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La présente invention a pour objet un dispositif assurant une transmission sélective de signaux électriques en fonction de la fréquence f de leur porteuse avec un dé- lai d'enveloppe nul à une fréquence prédéterminée fo, com- prise dans la bande passante des fréquences f. Le "délai d'enveloppe". parfois aussi désigné par "délai de groupe,,, est communément décrit par la pente de la courbe donnant la variation de la phase d'un signal en fonction de la fréquence f de sa porteuse.
Pour un délai d'enveloppe nul, la phase ATELIERS DE CONSTRUCTIONS ELECTRIQUES
DE CHARLEROI (ACEC)
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du signal transmis est donc pratiquement invariable pour les fréquences f voisines de la fréquence prédéterminée fo, Le but de tous les dispositifs de transmission de ce genre est d'obtenir une courbe de phase à tangente parallèle à l'axe des fréquences à l'endroit de la fréquence fo.
L'invention se distingue d'autres dispositifs con- nus par le fait que le dispositif de transmission sélective de sigreux électriques ne comprend pas de mélangeur de fré- quences et ne comprend pas de condensateur ou de bobine dont la capacité ou l'inductivité est modifiée par une tension ou un courant. Rlle permet d'obtenir ce résultat par d'autres moyens extrêmement simples.
Suivant l'invention, le dispositif de transmission sél ive de signaux électriques est constitué par un nombre N (au moins un) de circuits résonantes Indépendants, accordés sur la fréquence déterminée fo,dans lesquels le dépassement de la fréquence prédéterminée fo par celle, f, de la porteuse provoque une augmentation de la phase du signal transmis, (par exemple des circuits résonants série, placés entre les bornes de sortie d'étages d'amplification où apparaît le signal) et par au moins un nombre (N+1) de circuits résonants ;
Indépendants, accordés sur la fréquence prédéterminée fo, dans lesquels le dépassement de la fréquence prédéterminée fo par celle, f, de la porteuse provoque une diminution de la pha- se du signal transmis (par exemple des circuits résonants pa- , rallèles placés entre les bornes de sortie d'étages d'ampli- fication où apparaît le signal) et en ce que les éléments
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des circuits résonats précités et ceux des amplificateurs ou atténuateurs éventuellement adjoints, sont choisie de telle manière que pour un écart faible entre la fréquence de la porteuse f et la fréquence prédéterminée fo, la phase du signal reste constant.
Le nombre N ou (N+1) de circuits résonants indé- pendants n'est pas toujours reconnaissable avec exactitude du premier coup d'oeil dans le schéma. Ainsi, le tait de relier entre les deux bornes où apparaît le signal un cir- cuit résonant parallèle et un circuit résonant série a pour effet, en raison de l'interférence de ces deux circuits ré- sonants, d'agir comme un ensemble constitué de deux circuits résonants parallèles et d'un circuit résonant série, indéj- pendants l'un de l'autre.
De même, le fait de placer un cir- cuit résonant parallèle dans une liaison de contre-réaction d'un étage d'amplification du signal et un circuit résonant parallèle entre les bornes de sortie de cet étage d'ampli- fication a pour effet, en raison de l'interférence de ces deux circuits résonants, d'agir comme un ensemble constitué de deux circuits résonants parallèles et d'un circuit ré- sonant série indépendants l'un de l'autre.
Pour reconnaître les nombres N et (N+1) des cir- cuits résonants Indépendants et pour choisir facilement les éléments des circuits résonants et ceux des amplificateurs ou atténuateurs éventuellement adjoints, il suffit d'écrire l'équation du gain de l'ensemble, ou le rapport entre la grandeur de sortie et la grandeur d'entrée dans la forme
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suivante ;
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(1+j Pl) tl+s p2) (.".) .""...
+ qi + q2 + q ." ......
G étant le rapport entre la grandeur de sortie et la grandeur d'entrée, étant l'unité imaginaire algébrique, p, p2,.... q, q2, q3...étant les facteurs de qualité des circuits ré- sonants Indépendants l'un de l'autre, 6 étant l'écart relatif de la fréquence de la porteuue f par rapport à la fréquence prédéterminée fo, .
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4 r to ".t X étant un facteur indépen. dant de j6.
Pour obtenir un délai d'enveloppe nul, c'est-à- dire une phase % constante pour le voisinage de la fréquence
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fo, il faut que d 0 o. 0:, ai l'on appelie 90 la phase initiale du signal, on a: 91 - o + arctg P16 + arctg p2 b .........
- arctg q1 v arctg q2 a - arctg q -."" de sorte que pour 0,
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- Pis P2 +....-qi - q2 - q3 -". 0.
Cette dernière condition permet de choisir les éléments des circuits résonants et ceux des amplificateurs ou atténuateurs éventuellement adjoints en fonction l'un de l'autre pour obtenir l'effet désiré.
L'invention est expliquée ci-dessous par rapport à plusieurs exemples de formes d'exécution dont les schémas électriques sont représentés aux figures 1 à 6 du dessin an- . nexé et par rapport à une application représentée par le schéma-bloc de la fig.7.
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Le acharna de la figure 1 représente un circuit d'amplification à trois étages 1, 2, 3. Un signal à trans- mettre est appliqué à l'entrée'du premier étage 1. Aux bornes de sortie de l'étage 1, ou ce qui revient au même, aux bornes d'entrée de l'étage 2 est disposé un circuit ré- sonant parallèle 5, constitué par les éléments L5 C5 R5. accordé sur une fréquence prédéterminée fo.
Aux bornes de sortie de l'étage 2, ou ce qui revient au même, aux bornes d'entrée de l'étage 3, est disposé un circuit résonant série 6, constitué par les éléments L6 C6 R6,accordé sur la mme fréquence fo, et aux bornes de sortie 8 de l'étage 3 est disposé un deuxième circuit résonant parallèle 7, constitué par les éléments L7 C7 R7, accordé sur la même fréquence fo, Si l'on désigne par Q6 = 1 (wo = 2 Ò f), le fac- teur de qualité du circuit résonant série 6 et par Q5 - WO C5 R5 et Q7 -WO C7 respectivement les facteurs de 0 5 5 7 -WO C7 R7 le rapport/ qualité des circuits résonants parallèles 5 et 7,
entre la tension de sortie de l'étage 3 apparaissant aux bornes 8 et la tension d'entrée de l'étage 1 apparaissant aux bornes est égal à
G = K 1 + J Q étant l'unité imaginaire lagébrique, étant l'écart rela- tif de la fréquence de la porteuse f par rapport à la fré- quence prédéterminée fo et k étant le gain de l'ensemble à la fréquence fo. Dans ce cas, la phase du signal traversant le circuit d'amplification selon la figure 1 est égale à
6.- + arctg Q6 - arctg Q5 #- arctg Qu #.
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Pour atteindre le but de l'invention, il faut que pour #= O la grandeur d# soit nulle. Cela a lieu si Q6= Q5 + Q7 c'est-à-dire si le faoteur de qualité du cir- cuit résonant série 6 est égal à la somme des facteurs de qualité des circuits réaonanta parallèles 5 et 7.
Le schéma de la figure 2 représente un amplifi- cateur à transistor 9, polarisé par deux sources de tension 10 et 11, L'amplificateur 9 amplifie le signal appliqué à ses bornes d'entrée 12. Un circuit résonant parallèle 13, constitué par les éléments L3 C3R3 est placé entre les bornes de sortie 15 où apparaît le signal amplifié. Ce cir- cuit résonant parallèle 13 possède un facteur de qualité
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Q,.GJO c, R,J il est accordé sur une fréquence prédéter- 7 \ o ' minée W 0 . 2 ')f fo. Un second circuit rsonant. parallèle 14à constitué par les éléments L4 C4 R4' accordé sur la même fréquence fo, est inséré dans une liaison de contre-réacti- on du courant émetteur du transistor 9. Le facteur de qua-
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lité de ce circuit résonant 14 est Q 4o C4 R.
Si l'on désigne par S la valeur de la pente de la variation du cou- rant de collecteur du transistor 9 en fonction de la ten- sion appliquée entre la base et l'émetteur, le gain de ce circuit est égal à
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G -!\1 l+J Q4 Q S ( 1+ Q3? ( 1+ !:J '3 + 'R ) Dans cette expression, le produit SR4 est égal au facteur de contre-réaction à la fréquence fo. Pour obtenir un dis- positif de transmission avec un délai d'enveloppe nul,
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lorsque 0 -0, il faut que Q4 - Q- + 1 Q + SR 4
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soit 8R, .......... eoit QI...4,
Il est donc possible de choisir les éléments des circuits résonants 13 et 14 et de l'amplificateur 9 l'un par rapport à l'autre pour satisfaire la condition que le délai d'enveloppe soit nul à la fréquence fo.
Le schéma de la figure 3 représente un circuit de filtrage dont les bornes d'entrée sont désignées par 16 et les bornes de sortie par 17 Ce circuit comprend un circuit résonant série 18 et un circuit résonant parallèle 19 accor- dés tous les deux sur la fréquence fo. Si l'on désigne par
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La Ça Ra les éléments du cireur résonant 18, et par L Oq R9 les éléments du circuit résonant 19, le rapport entre la tension de sortie et le courant d'entrée de ce circuit de filtrage est égal à;
U/I = Z8 Z9/Z8+Z9
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Za et Z9 étant les impédances des circuits 18 et 19 respec- tivement.
En désignant respectivement par Q8 et par Q9' les
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facteurs de qualité des circuits résonante 18 et 19, on ai ZR Ra (1 + J 6 Qa) 1 et z9 . Rg 1 + a Qg Par conséquent
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L'expression , prend ainsi la même forme que celle obtenue pour le gain des amplificateurs suivant les figures 1 et 2 et la condition nécessaire pour obtenir un délai d'envelop- pe nul devient
8 Q9
R8 R9
Pour trouver la condition à laquelle doivent sa- tisfaire les éléments des circuits résonants, constituant le dispositif de transmission de signaux électriques à dé- lai d'enveloppe nul pour une fréquence prédéterminée fo,
il suffit donc d'établir le gain ou le rapport entre la gran- deur de sortieet la grandeur d'entrée du dispositif et de l'écrire sous la forme générale
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Le fait que la formule ci-dessus contient un nom- bre plus grand de termes au dénominateur, ou concrètement, un nombre plue grand de circuits résonants Indépendants dans lesquels le dépassement de la fréquence prédéterminée fo par la fréquence f de la porteuse provoque une diminu- tion de la phase du signal transmis, exprime la propriété
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du dispositif d'être sélectif.
La condition nécessaire pour obtenir un délai d'enveloppe nul autour'de la valeur # = 0 est alors:
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Pl + p + , .." - ql - 2 ' q3 - 0
Généralement il existe un grand nombre de soluti- ons qui satisfont cette condition.
La manière décrite de trouver la condition que doivent remplir les éléments du dispositif l'un par rapport à l'autre est montrée à titre d'exemple; elle démontre que toutes les solutions données relèvent de la même idée. Il
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est évidemment poss1ble, .n8 sortir du cadre de l'1nve.. tion, de trouver d'autres critères de choix, peut-ttre plus simples pour certains cas particuliers, et qui donneront le même résultat.
L'invention n'est pas limitée non plus aux exemples de réalisation décrits par rapport aux schémas des figures 10 2 et 3, mais englobe tous les circuits dont la grandeur de sortie peut être exprimée en fonction de la grandeur d'entrée par une expression constituée par des pro- duits de la forme (1 + J x) le nombre des facteurs du dé- nominateur étant plus grand que le nombre des facteurs du numérateur, comme montrée ci-dessus. Des exemples de tels circuits sont montrés aux schémas des figures 4, 5. 6.
Un dispositif de transmission sélective de signaux électriques tel que ceux qui viennent d'être décrits peut être incorporé dans divers appareils électriques ou élec- troniques. A titre d'exemple le schéma-bloc de la fig.7 mon- tre un tel dispositif de transmission 31 incorporé dans
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un récepteur de télévision en couleurs. Le dispositif 31 a pour but de transmettre avec un délai d'enveloppe nul un signal contrôlant la fréquence fondamentale d'intercepption ,du faisceau à rayons électroniques par les bandes de re- pérage/de l'écran 28 d'un tube 27.
Le signal de télévision en couleurs capté par l'antenne 20 est appliqué à un récepteur haute-fréquence 21 qui fournit trois signaux démodulée, soit un signal de lu- minanoe 22, un signal de chrominance 23, et un signal de synchronisation 24 actionnant le dispositif de déviation du' faisceau 25. Le signal de luminescence 22 est appliqué & la oathode 26 du tube à rayons cathodiques 27 dont l'écran tri- chrome 28 est muni de bandes de repérage 29. Au moment où le sceau à rayons électroniques est intercepté par une bande de repérage une émission de rayons ultraviolets a lieu.
Les rayons ultraviolets engendrent une impulsion de courant dans une cellule photoélectrique 30, Le courant photoélectrique est appliqué à l'entrée d'un amplificateur
31 dans le but d'en extraire la composante fondamentale et de la transmettre au modulateur 32. Cette transmission doit se faire avec un.délai d'enveloppe nul. Dans le modulateur
32, la fréquence fondamentale du signal de repérage est mo- dulée par le signal de chrominance 23 et le signal modulé apparaissant à la sortie du modulateur 32 est appliqué à la grille 33 de commande de l'intensité du faisceau à rayons cathodiques du tube 27.
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The subject of the present invention is a device ensuring selective transmission of electrical signals as a function of the frequency f of their carrier with a zero envelope delay at a predetermined frequency fo, included in the pass band of the frequencies f. The "envelope delay". sometimes also designated by "group delay ,,, is commonly described by the slope of the curve giving the variation of the phase of a signal as a function of the frequency f of its carrier.
For a zero envelope delay, the ELECTRICAL CONSTRUCTION WORKSHOPS phase
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of the transmitted signal is therefore practically invariable for frequencies f close to the predetermined frequency fo, The aim of all transmission devices of this kind is to obtain a phase curve with a tangent parallel to the frequency axis at the point of the frequency fo.
The invention differs from other known devices by the fact that the device for the selective transmission of electric soda does not include a frequency mixer and does not include a capacitor or a coil whose capacitance or inductivity is. modified by voltage or current. It makes it possible to obtain this result by other extremely simple means.
According to the invention, the device for the selective transmission of electrical signals is constituted by a number N (at least one) of independent resonant circuits, tuned to the determined frequency fo, in which the exceeding of the predetermined frequency fo by that, f , of the carrier causes an increase in the phase of the transmitted signal, (for example series resonant circuits, placed between the output terminals of amplification stages where the signal appears) and by at least one number (N + 1) resonant circuits;
Independent, tuned to the predetermined frequency fo, in which the overshoot of the predetermined frequency fo by that, f, of the carrier causes a decrease in the phase of the transmitted signal (for example parallel resonant circuits placed between the output terminals of amplification stages where the signal occurs) and in that the elements
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of the aforementioned resonate circuits and those of the possibly additional amplifiers or attenuators, are chosen such that for a small difference between the frequency of the carrier f and the predetermined frequency fo, the phase of the signal remains constant.
The number N or (N + 1) of independent resonant circuits is not always recognizable exactly at first glance in the diagram. Thus, the task of connecting between the two terminals where the signal appears a parallel resonant circuit and a series resonant circuit has the effect, due to the interference of these two resonant circuits, of acting as a unit made up of two parallel resonant circuits and one series resonant circuit, independent of each other.
Likewise, placing a parallel resonant circuit in a feedback link of a signal amplification stage and a parallel resonant circuit between the output terminals of this amplification stage has the effect of , due to the interference of these two resonant circuits, to act as an assembly made up of two parallel resonant circuits and a series resonant circuit independent of each other.
To recognize the numbers N and (N + 1) of the Independent resonant circuits and to easily choose the elements of the resonant circuits and those of the possibly added amplifiers or attenuators, it suffices to write the equation of the gain of the set, or the ratio between the output quantity and the input quantity in the form
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next ;
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(1 + j Pl) tl + s p2) (. ".)." "...
+ qi + q2 + q. "......
G being the ratio between the output quantity and the input quantity, being the algebraic imaginary unit, p, p2, .... q, q2, q3 ... being the quality factors of the independent resonant circuits one from the other, 6 being the relative deviation of the frequency of the carrier f with respect to the predetermined frequency fo,.
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4 r to ". T X being an independent factor of j6.
To obtain a zero envelope delay, that is to say a constant% phase for the vicinity of the frequency
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fo, it is necessary that d 0 o. 0 :, if we call 90 the initial phase of the signal, we have: 91 - o + arctg P16 + arctg p2 b .........
- arctg q1 v arctg q2 a - arctg q -. "" so that for 0,
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- Pis P2 + ....- qi - q2 - q3 - ". 0.
This last condition makes it possible to choose the elements of the resonant circuits and those of the possibly additional amplifiers or attenuators as a function of one another to obtain the desired effect.
The invention is explained below with respect to several exemplary embodiments, the electrical diagrams of which are shown in Figures 1 to 6 of the drawing an-. linked and with respect to an application represented by the block diagram in fig. 7.
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The acharna in figure 1 represents an amplification circuit with three stages 1, 2, 3. A signal to be transmitted is applied to the input of the first stage 1. To the output terminals of stage 1, or which amounts to the same thing, at the input terminals of stage 2 is arranged a parallel resonant circuit 5, formed by the elements L5 C5 R5. tuned to a predetermined frequency fo.
At the output terminals of stage 2, or what amounts to the same, at the input terminals of stage 3, is arranged a series 6 resonant circuit, consisting of the elements L6 C6 R6, tuned to the same frequency fo , and at the output terminals 8 of stage 3 is arranged a second parallel resonant circuit 7, consisting of the elements L7 C7 R7, tuned to the same frequency fo, If we denote by Q6 = 1 (wo = 2 Ò f), the quality factor of the series 6 resonant circuit and by Q5 - WO C5 R5 and Q7 -WO C7 respectively the factors of 0 5 5 7 -WO C7 R7 the ratio / quality of the parallel resonant circuits 5 and 7,
between the output voltage of stage 3 appearing at terminals 8 and the input voltage of stage 1 appearing at the terminals is equal to
G = K 1 + J Q being the imaginary lgebraic unit, being the relative deviation of the frequency of the carrier f with respect to the predetermined frequency fo and k being the gain of the assembly at the frequency fo. In this case, the phase of the signal passing through the amplification circuit according to FIG. 1 is equal to
6.- + arctg Q6 - arctg Q5 # - arctg Qu #.
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To achieve the object of the invention, it is necessary that for # = O the quantity d # is zero. This takes place if Q6 = Q5 + Q7 that is to say if the quality factor of the series 6 resonant circuit is equal to the sum of the quality factors of the parallel reactant circuits 5 and 7.
The diagram of FIG. 2 represents a transistor amplifier 9, biased by two voltage sources 10 and 11, amplifier 9 amplifies the signal applied to its input terminals 12. A parallel resonant circuit 13, formed by the L3 elements C3R3 is placed between the output terminals 15 where the amplified signal appears. This parallel resonant circuit 13 has a quality factor
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Q, .GJO c, R, J it is tuned to a predetermined frequency 7 \ o 'min W 0. 2 ') f fo. A second resonant circuit. parallel 14a consisting of the elements L4 C4 R4 'tuned to the same frequency fo, is inserted into a feedback link for the emitter current of transistor 9. The factor of qua-
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Theity of this resonant circuit 14 is Q 4o C4 R.
If we denote by S the value of the slope of the variation of the collector current of transistor 9 as a function of the voltage applied between the base and the emitter, the gain of this circuit is equal to
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G -! \ 1 l + J Q4 QS (1+ Q3? (1+!: J '3 +' R) In this expression, the product SR4 is equal to the feedback factor at the frequency fo. transmission device with zero envelope delay,
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when 0 -0, it is necessary that Q4 - Q- + 1 Q + SR 4
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or 8R, .......... or QI ... 4,
It is therefore possible to choose the elements of the resonant circuits 13 and 14 and of the amplifier 9 with respect to one another in order to satisfy the condition that the envelope delay is zero at the frequency fo.
The diagram of FIG. 3 represents a filtering circuit, the input terminals of which are designated by 16 and the output terminals by 17 This circuit comprises a series resonant circuit 18 and a parallel resonant circuit 19 both tuned to the frequency fo. If we denote by
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La Ca Ra the elements of the resonant shine 18, and by L Oq R9 the elements of the resonant circuit 19, the ratio between the output voltage and the input current of this filtering circuit is equal to;
U / I = Z8 Z9 / Z8 + Z9
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Za and Z9 being the impedances of circuits 18 and 19 respectively.
By denoting respectively by Q8 and by Q9 'the
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quality factors of the resonant circuits 18 and 19, we have ZR Ra (1 + J 6 Qa) 1 and z9. Rg 1 + a Qg Therefore
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The expression thus takes the same form as that obtained for the gain of the amplifiers according to figures 1 and 2 and the condition necessary to obtain a zero envelope delay becomes
8 Q9
R8 R9
To find the condition to which the elements of the resonant circuits, constituting the device for transmitting electrical signals with zero envelope delay, for a predetermined frequency fo, must satisfy,
it suffices therefore to establish the gain or the ratio between the output magnitude and the input magnitude of the device and to write it in the general form
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The fact that the above formula contains a greater number of terms in the denominator, or concretely, a greater number of Independent resonant circuits in which the exceeding of the predetermined frequency fo by the frequency f of the carrier causes a decrease - tion of the phase of the transmitted signal, expresses the property
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of the device to be selective.
The necessary condition to obtain a zero envelope delay around the value # = 0 is then:
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Pl + p +, .. "- ql - 2 'q3 - 0
Usually there are a large number of solutions which satisfy this condition.
The described way of finding the condition that the elements of the device must fulfill with respect to each other is shown by way of example; it shows that all the solutions given come from the same idea. he
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It is obviously possible, .n8 to go beyond the framework of the invention, to find other selection criteria, perhaps simpler for certain particular cases, and which will give the same result.
The invention is not limited either to the exemplary embodiments described with respect to the diagrams of FIGS. 2 and 3, but encompasses all the circuits whose output quantity can be expressed as a function of the input quantity by an expression constituted by products of the form (1 + J x) the number of factors of the denominator being greater than the number of factors of the numerator, as shown above. Examples of such circuits are shown in the diagrams of Figures 4, 5. 6.
A device for the selective transmission of electrical signals such as those which have just been described can be incorporated in various electrical or electronic devices. By way of example, the block diagram of FIG. 7 shows such a transmission device 31 incorporated in
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a color television receiver. The purpose of the device 31 is to transmit, with a zero envelope delay, a signal controlling the fundamental interception frequency of the electron beam beam via the indicator strips / screen 28 of a tube 27.
The color television signal picked up by antenna 20 is applied to a high-frequency receiver 21 which supplies three demodulated signals, namely a luminano signal 22, a chrominance signal 23, and a synchronization signal 24 actuating the signal. beam deflection device 25. The luminescence signal 22 is applied to the cathode ray tube 27 cathode ray tube 27 cathode ray 26 cathode ray tube 27, the chromium screen 28 of which is provided with locator bands 29. At the moment when the electron ray seal is intercepted by a marker tape an emission of ultraviolet rays takes place.
Ultraviolet rays generate a current pulse in a photoelectric cell 30, The photoelectric current is applied to the input of an amplifier
31 in order to extract the fundamental component therefrom and to transmit it to the modulator 32. This transmission must be done with a zero envelope delay. In the modulator
32, the fundamental frequency of the cue signal is modulated by the chrominance signal 23 and the modulated signal appearing at the output of the modulator 32 is applied to the grid 33 for controlling the intensity of the cathode ray beam of the tube 27 .