Brevet FR2037200A1 — publié le 19701231

La présente invention concerne les recépteurs de radiodiffusion et en particulier un circuit de couplage et d'accord d'antenne. Il est habituel pour les récépeteurs de radiodiffusion 5 d'utiliser un circuit de couplage résonnant accordé par les capacités pour une antenne induetive et un circuit résonnant aoeor-dé inductivement pour coupler une antenne capacitive à une charge. Cela a pour but d'obtenir le meilleur rapport signal-à-bruit pour ces deux types différents d'antennes. Pour les récepteurs des auto-10 mobiles, l'antenne fouet,qui est couramment utilisée en raison de sa faible résistance présentée au vent et de son poids très faible , est de façon inhérente une antenne capacitive à impédance élevée. Il est habituel d'utiliser un accord inductif variable pour accorder cette antenne et la coupler à l'étage d'en-15 trée du récepteur monté dans le véhicule. Cependant, il a été trouvé désirable pour les récepteurs de véhicules automobiles de disposer d'un dispositif pour la commande à distance de l'accord du récepteur, et,pour atteindre ce but d'une façon efficace, il est nécessaire d'utiliser un aceord 20 électronique pour éviter les transmissions mécaniques encombrantes. L'apparition des condensateurs variables en fonction de la tension sous la forme appelée "varactor" ou diodes hyper-abruptes a rendu un tel accord possible, mais il est nécessaire d'àccorder : ces récepteurs au moyen de la capacité variable de la diode et 25 non par variation de l'inductance d'une bobine d'induGtion. Il est par suite désirable d'accorder l'antenne capacitive au moyen d'un circuit accordé à capacité variable. De plus, il est nécessaire de coupler l'impédance réactive élevée de l'antenne à une résistance d'entrée faible du circuit récepteur à transis tors pour con-30 server la sélectivité voulue. La présente invention a pour bbjet un circuit de couplage d'antenne pour coupler une antenne réactive à impédance élevée à une résistance de charge à impédance faible. L'invention a aussi pour objet un circuit de couplage pour coupler une antenne 35 réactive à impédance élevée à une résistance de charge à impédance faible en utilisant un accord capacitif variable dans le circuit de couplage. 70 08952 2037200 L'invention a aussi pour objet un eircuit capacitif variable accordé série, connecté entre une source réactive à impédance élevée et une résistance de charge à impédance faible pour transmettre à la charge une puissance constante avec une largeur 3 . de bande constante dans une plage large des fréquences. Suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention, une source réactive à impédance élevée est couplée à une charge résistante d'impédance faible en connectant, un circuit L-C accordé en série entre la source et la charge, le circuit L-C • • - - ' " ■ 10 étant accordé dans une plage prédéterminée de fréquences par variation de la capacité du circuit accordé. Suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention,: un condensateur variable supplémentaire sst connecté en shunt à la source réactivera impédance élevée, et la capacité de ce condensais te-ur supplémentaire est modifiée en sème temps que la capacité du circuit accordé pour la transmission d'une puissance plus importante à la charge quand le circuit fonctionne aux fréquences *■ les plus élevées, du circuit. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus 20 particulièrement de la description suivante donnée à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est le schéma d'un circuit suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention, et - la figure 2 est le schéma d'une partie du circuit sui-25 vant une variante de mise en oeuvre de l'invention. La figure 1 représente le circuit d'un poste récepteur de radiodiffusion à modulation d'amplitude qui reçoit des signaux par une antenne 9 représentée sous la forme d'un générateur de courant alternatif avec la capacité associée pour une meilleure 30 compréhension du circuit, cette antenne étant couplée à travers ;;>n circuit L-C accordé série 10 à l'entrée de l'étage amplifioa-' teur haute fréquence 11 qui comprend un transistor PNP. Les signaux du circuit de couplage 10 sont appliqués à l'émetteur et à la base du transistor 12 dont le bol-lecteur est connecté 35 à un circuit accordé 13. Le circuit accordé 13 est formé d'une bobine à prise intermédiaire 14, d'un condensateur de blocage 15 et d'un condensateur d'accord variable en fonction de la tension 16, ces deux condensateurs étant connectés en série aux 70 08952 2037200 bornes de la bobine 14. Le condensateur variable en fonction de la tension 16 et la bobine 14 forment un circuit résonnant pour le transistor amplificateur haute fréquénce 12, et ce circuit est accordé pour une plage prédéterminée de fréquences, 5 Le condensateur variable en fonction de la tension 16 est un dispositif semi-conducteur à jonction PN à deux bornes, dont la capacité varie proportionnellement à la variation de la polarisation dans le sens inverse en courant continu aux bornes du dispositif. Les condensateurs variables en fonction de la tension 10 ou dispositifs réactifs de ce type sont connus et une augmentation de la tension de polarisation inverse aux bornes d'ùn tel condensateur provoque la décroissance de sa capacité et par suite l'augmentation de la réactance capacitive. Une diminution de la tension de polarisation inverse produit l'effet contraire, 15 c'est-à-dire que la capacité du dispositif augmente et la réactance capacitive décroît. Les dispositifs pouvant être utilisés de préférence pour constituer le condensateur variable en fonction de la tension 16 sont les diodes hyper-abruptes car ces diodes hyper-abruptes ont une variation importante de la 20 capacité en réponse à la variation de la tension de polarisation et,par suite, elles peuvent agir dans une plage large de fréquences . Le potentiel de polarisation ou tension pour le condensateur variable 16 est fourni par le curseur d'un potentiomètre 20 25 et cette tension est appliquée à travers une résistance d'isolement 21 au point commun entre le condensateur variable 13 et le condensateur de blocage 15. Le potentiomètre 20 peut être placé dans le récepteur de radiodiffusion lui-même, ou en un point distant, et il fournit une tension en courant continu de valeur 30- variable. Le signal à la fréquence de radiodiffusion sélectionnée apparaissant sur la prise intermédiaire de la bobine 14 du circuit accordé ou circuit réservoir 13 est appliqué à une entrée d'un mélangeur 25 dont l'autre entrée reçoit le signal d'un oscillateur 35 local 26,. qui peut aussi comprendre un circuit acçordé ou circuit réservoir comportant un condensateur variable en fonction de la tension similaire au condensateur 16. La fréquence du circuit 70 08952 4 2037200 oscillateur peut aussi être réglée par la tension de polarisation fournie par le potentiomètre 20 et être appliquée à l'oscillateur 26 à travers une résistance de couplage 27. Le signal haute fréquence est hétérodyné avec le signal de l'oscillateur 26 par le 5 mélangeur 25 pour produire le signal moyenne fréquence. Le signal moyenne fréquence est amplifié par un amplificateur moyenne fréquence 28, et il est appliqué à un étage détecteur 29 qui produit un signal basse fréquence pour l'amplificateur audiofréquence 30 qui à son tour commande le haut parleur 31. Le détecteur 29 produit 10 un signal de commande automatique du gain d'une façon classique, et ce signal est appliqué à traders un conducteur 33 à. un circuit de commande automatique du gain 34 dont le signal' est appliqué à la base du transistor 12 de l'amplificateur haute fréquence 11 pour la commande automatique du gain dû transistor 12. 15 En plus des dispositifs d'accord à condensateurs varia bles en fonction de la tension du circuit réservoir haute fréquence 13 et de l'oscillateur 26, le circuit de couplage entre l'antenne capacitive à impédance élevée'9 et le trajet base émetteur à impédance relativement faible du transistor 12 oomprend un circuit 20 L-C accordé série comprenant une Induotance 40 et un autre condensateur variable en fonction de la tension 4l, comme éléments principaux. Le signal sortant du potentiomètre 20 est appliqué... à travers une troisième résistance d'isolement 42 au point commun entre le condensateur variable en fonction de la tension 41 25 et un condensateur de blocage 44„ La capacité du condensateur 44 est choisie bien supérieure à celle des autres condensateurs du circuit, de sorte qu'elle a peu d'effet sur les signaux alternatifs présents dans le circuit, tout en bloquant le signal en courant continu produit par le potentiomètre 20. 30 Quand le récepteur de la figure 1 est utilisépour une automobile, l'antenne 9 est une antenne capacitive fouet qui est représentée dans le circuit de la figure 1 sous la forme d'un générateur de tension alternative avec un condensâteufrC48 connecté en série avec le condensateur 44 et le condensateur 35 variable en fonction de la tension 41. En plus, de ces capacités, il existe des capacités supplémentaires à la masse, principalement en raison du câble qui connecte l'antenne au récepteur et 70 08952 2037200 cette capacité est une capacité shunt représentée par le condensateur 49 entre la masse et le point commun des condensateurs 44 et 48. Pour régler le récepteur de la figure 1 afin qu'il couvre la bande de fréquence du signal modulé en amplitude normalement 5 reçu par le récepteur, un condensateur shunt supplémentaire 50 peut aussi être utilisé à la sortie de l'antenne en étant connecté de la façon représentée sur la figure 1 entre la masse et le point commun des condensateurs 44 et 48. La valeur de la ■ capacité 50, ajoutée aux capacités des condensateurs 48 et 49 10 formant une combinaison de condensateurs en parallèle, montée en série avec le condensateur4lperœet le rapport désiré de capacité nécessaire pour l'accord à la bande du signal modulé en amplitude. Une résistance à impédance élevée 52 est connectée entre la masse et le point commun entre le condensateur 41 et l'induc-15 tance 40 pour établir un circuit de retour en courant continu pour la tension d'accord utilisée .pour accorder le condensateur variable en fonction de la tension 41. La valeur de la résistance 52 est choisie.très élévée afin que cette résistance corresponde pratiquement à un circuit ouvert pour les signaux en courant 20 alternatif présents dans le circuit. Pour empêcher que la tension d'accord variable appliquée au condensateur variable 41 affecte - de façon indésirable le niveau de fonctionnement transistor 12, un second condensateur de blocage du courant continu 53 est connecté entre l'inductance 40 et l'émetteur du transistor. 25 Comme pour le condensateur 44, la capacité du condensateur de blocage 53 est choisie substantiellement supérieure à celle des autres condensateurs du eircuit afin que ce condensateur n'ait pratiquement pas d'influence sur les signaux en courant alternatif présents dans le circuit. 30 Le niveau de fonctionnement en courant continu du tran sistor 12 est établi d'une façon classique par une résistance 55 connectée entre une source de tension positive et l'émetteur du transistor et par une résistance 57 connectée entre la base du ■ transistor 12 et la masse. 35 Pendant le fonctionnement du circuit de la figure 1, il peut être supposé que la résistance d'entrée du transistor 12 est constante pour les fréquences comprises dans la bande de modula*- 70 08952 6 2037200 tion dramplitude et si Q, sans charge de i5Inductance 40 et de tous les condensateurs du circuit accordé sont supposés bien supérieurs à Q, avec charge, ^ . De même, la largeur de bande B du circuit 3 db est égale â expression-dans 5 laquelle f est la fréquence â laquelle est "accordé le circuit. En extrapolant pour la largeur de bande, il peut ainsi . être montré que B => , expression dans laquelle est l'impé dance d'entrée du transistor 12 et L la valeur de l'inductance 40. Cette équation est dérivée des- équations précédentes parce que 2*Tt'f' d'une façon connue. Il apparaît ainsi que la largeur- u$ bande du circuit est constante par rapport à la fréquence parca qua tous les termes de fréquence ont disparu de l'équation. De façon similaire, il peut être montré- que# par un calcul courant , la tension E 15 -disponible aux bornes de l'impédance d'entrée du transistor 12 'E Chg est E = 7i ■ r> . r>—> expression dans laquelle E est la °48 °49 °5£> tension fournie par l'antenne 9. Comme la puissance de charge est e2 ' a ' 20 F =: —- , il est visible que la puissance est constante aussi par rapport à la fréquence, car il n'existe aucun terme de fréquence dans cette expression. Il est ainsi possible d'accorder 1® circuit de couplage formé par l'inductance 40 et le condensateur variable en fonc-25 tion de la tension 41 pour une plage relativement large de fréquences de résonance tout en maintenant constante la largeur de bande du signal dans toute la plage, en même temps qu'en maintenant constante la puissance transmise au transistor amplificateur haute fréquence 12. Il a été découvert qu'en utilisant 30 pour- ce circuit une diode hyper-abrupte pour le condensateur 41, il est possible d'accorder une fréquence dans la plage de 535 kHz à 1 620 IcHz avec une largeur de baaae de 10 IcHz constante d'ans toute la plage. -v Un avantage supplémentaire est obtenu par l'utilisation de la tension de commande automatique du gain produit par le circuit de commande automatique du gain 34 , appliquée au point commun entre la base du transistor 12 et la résistance 57- Cette ten- 70 08952 7 :s -" 2037200 sion de commande automatique du gain modifie en fait l'impédance d'entrée du transistor 12, de sorte que, quand la tension de commande automatique du gain augmente et est utilisée pour que le transistor 12 devienne; moins conducteur, l'impédance d'entrée effi-5 cace du transistor 12 apparaît comme croissant du point de vue de la sortie du circuit de couplage„ En conséquence,;la tension haute fréquence existant dans le circuit est présente aux bornes du condensateur variable en fonction de la tension 41 et n'augmente pas quand la tension à la sortie de l'antenne augmente, -10 ce qui limite la tension en courant alternatif apparaissant aux bornes du condensateur variable 41 à une valeur inférieure à celle qui existerait si la diode redressait,ou redressait partiellement le signal en courant alternatif. J1 a été constaté que ce redressement dû signal en courant alternatif dégrade le fonc-15 tionnement des circuits comportant des condensateurs variables en fonction de la tension sous la forme de diodes, en raison du désaccord de ces condensateurs variables, du fait du courant redressé présent en plus de la tension normale de polarisation en courant continu. Le signal de commande automatique du gain empê-20 che ainsi le désaccord et la perte d'effet de suite du circuit ainsi que d'autres dégradations associées de performances qui existent quand un tel circuit de commande automatique du gain n'est pas utilisé. Il sera noté en ce qui concerne le circuit de la figure 1 25 que le condensateur 50 est ajouté pour compléter la capacité 49 du câble afin d'obtenir la bande de fonctionnement désirée. Quand' une longueur de câble différente est utilisé^, la capacité 49 varie en conséquence et, par un réglage correspondant de la valeur de la capacité du condensateur 50, il est possible d'utiliser le 30 circuit de couplage avec une antenne située à différentes distances du récepteur sans nuire aux conditions de fonctionnement du circuit de couplage et du récepteur lui-même. La~figure 2 représente un circuit de couplage 10a suivant une variante de mise en oeuvre de l'invention pour le récepteur 35; de la figure 1. Dans le cas du circuit de couplage de la figure 1, il subsiste dans la pratique une certaine détérioration du rapport signal-à-bruit quand là fréquence à laquelle le circuit de couplage 70 08952 8 2037200 est accordé approche de l'extrémité supérieure de la bande en raison des pertes relativement plus importantes dans le circuit à cette extrémité de la bande. Pour 'compenser cette dégradation du rapport signal-à-bruit résultant de l'utilisation suivant 5 la figure 1 d'une inductance et de condensateurs avec lesquels le Qu décroît .quand la fréquence augmente, et, pour maintenir pratiquement les caractéristiques désirées représentées par une largeur de bande constante et une puissance relativement constante pour toute la plage des accords du elreuit, un second condensateur 10 variable en fonction de la tension 60 sous la forme d'une diode hyper-abrupte (varactor) est connecté entre la masse et le point commun entre le condensateur de blocage 44 et le condensateur variable en fonction de la-tension 41. Le condensateur 60 peut être utilisé dans les circuits à la place du condensateur 50, 15 ou en complément de celui-ci. Dans tous les cas,le condensateur 60 est connecté dans le sens voulu pour être polarisé par la tension appliquée à travers la résistance 42 de la même façon que le condensateur 41,. c'est-à-dire que, quand la tension de polarisation provoque une augmentation de la capa-20 cité du condensateur 41, il en résulte une augmentation correspondante de la capacité du condensateur 60. De même, quand la tension de polarisation appliquée à travers la résistance 42 au point commun des condensateurs 41 et 60 provoque la décroissance de la capacité du condensateur 41, la capacité du conden-25 sateur 60 décroît aussi. Les deux condensateurs variables en fonction de la tension 41 et 60 sont ainsi polarisés simultanément, et dans le même sens, par la tension en courant continu du curseur du potentiomètre 20 à travers la résistance de couplage 42. Comme la puissance 30 dans la charge, c'est-à-dire dans le transistor 12, est approximativement proportionnelle au carré de la tension E aux bornesde la charge, le circuit de la figure 2 améliore le rapport signal-à-bruit, en particulier à l'extrémité supérieure de la bande de fréquence, parce que cette tension est égale à F C 35 a 48 , expression dans laquelle E& est la tension à c48 + C49 + C60 la sortie de l'antenne 9. Quand la capacité du condensateur 60 est réduite par la tension de polarisation utilisée pour réduire 70 08952 2037200 de façon correspondante la capacité du condensateur 41 pour l'accord du circuit aux fréquences les plus élevées, un transfert de puissance plus important est ainsi obtenu avec le circuit, et cette puissance est appliquée aux bornes de l'impédance d'entrée du transistor 12 afin d'obtenir un meilleur rapport signal-à-bruit. Avec le circuit de la figure 2, la largeur dè bande est approximativement constante dans la plage d'accord, comme dans i \ le cas précédent. Sur les autres rapports, le circuit de la figure 2 se comporte comme le circuit de la figure 1. La connexion des diodes 41 et 60 dans le mime sens par rapport à leur point commun, c'est-à-dire en opposition en considérant le circuit formé par ces deux diodes^ a pour effet de réduire la distorsion, et eller permet aux deux diodes de .suivre les variations de la température. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise , en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sotte de son cadre» 70 08952 ,, 2037200 X'j ' OJLSjiJkOJLS-?-OJ§L 1. Circuit de récepteur, de radiodiffusion comportant un circuit d'antenne représentant: une source capacitive d'impédance 3 élevée pour des signaux ea courant alternatif et un circuit de oouplage entre.X1antenne et un. étage haute fréquence représentant une résistance de charge d'impédance relativement faible, caractérisé an ce que le circuit de couplage comporte un circuit L-C accordé série, connecté en/séria ©Etre le circuit drantenne 10 et la charge du type résistance, le circuit de couplage comportant •un condensateur à capacité variable pour accorder le circuit de couplage pour une plage prédéterminée des fréquences. 2. Circuit de récepteur de radiodiffusion selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'impédance du circuit capacitif 15 d!antenne est d'au moins d'un ordre de grandeur supérieur à l'impédance de la "charge résistas^. 3- Circuit de récepteur de radiodiffusion selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le condensateur variable est un condensateur variable ea fonction de la tension, 20 le récepteur comportant un circuit pour appliquer au condensa-*; feeur une tension de polarisation pour que la capacité du condensateur soit modifiée dans une plage prédéterminée. 4, Circuit de récepteur de radiodiffusion selon l'une des revendications là}, caractérisé par un second condensateur 25 variable en fonction de la tension connecté en shunt à la sortie de l'antenne, pour provoquer une augmentation du transfert de puissance de l'aaafcenne vers la charge quand la plage de fréquences, à laquelle l'antenne est accordée par le premier condensateur variable en fonction de la tension,est élevée.