscillation is each time chosen so that it corresponds at least approximately to the frequency of the oscillation component to be indicated. The advantage of this type of wave analysis resides in the fact that the use of high pass frequency bandpass filters, which are expensive, is avoided.
One difficulty, however, is the generation of control quantities, with the aid of which determined components of the mixture
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of oscillations to be examined can be indicated with precision.
The object of the present invention consists of an installation for the frequency analysis of oscillatory phenomena by the deduction of a control quantity of the oscillations obtained by the modulation of the oscillatory phenomena with at least one auxiliary oscillation and by the subsequent passage of the oscillation. modulation product through a low-pass filter, in which, according to the invention, means are provided for the compensation, at least roughly, of fluctuations in the control quantity, which are caused by phase differences between the auxiliary oscillation and oscillation to be indicated.
In the oscillatory phenomena to be analyzed, it can be a question of a mixture of oscillations of different frequencies as well as of a single sinusoidal oscillation.
The process in the case of the frequency analysis of a mixture of oscillations u will be explained below.
The mixture of oscillations u to be analyzed can be represented by the following expression:
EMI2.1
u = nZU. sin (not + lfn) while for the auxiliary modulation oscillation uo we can write
EMI2.2
U0. - Uo sin (Wot + 'f 0)
The circuit frequency wo of the auxiliary oscillation uo corresponds at least approximately to the circuit frequency wm of the oscillation component um to be indicated. We can therefore write: wo = wm + ¯w.
The two oscillations um and uo can therefore be represented as follows:
EMI2.3
um Um a s in (.dmt + en) uo = Uo. s in il) .al + .6 w) t + 'f 0]
The modulation product formed in a quadratic characteristic modulator includes, among other things, the oscillation
EMI2.4
c.um.uo = C.UnIouo [ego (4 Co t + yra - tQo) -cos (2l, mt -àUt +% l m + q 0))
Of this oscillation, the low-pass filter only lets through the component
EMI2.5
vs. Um o Uo e cos (Awt + 0 ')
For small values of the term ¯w t, a very slowly varying sinusoidal voltage occurs at the output of the low-pass filter, which does not allow a precise indication of the voltage.
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um in the downstream indicating instrument.
If, on the other hand,
EMI3.1
the term A (.4) t becomes equal to zero, that is to say if the frequencies of the oscillation um to be indicated and of the auxiliary oscillation uo correspond exactly, a direct voltage is produced which takes a value, corresponding to the phase difference ¯ #, which is located between the voltage values + c.Um.Uo and -c.Um.Uo. This direct voltage also makes the indication of the oscillation component um impossible.
The invention will now be described in more detail with reference to Figs. 1-4 of the attached drawing, the references having the same meaning in all the figures.
Fig. 1 represents the block diagram of a first example of execution of the installation, ie the invention. The mixture of oscillations u to be examined is modulated in modulators M1, M2, with two auxiliary oscillations uo and uo ', which differ by 90 in phase ce and which are generated in generator G. In modulators Mi M2 are formed the modulation products E1 and E2, the first of which contains the oscillations
EMI3.2
c..uo the second the oscillation o.u.u '.
The low-pass filter TF1 only allows the el = c component to pass. a Ut cons (Au) t -4-.6 le) of the oscillation c.um.uo, while the low-pass filter TP2 suppresses all the oscillations, except the component
EMI3.3
e = d. Um. U0.000, c1 c. t + A'f -900) = c. Um. Uc, a in (Au,) t + A ce) of the oscillation c..uo '. The oscillations el, e are fed to the rectifiers Dit D2, which have quadratic characteristics, so that the oscillations
EMI3.4
Y1 reads this. 0 (% Ua). 2. cos2 (Ówt + to 1) and vp = c '. (U. Uo) 2. sin2 (Awt +.6 Cf) occur when they exit.
The voltage-sum v = v1 + v constitutes a precise control quantity for the indication of the oscillation component um, since it is independent of the frequency and phase differences ¯ w and ¯ # existing between the os-
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ci11ation, on the one hand, and the oscillations u., uo ', on the other hand.
The arrangement shown in FIG. 1 has application possibilities in measurement technology, since for example the various components of a mixture of frequencies can be determined for the determination of the coefficient of harmonic distortion.
An important field of application of the installation described and constituted by the technique of telecommunications and tele-
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orders, where certain orders are characterized by determined components of a mixture of oscillations of different frequencies.
In order to allow the transmission of signals in both directions between two stations, the transmission oscillations, as well as the auxiliary modulation oscillations are generated by similar generators on the transmitter side and on the receiver side.
The, Fig. 2 shows an arrangement applicable for telegraphy and telephony purposes, for the simultaneous indication of several components of the oscillation mixture u to be examined. This figure represents the assembly of three arrangements according to FIG. 1, to which the mixture of oscillations u is brought at the same time * The various auxiliary modulation oscillations are generated by a common generator G.
As auxiliary generator G, a generator with a number of toning wheels with different teeth is advantageously used, which makes it possible to generate the required number of auxiliary oscillations in a simple manner.
In applications in telecommunications technology, the rectifiers D1, D2 do not necessarily have to have exactly quadratic characteristics. Rectification can even be dispensed with if a double relay is used which has two windings with separate cores which are excited by the voltages e1, e2. According to the example shown in FIG. 3, the coils 8 of the relay can be used at the same time as part of the low pass filters.
Finally, FIG. 4 also shows the installation according to the invention, shown in FIG. 1, with a somewhat more detailed illustration of the various current circuits. J denotes an instrument, with the help of which the voltage-sum v is measured. TR designates a tonic wheel, for example with permanent magnetism, of the generator G, which is rotated in front of the induction coils Si, S1, which has the effect of generating in them the alternating voltages uo , uo 'out of phase by 90.
In order to generate control voltages which are exactly dependent on the components to be indicated from a mixture of oscillations of different frequencies, it is, according to the invention, also possible to use only one auxiliary modulation oscillation for each of them. them, and subjecting this auxiliary oscillation to a frequency variation.
It is advantageous to choose the conditions in such a way that the pass width of the low pass filter corresponds at least approximately to the frequency rise of the auxiliary oscillation, so that at least all frequencies of the modulation product, which are smaller than the frequency rise of the auxiliary oscillation, come to be indicated. In addition, the conditions are usefully
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chosen such that the duration of a period of variation is small compared to the time constants of the instrument indicating the control voltage, so as to avoid strong vibration of the indicator member.
In order to obtain auxiliary modulation oscillations, which exhibit a variation in frequency, it is for example possible to use an auxiliary generator comprising tonic wheels with irregular spacing of the teeth. However, it is also possible to use tube generators, which include an additional tuning element, for example a rotary capacitor, the regulating member of which is connected to an actuating device.
Finally, the demodulation auxiliary oscillation may be subjected to phase variation, instead of frequency variation, or the entire mixture of oscillations to be examined may be subjected to phase variation. As a device for the phase variation, it is for example possible to provide a device as shown in FIG. 5. In this, 1 denotes the input terminals and 2 the output terminals of the device. R1, R2 are two resistors, and K1, K2 two adjustable capacitors, the regulating members of which are connected to an actuating device A.
These two examples of execution of the installation according to the invention are also suitable for the application in the field of telecommunications and remote controls, and if they are carried out in an appropriate manner, they rather constitute simpler solutions than Example described with reference to Figs. 1, 2 and 4.
CLAIMS.
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1- Installation for the frequency analysis of oscillatory phenomena by deducing a control quantity of the oscillations obtained by the modulation of the oscillatory phenomenon with at least one auxiliary oscillation and by the passage of the vane 'quent of the modulation product through a filter low-pass, characterized in that means are provided for at least approximate compensation of fluctuations in the control quantity, which are caused by phase differences between the oscillations to be indicated and the auxiliary oscillations.