Brevet FR2517493A1 — publié le 19830603

DISPOSITIF DE DETECTION D'IMPEDANCE OPTIMUM DE CHARGE D'ANODE D'UN EMETTEUR A TUBE DANS UNE CHAINE D'EMISSION HAUTE FREQUENCE La présente invention concerne un dispositif de détection d'impé- dance optimum de charge d'anode d'un émetteur à tube dans une chaîne d'émission haute fréquence. Un émetteur à tube ne peut être chargé directement par une antenne d'émission dont l'impédance est beaucoup trop faible; on utilise en général, entre l'anode et l'antenne, une cellule d'adaptation utilisant des inductances et des capacités variables que l'on doit accorder selon la fréquence de travail et l'impédance de l'antenne. Ce réglage peut être contrôlé de nombreuses façons revenant toutes à s'assurer que l'impédance de charge du tube est optimum, ce qui correspond à un maximum de rendement du tube et à un maximum de puissance rayonnée par l'antenne Elles sont basées sur des principes différents entraînant également des technologies différentes. Une première méthode consiste à mesurer le courant HF (I) et la tension HF (V) en sortie du tube Le rapport de ces deux mesures donne directement le paramètre Za recherché mais dès que la puissance devient élevée il est difficile de prélever par couplage torique l'information de courant. Une deuxième méthode consiste à mesurer le courant moyen con- sommé et à faire une comparaison avec la puissance HF émise par l'émetteur La technologie est simple mais la précision est mauvaise et l'algorithme de réglage est complexe. Une troisième méthode consiste à substituer à la mesure du rapport V/I les mesures (plus faciles à effectuer) des tensions HF existant respectivement sur l'électrode d'entrée du tube (VE) et sur l'électrode de sortie (V 5) Ces deux éléments sont liés par la relation: V 5 = S Za VE o Za est l'impédance de charge d'anode cherchée et S une caractéristique constante du tube appelée pente L'adaptation consiste donc à détecter, au cours du réglage de l'impédance de charge d'anode, le moment précis o la phase du rapport VS/VE devient égale à 1800 (cathode à la masse) et o le module de ce rapport, égal au produit de la pente du tube par sa résistance de charge, devient égal à une valeur définie au préalable Il n'est pas nécessaire de travailler directement sur le rapport VS/VE mais il suffit en fait de comparer en module et en phase les signaux V et VE. Il est connu, pour obtenir plus facilement une convergence de réglage, d'affecter les paramètres de réglage en module et en phase respectivement à un seul des éléments variables constituant la cellule d'adaptation. Cependant, dans les dispositifs de détection d'impédance optimum de charge d'anode connus jusqu'à présent et fonctionnant suivant la troisième méthode précitée, la détection d'adaptation en phase, c'est-à- dire la mesure destinée à déterminer la fin du réglage sur la phase, demeure dépendante des opérations de réglage effectuées sur le module, et vice-versa, ce qui ne permet pas de bénéficier pleinement des résultats escomptés par la répartition des paramètres de réglage entre le module et la phase. La présente invention a pour but d'éviter cet inconvénient. De plus, le dispositif de détection d'impédance optimum de charge d'anode conforme à l'invention permet, par rapport aux dispositifs connus, d'accroître la précision et de simplifier l'algorithme de réglage, en recherchant non pas des extrémums (variables selon les niveaux) mais des zéros, ce qui permet d'obtenir une grande dynamique de réglage selon la puissance mise en jeu, mais surtout de rendre les réglages indépendants de cette puissance, avec détermination immédiate du sens de variation des éléments de réglage. Selon l'invention, le dispositif de détection d'impédance optimum de charge d'anode d'un émetteur à tube dans une chaîne d'émission haute fréquence, cette chaîne d'émission comportant, outre l'émetteur à tube, une antenne émettrice et une cellule d'adaptation d'impédance, à éléments variables, interposée entre l'émetteur à tube et l'antenne émettrice, et cette détection consistant à repérer, au cours de la variation de l'impédance présentée à l'anode par la cellule d'adaptation d'impédance, le passage de l'impédance de charge d'anode du tube par une 251749 v valeur purement résistive définie au préalable, ce dispositif comporte des moyens pour déphaser de k W (avec k entier impair, positif ou négatif) la différence de phase existant entre les tensions d'entrée et de sortie du tube,des moyens pour multiplier entre elles les deux tensions ainsi traitées, et des moyens pour calculer la valeur moyenne du produit ainsi obtenu, l'annulation de cette valeur moyenne correspondant au passage de l'impédance de charge d'anode par une valeur purement résistive, ce qui permet de rendre la détection d'adaptation en phase indépendante de la détection d'adaptation en module. Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci- annexés dans lesquels: la figure 1 représente un schéma synoptique d'une chaîne d'émis- sion haute fréquence dans laquelle s'insère un dispositif de mesure de charge d'anode optimum conforme à l'invention; la figure 2 représente un schéma détaillé d'un dispositif de mesure de charge d'anode optimum conforme à l'invention. Sur la figure 1 on a représenté très schématiquement une chaîne d'émission haute fréquence comportant un tube émetteur 1 et une antenne émettrice 2 Le tube émetteur 1 comporte une cathode 3, une électrode de commande 4 sur laquelle est appliquée une tension d'entrée VE, et une électrode de sortie 5 sur laquelle on recueille une tension de sortie VS. Entre le tube émetteur 1 et l'antenne émettrice 2 est interposé un dispositif 6 d'adaptation d'impédances, destiné à adapter l'impédance de l'antenne 2 à une valeur correcte pour l'anode du tube 1 En effet, l'antenne 2 a typiquement une impédance complexe de l'ordre de 50 ohms, alors que le tube 1 a besoin d'une impédance réelle, c'est-à-dire purement résistive, de l'ordre de 2000 ohms. Le dispositif d'adaptation 6 comporte une cellule 7 d'adaptation d'impédance à éléments variables, et un dispositif 8 de détection d'impé- dance optimum de charge d'anode, destiné à détecter, au cours de la variation des éléments de la cellule 7, le moment o l'impédance de charge du tube devient purement résistive et égale à la valeur souhaitée. Pour détecter le moment o l'impédance de charge du tube devient purement résistive, comme le tube est en général monté suivant un montage dit "cathode à la masse", il est nécessaire de rechercher, non pas le moment o la phase entre V et VE s'annule, mais ou cette phase devient égale à 1800. La cellule d'adaptation d'impédance 7 comporte plusieurs éléments variables initialement prépositionnés en fonction de la fréquence, à savoir deux condensateurs variables 9 et 10 et une inductance 11 par exemple. L'inductance 11 est conservée constante tout au long du réglage Par contre l'accord est effectué à l'aide des condensateurs variables Le condensateur variable 9 est affecté à l'obtention d'un déphasage de 18013 entre V 5 et VE tandis que le condensateur variable 10 est affecté à l'obtention d'un bon rapport d'amplitude entre V et VE Ceci est symbolisé sur la figure 1-au moyen des deux commandes distinctes pour ces deux composants. Le dispositif 8 de détection d'impédance optimum de charge d'anode conforme à l'invention permet de rendre les mesures sur la phase entre V 5 et VE totalement indépendants des mesures sur le module du rapport VS/VE et vice-versa lorsque l'accord visé est obtenu Ce dispositif 8 est représenté à la figure 2 Il comporte des moyens 12 de détection d'adaptation en module et des moyens 13 de détection d'adaptation en phase. Les moyens 12 de détection d'adaptation en module sont classi- quement réalisés au moyen de deux diviseurs capacitifs 14 et 15 dont l'un reçoit la tension d'entrée VE et l'autre la tension de sortie VS Les rapports de ces deux diviseurs capacitifs sont déterminés de manière que les tensions de sortie V 1 et V El de ces deux diviseurs soient égales lorsque les tensions d'entrée V 5 et VE de ces deux diviseurs sont dans un rapport égal au produit de la pente du tube par sa résistance de charge d'anode souhaitée Les moyens de détection d'adaptation en module comportent également un circuit de détection d'égalité entre les tensions V El et V 1, réalisé par exemple de la façon suivante. Les diviseurs capacitifs 14 et 15 sont suivis respectivement de redresseurs-fil tres 16 et 17 qui donnent respectivement des signaux 251749. proportionnels à la valeur crête des signaux V 1 et V 52, et de signes contraires. Chacun des redresseurs-filtres 16 et 17 est suivi d'un amplificateur ( 18 et 19) et les sorties de ces deux amplificateurs 18 et 19 sont reliées à l'entrée d'un additionneur analogique 20 qui fournit sur sa sortie une information de détection d'adaptation en module. Conformément à l'invention, les moyens 13 de détection d'adap- tation en phase comportent des moyens 21 pour déphaser de + la différence de phase existant entre les tensions V et VE. Les moyens 21 comportent par exemple un premier et un second déphaseurs de 90 , 22 et 23, identiques, munis chacun d'une entrée connectée à la sortie de l'un des diviseurs capacitifs 14 et 15. Chaque déphaseur est muni de deux sorties référencées A et B dont l'une (A) fournit le signal présent à l'entrée du déphaseur, déphasé d'un déphasage a (a pouvant être quelconque) et l'autre (B) fournit le signal recueilli sur la sortie A déphasé de 90 Ces déphaseurs sont bien connus dans la technique et on ne les décrira pas de manière plus détaillée Ce sont par exemple des déphaseurs 900 du type quadripôles passe-tout à réseaux R-C. Le dispositif de détection d'adaptation en phase comporte également un multiplieur analogique 24 muni de deux entrées reliées respectivement à la sortie A du déphaseur 22 et à la sortie B du déphaseur 23, ou à la sortie B du déphaseur 22 et à la sortie A du déphaseur 23. Les moyens 13 de détection d'adaptation en phase comportent également un circuit 25 de calcul de valeur moyenne (notamment par filtrage HF), muni d'une entrée reliée à la sortie du multiplieur 24 et d'une sortie qui fournit l'information de détection d'adaptation en phase à travers un amplificateur 26. Le dispositif 13 de détection d'adaptation en phase représenté sur la figure 2 fonctionne de la façon suivante. Soient 9 E et S les phases respectives des tensions d'entrée VE et de sortie VS. Soit d'autre part a le déphasage procuré par les déphaseurs iden- tiques 22 et 23 entre les signaux recueillis sur leurs sorties A et les Z 517493 signaux présents sur leurs entrées. Soient également 01 A et 01 B d'une part, O 2 A et g 2 B d'autre part, les phases des signaux obtenus respectivement sur les sorties A et B du déphaseur 22 d'une part, et sur les sorties A et B du déphaseur 23 d'autre part. Toutes ces valeurs sont reliées entre elles par les relations suivantes. 81 A =-5 + 01 B =S 02 A =GE + a i T 2 B =QE + Ca + Soient maintenant a et b les amplitudes des signaux présents respectivement sur les entrées des déphaseurs 22 et 23 et W la pulsation de ces signaux Si l'on applique à l'entrée du multiplieur 24 les signaux obtenus respectivement sur la sortie A du déphaseur 22 et sur la sortie B du déphaseur 23, on obtient en sortie de ce multiplieur: a cos(wt+ O + a) b cos (wt + E + l + ce qui s'écrit aussi: ab lcos ( 2 wt + O S + GE + 2 at +) +cos( 5 E l La valeur moyenne du premier terme de cette somme étant nulle, la valeur moyenne de cette somme est égale à: ab (o 252 cos 8 E -2 Ce résultat est obtenu en sortie du circuit 25 de calcul de valeur moyenne, que procède notamment par filtrage HF de façon à éliminer le premier terme de cette somme. On sait que l'adaptation en phase a lieu lorsque OS 9 E est égal à it. Lorsque 5-E estégal à f, s-E est égal à et cos ($E 7) est égal à 0 Or le seul cas o le réglage effectué pour réaliser l'adaptation en phase est indépendant des amplitudes a et b est le cas o 4 S XE 2 est un multiple de r Par conséquent le traitement effectué sur les signaux VE et V conformément à l'invention permet bien de rendre l'adaptation en phase indépendante de l'amplitude de ces signaux. Les valeurs numériques utilisées dans la description ci-dessus ne constituent qu'un exemple destiné à mieux faire comprendre l'invention Il faut souligner que tout déphasage de k (avec k entier impair positif ou négatif) apporté au déphasage existant entre les signaux V 5 et VE, permet d'obtenir le résultat de l'invention. Il faut également remarquer que le traitement effectué sur la phase de chacun des signaux V et VE pourrait être réalisé de manière 1 quelconque, autre que celle qui a été décrite ci-dessus, pourvu qu'à l'issue de ce traitement la différence de phase entre ces deux signaux soit déphasée de k C par rapport à ce qu'elle était avant le traitement. REVENDICA Tlt)NS 1 Dispositif ( 8) de détection dirnmldiance optimum -de charge d'anode d'un émetteur à tube ( 1) dans uite chatne d'émission haute fréquence, cette chatne d'émission comportantil, outre l'émetteur à tube ( 1), une antenne émettrice ( 2), et une cellule A'udaptation d'impédance ( 7), à éléments variables, interposée entre l'émrtlteur à tube ( 1) et l'antenne émettrice ( 2), et cette détection consistant à repérer, au cours de la variation de l'impédance présentée à l'anodr par la cellule d'adaptation d'impédance ( 7), et à partir des tensions d'estirée et de sortie du tube, le passage de l'impédance de charge d'anode du tube par une valeur purement O résistive définie au préalable, caractérisé en cti qu'il comporte des moyens ( 21) pour déphaser de k (avec k entier imlpair, positif ou négatif) la différence de phase existant entre les tens Ilili S d'c Pentrée et de sortie du tube ( 1), des moyens ( 24) pour multiplier entre elles les deux tensions ainsi traitées, et des moyens ( 25) pour calculer it valeur moyenne du produit ainsi obtenu, l'annulation de cette valeur moyenne correspondant au passage de l'impédance de charge d'anod' par une valeur purement résistive, ce qui permet de rendre la déti'tion cd'adaptation en phase indépendante de la détection d'adaptation en tmodule. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens ( 21) de traitement de la phase des telions d'entrée et de sortie du tube comportent un premier et un second,tlphaseurs de 90 ( 22 et 23) identiques, aptes à fournir chacun, à partir dle l'une des deux tensions d'entrée et de sortie du tube ( 1), sur une preoilbre sortie (A) une première tension déphasée d'une valeur quelconque par r pport à la tension d'entrée du déphaseur, et sur une deuxième sortie (B) i, e- seconde tension déphasée de 90 par rapport à la tension disponible sur It première sortie (A). 3 Dispositif selon les revendications 1 nt 2, caractérisé en ce que les moyens de multiplication ( 24) comportent uin multiplieur muni de deux entrées reliées l'une à la première sortie (A) alit premier déphaseur ( 22) et l I'autre à la seconde sortie (B) du second déph:irtulir ( 23). 4 Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de multiplication ( 24) comportent un multiplieur muni de deux entrées reliées l'une à la seconde sortie (B) du premier déphaseur ( 22) et l'autre à la première sortie (A) du second déphaseur ( 23).