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BELL TELEPHONE MANUFACTURING Co APPAREIL DE MESURE POUR ONDES ELECTROMAGNETIQUES COURTES.
L'invention se rapporte à des perfectionnements apportés aux appa- reils de mesure pour ondes électriques, et plus particulièrement aux appareils de ce genre utilisés pour mesurer les longueurs d'ondes des oscillations électriques à hautes fréquences.
Pour mesurer les longueurs des ondes courtes on a proposé d'utiliser le système dit à conducteur Lecher, lequel consiste en un appareil de mesure dans lequel les oscillations électriques reçues à hautes fréquences provoquent la créa- tion d'oscillations fixes le long d'une paire de conducteurs, la longueur de l'onde reçue étant déterminée par la lecture des positions des noeuds et des ventres le long des dits conducteurs. Les conducteurs sur lesquels les oscillations électri- ques à hautes fréquences sont appliquées peuvent de préférence être constitués par deux longs fils parallèles court-circuités à l'extrémité d'arrivée par un pont con- ducteur. On peut voir que si des oscillations sont appliquées à l'extrémité d'ar-
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rivée d'un tel système Lecher, des ondes fixes sont créées dans celui-ci.
Les positions des noeuds et des ventres des courants dans les conducteurs peuvent être déterminées de la lecture d'un index placé sur un deuxième pont, lequel peut être déplacé le long des conducteurs. La distance entre deux noeuds ou ventres consé- cutifs quelconques est la moitié de la longueur des ondes fixes.
Bien que le système Lecher puisse convenir dans'plusieurs cas, il est clair que la mesure des longueurs d'ondes avec cet appareil constitue une opéra- tion plutôt longue et délicate.
Parmi les inconvénients d'uh tel appareil on peut citer la présence d'un dispositif indicateur de courant, comme par exemple un couple thermo-électri- que avec ses connexions-et placé dans la région à haute fréquence de 1(appareil, ce qui introduit des perturbations résultant d'erreurs systématiques dans les me- sures.' On doit noter que la présence des conducteurs du galvanomètre, connectés au dit couple thermo-électrique, modifie la distribution du champ à haute fréquen- ce dans le voisinage des tiges oscillantes. Cet effet est particulièrement impor- tant qyand le réflecteur est près' du couple thermo-électrique.
Quand on utilise cet appareil pour des ondes très courtes, par exemple pour des ondes de longueurs de l'ordre de 20 cms., les perturbations introduites par les conducteurs du dispo- sitif indicateur de courant constituent une cause proéminente d'erreurs.
Les divers types d'appareils connus ne sont pas bien adaptés pour une mesure pratique et convenable avec un degré satisfaisant d'exactitude de la lon- gueur d'onde pour des oscillations électriques do hautes ou de très hautes fréquen- ces. Un des buts'de l'invention est d'annuler les difficultés et les restrictions ci-dessus mentionnées, et de prévoir un appareil, facilement adaptable pour la me- sure de longueurs d'ondes courtes ou très courtes.
Un autre but de l'invention est de réduire le temps nécessaire pour effectuer les mesures d'une longueur d'onde donnée.
Suivant un des faits caractéristiques de l'invention, un appareil de mesure du genre dans lequel la longueur d'onde est déduite de l'état d'oscillations d'une paire de tiges sur lesquelles des oscillations à hautes fréquences sont ap- pliquées, est prévu, un dispositif indicateur, protégé des oscillations à hautes fréquences, étant connecté aux tiges et alimenté avec du courant continu produit par exemple, par un couple thermo-électrique, de manière que l'état des oscillations
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des dites tiges 'soit indiqué.
Suivant un autre fait caractéristique de l'invention, un couple ther- mo-électrique est prévu et adapté pour interconnecter les deux dites tiges, le dit couple employé pouvant consister en deux fils de métaux différents soudés entre- eux, l'extrémité d'un des fils étant connectée à une tige tandis que l'extrémité de l'autre fil est connectée à la deuxième tige.
Dans les arrangements décrits, un pont est prévu entre les tiges sur lesquelles des oscillations électriques à hautes fréquences sont appliquées et adaptées pour court-circuiter les deux tiges en ce qui concerne les dites oscilla- tions à hautes fréquences, mais non le courant continu, ce pont étant constitué, par exemple, par une plaque métallique traversée par les tiges passant à travers une substance isolante. Par ce moyen les trous percés dans la dite plaque, en association avec les tiges conductrices, forment une paire de condensateurs présen- tant une très faible impédance pour les oscillations électriques à hautes fréquen- ces, et une grande résistance au courant continu.
La longueur des tiges dépassant le plan réflecteur est ajustable.
Un autre fait caractéristique de l'invention réside en ce que sur la face du plan réflecteur il y a seulement les projections des tiges et le dispositif indicateur de courant associé, par exemple le couple thermo-électrique, tandis qu'à l'arrière du dit plan, où les oscillations à hautes fréquences n'ont pas accès, il y a tout le mécanisme adapté pour varier la longueur des projections des tiges, le dispositif indicateur de courant, et aussi l'opérateur.
On étalonne l'appareil de mesure envisagé afin que les longueurs d' ondes correspondant à chaque longueur des projections des tiges soient connues.
Dès lors une longueur d'onde peut être déterminée de la lecture d'un simple point de résonance.
Suivant encore un autre point caractéristique de l'invention, la dis tance entre les deux tiges oscillantes peut être réglée de manière à modifier leur réaction afin de .réduire les pertes par radiation le long des dites tiges et d'ac- croître la précision des mesures. Le plan des deux tiges peut être adapté de ma- nière à pouvoir tourner afin que dans le cas d'ondes polarisées on puisse déter- miner la direction de réception maximum, et par suite la position du plan de polari- sation. On peut voir que dans ce cas l'appareil peut servir comme indicateur de direction.
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Encore un autre fait de l'invention réside dans la prévision d'un appareil de mesure pour ondes électriques, particulièrement adaptable pour ondes courtes, et comprenant en combinaison un système oscillateur formé principalement de deux tiges conductrices,parallèles de longueurs ajustables placées perpendicu- lairement à un plan réflecteur, lequel est adapté pour empêcher la propagation des oscillations à hautes fréquences le long des dites tiges au délà de la surface du dit plan réflecteur. Par ce moyen les dites tiges sont court-circuitées pour les oscillations à hautes fréquences, mais non pour le courant continu qui peut être propagé le long des dites tiges.
La longueur de celle-ci est ajustable de manière à amener le système des deux tiges associées avec le plan réflecteur en résonance avec les oscillations électriques à hautes fréquences reçues.
L'invention est mieux comprise de la description suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci;
La figure 1 représente schématiquement un appareil perfectionné de mesure pour ondes électriques.
La figure 2 représente des courbes de résonance obtenues avec l'arran gement de la figure 1.
La figure 3 montre un type de couple thermo-électrique du genre des tubes à vide.
La figure 4 se rapporte à une modification de l'arrangement de la fi- gure 1 utilisant un couple thermo-électrique du'genre de celui de la figure 3, qui a été modifié pour l'adapter au dit arrangement.
Les figures 5 et 6 montrent à titre d'exemples des moyens pour suppor- tér les tiges oscillantes sur le plan réflecteur.
Les figures 7 et 8 montrent un mode de construction de l'arrangement de la figure 1.
La'figure 9 est une vue détaillée du dispositif servant à mesurer la longueur des projections des tiges oscillantes.
La figure 10 se rapporte à un arrangement utilisé pour faire tourner le plan des tiges oscillantes.
Les figures 11 et 12 montrent les détails d'un mécanisme convenable pour régler la longueur et le plan des tiges.
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Considérant maintenant la fig.l, une paire de tiges oscillantes sont représentées en 1 et 2, tandis que 3 représente un couple thermo-électrique qui est branché à travers les extrémités des deux tiges 1 et 2. Un plan réflecteur 4 sert pour limiter les longueurs d'oscillation des tiges 1 et 2, lesquelles passent à travers le plan 4 par les trous 6 et 7 arrangés d'une manière telle que ce plan 4 constitue un court-circuit entre les tiges 1 et 2 pour les courants à hautes fré- quences, tandis que le courant continu, créé par le couple thermo-électrique 3, est propagé le long des tiges 1 et 2 sans perte pratique à travers le plan 4.
Quand les oscillations électriques à hautes fréquences sont appliquées sur les tiges 1 et 2, des ondes fixes sont créées sur ces tiges,, et en modifiant la longueur d'oscillation des tiges 1 et 2, le courant continu, créé par le couple thermo-électrique 3, est indiqué par le galvanomètre G connecté aux tiges 1 et 2.
Ce courant passe par un maximum quand la longueur oscillante des tiges 1 et 2 est en résonance avec les oscillations à hautes fréquences appliquées.
La figure 2 représente une courbe indiquant la variation de la dévia- tion D du galvanomètre G en fonction de la longueur X des tiges oscillantes quand des oscillations électriques à hautes fréquences, de longueur d'onde constante, sont appliquées sur le système. On peut voir que cette courbe présente une série de maxima M1, M2, M3, etc..., et on peut démontrer que la distance entra deux mn- xima quelconques, ou points de résonance, est égal à la moitié de la longueur d'on- de des oscillations à hautes fréquences reçues.
Cependant, afin de simplifier autant que possible la détermination d' une longueur d'onde, l'arrangement de la figure 1 peut être étalonné de manière qu'en observant un seul point de résonance, la longueur d'onde correspondante à la longueur de la tige oscillante peut être connue. L'étalonnage de l'appareil peut être fait par exemple par compaiaison avec un appareil de mesure standard qui peut être un appareil conforme à la présente description, mais dans lequel deux points de résonance sont déterminés.
La figure 3 montre un couple thermo-électrique du genre des tubes à vide, lequel comprend un fil de chauffe 8 sur lequel est appliqué le point de sou- dure 9 de deux fils 10 et 11 de matières différentes. Cet arrangement est placé à l'intérieur d'un tube à vide 12. On peut voir que ce dispositif comprend quatre bornes : deux bornes 13 et 14 pour le conducteur de chauffe, et deux bornes 15 et
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16 pour le courant, continu produit par le couple thermo-électrique. Ce couple ther. mo-électrique est adapté, pour l'arrangement envisagé, en soudant entre-eux les points 13 et 15 et les points 14 et 16, de sorte que le couple thermo-électrique présente seulement une paire de bornes 15 et 16.
Un des dites bornes est connectée à une des tiges oscillantes 1,tan- dis que l'autre borne est connectée à la deuxième borne oscillante 2. On peut voir que dans ce cas les tiges oscillantes 1 et 2 sont utilisées pour transmettre le courant continu créa par le couple thermo-électrique.
Bien qu'un arrangement utilisant.un couple thermo-électrique soit dé- crite il est clair qu'un autre indicateur de courants à hautes fréquences peut servir, comme par exemple un bolomètre utilisé comme indicateur de courants.
Dans l'arrangement montré fig.l, le couple thermo-électrique est seu- lement constitué par deux fils de métaux différents qui sont soudés entre-eux et placés dans un tube à vide 3. Cependant 1'arrangement indiqué fig.3 peut être uti- lisé de la manière indiquée fig.4, qui s'explique d'elle-même d'après ce qui a été dit précédemment.
Les figures 5 et 6 montrent, à titre d'exemples, comment les tiges 1 et'2 sont supportées à travers le plan réflecteur 4. Dans la figure 5, le plan ré- flecteur 4 est pourvu d'un trou 6 d'un diamètre légèrement plus grand que celui de la tige oscillante 1 qui passe, avec une légère friction, à travers le bloc 17 fait d'une substance isolante. Ce bloc est fixé d'une manière convenable au plan réflec- teur 4 et à l'armature de support.
La figure 6 montre ùn autre moyen de supporter la tige 1. Dans ce cas le bloc de matière isolante, par exemple un tube en mica, est placé à l'intérieur du trou 6 prévu dans l'épaisseur du plan réflecteur 4. Dans ce cas aussi, le tube
1 passe à travers le dit tube de mica avec une légère friction. On peut voir que le tube 1 et le plan réflecteur 4 constituent deux plaques d'un condensateur qui offre une très faible impédance pour les hautes fréquences, tandis qu'il offre une très grande résistance au courant continu. Par conséquent les deux tiges 1 et 2 de la figure'1 ne sont pas court-circuitées pour le courant continu par le plan 4, mais sont court-circuitées pour le courant à hautes fréquences vu la faible impédan- ce offerte par le condensateur formé par le plan 4 et les tiges 1 et 2.
Dans cer- tains cas, il peut être nécessaire de modifier la distance des tiges oscillantes 1
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et 2 afin de régler leur réaction et d'accroître la précision des mesures. En vue d'obtenir cette facilité, le plan réflecteur 4 peut être découpé le long de l'axe Y-Y' et constitué par deux plans glissant l'un sur l'autre. Un des dits plans peut être fixé tandis que l'autre est déplacé au moyen d'un mécanisme à vis.
Les figures7 et 8 montrent à titre d'exemple un mode de réalisation de l'arrangement de la fig.l. Sur ces figures les mêmes places sont désignées par les mêmes chiffres de référence. Les tiges oscillantes sont indiquées en 1 et 2, le couple thermo-électrique est montré en 3, et le plan réflecteur est désigné par 4. Celui-ci est constitué par une feuille métallique fixée sur un bâti 19 sur le- quel une paire de consoles 20 et 21 sont prévues pour maintenir le plan réflecteur dans la position voulue. Les consoles 20 et 21 sont fixées sur une pièce de sup- port 22 adaptée pour être fixée sur un trépied. La longueur des tiges oscillantes 1 et 2 peut être réglée au moyen du mécanisme moteur 23 qui est commandé par une roue à tête moletée 35.
La longueur des projections des tiges est déterminée au moyen d'une échelle graduée indiquée en 25.
La figure 9 montre, avec plus de détails, le mécanisme moteur repré- senté figs. 7 et 8. On peut voir sur cette figure comment est monté le couple ther- mo-électriqe 3 sur l'extrémité des tiges oncilantes. Uno petite;) longueur du fil d'amenée dans le conducteur du couple thermo-électri'que est attachée à de petites pièces d'extrémité 1'. Les extrémités des tiges 1 et 2 sont pourvues d'une partie filetée sur laquelle les pièces d'extrémité l' peuvent se visser.
La figure 10 représente l'arrangement servant pour faire tourner le plan des tiges oscillantes 1 et 2.
Le mécanisme servant à faire tourner le plan de polarisation et à faire varier et mesurer la longueur des tiges oscillantes, est mieux compris d'a- près les figures 11 et 12. Sur la figure 11, le plan réflecteur 4 est formé de deux parties 4 et 4'. La partie 4' est montée de manière à pouvoir tourner d'un angle donné quand le niveau 26 est mù dans la direction voulue. A l'arrière de la partie 4, qui peut être constituée d'une feuille de cuivre, est un bloc de support 4" sur lequel le dit plan réflecteur est fixé par des moyens appropriés. Ce supe port est maintenu en position par le bâti de l'appareil.
Les tiges oscillantes 1 et 2 sont supportées par un bloc de matière isolante 17 qui est inséré dans'une cavité prévue dans l'épaisseur de la partie mo-
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bile 4' du plan réflecteur. Les tiges 1 et 2 passent à travers le bloc 17 en pro- duisant une légère friction, puis traverse les trous 6 et7 percés dans la partie mobile du plan réflecteur. Ces trous 6 et7 ont un diamètre quelque peu plus grand que celui des tiges 1 et 2, de manière que les dites tiges ne touchent pas la par- @ tie 4''et que le courant continu puisse être transmis le long des tiges 1 et 2.
Sur la partie 4' est fixé un bloc annulaire 27 sur lequel est vissé en 28 un tube 23. Impartie 4', le bloc 27 et le tube 23 forment .un assemblage qui peut tourner d'un certain angle quand le levier 26 est poussé dans la direction voulue. L'angle de rotation de cet assemblage est mesuré au moyen de l'échelle graduée placée sur l'arrière du blob de support 4". @ l'intérieur du bloc 23 est une pièce cylindri- que 31 pouvant tourner, cette pièce présentant à l'intérieur un filet de vis 32 dana lequel la pièce filetée 33 s'engage. Cette pièce filetée porte les tiges os- @ cillantes 1 et 2 et une échelle graduée 25 adaptée pour mesurer la longueur des tiges 1 et 2 dépassant le plan réflecteur.
Le rebord du disque moleté 34 porte un index gradué qui, avec'l'échelle 25, constituent une lecture micro-métrique. La périphérie du disqùe 34 est moletée de manière à pouvoir tourner ce disque à la main. Contre la face supérieure de la pièce cylindrique 31 est fixé un disque 24 qui est maintenu en position au moyen de trois tiges 36,37 et 38 fixées au disque 24 par des vis. La pièce filetée 33, portant les tiges oscillantes 1 et 2, est pourvue de trous à travers lesquels les tiges 36,37 et 38 passent sans friction ou avec une très faible friction.
Le fonctionnement du dispositif décrit est le suivant
Quand la pièce 31 est tournée à la main, en exerçant l'action sur la partie moletée 34, la pièce 33, qui ne peut tourner, est alors soumise à un mouve- ment de translation proportionnel au mouvement de rotation de la pièce 31. Ce mou- vement résulte du fait que la pièce 31 peut seulement tourner, mais ne peut se mou- voir latérallement. Comme il a été expliqué ci-dessus, les tiges 1 et 2 peuvent servir pour transmettre à un galvanomètre le courant continu créé par les oscilla- tions à hautes fréquences vers un indicateur à courant continu. L'arrangement tel que montré sur la figure 11, et les conducteurs 39 et 40 du galvanomètre sont con- venablement connectés aux tiges oscillantes 1 et 2.
En faisant tourner le plan des tiges 1 et 2 il est possible de déter- miner si les ondes reçues sont polarisées, et si c'est le cas, il est aussi possi-
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ble, au moyen de l'échelle placée sur l'arrière du support 4", de mesurer la po- sition relative du plan de polarisation.
Il est clair que les faits exposés ici peuvent s'appliquer à des ar- rangements fortement différents de ceux montres, sans se départir de l'esprit même de l'invention.
REVENDICATIONS.
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1 - Appareil de mesure pour ondes électriques du type dans lequel la longueur d'onde est déduite de l'état d'oscillation électrique d'une paire de ti- ges, sur lesquelles des oscillations à hautes fréquences sont appliquées, carac- térisé en ce qu'un dispositif indicateur, profané des oscillations à hautes fré- quonces, est connecté aux tiges et est alimenté de courant continu produit, par exemple, par un couple thermo-électrique branché sur ces dites -tiges, de manière que l'état des oscillations des dites tiges ost indiqué.
2 - Appareil de mesure pour ondes électriques, suivant la revendica- tion 1, dans lequel un pont est prévu et adapté pour court-circuiter les deux dites tiges pour les oscillations à hautes fréquences, mais non pour le courant continu, le dit pont étant constitué par une plaque métallique traversée par les dites tiges qui passent à travers une substance isolante (par exemple de l'air), de telle sorte que les trous prévus dans la dite plaque, en association avec les tiges cond.uctri- ces, constituent une paire de condensateurs ayant une très faible impédance pour les oscillations électriques à hautes fréquences, mais une très grande résistance pour le courant continu.
3 - Appareil de mesure pour ondes électriques, suivant les revendica- tions 1 ou 2, dans lequel le dit pont est constitué par une feuille métallique dont les dimensions sont d'amplitudes suffisantes pour réfléchir efficacement les oscil- lations à hautes fréquences, par exemple, ces dimensions pouvant être du même ordre d'amplitude que les longueurs d'ondes devant être mesurées.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.