Appareil translateur duplex pour installations de signalisation électrique. La présente invention se rapporte à un appareil translateur duplex pour installations de signalisation électrique, dans lesquelles les signaux sont transmis à l'aide d'une onde fondamentale à haute fréquence, l'appareil translateur comportant une paire de disposi tifs translateurs munis de circuits d'arrivée et coopérant avec deux sources séparées de variations de courant.
Suivant l'invention, les deux dispositifs translateurs sont symétriquement raccordés avec l'une desdites sources, tandis qu'ils sont associés en opposition avec l'autre source. De cette Tacon, la source mentionnée la pre mière produit par ses connexions symétriques des fluctuations de potentiel de même phase clans les circuits d'arrivée des deux disposi tifs, tandis que la seconde source par ses connexions en opposition, produit des fluc tuations de potentiel de phases opposées dans lesdits circuits d'arrivée. Cette constatation sert d'explication du sens à donner aux ex pressions connexions ,,symétriques" et "en opposition" mentionnées ci-après.
Le dispositif translateur employé de pré férence est un tube thermionique à vide. Il faut remarquer aussi que le terme "dis- positif translateur" désigne en général un appareil ou un relais capable d'amplification, de détection ou de modulation d'ondes de signaux.
Dans le dessin annexé, on a représenté schématiquement et à 'titre d'exemple plu sieurs formes d'exécution de l'objet de l'in vention.
Les fig. 1, 2, 3 et 4 représentent respec tivement quatre formes d'exécution de l'ap- p arel il; Les fig. 5, 6 et 7 montrent trois autres formes d'exécution de l'appareil destinées à être employées pour la réception, et Les fig. 8, 9 et 10 sont des courbes mon trant l'action de l'appareil.
Dans la fig. 1, une paire de tubes à vide thermioniques est munie de filaments 1 et 2; de grilles 3 et 4, et de plaques 5 et 6; les filaments étant chauffés par une batterie 7. Les tubes sont de préférence semblables en construction et caractéristique, par suite équi valents. Les circuits d'arrivée des tubes sont disposés en parallèle par rapport à l'enroule- ment secondaire 8 d'un transformateur 9, placé dans le conducteur commun des deux circuits d'arrivée, l'enroulement primaire 10 de ce transformateur étant intercalé dans un circuit 11 conduisant vers une source de va riations de courant.
Des condensateurs 12, . 13 sont intercalés dans les circuits d'arrivée des tubes, et l'enroulement secondaire 14 d'un transformateur 15 est shunté sur ces deux condensateurs.
Les circuits d'émission de deux tubes sont aussi raccordés en parallèle par rapport à la batterie 17 et à l'enroulement primaire 18 d'un transformateur 19 placé dans le con ducteur commun. L'enroulement secondaire 20 du transformateur est raccordé par un circuit dit d'alimentation en retour 21 à l'enroule ment primaire 16 du transformateur 15. Cha que circuit d'émission contient aussi un en roulement primaire d'un transformateur 22 à trois enroulements dont l'enroulement en série avec la plaque 5 est indiqué en 23, et celui en série avec la plaque 6 en 24. Les deux enroulements<B>23</B> et 24 sont enroulés dans le même sens.
L'enroulement secondaire 25 est raccordé à un circuit de départ 26 conduisant vers un dispositif de réception ou autre dispositif de transmission.
L'analyse de l'arrangement décrit démon tre qu'il .y a deux sources de variations de courant, l'une raccordée symétriquement avec les circuits d'arrivée par le transformateur 9 et produisant, par conséquent, des variations de courant substantiellement de la même phase dans ces circuits, et l'autre raccordée en opposition aux deux circuits d'arrivée par le transformateur 15, et produisant des varia tions de courant de phases opposées dans ces circuits;
il y a aussi deux circuits de départ, dont l'un est raccordé au fil commun des deux circuits d'émission par le transforma teur 19 et l'autre est accouplé différentielle- ment ou en opposition par le transformateur 22 à ces deux circuits d'émission.
("es quatre éléments sont caractéristiques pour cette forme d'exécution de l'appareil Qt peuvent être rac cordés entre eux de manière différente pour produire des résultats différents. Une modification de l'arrangement de la fis. 1 est représentée dans la fig. 2, où les mêmes signes de référence désignent des par ties identiques dans les deux figures.
La dif férence essentielle consiste en ce que les en roulements 23 et 24' du transformateur 22 sont enroulés dans un sens opposé l'un par rapport a, l'autre, ce qui produira un effet marqué sur le fonctionnement de l'appareil ainsi qu'il sera démontré ci-après. Une autre différence repose dans les ajustements pour sy ntoniser le circuit 26.
Il faut aussi remar quer que, tandis que dans la fig. 1 deux tubes thermioni.,,ues ont été employés, dont chacun est muni d'un filament, d'une grille et d'une plaque, dans la fig. 2, les deux tubes sont combinés en un seul avec un filament com mun 27, ruais avec des grilles et des pla ques séparées. Ces deux dispositions sont équivalentes, et l'une ou l'autre peut être utilisée dans tous les appareils représentés sur les dessins.
Le fonctionnement de l'appareil suivant la fig. 1 est comme suit: Des oscillations à hautes fréquences trans mises au circuit 11 impriment par l'inter médiaire du transformateur 9 des variations de potentiel substantiellement de même va leur et phase sur les grilles 3 et 4, de façon à ce que des fluctuations amplifiées de cou rant substantiellement de la même phase parcourent les circuits d'émission comprenant les plaques 5 et 6. Ces fluctuations ne pro duisent aucun effet dans le transformateur 22, car les enroulements 23 et 24 étant de même sens, l'action des fluctuations amplifiées est différentielle par rapport à l'enroulement 25.
L'accouplement entre la bobine 25 et les bobines 23 et 24 peut être ajusté pour une neutralisation exacte. Cependant, ces fluctua tions s'ajoutent dans l'enroulement primaire 18 du transformateur 19 pour induire des oscillations amplifiées dans le circuit 21. Ces oscillations agissent maintenant par le trans formateur 15 pour provoquer des variations de potentiel égales, mais de phases opposées aux grilles 3 et 4, produisant par ce fait des <B>J</B> fluctuations amplifiées de phases opposées dans les circuits d'émission.
Ces fluctuations sont neutralisées dans l'enroulement 18, mais elles s'ajoutent dans les enroulements primaires 23 et 24 et par conséquent des oscillations am plifiées sont transmises art circuit de départ 26 qui est syntonisé de préférence pour les oscillations à hautes fréquences.
Le fontionnement de l'appareil modifié de la fig.2 est un peu différent. Supposons que des oscillations à hautes fréquences modulées par des signaux à basses fréquences soient transmises au circuit 11; alors des fluctua tions de potentiel de même phase sont pro voquées aux grilles 3 et 4, produisant par ce fait dans les deux circuits d'émission des fluctuations amplifiées substantiellement de même phase à travers le courant stable pro venant de la batterie 17. Ces fluctuations s'ajoutent dans le transformateur 19 pour produire des oscillations amplifiées dans le circuit 21.
Le sens de l'enroulement primaire 24' étant opposé à celui de l'enroulement 23, les fluctuations produites dans les deux circuits d'émission s'ajoutent aussi, induisant à tra vers le transformateur 22 des oscillations amplifiées dans le circuit de départ 26. Mais comme ce circuit est syntonisé pour les cou rants de signalisation à basses fréquences, ou est syntonisé en tous cas de façon à éli miner les oscillations à hautes fréquences, celles-ci ne peuvent passer à travers ce cir cuit de départ 26 qui ne transmet aucun courant.
Les _ oscillations amplifiées dans le circuit 21 agissent par le transformateur 15 de façon à produire des variations de po tentiel égales mais de phases opposées sur les grilles 3 et 4. La propriété détective du tube entre maintenant en jeu. Par suite de l'enroulement en sens inverse des bobines 23 et 24', les fluctuations réamplifiées à hautes fréquences dans les circuits d'émission sont rbeutralisées, mais les variations détectées à basses fréquences s'ajoutent à travers le transformateur 22 pour produire des varia tions à basses fréquences dans le circuit 26.
Il faut remarquer que dans les deux figures 1 et 2, l'accouplement du circuit 21 est diffé- rentiel ou opposé par rapport aux circuits d'arrivée et s'ajoute par rapport aux circuits d'émission, de fagorr à ce que la production d'un bourdonnement dans ce circuit est pra tiquement éliminée.
Il faut se rappeler que dans l'appareil suivant la fig. 1, l'amplification des courants d'arrivée est double, tandis que dans l'appa reil suivant la fig. 2 les courants à hautes fréquences sont d'abord amplifiés et après détectés, de sorte que l'appareil de la fig. 1 est destiné à réamplifier des courants à hautes ou à basses fréquences, tandis que celui de la fig. 2 est employé seulement pour les installations utilisant.
des ondes fondamen tales à hautes fréquences utilisées comme ondes porteuses de courants de signalisation à basses fréquences. Pour faire mieux comprendre le motif de cette différence de fonctionnement, l'attention est attirée sur les courbes des fig. 8, 9 et 10. La fig. 8 montre la courbe caractéristique de l'un des tubes à vide em ployés dans l'appareil, cette courbe indiquant la relation qui existe entre le voltage de la grille et le courant d'émission.
Si, pour un potentiel zéro sur la grille, un courant de la valeur C passe par les circuits d'émission, et si une différence de potentiel alternative va riant de -V à +V est appliquée entre la grille et le filament, la valeur du courant d'émission varie alors de C' à C".
D'après la courbure de la courbe, on voit que pour une variation donnée de la différence de po tentiel, pour un point quelconque de la courbe, l'accroissement du flux de courant est supé rieur à la diminution de ce flux, et si ces fluctuations ont lieu à haute fréquence, il en résulte une augmentation moyenne de flux de courant dans le circuit d'émission. 1-1 ce phénomène est dû l'effet détecteur du dispo sitif. D'autre part, grâce à l'inclinaison de la courbe, les fluctuations de courant dans les circuits d'émission peuvent être de beau coup supérieures à celles des circuits d'arri vée.
C'est ce qui s'appelle l'effet amplificateur du tube et l'on voit par là que le même tube peut fonctionner comme amplificateur et comme détecteur. Considérant maintenant les courbes des fig. 9 et 10, représentant à une grande échelle les variations des intensités des courants dans les circuits d'émission des plaques 5 et 6, provoquées par des variations égales, alternant régulière ment;
et de phases opposées des potentiels des grilles, en négligeant toutefois la déformation qui a toujours lieu dans un tube à vide, on peut voir que les fluctuations dans les deux circuits d'émission sont en opposition lorsque les variations de potentiel des grilles sont en opposition, tandis que l'augmentation moyenne du flux de courant, représentée par la diffé rence entre C<B>\</B> et C dans les deux dia grammes, est dans les deux cas une aug- riientation dans le même sens.
Pour obtenir maintenant un effet additionnel des ondes individuelles ou une amplification, lorque les variations des potentiels des grilles sont en opposition ou de phases opposées, il est clair que le circuit de départ doit être en réaction différentielle par rapport aux deux circuits d'émission, tandis que si les variations des potentiels des grilles sont de môme phase, le circuit de départ doit être cri relation additionnelle.
D'autre part, pour obtenir un effet: additionnel de la différence entre les deux moitiés d'une onde, ce qui correspon- di#ait à l'augmentation moyenne de courant vers C"', le circuit de départ doit toujours être en relation additionnelle ou symétrique avec les deux circuits d'émission, indépen damment du fait que les variations des po tentiels des grilles ont la même phase ou sont de phases opposées, puisque autrement les résultantes se neutraliseraient l'une l'autre.
Par le fait que lors de l'amplification ce sont les ondes individuelles qui sont reçues et transmises au circuit de départ, tandis que pendant la détection ce sont les variations de basses fréquences de la résultante C"' qui sont reçues et transmises, il est évident que le sens inverse de l'enroulement 24' par rap port à l'enroulement 23 dans la fig. 2 aura pour résultat que les variations détectées passent dans le circuit 26, les ondes indivi duelles amplifiées à hautes fréquences se neu tralisant. Au contraire dans l'appareil suivant la fig. 1, les ondes amplifiées à hautes fré quences passent dans le circuit de départ et les variations détectées à basses fréqrieiices se neutralisent entre elles.
hja fig. 3 représente encore une autre disposition du circuit dit à alimentation en retour 21. Dans ce cas, le circuit 11 aboutit dans l'enroulement primaire 27 d'un trans formateur 28, dont l'enroulement secondaire 29 est raccordé à travers les deux circuits d'arrivée des dispositifs thermioniques. Les circuits d'émission renferment les enroulements primaires 30 et 31 d'un transformateur 32, dont l'enroulement secondaire 33 est compris dans le circuit 21, lequel renferme aussi l'enroulement primaire 34 d'un transformateur 35, dont l'enroulement secondaire 36 est in tercalé dans la branche commune des circuits d'arrivée.
Un enroulement primaire 37 d'un transformateur 38 est placé dans la branche commune des circuits d'émission, et l'enrou lement secondaire 39 est raccordé au circuit de départ 26.
Cette disposition produit aussi une double amplification. Des oscillations à hautes fré quences arrivant par le circuit 11 provoquent des variations de potentiel de phases sub stantiellement opposées sur- les grilles 3 et 4, et produisent par ce fait des fluctuations de courant amplifiées de phases opposées dais les deux circuits d'émission. Comme les bo bines 30 et 31 sont enroulées dans le même sens, ces fluctuations s'ajoutent à travers le transformateur 32 pour produire des oscilla tions amplifiées dans le circuit 21.
Ces oscil lations agissent par le transformateur 35, pour produire des variations de potentiel substantiellement de même plisse sur les grilles 3 et 4, et par ce fait des fluctuations réainplifié#,s substantiellement de même phase dans les circuits d'émission.
Ces fluctuations étant en phase entre elles, sont neutralisées dans le transformateur 32, mais s'ajoutent. à travers le transformateur 38, pour produire des oscillations amplifiées dans le circuit de départ 26.
8i l'un oui l'autre des enroulements 30 ou 31 est renversé, ainsi qu'il est montré dans la fig. 4, les variations à basses fré- quenees ayant l'amplitude des oscillations transmises aux tubes depuis le circuit 11, sont détectées et les courants détectés trans mettent des variations à basses fréquences correspondantes sur le circuit 21, les fluc tuations amplifiées à hautes fréquences étant neutralisées par les enroulements 30 et 31. Les courants détectés dans le circuit 21 passent par le transformateur 35, pour être amplifiés et transmis sur le circuit 26.
La fig. 5 représente l'appareil tel qu'il est employé dans une installation réceptrice pour la télégraphie multiplex au moyen d'ondes fondamentales. Par cet arrangement, il est possible de transmettre les signaux reçus à un filtre électrique et d'y filtrer les signaux à basses fréquences au lieu de les filtrer à hautes fréquences, comme il a été nécessaire jusqu'à présent.
Dans cet ap pareil, une onde fondamentale à haute fré quence modulée en concordance avec les signaux à transmettre est reçue à travers un circuit 62 qui aboutit dans l'enroulement primaire 63 d'un transformateur 64 compre nant deux enroulements secondaires 65 et 66, intercalés chacun dans l'un des circuits d'arrivée de l'appareil thermionique. Une source locale à haute fréquence est constituée par un générateur "homodynell ou "hété- rodyne" accouplé par un transformateur 68 au conducteur commun des circuits d'arrivée.
Il faut remarquer qu'un générateur hétérodyne est une source d'énergie de courant alternatif d'une fréquence qui diffère de celle de l'onde fondamentale arrivante par une fréquence prédéterminée, de préférence comprise dans les limites auditives, tandis qu'un générateur homodyne produit une fréquence identique à celle de l'onde fondamentale reçue. Le gé nérateur hétérodyne est employé. lorsque des ondes fondamentales non modulées sont trans mises, tandis que l'autre est employé de préférence lorsque l'onde fondamentale' est modulée, comme dans le cas de téléphonie par ondes fondamentales.
Dans chaque circuit d'émission est intercalé un enroulement pri maire d'un transformateur 69, l'enroulement qui est en circuit avec la plaque 5 étant désigné par 70 et l'enroulement en circuit avec la plaque 6 étant désigné par 71. L'en roulement secondaire 72 du transformateur 69 est raccordé à un circuit 73 conduisant à travers un filtre à basses fréquences (qui n'est pas représenté) vers un dispositif ré cepteur.
Le filtre employé est d'un type connu quelconque; mais de préférence on emploie un filtre connu sous le nom de filtre série, c'est-à-dire un filtre qui supprime toutes les fréquences au-dessûs d'une certaine limite, mais qui permet le passage sans atténuation de toutes les fréquences au-dessous de cette limite, laquelle peut être fixée dans le cas de transmission téléphoniques à 2500 cycles par seconde.
Le fonctionnement de l'appareil sera fa cilement compris d'après les considérations suivantes: On sait que si plusieurs ondes fondamen tales de fréquences différentes, modulées chacune par des courants vocaux, sont émises sur une ligne et que si à une station-récep- trice une fréquence égale à celle de l'une de ces fréquences fondamentales est produite, cette fréquence influence l'onde fondamentale modulée de même .fréquence de façon qu'un instrument récepteur convenable sera influencé par les courants vocaux à basses fréquences par lesquels cette onde fondamentale parti culière a été modulée,
tandis que les autres. ondes fondamentales de fréquences différentes resteront sans effet sur cet instrument ré cepteur. Il n'est pas nécessaire de donner ici un exposé théorique complet des priricipes cri jeu et il suffira de mentionner, que si plusieurs ondes fondamentales ayant les fré quences fi f2 .... fn sont émises sur une ligne, chacune d'elles étant modulée par une fréquence audible p et si de plus à la sta tion réceptrice une fréquence "homodynel, fr;
égale à la fréquence d'une onde d'une des ondes fondamentales est produite pour agir sur cette onde fondamentale, il en résultera plusieurs fréquences dans les circuits d'émis sion du dispositif thermionique de la fig. 5, lesquelles peuvent être indiquées comme suit
EMI0006.0001
<B>(fi</B> <SEP> -1- <SEP> fi: <SEP> -@P), <SEP> <B><I>(fi</I></B> <SEP> -i- <SEP> A <SEP> -a , <SEP> <I>(il</I> <SEP> - <SEP> fi. <SEP> <I>-l-- <SEP> r></I><B>)</B><I>. <SEP> (f1 <SEP> - <SEP> A <SEP> -h)</I>
<tb> (f- <SEP> -I- <SEP> A <SEP> -f--1>>> <SEP> <I>(f2 <SEP> -1. <SEP> f,, <SEP> -1,), <SEP> (fL <SEP> - <SEP> fi;
<SEP> --f-- <SEP> m,</I> <SEP> <B>(f.-,</B> <SEP> <I>_ <SEP> 1l;</I>
<tb> #n <SEP> -1--f1:-[_1 # <SEP> (fn+A-1 , <SEP> <B>(</B><I>f"--- <SEP> fi,+lj),</I> <SEP> <B>(</B>fn' <SEP> <I>f7-1,'.</I> Si l'on suppose que la fréquence ,homo- dyne" fi, est égale à la fréquence f,,, les quatre dernières fréquences se réduiront à (2 f n + h), (2 f n --p), p et -j),
Si la différence entre les fréquences fon damentales est plus grande que 2 1), il est évident que toutes les fréquences données ci- dessus sauf p et --p sont plus grandes que<I>p.</I> Donc un filtre dans le circuit de départ qui supprime toutes les fréquences. au-dessus de p supprimera tout, sauf la fréquence "audible", par laquelle la fréquence fondamentale f" a été modulée.
Les signaux par lesquels d'au tres ondes fondamentales ont été modulées ne seront pas reçus, parce que les fréquences résultantes dues à l'influence de ses signaux sur la fréquence fondamentale respective de la fréquence "homodyiie" seront plus grandes que p.
Il est maintenant évident que par la transmission de la fréquence "homodyne" au conducteur commun des circuits d'arrivée de la fig. 5 à l'aide du transformateur 68, de manière que cette fréquence réagisse avec les différentes fréquences fondamentales re lues et modulées par des signaux à basse fréquence à la station émettrice, les diverses fréquences résultantes données ci-dessus sont produites dans les circuits d'émission du dis positif thermionique, et sont transmises sur le circuit de départ 73 par le transformateur 69.
Le filtre supprime alors toutes les ondes sauf les courants vocaux qui ont modulé l'onde fondamentale présentant la même fré quence que le générateur "homodyiie". Le môme effet serait produit, si les ondes fon damentales reçues étaient transmises aux cir cuits d'arrivée par le transformateur 64, et si la fréquence "homodyile" était reçue par le transformateur 68.
Un avantage additionnel obtenu par cette disposition est que grâce à la connexion équilibrée du générateur "lloniodyne" par rapport à la ligne d'arrivée 62, l'énergie du générateur ne réagit pas sur cette ligne et ne produit pas de bruit dans les autres dis- positifs récepteurs placés sur la même ligne.
Un autre avantage inhérent à l'emploi de dispositifs de transmission duplex repose sur le fait, que toute déformation du signal reçu, déformation toujours produite nécessairement par les détecteurs ordinaires, est éliminée substantiellement par la combinaison du dé tecteur duplex avec titi générateur "lionio- dyne" local. Par conséquent l'utilité du détecteur duplex décrit n'est pas limitée à son emploi en combinaison avec un filtre et non plus à son emploi dans une installation multiplex.
Lille légère modification de l'appareil sui vant la fi* 5 est représentée dans la fi-. 6, oil les ondes fondamentales reçues sont trans- mises sur les circuits d'arrivée du détecteur duplex par une connexion conductrice au lieu d'une connexion inductive. comme elle est représentée dans la fig. 5.
Les deux c(-)tés de la ligne d'arrivée 74 sont raccordés directe ment aux grilles 3 et 4 et sont shuntés par les résistances substantiellement égales 75 et 76, dont le point de jonction est raccordé ait conducteur commun des circuits d'arrivée du d < #tecteur. Les courants ,,liomodynes4\ sont transmis comme dans le cas de la fig. 5 et le fonctionnement est le même que celui dé crit par rapport à cette figure.
Dans la fig. 7, une autre disposition est représentée, dans laquelle la ligne d'arrivée 77 est raccordée directement au conducteur commun des deux circuits d'arrivée du dé tecteur, tandis que les courants "homodynes" sont transmis par le générateur 67 à travers un transformateur 78 comprenant les enrou lements secondaires<B>80</B> et 81, dont chacun est intercalé dans un circuit d'arrivée. Le fonctionnement de cet appareil est le même que eelui des appareils des fig. 5 et 6.
Il faut remarquer que les dispositions des fig. 5, 6 et 7 sont en substance équivalentes, les connexions particulières étant d'ordre secon daire pourvu que d'une part l'une des deux sources de variations de noteiltiel soit dis- posée symétriquement de manière que les courants qu'elle émet s'ajoutent tandis que hautre est en opposition par rapport aux deux circuits d'arrivée, et, d'autre part, que le circuit récepteur 73 soit accouplé différen- tiellement aux deux circuits d'émission.
IL faut aussi remarquer que quoique deux tubes semblables soient représentés, un seul tube duplex, tel qu'il a été montré dans la fig. 2, pourrait être employé tout aussi bien et même de préférence.
On voit que par cette invention un appa reil de transmission duplex a été établi qui tout en étant simple et efficace peut se prêter à un grand nombre d'applications avec des résultats très variés.
Duplex translator device for electrical signaling installations. The present invention relates to a duplex translator device for electrical signaling installations, in which the signals are transmitted using a fundamental high frequency wave, the translator device comprising a pair of translator devices provided with circuits of arriving and cooperating with two separate sources of current variations.
According to the invention, the two translator devices are symmetrically connected with one of said sources, while they are associated in opposition with the other source. From this Tacon, the source mentioned first produces, through its symmetrical connections, fluctuations of potential of the same phase in the incoming circuits of the two devices, while the second source, through its opposing connections, produces fluctuations of potential. of opposite phases in said arrival circuits. This observation serves as an explanation of the meaning to be given to the ex pressures connections ,, symmetrical ”and“ in opposition ”mentioned below.
The preferred translator device is a thermionic vacuum tube. It should also be noted that the term "translator device" generally designates an apparatus or a relay capable of amplifying, detecting or modulating signal waves.
In the accompanying drawing, several embodiments of the object of the invention have been shown schematically and by way of example.
Figs. 1, 2, 3 and 4 respectively represent four embodiments of the apparatus; Figs. 5, 6 and 7 show three other embodiments of the apparatus intended to be used for reception, and FIGS. 8, 9 and 10 are curves showing the action of the device.
In fig. 1, a pair of thermionic vacuum tubes is provided with filaments 1 and 2; grids 3 and 4, and plates 5 and 6; the filaments being heated by a battery 7. The tubes are preferably similar in construction and characteristic, hence equivalent. The incoming circuits of the tubes are arranged in parallel with respect to the secondary winding 8 of a transformer 9, placed in the common conductor of the two incoming circuits, the primary winding 10 of this transformer being interposed in a circuit 11 leading to a source of current variations.
Capacitors 12,. 13 are interposed in the inlet circuits of the tubes, and the secondary winding 14 of a transformer 15 is shunted on these two capacitors.
The emission circuits of two tubes are also connected in parallel with respect to the battery 17 and to the primary winding 18 of a transformer 19 placed in the common conductor. The secondary winding 20 of the transformer is connected by a so-called return supply circuit 21 to the primary winding 16 of the transformer 15. Each emission circuit also contains a primary bearing of a transformer 22 with three windings. whose winding in series with plate 5 is indicated at 23, and that in series with plate 6 at 24. The two windings <B> 23 </B> and 24 are wound in the same direction.
The secondary winding 25 is connected to an outgoing circuit 26 leading to a reception device or other transmission device.
Analysis of the arrangement described demonstrates that there are two sources of current variations, one connected symmetrically with the incoming circuits by transformer 9 and therefore producing current variations substantially of the same phase in these circuits, and the other connected in opposition to the two incoming circuits by the transformer 15, and producing current variations of opposite phases in these circuits;
there are also two starting circuits, one of which is connected to the common wire of the two transmitting circuits by the transformer 19 and the other is coupled differentially or in opposition by the transformer 22 to these two circuits. 'program.
("The four elements typical of this embodiment of the Qt apparatus can be connected together in different ways to produce different results. A modification of the arrangement of the fis. 1 is shown in fig. 2, where the same reference signs designate identical parts in the two figures.
The essential difference is that the bearings 23 and 24 'of the transformer 22 are wound in an opposite direction to each other, which will produce a marked effect on the operation of the apparatus as well as 'it will be demonstrated below. Another difference lies in the adjustments to match circuit 26.
It should also be noted that, while in fig. 1 two thermioni tubes. ,, ues were used, each of which is provided with a filament, a grid and a plate, in fig. 2, the two tubes are combined into one with a common filament 27, with separate grids and plates. These two arrangements are equivalent, and either one can be used in all the devices shown in the drawings.
The operation of the apparatus according to fig. 1 is as follows: High-frequency oscillations transmitted to circuit 11 print, through transformer 9, potential variations substantially of the same value and phase on gates 3 and 4, so that amplified fluctuations current of substantially the same phase flow through the emission circuits comprising the plates 5 and 6. These fluctuations do not produce any effect in the transformer 22, since the windings 23 and 24 being in the same direction, the action of the amplified fluctuations is differential with respect to winding 25.
The coupling between coil 25 and coils 23 and 24 can be adjusted for exact neutralization. However, these fluctuations are added in the primary winding 18 of the transformer 19 to induce amplified oscillations in the circuit 21. These oscillations now act by the transformer 15 to cause variations in potential equal, but of phases opposite to the gates. 3 and 4, thereby producing amplified <B> J </B> fluctuations of opposite phases in the transmitting circuits.
These fluctuations are neutralized in the winding 18, but they add up in the primary windings 23 and 24 and therefore amplified oscillations are transmitted to the start circuit 26 which is preferably tuned for the high frequency oscillations.
The operation of the modified apparatus of fig. 2 is a little different. Suppose that high frequency oscillations modulated by low frequency signals are transmitted to circuit 11; then potential fluctuations of the same phase are caused at gates 3 and 4, thereby producing in the two emission circuits amplified fluctuations of substantially the same phase through the stable current coming from the battery 17. These fluctuations are added in transformer 19 to produce amplified oscillations in circuit 21.
The direction of the primary winding 24 'being opposite to that of the winding 23, the fluctuations produced in the two emission circuits are also added, inducing through the transformer 22 amplified oscillations in the starting circuit 26 But as this circuit is tuned for low frequency signal currents, or is in any case tuned so as to eliminate high frequency oscillations, they cannot pass through this starting circuit 26 which does not. transmits no current.
The amplified oscillations in circuit 21 act by transformer 15 to produce equal but opposite phase variations in potential on gates 3 and 4. The detective property of the tube now comes into play. in the opposite direction of the coils 23 and 24 ', the re-amplified fluctuations at high frequencies in the emission circuits are re-neutralized, but the variations detected at low frequencies are added through the transformer 22 to produce variations at low frequencies in the route 26.
It should be noted that in the two figures 1 and 2, the coupling of the circuit 21 is different or opposite with respect to the incoming circuits and is added with respect to the emission circuits, so that the production hum in this circuit is virtually eliminated.
It should be remembered that in the apparatus according to fig. 1, the amplification of the incoming currents is double, while in the apparatus according to FIG. 2 the high frequency currents are first amplified and then detected, so that the apparatus of FIG. 1 is intended to re-amplify currents at high or low frequencies, while that of FIG. 2 is used only for installations using.
high frequency fundamental waves used as carrier waves for low frequency signaling currents. To better understand the reason for this difference in operation, attention is drawn to the curves in fig. 8, 9 and 10. FIG. 8 shows the characteristic curve of one of the vacuum tubes employed in the apparatus, this curve indicating the relation which exists between the voltage of the grid and the emission current.
If, for a zero potential on the grid, a current of the value C passes through the emission circuits, and if an alternating potential difference ranging from -V to + V is applied between the grid and the filament, the value of the emission current then varies from C 'to C ".
From the curvature of the curve, it can be seen that for a given variation in the difference in potential, for any point on the curve, the increase in current flow is greater than the decrease in this flow, and if these fluctuations take place at high frequency, resulting in an average increase in current flow in the emission circuit. 1-1 this phenomenon is due to the detector effect of the device. On the other hand, thanks to the inclination of the curve, the current fluctuations in the emission circuits can be much greater than those of the arrival circuits.
This is called the amplifier effect of the tube and we see by this that the same tube can function as an amplifier and as a detector. Now considering the curves of fig. 9 and 10, representing on a large scale the variations of the intensities of the currents in the emission circuits of the plates 5 and 6, caused by equal variations, alternating regularly;
and of opposite phases of the potentials of the gates, while neglecting however the deformation which always takes place in a vacuum tube, it can be seen that the fluctuations in the two emission circuits are in opposition when the variations in potential of the gates are in opposition , while the average increase in current flow, represented by the difference between C <B> \ </B> and C in the two diameters, is in both cases an increase in the same direction.
To now obtain an additional effect of the individual waves or an amplification, when the variations of the potentials of the gates are in opposition or of opposite phases, it is clear that the starting circuit must be in differential reaction with respect to the two emission circuits, while if the variations in the potentials of the gates are of the same phase, the starting circuit must be an additional relation.
On the other hand, to obtain an additional effect of the difference between the two halves of a wave, which corresponds to the average increase in current towards C "', the starting circuit must always be on. additional or symmetrical relationship with the two transmitting circuits, regardless of whether the variations in the potentials of the gates have the same phase or are of opposite phases, since otherwise the resultants would neutralize each other.
By the fact that during amplification it is the individual waves which are received and transmitted to the starting circuit, while during the detection it is the low frequency variations of the resultant C "'which are received and transmitted, it is Obviously, the reverse direction of winding 24 'to winding 23 in Fig. 2 will result in the detected variations passing through circuit 26, the individual waves amplified at high frequencies neutralizing themselves. On the contrary, in the apparatus according to Fig. 1, the amplified waves at high frequencies pass through the outgoing circuit and the variations detected at low frequencies neutralize each other.
hja fig. 3 shows yet another arrangement of the so-called return feed circuit 21. In this case, the circuit 11 ends in the primary winding 27 of a transformer 28, whose secondary winding 29 is connected through the two circuits d. arrival of thermionic devices. The emission circuits contain the primary windings 30 and 31 of a transformer 32, the secondary winding 33 of which is included in the circuit 21, which also contains the primary winding 34 of a transformer 35, the secondary winding of which 36 is in tercalé in the common branch of the incoming circuits.
A primary winding 37 of a transformer 38 is placed in the common branch of the emission circuits, and the secondary winding 39 is connected to the starting circuit 26.
This arrangement also produces a double amplification. High frequency oscillations arriving through circuit 11 cause variations in the potential of substantially opposite phases on gates 3 and 4, and thereby produce amplified current fluctuations of opposite phases in the two transmitting circuits. As coils 30 and 31 are wound in the same direction, these fluctuations are added through transformer 32 to produce amplified oscillations in circuit 21.
These oscillations act by transformer 35, to produce variations in substantially the same fold potential on gates 3 and 4, and thereby reattainer fluctuations of substantially the same phase in the transmitting circuits.
These fluctuations being in phase with each other, are neutralized in transformer 32, but are added. through transformer 38, to produce amplified oscillations in starting circuit 26.
8i one yes the other of the windings 30 or 31 is reversed, as shown in fig. 4, the low frequency variations having the amplitude of the oscillations transmitted to the tubes from the circuit 11, are detected and the detected currents transmit corresponding low frequency variations on the circuit 21, the amplified fluctuations at high frequencies being neutralized by the windings 30 and 31. The currents detected in the circuit 21 pass through the transformer 35, to be amplified and transmitted on the circuit 26.
Fig. 5 shows the apparatus as used in a receiving installation for multiplex telegraphy by means of fundamental waves. By this arrangement, it is possible to transmit the received signals to an electric filter and to filter the signals at low frequencies therein instead of filtering them at high frequencies, as has been necessary until now.
In this apparatus, a high frequency fundamental wave modulated in accordance with the signals to be transmitted is received through a circuit 62 which ends in the primary winding 63 of a transformer 64 comprising two secondary windings 65 and 66, interposed each in one of the inlet circuits of the thermionic apparatus. A local high frequency source consists of a "homodynell or" heterodyne "generator coupled by a transformer 68 to the common conductor of the incoming circuits.
It should be noted that a heterodyne generator is a source of alternating current energy of a frequency which differs from that of the incoming fundamental wave by a predetermined frequency, preferably within the hearing limits, while a homodyne generator produces a frequency identical to that of the fundamental wave received. The heterodyne generator is used. when unmodulated fundamental waves are transmitted, while the other is preferably employed when the fundamental wave is modulated, as in the case of fundamental wave telephony.
In each emission circuit is interposed a primary winding of a transformer 69, the winding which is in circuit with the plate 5 being designated by 70 and the winding in circuit with the plate 6 being designated by 71. L ' as a secondary bearing 72 of the transformer 69 is connected to a circuit 73 leading through a low frequency filter (which is not shown) to a receiving device.
The filter used is of any known type; but preferably one uses a filter known under the name of filter series, that is to say a filter which suppresses all the frequencies above a certain limit, but which allows the passage without attenuation of all the frequencies to the - below this limit, which can be set in the case of telephone transmission at 2500 cycles per second.
The operation of the apparatus will be easily understood from the following considerations: It is known that if several fundamental waves of different frequencies, each modulated by voice currents, are transmitted on a line and that if at a receiving station If a frequency equal to that of one of these fundamental frequencies is produced, that frequency influences the fundamental wave modulated at the same frequency so that a suitable receiving instrument will be influenced by the low-frequency voice currents through which that wave particular fundamental has been modulated,
while the others. fundamental waves of different frequencies will have no effect on this receiving instrument. It is not necessary to give here a complete theoretical exposition of the game cry priricipes and it will suffice to mention, that if several fundamental waves having the frequencies fi f2 .... fn are emitted on a line, each of them being modulated by an audible frequency p and if moreover at the receiving station a frequency "homodynel, fr;
equal to the frequency of a wave of one of the fundamental waves is produced to act on this fundamental wave, several frequencies will result in the emission circuits of the thermionic device of fig. 5, which can be indicated as follows
EMI0006.0001
<B> (fi </B> <SEP> -1- <SEP> fi: <SEP> - @ P), <SEP> <B><I>(fi</I> </B> <SEP> -i- <SEP> A <SEP> -a, <SEP> <I> (he </I> <SEP> - <SEP> fi. <SEP> <I> -l-- <SEP> r> < / I> <B>) </B> <I>. <SEP> (f1 <SEP> - <SEP> A <SEP> -h) </I>
<tb> (f- <SEP> -I- <SEP> A <SEP> -f - 1 >>> <SEP> <I> (f2 <SEP> -1. <SEP> f ,, <SEP> -1,), <SEP> (fL <SEP> - <SEP> fi;
<SEP> --f-- <SEP> m, </I> <SEP> <B> (f.-, </B> <SEP> <I> _ <SEP> 1l; </I>
<tb> #n <SEP> -1 - f1: - [_ 1 # <SEP> (fn + A-1, <SEP> <B>(</B> <I> f "--- <SEP> fi, + lj), </I> <SEP> <B> (</B> fn '<SEP> <I> f7-1,'. </I> Assuming that the frequency, homo- dyne "fi, is equal to the frequency f ,,, the last four frequencies will reduce to (2 fn + h), (2 fn --p), p and -j),
If the difference between the fundamental frequencies is greater than 2 1), it is obvious that all the frequencies given above except p and --p are greater than <I> p. </I> So a filter in the starting circuit which removes all frequencies. above p will remove everything except the "audible" frequency, by which the fundamental frequency f "has been modulated.
Signals by which other fundamental waves have been modulated will not be received, because the resulting frequencies due to the influence of its signals on the respective fundamental frequency of the "homodyne" frequency will be greater than p.
It is now evident that by transmitting the "homodyne" frequency to the common conductor of the incoming circuits of FIG. 5 with the aid of transformer 68, so that this frequency reacts with the different fundamental frequencies read and modulated by low frequency signals at the transmitting station, the various resulting frequencies given above are produced in the circuits of emission of the thermionic device, and are transmitted to the starting circuit 73 by the transformer 69.
The filter then removes all the waves except the vocal currents which modulated the fundamental wave having the same frequency as the "homodyne" generator. The same effect would be produced, if the fundamental waves received were transmitted to the incoming circuits by the transformer 64, and if the "homodyile" frequency was received by the transformer 68.
An additional advantage obtained by this arrangement is that thanks to the balanced connection of the "lloniodyne" generator with respect to the arrival line 62, the energy of the generator does not react on this line and does not produce noise in the other dis - positive receptors placed on the same line.
Another advantage inherent in the use of duplex transmission devices is based on the fact that any distortion of the received signal, distortion always necessarily produced by ordinary detectors, is substantially eliminated by the combination of the duplex detector with titi generator "lionio- dyne "local. Consequently, the utility of the duplex detector described is not limited to its use in combination with a filter and no longer to its use in a multiplex installation.
Lille slight modification of the apparatus following fi * 5 is shown in fi. 6, where the received fundamental waves are transmitted to the incoming circuits of the duplex detector by a conductive connection instead of an inductive connection. as shown in fig. 5.
The two (-) sides of the incoming line 74 are connected directly to gates 3 and 4 and are shunted by substantially equal resistors 75 and 76, the junction point of which is connected to the common conductor of the incoming circuits of the detector. The currents ,, liomodynes4 \ are transmitted as in the case of fig. 5 and the operation is the same as that described with respect to this figure.
In fig. 7, another arrangement is shown, in which the incoming line 77 is connected directly to the common conductor of the two incoming circuits of the detector, while the "homodyne" currents are transmitted by the generator 67 through a transformer 78 comprising the secondary windings <B> 80 </B> and 81, each of which is interposed in an incoming circuit. The operation of this device is the same as that of the devices of FIGS. 5 and 6.
It should be noted that the arrangements of fig. 5, 6 and 7 are in substance equivalent, the particular connections being of a secondary order provided that, on the one hand, one of the two sources of variations in noteiltiel is arranged symmetrically so that the currents which it emits are 'add while high is in opposition with respect to the two arrival circuits, and, on the other hand, that the receiver circuit 73 is coupled differentially to the two transmission circuits.
It should also be noted that although two similar tubes are shown, a single duplex tube, as was shown in FIG. 2, could be used just as well and even preferably.
It can be seen that by this invention a duplex transmission apparatus has been established which, while being simple and efficient, can lend itself to a large number of applications with very varied results.