Brevet FR2394204A1 — publié le 19790105

La présente invention concerne un modulateur d'amplitude pour émetteurs radio, dans lequel il est prévu au moins un détecteur dont la tension anodique continue est amenée à 1'étage de sortie haute fréquence par l'intermédiaire d'une résistance variable commandée par la tension basse fréquence de modulation. Un modulateur de ce type, connu en soi sous la denomina- ion de modulateur série, est représenté à la fig. 1 La tension anodique continue 2 Va prélevée au détecteur Gl est amenée à 1' étage de sortie haute fréquence EST par l'intermédiaire d'une resistance variable constituée par une triode à vide. La triode Tr est modulée à la grille de commande par la basse fréquence NF, de sorte qu'il en résulte à la sortie une tension Va + VNF. Les émetteurs radio de grande puissance modulés en amplitude pour les grandes ondes, ondes moyennes et ondes courtes sont exclusivement modulés par l'anode. En raison d'une très grande sensibilité de phase et de forts courants déwattés, d'autres systèmes, compliqués, comme le système Doherty ou "ampliphase", ne peuvent être réalisés que dans des émetteurs de faible puissance et seulement jusqu'a la limite supérieure de la plage des fréquences moyennes. D'autres systèmes ne peuvent être pris en considération en raison de la qualité insuffisante de la modulation. La fig. 2 montre le principe de la modulation par l'a- node. A la tension anodique continue Va pour l'étage de sortie HF est superposée la tension BF de modulation de telle façon que la tension anodique résultante atteint des valeurs instantanées comprises entre 0 et 2 Va. L'amplitude de la tension HF à la sortie de l'émetteur varie en proportion. Le tronçon A montre la tension anodique continue Va sans modulation, en B on a une modulation de 50% et en C une modulation de 100%. Parmi les systèmes de modulation par l'anode, on en examinera brièvement quelques-uns. Le système "classique" est représenté par le modulateur Heising (cf. fig. 3). Le courant anodique est amené du détecteur G1 à l'étage HF de sortie en passant par une inductance d'arrêt BF. La tension BF nécessaire pour la modulation est produite dans un amplificateur push-pull GV et arrive à l'étage HF de sortie en passant par un transformateur de modulation MT et un condensateur de modulation MK. Il a déjà été parlé du modulateur série (cf. fig. i). Dans ce montage, le détecteur G1 doit, pour la même puissance, avoir une tension deux fois plus élevée que dans le montage Hei sing. Une variante avantageuse du point de vue économique du modulateur série est le modulateur par impulsions de durée variable. Le tube modulateur Tr fonctionne comme un commutateur pour une fréquence auxiliaire située entre la fréquence de modulation la plus élevée et la fréquence porteuse la plus basse. La modulation a lieu par la commande du taux d'impulsions (modulateur par impulsions de durée variable PDM#. Le signal BF est tiré de la fréquence ce auxiliaire modulée par impulsions à la sortie d'un filtre passe-bas TP (fig.4). On peut dire en résumé que le modulateur Heising représente certainement pour l'instant le système le meilleur et celui le plus répandu dans les émetteurs de grande puissance. Il présente toutefois l'inconvénient de nécessiter des composants volumineux, lourds et coûteux et de n'avoir qu'un rendement de 60% environ. Le modulateur série donne une mcd#Ictton de bonne qualitt, ma ConStrUction est simple et il ne nécessite pas de composants tçlunç nevr: Son rendement n'est toutefois que de 40% environ et les pertes sont énormes lorsqu'on travaille avec une porteuse; on ne peut donc l'utiliser dans les émetteurs de grande puissance.Enfin, le modulateur par impulsions de durée variable est très économique, il a un rendement de 80% et ne nécessite pas de composants volumineux. Il présente cependant l'inconve- nient d'être techniquement compliqué (conversion BF ----s' modulation par impulsions 0 BF), ainsi que d'une mise en service et d'un en~ tretien difficile. Il ne peut atteindre la qualité du modulateur Heising. L'invention a pour objet d'éliminer les inconvénients des systèmes connus. A cet effet, dans le modulateur série précité, elle prévoir, en série avec le détecteur, n autres détecteurs (n ~ 1), qui sont placés entre la tension anodique continue et la terre, et, entre les points de jonction des détecteurs et l'étage de sortie HF, d'autres résistances variables, qui sont également commandées par la tension BF de modulation. Dans le modulateur en amplitude selon l'inventions qu' on peut aussi qualifier de modulateur étagé, le détecteur du modulateur série est donc remplacé par plusieurs détecteurs plus petits, disposés par étages. A-chaque tension intermédiaire qui en résulte est associé un modulateur série séparé. L'invention est maintenant décrite en référence aux fig. 5 et 6, qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de ce modulateur. Lors de la modulation, la tension de sortie du modulateur étagé varie de la manière représentée à la fig. 2. A chaque instant de la courbe BF, le courant ne circule qu'à travers un modulateur partiel relié à la tension immédiatement supérieure. Aux fig. 5 et 6, ce sont les modulateurs partiels TK i à TK 4. Lorsque la tension de sortie augmente ou diminue, le courant passe dans des modulateurs successifs, reliés à des tensions plus élevées ou plus basses. De ce fait, les pertes totales du modulateur sont réduites dans une large mesure. Plus il y a d'étages, plus les pertes sont faibles. En même temps, les pertes sont réparties entre les divers modulateurs partiels, créant ainsi la condition préalable à l'utilisation de chaînes de transistors à la place de tubes. Notamment dans la variante représentée à la fig. 5, la répartition de la puissance est favorable. Dans cette variante, il est prévu, par exemple, quatre détecteurs G1 1 à Gl 4 montés en série. Au pôle positif de l'ensemble de la chaîne de détecteurs, on a la tension anodique 2 Va = V 4, le pôle négatif (détecteur G1 1) est à la masse. Aux points de jonction entre les détecteurs, il se forme des tensions intermédiaires V3, V2 et Vi. Ces tensions intermédiaires sont appliquées par l'intermédiaire de diodes de protection DK 3 à DE 1 aux entrées de chaînes de transistors TK 3 à Tu 1, la tension TK 4 = 2 Va étant appliquée directement à l'entrée de la chaîne de transistors TK 4.Les diodes de protection DK 1 à DK 3 sont nécessaires, car les transistors ne peuvent se bloquer dans le sens négatif. Les sorties (par l'émetteur) des chaînes de transistors TK 1 à TK 4 sont reliées en parallèle à l'entrée de l'étage de sortie HF EST. Les transistors sont commandés à leur base par la tension BF de modulation aux quatre sorties d'un excitateur basse fréquence NFT. Le nombre des transistors dans les différentes chaînes TE 4 à TK 1 peut diminuer avec la tension V4 à V1 (fig. 5). Dans la variante représentée à la fig. 6, le nombre total des transistors est moins élevé, aux dépens toutefois de la distribution favorable de la puissance. Ici, les chaînes en série de transistors sont constituées par des éléments d'une unique chaîne TK 4 à TK i, l'ensemble étant agencé de façon qu'un premier transistor TX 4 a son collecteur relié à la tension anodique V 4 = 2 Va, tandis que chacun des autres transistors TK 3 à T K i a son collecteur relié au point de jonction entre deux détecteurs Gln, tandis que son émetteur est relié au collecteur du transistor suivant, correspondant à une tension continue Vn plus faible, et que l'émetteur du dernier transistor TK t est relié à lten- trée de l'étage HF de sortie. La résistance intérieure élevée des transistors provoque une insensibilité aux tensions de ronflement (avec un détecteur 12 phases, on peut renoncer à des condensateurs de filtrage). Comme autres avantages du modulateur étagé selon l'invention, on peut citer: - pas de composants volumineux (par exemple, moyens de modulation) - aucun tube n'est nécessaire - rendement élevé (plus de 75% pour quatre étages seulement) - pas de conversions de modulation, seulement un signal BF - pas de filtre de puissance passe-bas - mise hors circuit rapide - puissance de l'émetteur réglable de façon continue de O à 100% REVENDICATIONS i.- Modulateur en amplitude pour émetteurs radio, dans lequel il est prévu au moins un détecteur dont la tension anodique continue est amenée à l'étage de sortie haute fréquence par l'intermédiaire d'une résistance variable commandée par la tension basse fréquence de modulation, caractérisé en ce qu'il -est prévu, en série avec le détecteur, n autres détecteurs (n > i), qui sont montés entre la tension anodique continue et la terre, et en ce qu'entre les points de jonction des détecteurs et 1' étage de sortie haute fréquence sont placées d'autres résistances variables, qui sont également commandées par la tension basse fréquence de modulation. 2.- Modulateur selon la revendication i, caractérisé en ce que les résistances variables sont conformées en montages en série d'éléments d'amplificateur électroniques, aux électrodes de commande desquels est appliquée la tension basse fréquence de modulation. 3. - Modulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les sorties des montages en série sont reliées en parallèle à l'entrée de l'étage de sortie haute fréquence. 4.- Modulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les montages en série sont constitués par des parties d'un seul montage en série d'éléments d'amplificateur électronique, en ce que la tension anodique continue est appliquée a l'entrée d'un premier élément d'amplificateur électronique, en ce que l'entrée de chacun des autres éléments d'amplificateur est reliée au point de jonction entre deux émetteurs, en ce que la sortie du premier élément et de chacun des autres à l'exception du dernier est reliée à l'entrée de l'élément suivant correspondant à une tension continue plus faible, et en ce que la sortie du dernier élément est reliée à l'entrée de l'étage de sortie haute fréquence. 5.- Modulateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les éléments d'amplificateur électroniques sont constitués par les circuits collecteurémetteur de transistors à la base desquels est appliquée la tension basse fréquence de modulation. 6.- Modulateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les éléments d'amplificateur électroniques sont constitués par les circuits anode-cathode de tubes à vide à la grille desquels est appliquée la tension basse fréquence de modulation. 7.- Modulateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu des diodes de protection entre les points de jonction des détecteurs et les montages en série correspondants d'éléments d'amplificateur électroniques. 8.- Modulateur selon l'une quelconque des revendications i à 7, caractérisé en ce que la tension basse fréquence de modulation est fournie par un excitateur basse fréquence à n sorties.