Brevet FR2474259A1 — publié le 19810724

- 1 - L'invention a pour objet un système de préamplification de signaux forts et faibles. On sait que la qualité d'une image de télévision dépend de la réception d'un signal d'entrée provenant de l'antenne et ayant une valeur située entre des limites pré-établies. Les récepteurs de télévision sont normalement conçus avec des cir- cuits de controle automatique du gain, comme l'enseigne Leland dans le brevet U.S. n 3 622 891 qui désaccorde un ou plusieurs des étages d'entrée afin de maintenir les étages amplificateurs ultérieurs du récepteurs exempts de saturation en présence d'un fort signal d'entrée. Alternativement, comme l'enseigne Wilcox dans le brevet U.S. n 3 619 786, le récepteur peut comporter un ou plusieurs atténuateurs qui ont pour rôle d'atténuer ou affaiblir le signal capté en réponse à un signal de contrôle automatique du gain. Le rôle de ces circuits ainsi que d'au- tres connus dans l'art consiste à maintenir le signal de télé- vision reçu à l'intérieur de limites pré établies. A mesure que la distance qui sépare l'émetteur du récepteur augmente, les signaux que capte le récepteur s'affaiblissent. On a mis au point des antennes de télévision à gain élevé afin d'accroître la distance au-delà de laquelle on peut encore ob- tenir une image satisfaisante, Malheureusement, ces antennes à gain élevé sont fortement directionnelles et l'antenne doit etre orientée en direction de l'émetteur pour obtenir le gain désiré. Pour résoudre ce problème, des mécanismes à rotor, par exemple du genre décrit par Jordan dans le brevet U.S. n 2 498 957,ont été proposés pour permettre à l'opérateur de pointer l'antenne en direction de l'émetteur. Cette combinaison donne satisfaction lorsque l'émetteur est situé relativement loin du récepteur; cependant, lorsque l'é- metteur est relativement rapproché, le signal capté risque de dépasser les limites fixées pour le récepteur de télévision et de surcharger l'étage d'entrée du récepteur, ce qui déforme le signal reçu et, par conséquent, l'image. On peut fréquemment résoudre ce problème en faisant pivoter l'antenne de manière à l'éloigner de l'émetteur, ce qui réduit le gain de l'antenne, ou en atténuant ou affaiblissant le signal capté, ainsi que l'enseigne Cuvilliez dans le brevet O.S. n 2 654 030. Géné- ralement, faire pivoter l'antenne pour l'éloigner de l'émet- -2- teur ne donne guère satisfaction car le plus souvent il en ré- sulte des images "fantôme" produites par des signaux réfléchis par des objets disposés le long de la trajectoire d'orientation de l'antenne. Alternativement, Cuvilliez propose un commutateur à cinq positions pour controler la force du signal capté à l'en- trée du récepteur. Dans la première position, le signal reçu par l'antenne est appliqué à l'entrée du récepteur d'une façon normale. La seconde position sert simplement à intervertir les conducteurs d'entrée qui relient l'antenne au récepteur. La troisième position introduit une impédance en série avec les conducteurs d'antenne afin d'atténuer la force du signal. La quatrième position débranche l'antenne du récepteur afin que le signal ne soit reçu que par les cables d'entrée qui relient la commande au récepteur. Enfin, la cinquième position met les câbles à la masse au niveau du combinateur afin que le signal capté soit un signal de masse. Cela permet à l'opérateur de compenser la force du signal capté en effectuant la commuta- tion de la commande d'une position à une autre. Des préamplificateurs ont été mis au point pour augmenter la gamme de réception des récepteurs par rapport à celle que l'on obtient normalement en utilisant une antenne à gain élevé. Ce préampli élève le niveau du signal, lorsqu'il s'agit de si- gnaux extrêmement faible, jusqu'à le placer dans les limites établies qui caractérisent le récepteur. Cette solution est satisfaisante lorsqu'on capte des signaux venant d'émetteurs éloignés, mais présente un inconvénient majeur lorsque l'an- tenne du récepteur est relativement proche de l'émetteur. Dans ce cas, le signal préamplifié est trop puissant et les étages ultérieurs d'amplification du récepteur sont surchargés, ce qui se traduit par une image "défigurée" ou décolorée. C'est pour cette raison que des efforts ont été faits en vue d'utiliser deux antennes pour un seul récepteur de télé- vision. Dans un système de ce genre, on utilise une grande antenne pour recevoir des signaux en provenance d'émetteurs éloignés, et une antenne différente et plus petite pour cap- ter des signaux de stations émettrices plus rapprochées. Dans ces conditions, selon la distance qui le sépare de l'émetteur dont il désire capter le programme, l'opérateur effectue la sélection d'une des deux antennes à l'aide d'un commutateur -3 - placé à proximité du récepteur detélévision. Un tel système constitue un progrès appréciable par rapoort à l'antenne uni- que associée à un système de préamplification, mais il offre cependant l'inconvénient important du à la réflexion de signaux entre les deux antennes, et cela dans de nombreux cas, ce qui empeche de recevoir une image optimale, que ce soit l'une ou l'autre des antennes qui est branchée. L'invention a pour but de réaliser un préamplificateur pour un récepteur à micro-ondes, tel qu'un récepteur de télévision, ce préampli étant capable de limiter les signaux émis par des stations rapprochées. Les signaux faibles sont amplifiés et appliqués au récepteur à travers un atténuateur. Les signaux puissants provenant de stations rapprochées sont limités à un niveau maximal et appliqués au récepteur à travers ledit I5 atténuateur. Le réglage de l'atténuateur par le téléspectateur permet à ce dernier de régler le signal appliqué au récepteur afin d'obtenir l'image télévisée optimale. Sur le dessin annexé: La FIGURE 1 est un schéma synoptique d'un mode préféré de réalisation de l'invention; La FIGURE 2 est un schéma synoptique très semblable à celui de la Figure 1 mais montrant plus en détail certaines caracté- ristiques de construction du mode préféré de réalisation, et La FIGURE 3 est un diagramme montrant la grandeur du signal de désexcitation en fonction du signal d'entrée provenant du préamplificateur. Le mode préféré de réalisation que montre la Figure 1 com- prend une antenne 11 que l'on utilise pour capter des signaux transmis par la station émettrice. On peut prévoir n'importe quel type connu d'antenne, mais un modèle UHF-VHF combiné, à zone limitrophe poussée, sera préférable. Cette antenne 11 est couplée à un moteur 12 dont le role consiste à orienter l'an- tenne vers l'émetteur choisi afin d'en obtenir un signal cap- té maximal. Comme on le sait, ce moteur peut etre soit du type pas-à-pas, soit un servo-moteur de modèle courant. La sortie de l'antenne 11 est appliquée à un préapiplifica- teur 13 qui amplifie effectivement le signal capté. Lorsque celui-ci est faible ou inférieur à un niveau Pré-établi, le Préampli 13 opère de la façon désirée et ne produit aucun ef- fet nocif sur l'image de télévision. Toutefois, pour que le ré- cepteur puisse répondre à des signaux provenant d'émetteurs é- loignés, c'est-à-dire à des signaux de faible puissance, il est nécessaire que le Préampli 13 soit conçu pour assurer un niveau d'amplification relativement élevé, C'est pour cette raison que quand ce préampli reçoit des signaux puissants d'émetteurs pro- ches il subit une surcharge et son signal de sortie surcharge également les circuits amplificateurs incorporés au récepteur de télévision 18, ce qui se traduit par des images brouillées et par ailleurs inacceptables. Ce problème est résolu en insérant entre le préampli 13 et l'amplificateur proprement dit 15 un circuit 14 destiné à dés- exciter un signal excessif. Ce circuit 15 est un dispositif à semi-conducteurs sensible à la tension, de telle sorte qu'au- dessous d'une tension préfixée, le signal capté passe sans su- bir d'altération et s'applique à la sortie de l'ampli 15. Tou- tefois, lorsqu'on dépasse la puissance prévue pour le signal, le circuit 14 de désexcitation des signaux excessifs fonction- ne de manière à limiter le signal appliqué à l'ampli 15. Lors- que le signal d'entrée appliqué à l'ampli 15 est ainsi limité à une valeur maximale pré-établie, les circuits amplificateurs internes du récepteur de télévision 18 ne sont jamais excités jusqu'à saturation et, par conséquent, ne risquent pas de dé- tériorer l'image télévisée. Un atténuateur 16 reçoit le signal de sortie de l'ampli 15 et le signal de sortie de cet atténuateur est appliqué au ré- cepteur de télévision 18 en passant par un amplificateur facul- tatif 17. L'atténuateur 16 peut être réglé manuellement; il est placé à proximité du récepteur de télévision afin de permettre à l'utilisateur d'en assurer le réglage à volonté. Après avoir choisi le canal désiré sur le récepteur de télévision, et fait tourné l'antenne grâce au moteur 12 de façon que l'antenne 11 soit orientée dans la direction voulue, l'utilisateur peut régler l'image du téléviseur à sa qualité optimale par le sim- ple réglage manuel, en 19, de l'atténuateur 16. Ainsi, le si- gnal appliqué au récepteur de télévision 18 par l'ampli 15 est le signal optimal, quelle que soit la distance entre le poste émetteur et le récepteur 18. La Figure 2 est analogue au mode de réalisation que montre -5- la Figure 1, sauf qu'on y voit plus en détail le circuit 14 de désexcitation des signaux surpuissants, ainsi que l'ampli 15 et l'atténuateur 16. Le circuit 14 de désexcitation des signaux surpuissants comprend un premier transistor Q1 dont la base re- çoit la sortie du préampli 13 et est branchée sur une source de courant désignée par la borne B+, par l'intermédiaire d'une ré- sistance R1* Le collecteur du transistor Q1 est relié directe- ment à B+, tandis que l'émetteur est relié à une masse commune à travers des résistances R2 et R3 en série. L'émetteur de Q1 est également mis à la masse à travers une autre résistance R4 et les électrodes collecteur-émetteur d'un autre transistor Q2. L'émetteur de Q2 est également relié à la masse commune. La base du transistor Q2 est reliée à une jonction J1 entre les résistances R2 et R3 par l'intermédiaire d'une capacité C1 et d'une diode D1. Une résistance R5 relie la jonction entre la capacité C1 et la diode D1 à la masse commune. Un condensateur de filtrage C2 est branché entre la base du transistor Q2 et la masse commune. L'amplificateur 15 comprend un transistor Q3 dont la base est reliée à la borne B+ par l'intermédiaire d'une résistance R6, d'une part, et à une jonction J2 entre la résistance R4 et le collecteur du transistor Q2 à travers une capacité C3, d'au- tre part. Le collecteur du transistor Q3 est relié directement à la borne B+ tandis que son émetteur est mis à la masse com- mune à travers l'atténuateur 16. Le circuit de désexcitation 14 fonctionne de la manière suivante: Le transistor Q1 opère en tant qu'amplificateur de gain unité, et le signal engendré à la jonction entre les ré- sistances R2, R4 et l'émetteur du transistor Q1 est sensible- ment égal au signal reçu par le préampli 13. Les résistances R2 et R3 constituent un diviseur de tension qui produit un si- gnal de grandeur réduite à leur jonction J1. Les capacités C1 et C2# la diode D1 et la résistance R5 filtrent et redressent le composant de courant alternatif du signal obtenu à cette jonction J1 entre les résistances R2 et R3 afin d'engendrer un signal dont la grandeur est directement proportionnelle au si- gnal qui apparait à la jonction J1, qui est un signal de cou- rant continu que l'on applique à la base du transistor Q2. A mesure que croit l'amplitude du signal reçu du préampli 2474259. -6- 13, le signal de courant continu appliqué à la base du tran- sistor Q2 augmente. Le signal appliqué à la base du transis- tor Q2 en controle la conductivité. La résistance R et le transistor Q2 constituent un second -42 diviseur de tension, de telle sorte que le signal engendré à la jonction J2 entre la résistance R4 et le collecteur du transistor Q2 est inversement proportionnel au signal appli- qué à la base du transistor Q2. En appliquant des méthodes d'analyse de circuits bien connues des spécialistes dans la conception des circuits électriques, on peut déterminer les valeurs respectives des résistances R2, R et R4, ainsi que 2 3 les caractéristiques de conductance du transistor Q2' de telle sorte que la grandeur du signal produit à la jonction J2 chan- ge selon la grandeur du signal reçu du préampli 13, comme le montre la Figure 3., En effet, le diagramme de la Figure 3 indique que, quand la grandeur du signal reçu du préampli 13 est inférieure à une valeur désignée en V1, la conductivité du transistor Q2 est faible et sa résistance efficace est importante, si on la com- pare à la valeur de la résistance R4. Par conséquent, tant que l'amplitude du signal reçu du préampli 13 est inférieure à VI, le signal engendré à la jonction J2 reste sensiblement égal au signal reçu. Dans la gamme comprise entre V1 et VMAX, o VMAX est la grandeur de la sortie maximale du préampli 13, la ré- sistance efficace du transistor Q2 en fait un diviseur de ten- sion efficace. Dans cette gamme, le signal produit à la jonc- tion J2 cesse d'etre directement proportionnel au signal reçu du préampli 13. A mesure que la conductivité du transistor Q2 augmente (par suite de l'augmentation de grandeur du signal reçu du préampli 13), le signal obtenu à la jonction J2 appro- che une valeur-limite VLI comme on l'a représenté. Le signal engendré à la jonction J2 est appliqué à la base du transistor Q3 à travers une capacité C3 Ce transistor Q fonctionne également en tant qu'amplificateur de gain unité, et par conséquent lorsque le signal reçu du préampli 13 est inférieur à V1, le signal engendré par le transistor Q3 est sensiblement le meme que le signal capté. Du fait que le si- gnal reçu du préampli 13 dépasse la valeur V1, le signal ap-- pliqué à la base du transistor Q3 en provenance de la jonction -7- J2 est atténué ou affaibli, comme on l'a décrit plus haut. De ce fait, le signal de sortie de l'ampli 15 est limité à la va- leur VL déterminée par le circuit de désexcitation 14. Le cir- cuit représenté Figure 2 est donné uniquement à titre d'exem- ple, attendu que l'on peut également utiliser d'autres dispo- sitifs sensibles à la tension pour limiter le niveau du si- gnal. Les deux transistors Q1 et Q2 et leurs circuits sont re- présentés à titre d'exemple, puisque l'on peut aussi utiliser d'autres dispositifs sensibles à la tension pour limiter le niveau du signal. L'atténuateur 16 est représenté sous forme d'un simple rhéo- stat à résistance comprenant un curseur 19 destiné à se dé- placer le long d'un élément de résistance afin de faire varier le signal d'entrée appliqué à l'ampli 17 ou directement au ré- cepteur de télévision 18. Toutefois, l'atténuateur 16 peut ap- partenir à l'un quelconque parmi les nombreux types d'atténua- teurs connus dans l'art et il n'est pas indispensable qu'il soit constitué par un dispositif à résistance du genre repré- senté. La présence de l'atténuateur 16, placé à proximité du récepteur de télévision 18, présente plusieurs avantages. Si l'on reçoit un signal faible de l'antenne 11, même si le pré- ampli 13 et l'ampli combiné 14, 15 augmentent sensiblement la puissance du signal faible précité, l'utilisateur peut donner au signal reçu par le récepteur de télévision sa valeur maxi- male en déplaçant simplement le curseur 19 jusqu'à la position o l'on fournit au récepteur 18 une entrée maximale. Alterna- tivement, quand le signal reçu est exceptionnellement puissant et meme si ce signal est limité par le circuit de désexci- tation 14, l'utilisateur peut juger préférable de réduire da- vantage le signal. Une telle réduction peut être obtenue sim- plement en actionnant le curseur 19 de l'atténuateur 16 afin que l'image télévisée devienne optimale conformément aux ca- ractéristiques préférées du téléspectateur. La Figure 2 montre un circuit 20 de désexcitation de signal en surtension, du type CB (Citizens Band) couplé à la sortie du préampli 13. Ce dernier peut être conçu de façon qu'il pos- sède une bande passante suffisamment large pour permettre d'utiliser également l'antenne 11 et le préampli 13 pour la CB et la réception en modulation de fréquence (FM). Par con- 2474259. -8- séquent, la Figure 2 montre également un circuit 21de désex- citation d'un signal FM en surtension. Les deux circuits de désexcitation de signal en surtension A A et 21 peuvent etre réalisés de la meme façon que le cir- cuit 14 de désexcitation de signal en surtension. De meme, le circuit de désexcitation 20 de signal CB en surtension est relié à un récepteur CB 23 par l'intermédiaire d'un amplifi- cateur 22. D'une façon analogue, le circuit de désexcitation 21 de signal FM en surtension est relié au récepteur 25 à mo- dulation de fréquence par l'entremise d'un amplificateur 24. Il apparaîtra clairement à tout spécialiste dans l'art que les circuits 20 de désexcitation de signal CB et 21 de dés- excitation de signal FM peuvent etre reliés à l'antenne 11 par l'intermédiaire de préamplis complémentaires désignés in-- dividuellement par ce terme de "préampli". Enfin, il sera également évident pour tout spécialiste dans l'art que les circuits de désexcitation CB 20 et FM 21 peuvent améliorer la qualité du signal de télévision qui apparait au récepteur de télévision 18 par leur absence, ce qui supprime les interférences CB ou FM dans le récepteur de télévision 18. 2474259. 9- R E V E N D I C A T I ONS 1. Un système de réception pour micro-ondes, pour la récep- tion de signaux provenant d'émetteurs tant locaux qu'éloi- gnés, et caractérisé en ce qu'il comprend: a) un moyen de préamplification (13) pour la réception desdits signaux, et qui actionne un moyen (14) sensible au niveau des signaux afin de limiter les signaux puissants à un niveau pré-établi, et b) un moyen (16) pour atténuer les signaux, ce moyen étant sensible audit moyen (14) sensible au niveau des signaux et qui applique ceux-ci à un récepteur (18). 2. Le système selon la Revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen atténuateur (16) peut etre actionné manuel- lement. 3. Le système selon la Revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen atténuateur (16) est sensible audit moyen (13) de préamplification à travers un premier moyen ampli- ficateur (15) et comprend en outre un second moyen amplifi- cateur (17) disposé entre ledit moyen atténuateur (16) et le- dit récepteur (18). 4. Lz système selon la Revendication 2, caractérisé en ce que le moyen atténuateur (16) est sensible audit moyen de préamplification (13) à travers un premiermoyen amplifica- teur (15) et en ce qu'il comprend en outre un second moyen amplificateur (17) disposé entre le moyen atténuateur (16) et le récepteur (18). 5. Le système selon la Revendication 1, caracté=risé en ce que ledit moyen (14) sensible au niveau des signaux comprend un dispositif sensible à la tension, lequel limite la sortie audit niveau pré-établi. 6. Le système selon la Revendication 2, caractérisé en ce que ledit moyen (14) sensible au niveau des signaux est un dispositif sensible à la tension qui limite la sortie audit niveau pré-établi. 7. Le système selon la Revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens supplémentaires (20, 21) sensibles au niveau des signaux. 8. Le système selon la Revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend deux moyens supplémentaires (20, 21) sensi- - 10 - 2474259. -10-- ble au niveau des signaux. 9. Le système selon la Revendication 8, caractérisé en ce que ledit système récepteur de micro-ondes est un récepteur de télévision (18) et que lesdits moyens supplémentaires (20, 21) sensibles au niveau des signaux limitent les signaux de modulation de fréquence et les signaux CB (Citizens Band). 10. En combinaison avec un système récepteur de micro-ondes comprenant une antenne (11) pour la réception de signaux en micro-ondes, un préamplificateur (13) pour amplifier les si- gnaux captés par l'antenne (11) et un récepteur (18) pour uti- liser les signaux ainsi amplifiés, un limiteur de signaux ca- ractérisé en ce qu'il comprend: a) un moyen limiteur de signaux (14) pour limiter les signaux reçus du préamplificateur (13) jusqu'à une valeur préétablie, et b) un moyen atténuateur (16) pour affaiblir les signaux reçus dudit moyen limiteur de signaux (14) et appliquer ces signaux au récepteur (18). 11. Le limiteur de signaux selon la Revendication 10, carac- térisé en ce que ledit moyen atténuateur (16) est du type pou- vant etre actionné manuellement. 12. Le limiteur de signaux selon la Revendications ll,ca- ractérisé en ce que ledit limiteur de signaux (14) est consti- tué par un dispositif sensible à la tension qui limite la va- leur du signal de sortie à une valeur pré-établie. 13. Le limiteur de signaux selon la Revendication 12, cal- ractérisé en-ce que le dispositif sensible à la tension (14) laisse passer des signaux de micro-ondes non-affaiblis dont la valeur de tension est inférieure à une première valeur de tension, et atténue les signaux ayant une valeur de tension supérieure à ladite valeur pré-établie jusqu'à ce que leur valeur de tension ne dépasse pas ladite valeur pré-établie.