PERFECTIONNEMENTS AUX AMPLIFICATEURS D'ENERGIE ELECTRO-MAGNETIQUE.
La présente invention se rapporte à des perfectionnements aux amplificateurs d'énergie électro-magnétique et, en particulier, elle vise à améliorer le rapport signal/bruit' dés systèmes récepteurs d'impulsions électriques.
Pour réduire le bruit dans de tels systèmes, il est connu d'employer un amplificateur, ou filtre sélectif du type établi en vue de transmettre ou d'amplifier pratiquement seulement les fréquences nécessaires à la définition des impulsions, ou d'étroites bandes de fréquences au voisinage immédiat de ces fréquences.
De la sorte, grâce à l'exclusion des autres fréquences, la perturbation produite par les courants de bruit..captes avec
les signaux qu'on désire recevoir est considérablement diminuée.
On constate, toutefois que l'amélioration du rapport signal/bruit de courant peut ne pas procurer une amélioration
des signaux aussi grande qu'on pourrait s'y attendre, car tout type de filtre, ou d'amplificateur sélectif du type mentionné a nécessairement des propriétés tendant à la production d'imitations de signaux par suite des impulsions de bruit.
La présente invention envisage de remédier cette- tendance du filtre sélectif à accentuer la perturbation produite par les impulsions de bruit. Conformément à un mode de réalisation de l'invention, par conséquent, il est prévu un système récepteur pour impulsions électriques à récurrence régulière, comprenant un amplificateur, ou filtre sélectif, du type mentionné et des organes de limitation de l'amplitude des signaux appliqués à l'entrée dudit amplificateur sélectif.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante et à l'examen des dessins joints qui en représentent schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation.
La figure 1 représente schématiquement un amplificateur ou filtre sélectif connu, tel que mentionné ci-dessus et utilisé à l'explication de l'invention. La figure 2 représente de la même manière un système ré-cepteur conforme à certaines caractéristiques de l'invention. La figure 3 montre des diagrammes d'impulsions utiles à l'explication de l'invention.
Les propriétés sélectives de ce type particulier d'amplificateur sont obtenues au moyen d'un réseau à retardement qui fait partie de la voie de réaction de l'amplificateur. On suppose qu'on a à recevoir une impulsion parasite unique. A cause de la présence du réseau retardateur, un train d'impulsions d'amplitudes diminuant progressivement sera produit par cette impulsion unique, à la même fréquence de récurrence que les impulsions normales reçues, de sorte que l'effet perturbateur produit par cette impulsion <EMI ID=1.1>
En général, les signaux de brouillage sont susceptibles de contenir l'équivalent d'un certain nombre d'impulsions d'amplitudes-variées, irrégulièrement espacées, de sorte que les propriétés périodiques de l'amplificateur sélectif doivent normalement rendre nulle la diminution de perturbation due à l'élimination partielle des fréquences inutiles. La figure 1 représente schématiquement un amplificateur sélectif connu du type mentionné ci-dessus. A est la voie amont-aval dont le gain est défini, en l'absence de réaction, par le rapport de tensions G . Deux voies de réaction 3 et 4 contiennent respectivement les réseaux N et D, qui introduisent des atténuations définies par les rapports de
<EMI ID=2.1>
tré que le gain total de l'amplificateur quand les deux voies de réaction sont en circuit est donné par le rapport
<EMI ID=3.1>
et que H doit, de préférence être égal à F, de sorte que, dans ce cas, le rapport de gain peut s'écrire :
<EMI ID=4.1>
<EMI ID=5.1>
est un nombre entier n, le rapport de gain a une valeur minimum G et, si f/fo prend la forme (2n - 1) / 2, le rapport de gain a une valeur minimum G/(l + 2 GF) .
Pour prendre un exemple numérique, si GF = 5, le rapport
<EMI ID=6.1>
de l'amplificateur est supposé avoir une énergie uniforme sur toute la bande de fréquences, par exemple de 0 à 500 Kc/s, le facteur effectif d'amplification moyenne pour le bruit sera
<EMI ID=7.1> contre le bruit uniforme. Le rapport de puissance signal/bruit est ainsi amélioré 11 fois par le montage de la figure 1, pour la valeur supposée de GF . Toutefois, l'effet produit sur l'intelligibilité des signaux reçus ne peut s'exprimer de cette façon simple.
L'effet sur l'amplificateur d'une impulsion unique va maintenant être examiné.
Si une impulsion unique d'amplitude E est appliquée aux bornes d'entrée 1 de l'amplificateur ( figure 1 ) la voie de réaction 4 n'aura pas d'effet immédiat et la voie 3 fera prendre à l'amplitude de l'impulsion aux bornes de sortie 2 la valeur
<EMI ID=8.1>
produira, à l'entrée de l'amplificateur et au bout de 200 microsecondes, une nouvelle impulsion dont l'amplitude sera GF . E/6 = 5F / 6 . Ladite impulsion sera amplifiée et apparaîtra à la sortie sous forme d'une seconde impulsion d'amplitude G/6 . 5F/6 = 5/6 : GE/6 , Cette seconde impulsion produira de la. même manière,
<EMI ID=9.1>
ainsi de suite. Il y aura donc à la sortie un train d'impulsions séparées par des intervalles de 200 microsecondes, chacune ayant une amplitude égale aux cinq sixièmes de celle de l'impulsion
<EMI ID=10.1>
ficateur produira un train amorti d'impulsions qui se répéteront à la fréquence des impulsions normales reçues et l'amortissement sera en raison inverse de la valeur choisie pour GF .
On comprendra donc aisément que ces trains parasites d'impulsions périodiques peuvent diminuer sérieusement l'avantage obtenu de l'amélioration du rapport signal/bruit produite par l'amplificateur sélectif et, conformément à une méthode caractéristique de l'invention, l'effet des dits trains parasites est éliminé, ou au moins considérablement réduit, par l'application d'une énergique limitation d'amplitude.
La figure 2 représente schématiquement un montage conforme à certaines caractéristiques de l'invention. Le rectangle
<EMI ID=11.1>
nées de tout type connu, tel, par exemple, qu'une diode comportant une polarisation de blocage convenable, en shunt sur la voie
<EMI ID=12.1>
type représenté à la figure 1 . A2 est un amplificateur convenant à la transmission sans distorsion des impulsions et peut
<EMI ID=13.1>
sions dont l'amplitude dépasse une valeur spécifiée, les autres impulsions n'étant pratiquement pas affectées. A la figure 3(a), on a représenté six des impulsions 1 à 6 d'un signal d'entrée comprenant un train d'impulsions espacées à des intervalles de temps égaux T, lesdites impulsions étant celles que l'on désire recevoir et, simultanément, un train d'impulsions de brouillage irrégulières p, q et r . Après avoir passé à travers le disposi-
<EMI ID=14.1>
porte quelle impulsion reçue après un certain intervalle de temps t .
Le niveau de limitation x se trouvant juste au-dessus des sommets des impulsions 1 à. 6, celle s-ci restent inchangées, de même que l'impulsion t . Mais les crètes de q et r sont coupées, comme indiqué à la figure 3 (b) Le niveau x peut, bien entendu, être au-dessous des sommets des impulsions régulières, mais il est préférable qu'il en soit le plus voisin possible, sans le couper.
La figure 3 (c) indique ce qui se produit quand le <EMI ID=15.1> la même amplitude à la sortie de l'amplificateur que p, q et r avaient à l'entrée. Les impulsions de signal périodique 1 à 6 auront en conséquence des amplitudes six fois plus grandes après amplification et, pour éviter que la figure tienne trop de place, on a coupé l'échelle verticale de la figure 3 (c) aux lignes z, comme indiqué.
L'amplitude des impulsions de brouillage suivantes
<EMI ID=16.1>
dans le rapport 5/6 . Comme déjà mentionné, les impulsions de chaque train amorti sont espacées par l'intervalle T .
La figure 3 (c) indique que, dans l'exemple choisi, q4 <EMI ID=17.1>
de cinq impulsions de brouillage devront coïncider, avant que l'amplitude totale puisse dépasser l'amplitude des signaux désirés. Dans un système de la pratique, il y aura un grand nombre d'impulsions perturbatrices, mais on peut en général s'attendre
à ce que les coïncidences du type représentées à la figure 3 (c) soient plutôt rares, de telle sorte qu'une amplitude de brouillage combinée supérieure à l'amplitude de signal sera. très improbable,
à moins que le brouillage à la fréquence de récurrence ne soit
f <EMI ID=18.1>
Pour supprimer les trains d'impulsions de brouillage représentés à la figure 3 (le) un limiteur d'amplitudes élevées,
<EMI ID=19.1>
la sortie de l'amplificateur A2 . Ce limiteur e'st du type ne produisant aucune énergie de sortie quand l'amplitude du signal est inférieure à une limite donnée, indiquée par la ligne en
trait point y de la figure 3 (c) et, par suite, supprimant les parties inférieures de toutes les impulsions. Ce limiteur peut également être d'un type approprié quelconque, mais il pourrait consister en une diode convenablement polarisée, connectée en série avec la voie du signal.
Le niveau des limitations y doit, de préférence, être juste au-dessous des sommets des impulsions 1 à 6, comme représenté et, de la sorte, seules les impulsions désirées subsisteront. Elles peuvent, bien entendu, être ultérieurement amplifiées, si nécessaire, par tous moyens convenables non représentés.
Le réglage de l'amplitude des signaux 1 à 6 aux niveaux
x et y peut se faire, par exemple, par tous moyens convenables
non représentés. Cependant, si le niveau du signal est sujet à
des variations, le réglage nécessaire peut être maintenu au moyen d'un système convenable de commande automatique de gain ( non représenté ), actionné par le niveau du signal à la sortie de l'amplificateur A2 et commandant le niveau du signal à l'entrée
<EMI ID=20.1>
connue de commande automatique de gain peut être employé dans ce but et l'on peut prévoir, en liaison avec les dispositifs qu'on vient de décrire, toutes quantités d'amplification convenables.
Le système conforme à certaines caractéristiques de l'invention transforme les impulsions de signal qui se distinguent des signaux brouilleurs par leur propriété de récurrence à une
<EMI ID=21.1> amplitude, aussi bien que par leur récurrence.
Quand les signaux de brouillage sont d'intensité modérée, le système produit des signaux parfaits, par élimination complète du bruit. Si cependant le brouillage est extrêmement violant, on obtiendra encore une amélioration considérable par rapport au bruit, mais il ne sera pas possible d'éliminer les effets cumulatifs décrits à propos de la. figure 3 (c), lorsque les amplitudes totales des impulsions en coïncidence atteignent fréquemment la valeur d'amplitude du signal.
Il est à signaler qu'un choisissant une grande valeur
<EMI ID=22.1>
de brouillage produits dans l'amplificateur, mais l'amortissement est alors également faible, de sorte que les impulsions
<EMI ID=23.1>
dra des propriétés statistiques du bruit à éliminer.
Dans certains cas, une très faible valeur de GF, par exemple 0,5 ou moins, sera la meilleure. La. valeur la plus faible susceptible d'être utilisée avec avantage dépend de l'efficacité des deux dispositifs limiteurs.
Dans certains cas, l'invention rendra lisibles des signaux qui seraient autrement illisibles, à cause d'un brouillage excessif. Dans d'autres cas, elle rendra les signaux suffisamment exempts de perturbation pour qu'ils puissent actionner des dispositifs automatiques, ce qui serait autrement impossible à cause du brouillage, bien que les signaux puissent être lisibles. Bien entendu, les signaux ainsi améliorés conviendraient, par exemple, pour la. modulation d'intensité d'un tube à faisceau cathodique.
On remarquera que le dispositif de la figure 2 serait également applicable si l'amplificateur sélectif A-, était remplacé par quelque autre type de filtre sélectif ( autre que celui représenté à titre d'exemple ) comportant des bandes passantes en relation harmonique, susceptibles d'introduire des trains d'impulsions de brouillage récurrentes analogues.
Un comprendra que, bien qu'on ait utilisé au cours de la description précédente certaines valeurs numériques, en vue de l'explication, l'invention n'est nullement limitée à l'utilisation de ces valeurs particulières.