Brevet FR2578133A1 — publié le 19860829

La présente invention concerne de manière générale un récepteur autodyne et plus particulièrement un circuit d'accord incorporé dans un récepteur autodyne. Plus spécialement encore, cette invention concerne un circuit d'accord pour un récepteur autodyne, qui comporte un transformateur d'adaptation d'impedance pour neutraliser l'impédance ohmique du circuit d'accord afin d'améliorer les caractéristiques de syntonisation du récepteur. Dans un récepteur superhétérodyne, il est possible d'améliorer la sélectivité en réduisant la fréquence intermédiaire des signaux reçus. D'un autre côté, comme le récepteur super- hétérodyne est sujet à des perturbations dues à la fréquence image, plus la fréquence intermédiaire est basse, plus Ues perturbations dues à la fréquence image sont grandes. En outre, il s'établit souvent une sensibilité non uniforme dans la bande de réception due à des erreurs de poursuite. D'autres inconvénients sont le fait que le nombre d'éléments de circuit nécessaires est grand et: que des réglages sont à effectuer en de nombreux points après l'assemblage du récepteur superhétérodyne. Les récepteurs autodynes ne posent pas les problèmes indiqués ci-dessus du récepteur superhétérodyne. De plus, on a proposé un récepteur autodyne dans lequel une contre-réaction positive est appliquée à un circuit d'accord connecté à un étage précédent du détecteur pour augmenter l'acuité d'accord Q du circuit d'accord, c'est-à-dire pour obtenir une sélectivité plus grande et un gain haute fréquence plus élevé. D'une manière générale, l'acuité d'accord Q d'un circuit d'accord peut être exprimée comme suit Q = fo/af o fo désigne la fréquence centrale de la bande de signaux que laisse passer le circuit d'accord et Af désigne la largeur de bande correspondant à la réponse -3dB du sommet à la fréquence centrale fo (voir figure 4). L'équation ci-dessus indique que, dans un récepteur autodyne, plus l'acuité d'accord Q est grande, plus la largeur de bande Af à la fréquence centrale fo est étroite, de sorte que la sélectivité du récepteur autodyne sera améliorée. De plus, le gain haute fréquence du récepteur peut être augmenté avec une commande de contre-réaction positive. 2578 1 3 Cependant, il existe inévitablement une limite à l'application d'un signal de contre-réaction positive à un circuit d'accord de signal haute fréquence parce qu'une oscillation est facilement générée. Il est par conséquent difficile d'obtenir-à la fois une sélectivité suffisamment grande et un gain haute fréquence élevé dans un circuit d'accord haute fréquence. En outre, il est difficile d'appliquer un signal de contrôle automatique de gain (CAG) au circuit d'accord à cause de son manque de gain. D'un autre côté, la commande de contre-réaction positive provoque inévitablement l'instabilité du circuit d'accord. Pour vaincre les problèmes mentionnés ci-dessus d'un récepteur autodyne, on a proposé un autre récepteur de ce type, dans lequel un multiplicateur de Q est connecté à un circuit d'accord d'antenne pour augmenter l'acuité d'accord Q du circuit d'antenne afin d'en améliorer la sélectivité. Toutefois, un tel récepteur pose encore des difficultesdu fait que la conception ducircuit d'accord doit répondre a des critères très sévères et qu'une oscillation est souvent engendrée lorsque la sélectivité est accrue, de sorte qu'on retrouve des problèmes semblables a ceux du récepteur autodyne conventionnel pour ce qui concerne la sélectivité et la stabilité puisque ces deux propriétés vont l'un à l'encontre de l'autre. Il faut encore ajouter que dans le cas o la gamme des ondes moyennes va de 535 à 1605 kHz, la largeur de bande &f à la fréquence de réception la plus élevée est environ trois fois plus grande que celle obtenue à la fréquence de réception la plus basse selon la formule indiquée dans ce qui précède, ce qui pose le problème supplémentaire que la sélectivité change considérable- ment avec la fréquence de réception. On reste donc confronté avec le problème qui consiste à fournir un récepteur autodyne dans lequel la stabilité du circuit d'accord soit améliorée, afin que le récepteur puisse avoir une haute sélectivité, tout en maintenant la stabilité, à accroître son acuité d'accord et à obtenir une sensibilité uniforme dans le domaine de fréquence désire pour le récepteur. 2578133' En tenant compte de tous ces problèmes, la présente invention vise donc en premier lieu à fournir un récepteur auto- dyne possédant une haute sélectivité, sans que la stabilité du récepteur soit détériorée. L'invention vise également à apporter un récepteur autodyne ayant une sensibilité haute et uniforme quelle que soit la fréquence du signal reçu; ayant une haute acuité d'accord qui soit proportionnelle à la fréquence du signal reçu et qui possède un gain constant quelle que soit la fréquence du signal reçu. Pour atteindre les buts ci-dessus, un récepteur auto- dyne selon l'invention comprend (a) plusieurs circuits d'accord enchaînés dans une ligne de signal haute fréquence du récepteur et destinés à la syntonisation d'un signal haute fréquence; (b) un transformateur d'adaptation d'impédance négative, connecté à au moins l'un de ces circuits d'accord et destiné à neutraliser une résistance contenue dans le circuit d'accord auquel il est connecté, afin d'augmenter l'acuité d'accord de ce circuit; et (c) un détecteur connecté à ce transformateur d'adaptation d'impé- dance dans la ligne de signal haute fréquence du récepteur et destiné à délivrer un signal démodulé à sa sortie. Dans un récepteur autodyne selon l'invention, comme la résistance du circuit d'accord peut être neutralisée ou compensée par le transformateur d'adaptation d'impédance négative, l'acuité d'accord du circuit connecté à ce transformateur peut être améliorée. De ce fait, il est possible d'employer un circuit d'accord stable ayant une faible acuité, sans application d'un signal de contre- réaction positive. Le gain du transformateur d'adaptation d'impé- dance négative est constant,quelle que soit la fréquence du signal, et l'acuité d'accord augmente proportionnellement à la fréquence du signal reçu. En d'autres termes, il est possible de réaliser un récepteur autocdyne ayant une haute sélectivité constante quelle que soit la fréquence du signal reçu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation préféré mais nullement limitatif de l'inven- tion, ainsi que du dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est le schéma synoptique d'un mode de réalisation d'un récepteur autodyne selon L'invention; - la figure 2 est un schéma équivalent d'un circuit d'accord et d'un transformateur d'adaptation d'impédance négative connecté à ce circuit, incorporés tous deux dans le récepteur autodyne de figure 1; - la figure 3 est le schéma d'un exemple du transfor- mateur d'adaptation d'impédance négative de figure 1; et - La figure 4 est un diagramme pour expliquer la selec- tivité d'un circuit d'accord. Comme représenté sur la figure 1, un récepteur autodyne selon L'invention est constitué grosso modo d'un circuit d'accord d'antenne 1, un premier amplificateur haute fréquence 2, un circuit d'accord d'étage intermédiaire 3, un transformateur d'adaptation d'impédance négative 4, un deuxième amplificateur haute fréquence 5, un détecteur 6 et un filtre passe-bas 8, qui sont connectés pour recevoir et amplifier des signaux dans un domaine de fréquence prédéterminé. Dans le circuit d'accord d'antenne 1, un montage en série de deux impédances capacitives, formées par un condensa- teur C1 et un condensateur variable C2, est branché parallèlement à une bobine d'antenne tige L1. Cette dernière présente une prise intermédiaire pour l'obtention d'un signal de sortie accordé du circuit d'accord d'antenne 1. Dans cet exemple de réalisation, l'acuité d'accord Q du circuit 1 est modérée, au point qu'une stabilité suffisamment grande puisse être obtenue, Q = 100 par exempte pour le circuit représenté. La capacité du condensateur C1 est beaucoup plus grande que celle du condensateur C2, donc Cl"C2. Le signal de sortie accordé obtenu du circuit d'accord d'antenne 1 est appliqué à l'amplificateur haute fréquence 2, possédant une impédance de sortie suffisamment grande. A la borne de sortie de l'amplificateur 2 est connecté le circuit d'accord d'étage intermédiaire 3. Ce circuit est composé d'une bobine L2, d'un condensateur C3 et d'un condensateur variable C4 (C3"C 4), qui possèdent les mêmes valeurs que les composants L1, C1 et C2 du circuit d'accord d'antenne tige 1 et sont connectés en forme de t. Le condensateur variable C4 est en outre accouplé mécani- quement, pour le réglage, au condensateur variable C2 du circuit d'accord d'antenne 1. Un ajustement du condensateur C2 modifie donc également la valeur du condensateur C4. L'acuité Q du circuit d'accord 3 est modérément grande mais suffisante, sans risque de détérioration de la stabilité de ce circuit. Conformément à une caractéristique essentielle de l'invention, un transformateur d'adaptation d'impédance négative 4 est connecté à la borne de sortie du circuit d'accord 3. Un exempte de ce transformateur sera décrit par la suite, mais il est à noter dès à présent que son impédance d'entrée possède une résistance -r. Plus précisément, étant donné que l'impédance de sortie de t'ampti- ficateur 2 est suffisamment grande et que la capacité de C3 est beaucoup plus grande que celle de C4, le circuit équivalent du circuit d'accord 3 peut être représenté comme sur la figure 2, o rs désigne une résistance série équivalente de la bobine L2 et r désigne une résistance parallèle équivalente des deux circuits p 3 et 4. La résistance négative -r du circuit d'impédance négative 4 est déterminée, quelle que soit la fréquence du signal, comme suit: -r r.(1) Le transformateur 4 est en outre conçu pour agir comme un amplificateur ayant un gain constant pour le signal d'entrée (vu à partir de la borne de sortie), quelle que soit la fréquence du signal. Le signal de sortie du transformateur 4 est appliqué à travers un amplificateur haute fréquence 5 à un détecteur 6 destiné à délivrer sur sa sortie un signal démoduLé appliqué à l'étage suivant. La sortie de ce détecteur est connectée à une borne de sortie 7 et à un filtre passe-bas 8 pour la fourniture d'un signal de tension CAG contrôle automatique de gain) aux amplificateurs 2 et 5. Dans la configuration de circuit décrite dans ce qui précède, la bobine d'antenne tige L1 reçoit des signaux haute fréquence. Le circuit d'accord d'antenne sélectionne dans une i certaine mesure un signal de la fréquence requise pour le récepteuri: et le signal ainsi sélectionné parmi les signaux reçus est acheminé à travers l'amplificateur 2 au circuit d'accord 3 en vue d'une nouvelle sélection. Le signal ainsi obtenu, qui a été sélectionné deux fois, est appliqué à travers le transformateur d'adaptation d'impédance négative 4 et à travers l'amplificateur 5 au détecteur 6. à la borne de sortie 7 apparaît un signal audio-démodulé. De plus, un contrôle automatique de gain est produit pour les ampli- ficateurs 2 et 5 sur la base d'un signal de tension CAG appliqué à travers le filtre passe-bas 8. Dans ce mode de réalisation, même si l'acuité Q du circuit d'accord 3 est faible en elle-même, puisque le transfor- mateur 4 est connecté à l'étage suivant en vue de la compensa- tion de la résistance parallèle équivalente rp du circuit d'accord 3, sur la base de la résistance négative -r, il devient possible de considérablement augmenter l'acuité d'accord Q résultante du cir- cuit d'accord 3 et du transformateur 4, par un facteur qui est n fois (n>1) supérieur à celui du circuit d'accord 3, correspon- dant à Q = 250 par exemple. Cela provient de ce que, dans un circuit d'accord ou circuit de résonance, plus faible est la résistance, plus grande est l'acuité Q dans les caractéristiques de résonance. Dans cet exemple, si l'acuité du circuit d'accord d'antenne 1 est Q = 100, l'acuité globale,de l'antenne 1 au trans- formateur 4,peut être portée jusqu'à Q - 1000. En effet, puisque Q = 100 correspond à 6 dB et Q = 250 correspond à 14 dB, les dB supplémentaires apportés par les deux correspondent grosso modo à Q = 1000. Il est donc possible d'obtenir ainsi une haute acuité d'accord, équivalente à celle d'un récepteur superhétérodyne. Dans ce mode de réalisation, du fait que la résistance parallèle équivalente r du circuit d'accord 3 est neutralisée par p la résistance négative -r du transformateur 4, l'acuité Q résultante des deux circuits 3 et 4 peut être exprimée comme suit: Q = 2TfoL2/rs....(2) L'acuité Q augmente donc proportionnellement à la fréquence fo reçue. De ce fait, comme Q = fo/àf, la Largeur de bande Af est constante, ainsi que cela ressort de la substitution de Q = fo/Af dans l'équation (2) ci-dessus: f = rs/2YL2 Cette équation indique que la sélectivité résultante des deux circuits 3 et 4 est constante, quelle que soit La fréquence reçue, de sorte que la sélectivité de l'ensemble du récepteur est grossièrement constante peu importe la fréquence reçue. Etant donné que la haute acuité Q requise peut être obtenue en utilisant conjointement deux circuits d'accord 1 et 3, il n'est pas nécessaire que chacun de ces circuits possède une très haute acuité. Grâce à cela, il devient possible de faire fonctionner les circuits d'accord 1 et 3 dans des conditions suffisamment stables. Dans le circuit d'accord 3 en particulier. comme l'acuité peut être accrue au moyen du transformateur d'impé- dance négative 4 dans une mesure aussi modérée que Q = 250, ce circuit peut être suffisamment stable. Le signal reçu étant amplifié par deux amplificateurs 2 et 5, de même que par le-transformateur 4, sous des conditions suffisamment stables, il est également possible d'obtenir un gain suffisant, de sorte que le récepteur peut être hautement sensible. Puisque le gain résultant A de L'amplificateur 3 et du circuit d'accord 3 correspond à " L2 L - ->. . . r.. A 9 ( C"C (3). m g m C 3 C4 (C3+C4)r s C3rs o gm est la conductance mutuelle de L'amplificateur 2, le gain est en outre constant, quelle que soit la fréquence du signal reçu. Un fonctionnement stable peut donc être obtenu de ce point de vue également. L'obtention d'un gain suffisant et d'un fonctionnement stable permettent à leur tour d'obtenir un contrôle automatique de gain suffisant. La figure 3 représente un exemple de configuration du circuit du transformateur d'impédance négative 4. Ce dernier est formé dans cet exemple par un amplificateur opérationnel A1 ayant un gain suffisamment important. Un condensateur C5 et une 2578 13 3 résistance R sont montés en paraLLèle entre la borne d'entrée non inverseuse et la borne de sortie de l'amplificateur Al Une résis- tance R2 est connectée entre La borne d'entrée inverseuse et la borne de sortie de l'amplificateur. Une résistance R3 est connectée entre la borne d'entrée non inverseuse et une-source de potentiel de référence, la terre par exemple. De plus, une borne d'entrée T1 est reliée à L'entrée non inverseuse de l'amplificateur opéra- tionnel A et une borne de sortie T2 est connectée à sa sortie. Le gain A entre les bornes d'entrée et de sortie T et T2 peut être exprimé comme suit A0 l+j W/Wc A0 = 1 + (R2/R3)..... (4) o w est la fréquence angulaire du signal et w est la fréquence de coupure lorsque L'amplificateur A1 est utiLisé dans un montage du type à boucle fermée. Par conséquent, considérée à partir de La borne T1, L'admittance d'entrée Yi correspond à A w Yi = 61 Il - 2 (1 + -wC R1)} 1+(w/Wc) w c c A w + j lwC5- (wC5 - - 6 1+(w/w)2 w c ó (5) o 1 = 1/R1. Si wf = 1/(C5 R1) L'équation (5) ci-dessus peut être écrite comme suit A "2 Yi = G1 1 2 ( c+( c f A0 w j MC1 2 (WC l G1) l+(w/wc) wc c) (6) Si wf = wc t'équation (6) ci-dessus donne Gi = G1 (1 - AO). (7) Comme AO>1 en règle générale, l'admittance d'entrée 6i est négative; la fréquence angulaire w n'est pas comprise dans L'équation (7) ci-dessus. Donc, en considérant l'amplificateur A1 à partir de la borne d'entrée T1, on peut obtenir une résistance négative ayant une valeur constante quelle que soit La fréquence du signal. L'amplificateur A1 opère en outre comme un amplific.- teur à réaction ayant un gain A par rapport à son signal d'entrée. o Ainsi qu'il vient d'être décrit, le récepteur autodyne selon L'invention présente les avantages suivants: (1) On peut obtenir une acuité d'accord Q ou séLecti- vité suffisamment élevée en utilisant plusieurs circuits d'accord 1 et 3. Comme il n'est pas nécessaire que chacun d'eux possède une très grande acuité, les deux circuits d'accord peuvent avoir un fonctionnement stable. En particulier, puisqu'il n'est pas nécessaire d'appliquer un signal de contre-réaction positive au circuit d'accord 3 et que l'acuité de ce circuit peut être maintenue modérée à l'aide du transformateur d'adaptation d'impédance néga- tive 4, à Q = 250 par exemple, ce circuit peut fonctionner dans des conditions suffisamment stables. (2) Comme l'acuité Q résultante du circuit d'accord 3 et du transformateur 4 augmente avec la fréquence reçue, la Largeur de bande f résultante est constante quelle que soit la fréquence reçue, ce qui revient à dire que la sélectivité est également constante quelle que soit la fréquence de réception. (3) Du fait que le signal reçu est amplifié par les deux amplificateurs 2 et 5 et en plus par le transformateur d'adapta- tion d'impédance négative 4, le gain est suffisamment élevé, de L sorte que la sensibilité est accrue. (4) Comme le gain résultant A de l'amplificateur 2 et du circuit d'accord 3 est constant, ainsi que l'indique la formule (3), peu importe la fréquence du signal reçu, le récepteur possède un fonctionnement suffisamment stable, permettant à son tour un contrôle automatique de gain suffisamment stable du récepteur. L'invention n'est pas Limitée aux formes de réalisa- tion décrites et l'homme pourra y apporter diverses modifications, sans pour autant sortir de son cadre. 2578 133 REVENDICATIONS 1. Récepteur autodyne, caractérisé en ce qu'il comprfnd: Ca) plusieurs circuits d'accord (1, 3) enchaînés dans une ligne de signal haute fréquence du récepteur et destinés à La syntonisation d'un signal haute fréquence; (b) un transformateur d'adaptation d'impédance néga- tive (4), connecté à au moins l'un de ces circuits d'accord l(1, 3) et destiné à compenser une résistance contenue dans le circuit d'accord auquel il est connecté, afin d'augmenter l'acuité d'accord de ce circuit; et (c) un détecteur (6) connecté à ce transformateur (4) dans la ligne de signal haute fréquence du récepteur et destiné à délivrer un signal démodulé à sa sortie. 2. Récepteur selon la revendication 1, dans lequel le transformateur d'adaptation d'impédance négative (4) comporte: (a) un amplificateur opérationnel (A1) présentant une borne d'entrée non inverseuse, une borne d'entrée inverseuse et une borne de sortie; (b) une résistance (R1) et un condensateur (C5) montft i en paralèle entre la borne d'entrée non inverseuse et la borne de sortie; (c) une première résistance (R2) connectée entre La borne d'entrée inverseuse et la borne de sortie; et (d) une deuxième résistance (R) connectée entre la borne d'entrée inverseuse et la terre. 3. Récepteur selon la revendication 1, dans lequel le transformateur d'adaptation d'impédance négative (4) possède un gain constant à l'égard de signaux appliqués à son entreée, quelles que soient les fréquences des signaux. 4. Récepteur selon la revendication 1, dans lequel Le transformateur d'adaptation d'impédance négative (4) compense / La résistance du circuit d'accord (3) auquel iL est connecté de manière que l'acuité d'accord de ce circuit augmente proportionneL.L lement à la fréquence du signal reçu et accordé. 5. Récepteur selon la revendication 1, dans lequel te transformateur d'adaptation d'impédance négative (4) compense la 2578 133 résistance du circuit d'accord (3) auquel il est connecté de manière que la sélectivité de ce circuit soit constante quelle que soit la fréquence du signal reçu et accordé. 6. Récepteur autodyne comprenant plusieurs circuits d'accord (1, 3) enchaînés et destinés à la syntonisation d'un signal haute fréquence, caractérisé en ce qu'un transformateur d'adaptation d'impédance négative (4) est connecté à l'un au moins (3) des circuits d'accord pour'compenser une résistance du circuit auquel ce transformateur est connecté, afin d'augmenter l'acuité d'accord de ce circuit d'accord (3). 7. Récepteur selon la revendication 6, dans lequel le transformateur d'adaptation d'impédance négative (4) est connecté à au moins l'un (3) des circuits d'accord de manière que le gain du circuit auquel ce transformateur est connecté soit constant quelles que soient les fréquences des signaux appliqués et de manière que l'acuité d'accord Ue ce circuit augmente propor- tionnellement à la fréquence des signaux appliqués. 8. Récepteur accordé du type comprenant un circuit d'accord d'antenne (1) et un circuit d'accord d'étage intermédiaire zo20 (3), possédant chacun au moins une impédance capacitive reliée à une impédance capacitive associée de l'autre, de même qu'un détecteur (6) destiné à recevoir des signaux de fréquence accordés et à produire un signal de sortie démodulé, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif (4) de transformation d'impédance négative branché dans un circuit avec l'un desdits circuits d'accord (1, 3), en amont du détecteur (6), ce dispositif de transformation présentant une résistance négative suffisante pour compenser la résistance equivalente du circuit d'accord (3) auquel ce dispositif (4) est connecté, de manière à augmenter de façon substantielle l'acuité d'accord Q résultante de ce circuit d'accord. 9. Récepteur selon La revendication 8, dans Lequel Le dispositif de transformation d'impédance négative (4) présente en outre une résistance négative qui est environ égale à la résistance parallèle équivalente du circuit d'accord (3) auquel il est connect*,L: 10. Récepteur selon la revendication 8, dans lequel te dispositif de transformation d'impédance négative (4) comporte un amplificateur opérationnel (A1) avec une résistance (R1) et un condensateur (C5) connectes entre une borne d'entrée non inverseuse et une borne de sortie de cet amplificateur opérationnel, une deuxième résistance (R2) connectée entre une borne d'entrée inverseuse et la borne de sortie de cet amplificateur, de même qu'une troisième résistance (R3) connectée entre la borne d'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel et une source de poten- tiel de référence. 11. Récepteur selon la revendication 8, dans lequel l'acuité d'accord Q de la combinaison formée par les circuits d'accord (1, 3) et le dispositif de transforamtion d'impédance négative (4) augmente proportionnellement à la fréquence reçue. 12. Récepteur selon la revendication 11, dans lequel la sélectivité globale des circuits d'accord (1, 3) de ladite combinaison est constante quelle que soit la fréquence reçue, de sorte que la sélectivité du récepteur est à peu près constante quelle que soit la fréquence reçue.