Procédé et appareil pour déceler des courants de haute fréquence de signalisation électrique. La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareil pour- déceler des cou rants de haute fréquence de signalisation élec trique, tels que, par exemple, ceux utilisés clans la transmission électrique sans fil de signaux, bien qu'elle ne soit pas limitée à des signaux radioélectriques, mais pourrait égale ment bien être employée pour des signaux électriques transmis par des fils de ligne.
Suivant le procédé, on applique les cou rants à déceler à un circuit récepteur con tenant une résistance, de préférence un dis positif à décharge .d'électrons ayant une ca thode à incandescence et une anode, et on fait varier périodiquement la valeur de la résis tance entre des valeurs maximum et minimum déterminées.
La valeur de la résistance peut être amenée à varier par un courant provenant d'une source locale et pouvant être utilisé pour créer un champ magnétique destiné à occa sionner ladite variation. Avantageusement, on fera varier la valeur .de la résistance à une fréquence légèrement différente de çelle du courant de signalisation, de préférence à une fréquence légèrement différente de la moitié de sa fréquence.
Tous les détecteurs qui. ont été employés jusqu'ici, au but envisagé, qu'ils soient du type à tube en cristal ou à vide, ont en prin cipe les mêmes caractéristiques. Ils peuvent tous être considérés comme des relais qui sont actionnés par le voltage appliqué à partir -de l'antenne réceptrice. Les caractéristiques des détecteurs peuvent être représentées par une courbe montrant la relation entre le voltage appliqué et le courant produit.
On a trouvé que cette courbe suit dans tous les cas sensi blement l'équation i = e2. En d'autres termes, le courant du détecteur ne suit pas là loi ohmique, mais, au lieu d'être proportional au voltage de signalisation appliqué au :
détecteur, il est proportionnel au carré du voltage. Cette -caractéristique est particulièrement<B>'</B> défavo rable dans la réception .de courants de radio- signalisation pour recevoir des signaux faibles accompagnés de eourauts étrangers plus grands que les signaux. Si, par exemple, ces courants sont quatre fois plus importants que les ondes de signalisation, l'effet produit par le détecteur pour ces courants étrangers sera. 16 fois plus grand que celui produit pour les signaux.
De plus, les détecteurs préalablement: em ployés ont une caractéristique de fonctionne ment, non linéaire, grâce à quoi on obtient un certain degré de détection, c'est-à-dire qu'une impulsion de voltage dans un sens produit un plus grand changement de courant qu'une impulsion .de voltage du sens opposé.
Un effet de ce genre est nécessaire pour produire un courant qui puisse actionner les dispositifs usuellement employés pour produire une in dication perceptible du signal, tels que, par exemple, les récepteurs téléphoniques ordi naires, les courants alternatifs de haute fré quence qui sont employés pour transmettre le signal étant incapables d'actionner le dia phragme des récepteurs.
L'appareil faisant partie de l'invention comporte un circuit récepteur auquel les cou rants de signalisation doivent être appliqués, une résistance ;dans ce circuit établie en vue que le courant qui la traverse soit sensible ment proportionnel au voltage appliqué, en d'autres termes qu'il suive approximative ment la loi ohmique, -et des moyens de coin- mande commandés indépendamment. du cou rant dans le circuit récepteur pour faire varier périodiquement la. valeur de la. résistance.
Dans cet appareil, l'asymétrie nécessaire pour obtenir l'effet de détection requis peut être assurée, par exemple, en faisant varier pério diquement la. valeur de cette résistance au moyen d'une force modificatrice réglable au gré de l'opérateur à, la station de réception, de façon que la valeur de la résistance soit rendue relativement petite pendant. des pé riodes désirées et qu'elle soit rendue très grande pendant d'autres périodes, ce qui per met le flux d'un courant appréciable dans le circuit récepteur pendant .certaines portions désirées de l'onde de signalisation appliquée et occasionne pratiquement la suppression du courant dans le circuit récepteur pendant d'autres portions de l'onde de signalisation.
L'appareil peut être amené à fonctionner de différentes manières. Si les moyens de commande poux faire varier la valeur de la résistance sont établis de manière que la ré sistance est amenée à. varier entre ses valeurs maximum .et minimum à une fréquence cor respondant à la fréquence du courant de si gnalisation et si les relations entre le courant de signalisation et la force modificatrice sont fixes de façon que les périodes de condue.- tibilité maximum correspondent aux périodes d'impulsions de voltage d'un sens, toutes les impulsions de courant.
d'un sens seront libres de passer par l'appareil et toutes les impul sions de courant du sens opposé seront à pea près .supprimées. De cette façon, on obtient un redressement pratiquement complet et le courant résultant sera un courant oscillant pulsatoire. Dans le cas de signaaix télégra phiques, les pulsations de ce courant. seront toutes de fréquence élevée et aucune indi cation audible ne sera produit par le courant clans un récepteur téléphonique.
Un pareil courant, cependant, peut être employé pour donner une indication clans un enregistreur photographique ou tout autre instrument ou dispositif indicateur qui puisse fonctionner avec un courant, continu stable.
Par suite de la. difficulté de maintenir la force modificatrice en synchronisme avec l'onde de signalisation et en raison du fait que le courant produit de cette façon ne donne pas audible dans un récepteur téléphonique,
il sera usuellement désirable de faire agir une force modificatrice dans (les conditions telles que la résistance soit am-#W#e à varier entre ses valeurs maximum et mini mum à une fréquence légèrement diffi-rente clé celle de l'oncle de signalisation. Le courant qui passera dans le circuit de l'appa.nil sera alors, au point de vue de son effet, un cou rant alternatif d'une fr@rluence correspondant à la différence de fréquence entre le courant de signalisation et la fréquence des cliana#,
- ments de résistance. Si cette différence (le fréquence est telle qu'elle se range parmi les fréquences audibles, le courant résultant sera capable de produire une indication dans des récepteurs téléphoniques ordinaires.
La résistance employée dans l'appareil peut avoir les formes les plus variées. Dans sa forme préférée, .elle consiste en un dispo- sitif à décharge 'd'électrons, comportant un récipient évacué, une cathode d'émission d'é lectrons et une anode enfermées dans ce ré cipient. Le flux d'électrons peut être com mandé par le moyen d'un champ magnétique produit à l'aide d'une bobine qui entoure le récipient évacué.
Si ce champ est rendu suf fisamment puissant, sensiblement tous les électrons émis de la .cathode seront empêchés d'atteindre l'anode et la. résistance du dis positif opposée au flux de courant. sera extrÂ- m-ément grande. Quand il n'y a pas,de champ magnétique en présence ou quand le champ magnétique est faible, la résistance du dis positif sera faible en comparaison de sa ré- sista.nce dans le cas d'un champ magnétique puissant et des courants appréciables pour ront passer.
Le champ magnétique pour commander le flux d'électrons et la. résistance de l'appareil peut être produit par .un courant alternatif. Quand ce courant passe par ses valeurs zéro, la résistance sera un minimum et quand il atteint ses valeurs positive et négative maxi ma, la résistance sera un maximum. Il en résulte qu'il y aura. deux points de valeur maximum et deux points clé valeur minimum clé la, résistance pour .chaque période du cou rant alternatif.
Par conséquent, afin :,1e pro duire un redressement complet du courant (le signalisation, le courant alternatif qui en gendre le champ magnétique devra avoir une fréquence égale à la. moitié de la fréquence du courant clé signalisation.
Si on désire pro duire un courant alternatif ou pulsatoire au dible clans le circuit du détecteur, le courant alternatif qui produit le champ magnétique devra différer en fréquence, d'une quantité égale à la moitié de la fréquence du courant audible désiré, par rapport à. la. moitié de la fréquence du courant de signalisation. Les dessins ci-annexés, donnés à titre d'-exemples, servent à faire comprendre la pré sente invention.
La fig. 1 montre schéma tiquement une forme d'exécution de l'appareil réalisant l'invention; la fig. 2 est un dia gramme montrant la relation entre les courbes caractéristiques :de détecteurs connus et celles de l'appareil suivant l'invention; les fig. 3 à 7 sont -des diagrammes expliquant le fonc tionnement de l'appareil; les fig. 8 et-9 repré sentent deux autres formes 'd'exécution de l'appareil suivant l'invention.
La forme d'exécution de la fig. 1 com porte, comme détecteur, un récipient évacué 1 contenant deux électrodes 2, 3 en forme de filaments qui .sont alimentées de courants de chauffage par deux batteries 4, 5. Un champ magnétique, parallèle au électrodes 2, 3 et destiné à. commander le flux du courant entre celles-ci, est produit par le moyen d'une bo bine 6 entourant le récipient 1 et alimentée d'un courant d'excitation provenant d'une source de courant locale 7.
Les ondes de si gnalisation à haute fréquence qui arrivent et qu'il s'agit '.de déceler, seront appliqués à partir de l'antenne réceptrice 8 au circuit ré cepteur résonnant usuel qui comprend l'in ductance .de couplage 9 et le condensateur 10 et qui est relié aux électrodes 2, 3 :du détecteur. Le circuit récepteur renferme aussi un instru ment indicateur qui, dans le cas où un courant de fréquence audible devra être produit, peut être un récepteur téléphonique usuel 11 shunté par un condensateur 12.
Dans le cas où il s'agit de la. production 'd'un courant in capable d'actionner un récepteur télépho nique, un enregistreur photographique ou un autre instrument ou dispositif qui puisse être actionné par ces courants peut être substitué au récepteur téléphonique.
Quand la bobine 6 ne produit pas de champ magnétique, le détecteur peut être considéré comme une résistance constante se trouvant dans le circuit récepteur, par la quelle l@a courant peut, passer dans l'une et l'autre direction par suite du fait que les deux électrodes sont chauffées. Les électrons tendront alors à se mouvoir en ligne droite entre les électrodes et la résistance sera un minimum.
Si, au contraire, un champ magné tique est engendré à l'aide de la bobine 6, les électrons seront amenés à se mouvoir suivant des spirales .autour des électrodes, la, distance entre les spires de la spirale diminuant à mesure que le champ magnétique augmente. A mesure que le champ augmente, le nombre d'électrons passant entre les élec trodes diminuera et, par suite, la résistance du dispositif augmentera. Si te champ *est rendu suffisamment puissant, pratiquement tous les électrons seront empêchés de passer entre les électrodes et la<B>,</B> résistance du dispo sitif deviendra. un maximum, cette valeur maximum étant bien de fois supérieure à la valeur minimum.
Le diagramme de la fig. 3 représente la. variation de conductibilité (lu dispos.i if en fonction de la variation du champ magnétique, la. conductibilité étant port#@e en ordonnée et l'intensité du champ magnétique en abscisse.
Quand il n'y a pas de champ magnétique, la. conductibilité -lu dis positif est représentée par le segment<I>0 A.</I> Quand le champ magnétique dans une ffrec- tion augmente, la conductibilité diminue comme représenté par la portion de courbe B ,jusqu'au point C où la conductibilité devient un minimum. L'intensité du champ magné- tique augmentant davantage au delà de cette valeur, on n'obtiendra sensiblement. aucun changement de conductibilité.
En tant qu'il :'agit de son effet sur la conductibilité du dispositif, la direction du -champ magnétique importe peu. La courbe de la, fig. 3 montre les variations de conductibilité du dispasi.tif o v ec des changements chi champ magnétique deruiun maximum dans une direction, à zéro et à un maximum dans la. direction opposée.
La courbe de la. fi-. 4 représente les va riations du champ modifiant la résistance du détecteur. Dans le cas représenté, ce champ et produit par un courant alternatif ayant la moitié de la, fr_quence des ondes de signali sation.
La' courbe D de la fi-. 5 représente les changements de conductibilité du détecteur. En des points où le champ est: zéro, la. couduc- tibilité est maximum et en des points où le champ dépasse une valeur critique, la con- ductibilité est un minimum; de cette façon, il y aura pour chaque période .du courant local deux points de conductibilité maximum et deux points (le conductibilité minimum.
Si la courbe E de la fig. 5 représente le potentiel de signalisation appliqué au .détec teur, le -courant passant par celui-ci sera re présenté par la courbe I' de la, fig. 6. Les périodes -d'impulsions de signalisation posi tives correspondent aux périodes de condue- tibilité maximum et les périodes -l'impulsions de signalisation négatives correspondent aux périodes de conductibilité minimum.
Il en résulte que le courant passant par le détecteur sera, dans presque sa totalité, d'un même sens et constituera., au point d<B>e</B> vue de son effet, un courant oscillant ayant des pulsations de fréquence élevée. Ces pulsations seront apla nies par le condensateur 1? et l'effet du cou rant sur l'instrument indicateur sera. sensi blement le même que celui .d'un courant con tinu stable ou constant.
Bien entendu, ce courant ne produira. pas de son audible clans un récepteur téléphonique, mais il peut être utilisé à actionner un enregistreur pboto:;ra- phique ou autre instrument indicateur qui soit capable d'obéir à un courant continu stable.
II est évidemment difficile de maint-nir une source de .courant locale à une fréquence égale à exactement la moitié de la fréquence des courants de signalisation reçus et. de main tenir la. relation de phase entre le courant local et. le courant de .signalisation exactement clama les bonnes conditions pour produire l'effet sus-décrit. Pour cette raison et à cause des avantages de la. réception audible, il sera préférable de faire travailler la source de courant locale à. une fréquence un peu diffé rente de la moitié de la fréquence du courant de signalisation.
La courbe (le la. fi-. 7 re présente les effets de ce mode de fonctionne ment. Dans ce cas, te champ représenté par la courbe C a, une fréquence légèrement su périeure à la moitié de la. fréquence du poten- Ciel de .signalisation représenté par la courbe <I>II.</I> Le courant résultant passant par le dé tecteur est représenté par la courbe I. Ce courant présente des. pulsations de fréquence f-l,ev-ée comme celles de la courbe F -en fig. G, lzlil.is se compose d'impulsions des deux sens.
Quand les impulsions ;de fréquence élevée sont aplanies, le courant sera sensiblement comme représenté par la courbe J, -c'est-à-dire que le .courant résultant .sera un courant alternatif .de basse fréquence qui, si la fré quence de la. source locale .est convenablement ajustée, produira un son audible dans le ré cepteur téléphonique 11 . La fréquence de ce courant sera égale à deux fois la quantité dont la fréquence du courant clé la source locale diffère de la. moitié de la fréquence des ondes de signalisation.
La courbe K du diagramme de la fig. 2 représente la caractéristique de courant d'un détecteur usuel, les ordonnées indiquant le courant et les abscisses les, voltages appli qués. Cetbe .caractéristique est, dans tous les détecteurs .antérieurs, une courbe et non pas une ligne .droite, -c'est-à-dire que le courant, au lieu clé varier directement comme le vol tage, varie comme une certaine puissance du voltage appliqué.
Dans des détecteurs à vide ou à ,décharge d'électrons ayant ides propriétés de détection, le courant ne .devient pas zéro quand le voltage appliqué devient zéro, mais en raison ide la, vitesse initiale des électrons, un courant passera lorsqu'aucun voltage n'est appliqué aux électrodes et un potentiel né gatif est nécessaire à l'anode pour arrêter complètement le flux de courant,
le potentiel négatif nécessaire étant ordinairement grand en comparaison des potentiels de signalisation appliqués par la, réception de faibles signaux. Ces dispositifs sont, par conséquent, des dé tecteurs fort inefficaces, leur effet de d6tec- tion étant dû entièrement au fait qu'un poten tiel positif à l'anode produit un courant plus grand qu'un potentiel négatif.
Par ,suite du àüt, aussi, que le courant n'est pas directe ment proportionnel au voltage, jainsi qu'il a été spécifié précédemment, le rapport entre les courants étrangers et les courants de signalisation peut être augmenté par le détecteur.
Si la courbe K de la fiig. 2 représente le flux ou couinant d'électrons qui tend à passer de l'électrode 2 à l'électrode 3, la courbe L représentera le flux d'électrons négatifs qui tendra à panser -de la cathode 3 à l'anode 2, le courant . résultant traversant le dispositif pouvant être représenté par la ligne droite M.
On verra -de cette façon que l'effet .de la vitesse initiale des électrons est éliminé et que le courant devient zéro quand '1e voltage ap-- @pliqu6 est zéro.
Le courant -est ainsi directe ment proportionnel au voltage appliqué et le désavantage ides :détecteurs :antérieurs au point de vue des -courants. étrangers est éliminé. <B>On</B> comprend :
sans autre à l'examen de la caractéristique M que le dispositif par lui même n'a. pas. de propriété asymétrique et que, par suite, aucun effet de détection ne se manifestera sans l'influence du champ ma gnétique.
Ceci importe peu, toutefois, attendu qu'au moyen du champ magnétique, la ré sistance .du dispositif peut être amenée à va rier à tel point que le courant soit pratique ment supprimé pendant une portion quel conque désirée de l'onde de .signalisation et qu'on obtienne ainsi une détection sensible ment parfaite.
Par conséquent, l'effet dans l'instrument indicateur sera. dû à des change ments -de courant produits par .des impulsions dans un :sens seulement et non à la différence clos changements de courant produits par deux impulsions de sens opposé, comme c'est le cas dans les détecteurs antérieurs. Plus généralement parlé,
le détecteur de l'appareil décrit peut être considéré comme une résistance ordinaire ayant la caractéris tique de résistance usuelle <B>de</B> sorte que le courant qui le traverse, est directement pro portionnel au voltage appliqué. L'effet de décèlement -est produit,
non pas au moyen d'une -asymétrie inhérente .aux caracté ristiques de courant -du détecteur, mais sim plement par des variations de la valeur de la résistance sans .altérer sa caractéristique de résistance. L'appareil itel qu'il vient d'être décrit diffère en plusieurs particularités importantes du système récepteur hétérodyne bien connu, qui, jusqu'à présent, a. été largement employé pour la, réception de signaux à ondes entre tenues.
Le système récepteur hétérodyne tel qu'il est en usage implique l'emploi d'oscilla tions locales qui sont transmises par radiation à travers l'antenne réceptrice et produisent ainsi une interférence avec d'autres signaux qu'on désire recevoir dais le voisinage de<B>la</B> station .de -réception. Dans l'appareil décrit plus haut, la source locale d'oscillations est entièrement indépendante .des moyens de ra diation et par conséquent, il ne se produira en aucune circonstance une interférence comme celle qu'on vient de signaler.
L'appa reil récepteur hétérodyne implique l'emploi d'un détecteur qui agit. sur toutes les impul sions appliquées au système en même temps que sur les ,signaux qu'on désire recevoir. Il est par suite sujet à des interférences de la, part de tout mes.sa.ge radio-téléphonique qui puisse être appliqué au système récepteur ainsi que de la. part de tout signal à étincelles.
D'un autre côté, l'appareil susdécrit ne pro duit pas d'indication audible sauf pour les ondes d'une fréquence différant de celle dos signaux à recevoir d'une quantité comprise clans la région de fréquence audible.
L'appa reil récepteur hétérodyne implique, aussi, une combinaison du courant produit localement et des impulsions reçues, en produisant ainsi un effet @de battement. Dans l'appareil sus décrit, par contre, il n'y a. pas de combinaison (lu courant local avec les impulsions reçues, et i-1 ne se produit aucun effet de batte ment.
La, seule énergie qui sert à ac tionner le récepteur est l'énergie des im- pulsiOns \reçues, tandis que dans l'appareil récepteur hétérodyne, le récepteur est a.e- tionné par les énergies combinées des impul sions reçues et du courant produit localement.
Les principaux avantages signalés peu vent aussi être obtenus par l'emploi de l'appa reil représenté en fig. 8. Dans ce cas, le dé tecteur comporte une cathode en filament linéaire 13 entourée par une anode cylin- drique 1d placée coa.xialement à. la. cathode 13. En l'absence de tout champ magnétique, le détecteur présenterait, dans ce cas, une caractéristique similaire à la courbe Ii en fi-. 2.
Cependant, comme à l'aide .du ehamp ma- ;nétique, le courant peut être réduit sensible ment à zéro quand le voltage de signalisation tombe à zéro, la. ca.ractéreistique réelle du dé tecteur ,se rapprochera de la ligne droite iI de la fig. 2 et le courant :sera directement proportionnel au voltage. Si le récipient est évacué suffisamment, le courant passera seulement -dans une direction à travers le dis positif.
Il importe peu, cependant, en tant qu'il s'agit du fonctionnement -du récepteur téléphonique, que le courant .résultant traver sant le détecteur' soit un courant alternatif, comme indiqué par la. courbe J en fig. 7. ou qu'il soit un courant pulsatoire de même sens, ou courant oscillant.
La fig. 9 représente une disposition per mettant de réaliser le même effet qu'avec celle de la. fib. 1. Dans ce cas, le .détecteur unique de la. fi-. 1 est remplacé par des dis positifs 15 et 16 du type du détecteur repré senté en fig. 8 et reliés de telle manière au circuit récepteur que .du courant puisse passer dans l'une ou l'autre direction par le circuit récepteur. La source locale 7 fournit le cou rant d'excitation pour les champs magné tiques .clos deux dispositifs.
On a déjà proposé d'arriver à des résultats similaires à ceux obtenus suivant l'invention par le moyen d'un dispositif de commutation rotatif bien connu par les hommes du métier, ayant la forme, d'une roue.
Ce dispositif pré sente, toutefois. les difficultés inhérentes à tous les dispositifs ayant des parties mobiles e1: dont le fonctionnement est basé sur l'ou verture et la fermeture de contacts. Con trairement à ces dispositifs, le détecteur des appareils susdécrits n'exige point de partie mobile pour son fonctionnement et produit l'effet désiré sans ouvrir ou fermer des con tacts dans le circuit récepteur, ce qui le rend plus simple et plus efficace en fonctionne ment.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes -l'exécution représentées et dé crites ci-dessus. Bien que le circuit récepteur soit représenté comme étant directement asso cié à l'antenne réceptrice, on comprend que ce couplage direct n'est pas nécessaire, mais que tout degré désiré d'amplification peut être iutr.oduit avant que les ondes de signali sation .soient appliquées au .détecteur et que, de plus, si on le désire, le courant dans le détecteur peut être ,amplifié avant qu'il soit appliqué à l'instrument ou dispositif indica teur.