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"PERFECTIONNEMENTS AUX BOBINES D'INDUCTANCE A HAUTE FRéQUENCE"
Cette invention concerne les bobines d'inductance à haute fréquence du genre de celles qu'on emploie, par exemple, dans les appareils de radiorécoption, et du genre comportant des noyaux magnétiques composés de fer ou d'une autre matière magnétique finement divisée dont les particules sont isolées les unesdes autres en vue de réduire au minimum les courants de Foucault.
L'invention a pour objet un procédé perfectionné pour établir des bobines d'inductance du genre dans lequel l'enroulement de la bobine est fixe par rapport au noyau magnétique, et en particulier une construction qui est peu
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conteuse à établir, permet de tirer le maximum d'avantage de,,l'emploi de machines automatiques pour la fabrication et facilite la fabrication de séries de bobines dont les constantes électriques sont à très peu de chose près identiques.
Suivant l'invention, une bobine d'inductance du genre mentionné comporte un enroulement à plusieurs cou- ches d'un type dans lequel les spires successives se croisent ou sont autrement disposées de façon à diminuer la capacité entre les parties adjacentes de l'enroulement et sont enroulées directement sur le noyau de fer en pou" dre.
L'invention a en outre pour objet une bobine du genre susmentionné dans laquelle, au taux élevé de l'indue,;, tance désirée est assuré par rapport aux pertes de dissi- pation non désirées par l'application d'une forme et de proportions qui seront décrites plus loin.
L'échelle des fréquences pratiquement utilisées dans la télégraphie sans fil et la radiaphonie et dans la communication par fréquences porteuses et auxquelles se prête la présente bobine à haute fréquence peut être con- sidérée canne s'étendant approximativement de 30.000 cy- ales par seconde à 3. 000.000 cycles par seconde.
Pour le but de cette description, la gamme des fréquences com- prises entre 30.000 et 100.000 cycles par seconde peut être considérée canne étant la partie basse de l'échelle à haute fréquence, la gamme comprise entre 100.000 et 500.000 peut être considérée comme étant la partie moyenne de l'échel- le à haute fréquence et la gamme comprise entre 500.000 et
3.
000.000 peut être considérée comme étant la partie haute de l'échelle à haute fréquence, chacune de ces parties étant
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La présente bobine d'inductance à haute fréquence est susceptible d'être appliquée dans des conditions très variables en ce qui concerne chacune des dimensions élec- triques principales de la bobine elle-même et la gamme des fréquences dans laquelle elle peut être employée avanta- geusement. Pour tout groupe particulier donné de conditions,
on verra que l'invention offre un procédé permettant de déterminer toutes les dimensions physiques d'une bobine d'inductance possédant les meilleures caractéristiques de travail qu'il ait été possible d'obtenir jusqu' à ce jour et d'effectuer ainsi la construction complète de cette - bobine. Dans chaque cas , la bobine établie suivant les enseignements de la présente description aura des oarac- téristiques de travail plus avantageuses à toute fréquence particulière,outre que, lorsque la fréquence variera entre les limites d'une échelle considérable, ses caractéristiques se canporteront d'une façon qui diffère essentiellement de celle de tous les dispositifs d'inductance antérieurs, quels qu'ils soient.
Dans de nombreux cas, il est désirable d'envelopper les bobines d'inductance à haute fréquence (ou les dispo- si-tifs dans lesquels ces bobines sont employées) par des blindages métalliques afin d'empêcher que d'autres éléments de l'appareil influent sur elles et d'isoler les champs magnétique et électrique de la bobine elle-même. Une des caractéristiques remarquables de la présente bobine d'in- dustance à haute fréquence est qu'elle peut être renfermée à l'intérieur de blindages plus petits que ceux qui se- raient nécessaires pour éviter des pertes excessives dans une bobine d'inductance du type usuel,, même dans le cas où le diamètre maximum de la présente bobine serait plus grand
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que le diamètre de la bobine usuelle de même inductance.
L'invention offre un dispositif permettant de dé- terminer les dimensions idéales d'une bobine d'inductance pour tout groupe particulier donné de conditions relatives à la construction. Toutefois, en général, on verra qu'il est désirable de s'écarter légèrement de ces dimensions idéales en vue d'adapter la construction aux conditions particu- lières de la fabrication envisagée. Par exemple, il peut être désirable d'employer des dimensions ou types de con- ducteurs différents de ceux qui dameraient les meilleurs résultats ou d'appliquer., pour les enroulements ou d'autres parties de la construction, des dimensions qui s'adaptent à l'appareillage ou équipement particulier dont on dispose pour leur fabrication.
Il est bien entendu, par conséquent, que ces différences entre les dimensions idéales et les dimensions réellement adoptées dans la pratique rentrent dans le cadre de cette invention.
Pour mieux faire comprendre l'invention, on la dé- orira ci-après en se référant au dessin annexé , dans lequel :
Figé 1 est une vue en perspective de l'ensemble d'une bobine d'inductance à hante fréquence établie suiTant l'invention.
Fig. 2 représente schématiquement par deux vues désignées par a et h une bobine d'inductance à haute fré- quence du genre de celle de Fig. 1.
Fig. 3 est une vue analogue à Fig. 1 représentant une bobine à haute fréquence suivant l'invention particu- lièrement établie en vue de son emploi dans la partie haute de l'échelle à haute fréquence.
Fig. 4 est une vue analogue à Fig. 1 représentant une autre bobine à haute fréquence suivant l'invention par-
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ticulièrement établie en vue de son emploi dans la par- tie moyenne de l'échelle à haute fréquence.
Fige 5 est un diagramme représentant la relation entre la résistance à haute fréquence de bobines d'induc- tance établies suivant l'invention et la fréquence.
Dans la Fig. 1, on voit que la présente bobine à haute fréquence est componée essentiellement de deux parties, savoir d'un enroulement 1 et d'un noyau 2. L'enroulement 1 est de préférence du type quelquefois appelé "enroule" msnt en lattis" ou ''enroulement universel" Les enroule- ments de ce genre sont bien connus de l'home du métier et s ont établis sur des machines spécialement construites à cet effet. Il sont particulièrement caractérisés par le fait que les spires d'une couche quelconque no sont pas parallè- les aux spires des couches situées directement au-dessus et au-dessous de la couche envisagée.
Les avantages de ce type d'enroulement ainsi que les précautions supplémen-- taires qu'il convient de prendre dans son utilisation seront mis en évidence au cours de ce qui suit.
Le noyau 2 de Fig. 1 est un noyau de fer conte- nant des particules magnétiques isolées individuellement et extrêmement fines qui sont compressées avec un liant con- vsnable de façon à posséder une perméabilité apparente dé- sirée. Une matière magnétique de ce genre et les procédés appliqués pour la fabriquer ont été décrite récemment dans les brevets anglais N 366.475 du 6 août 1929 et N 403. 368 du 16 mars 1931 et dans d'autres brevets et publications, tant aux Etats-Unis qu'on Europe.
L'invention réside, non pas dans les dispositions d'enroulement appliquées, ni dans la matière magnétique entrant dans la construction des noyaux magnétiques, mais
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dans la façon dont l'enroulement et le noyau coopèrent, en raison de leurs dimensions et proportions et en raison de la relation physique qu'ils ont entre eux.
Les inducteurs à noyau de fer ont été employés au début de la téléphaphie sans fil. Toutefois, en général, leur emploi a été limité à la partie basse de l'échelle à haute fréquence et les noyaux de fer ont été constitués par des empilages de tôle ou "feuilletages'. Pour diminuer les pertes d'énergie créées dans ces noyaux de fer, on a diminué l'épaisseur des feuilles et ce, dans certains cas, jusqu'à une valeur aussi faible que 0,025 mm. Canne il n'était guère possible de fabriquer pour une dépense rai- aonnable des feuilles de métal ferreux encore plus minces, en a employé, en vue d'effectuer une nouvelle réduction des pertes, des noyaux de matière ferreuse en poudre.
Ces poudres ferreuses étaient soit contenues dans un ré- cipient convenable, pour constituer un corps de noyau, aoit agglomérées sous f orme d'une masse solide de forme convenable à, l'aide de divers liants. Toutefois, avant la date des brevets anglais susmentionnée, à la connaissance de la demanderesse, les particules ferreuses employées dans ces noyaux n'avaient en aucun cas été isolées individuel- lement et possédé le degré extrême de finesse et le degré élevé de pureté de la teneur en fer qui sont envisagés dans la présente invention. Les particules de ces noyaux antérieurs n'étaient pas isolées individuellement, ou bien, si elles l'étaient, la matière adoptée pour l'isolement était d'une nature telle qu'elle empêchait la réduction des pertes à, la valeur extrêmement faible qu'on envisage sui- vant la présente invention.
A la suite de ces premières expériences faites
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avec des bobines d'inductance à noyau de fer, et étant donné que ces bobines n' ont pas donné satisfaction et que, en outre, telles qu'elles étaient alors construites, les bobines à noyau d'air étaient de beaucoup supérieures aux meilleures bobines à noyau de fer susceptibles d'être construites à cette époque, au ,moins dans les parties moyenne;
et haute de l'échelle à haute fréquence, tous ceux qui s'oc- cupaient alors des questions de signalisation à haute fré- quenoe abandonnèrent plus ou moins complètement tous les efforts tentés en vue d'établir des bobines à haute fréquence à noyau de fer satisfaisantes et tournèrent leur atten- tion vers le développement de bobines à noyau d'air, qui donnaient des résultats de plus en plus satisfaisants.
Dès 1918, on avait reconnu que la forme la plus efficace de la bobine d'inductance à noyau d'air, pour les applications à haute fréquence, est un solénoide à une seu- le coucha dont le rapport entre le diamètre et la longueur est approximativement 2,46 et que la meilleure forme de con- ducteur à employer pour établir un solénoide de ce genre est celui comportant plusieurs brins isolés. D'autres perfectionnements apportés à ces bobines ont démontré qu'il est avantageux, en particulier pour les fréquences relati- vement élevées, d'enrouler les spires, non pas très près les unes des autres, mais en laissant entre elles un espa- ce approximativement égal au diamètre du fil lui-même cha- que fois qu'une' telle construction est possible.
En raison de la difficulté d'adapter un solénoide à couche unique ayant le rapport idéal entre le diamètre et la longueur aux appareils les plus perfectionnés tels que, par exemple,, ceux qu'on utilise actuellement dans les ré- capteurs de radiodiffusion. Intendance générale de la
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construction a été de s'écarter des proportions idéales, de sorte que les radiorécepteurs modernes emploient des sole- noîdes à une seule couche dont le rapport du diamètre à la longueur ne dépasse guère 0,4.
Les amplificateurs à fréquence intermédiaire du récepteur du type superhétérodyne sent normalement éta- blis pour travailler à une fréquence appartenant à ce qu' on a appelé la partie moyenne de l'échelle à hante fréquence.
Comme ces amplificateurs sont établis peur travailler à une fréquence fixe et que, d'autre part, les relais thermioniques modernes ont des: pouvoirs d'amplification très élevés, il est possible d'utiliser des types de bobines d'inductance à noyau d'air ne possédant qu'une efficacité relativement faible et qu'on ne pouvait pas employer avec succès dans les circuits résonnants des amplificateurs à haute fréquence destinés à être accordés sur une bande de fréquence appar- tenant à ce qu' on a appelé la partie haute de l'échelle des hautes fréquences.
Ainsi, des types d'enroulement dé- pourvus de noyaux de fer et analogues, dans leurs aspects généraux, aux enroulements envisagés par la présente inven- tion et désignés par "enroalements en lattis" ou "enrou- lements universels" ont été employés dans ces amplifier teurs à fréquence moyenne. Cet emploi d'enroulements de ce type ne doit pas être confondu avec l'emploi, dans la pré- sente bobine d'inductance à haute fréquence, d'enroulements d'un genre similaire et établis d'une façon similaire.. Ainsi qu'il ressortira de ce qui suit, ceci est dû au fait que l'application d'un noyau ferro-magnétique modifie complè- tement les problèmes de la construction et les dimensions physiques de la bobine d'inductance à haute fréquence résultante.
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En tenant compte du fait qu'une bobine d'inductance est calculée de façon qu'elle possède une inductance par- tioulière désirée, exprimée en microhenrys au millihenrys, on remarquera que deux autres dimensions électriques in- terviennent dans la construction et jouent un rôle impor- tant dans la détermination de son utilité. Ces autres di- mensions sont la résistance et la capacité du dispositif, la capacité étant quelquefois désignée sous l'appellation de capacité "répartie".
Dans une bobine d'inductance à noyau d'air, la résistance est déterminée par plusieurs facteurs. Les di- mensions et la construction du conducteur ainsi que la matière dont il est fait constituent un premier groupe de considérations. On emploie normalement le fil de cuivre, mais, dans certains cas spéciaux, on a employé des fils de fer et d'autres métaux plus résistants que le cuivre. Etant donné que le champ magnétique engendré dans une spire quelconque d'une bobine et dans les spires adjacentes donne naissance à de faibles courants électriques dans la spire envisagée,les courants à haute fréquence ne peuvent se mou- voir, en général, qu'à la surface d'un conducteur.
Les cou- rants de Foucault créée dans le fil par ces champs magnéti- ques donnent naissance à des forces contre-électromotrices qui empêchent le courant d'atteindre les parties centrales du fil. Ceci augmente notablement la résistance effective du conducteur, cet effet croissant avec la fréquence.
Une seconde considération réside dans le type d'isolement appliqué non seulement pour entourer le conduc- leur lui-même, mais aussi pour constituer le support sur lequel la bobine est enroulée. Canne il règne un champ électrostatique entre les spires d'une bobine en raison des différences de voltage, il se produit, en général,
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des pertes diélectriques dans la matière isolante. On peut réduire ces pertes au minimum en diminuant, la quantité de matière isolante nécessaire pour isoler les spires de la bobine et pour supporter celle-ci et en adoptant des matières isolantes dont les pertes inhérentes sont faibles.
On voit par conséquent qu'on peut réduire au minimum les pertes de dissipation, et par conséquent la résistance effective, d.'une bobine d'inductance à haute fréquence à noyau d'air en construisant cette bobine de façon qu'elle possède une longueur minimum de fil pour une inductance donnée et une quantité minimum de diélec- trique. Toutefois, toute tentative effectuée à l'effet d'améliorer l'efficacité d'une bobine à noyau d'air en concentrant les spires dans un petit espace afin d'obte- nir l'inductance désirée avec une quantité de fil rela- tivement faible, diminue notablement les pertes diélectriques, alors même qu'on aurait aussidiminué la quantité de dieu lectrique appliquée, parce que cette concentration augmen- te l'intensité du champ électrcstatique régnant entre les spires de la bobine.
Toutefois, dans la présente bobine d'inductance à noyau de fer, en raison de la perméabilité effective du noyau, la longueur de fil nécessaire pour produire une inductance désirée est notablement diminuée. Ceci a pour effet de diminuer les pertes dues au fil lui-même sans qu'il en résulte aucun accroissement des pertes dues à la matière isolante parce que , en général, la quantité de matière isolante employée est moindre. Par contre, le fer lui-même introduit de nouvelles pertes et tend par censé** quent à augmenter la résistance effective du dispositif entier.
Par conséquent, l'emploi satisfaisant d'un noyau
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de fer exige que ce noyau soit d'une nature telle que les pertes qu'il introduit sont notablement inférieures aux pertes qui ont été éliminées en raison de la diminution de la quantité de fil et de matière isolante nécessaire peur l'inductance donnée.
La résistance à haute fréquence du fil, les per- tes dues à la matière isolante et les pertes dues au noyau de fer sont des facteurs qui, tous, augmentent avec la fré- quence. Les pertes dans le noyau de fer augmentent un peu plus rapidement avec la fréquence que les pertes dans le fil et dans la matière isolante. Dans la partie basse de l'échelle des hautes fréquences,l'éccroissement que subissent les pertes comme 'résultat de la présence du noyau est beau- coup plus faible que la diminution qu'elles subissent car me résultat de l'emploi d'une quantité notablement plus faible de fil et de matière isolante pour la même inductance.
Dans cette partie de l'échelle, par conséquent, la bobine d'inductance à noyau de fer suivant l'invention possède une efficacité de beaucoup supérieure à celle d'une bobine à noyau d'air de même inductance. A mesure que la fré- quence augmente et que les pertes subissent un accrois- sement correspondant$l'avantage obtenu par l'application du noyau de fer diminue graduellement mais,en tous les points des parties basse; , moyenne et haute de l'échelle des hautes fré- quences,, la bobine à haute fréquence à noyau de fer suivant l'invention est supérieure à une bobine à noyau d'air de même inductance.
Came exemple de l'avantage qui vient d'être indi- qué, on remarquera qu'une bobine à haute fréquence établie suivant l'invention possède, lorsqu'on la mesure à une fré- quence de 2.000.000 cycles par seconde, une inductance de
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70% supérieure à celle d'une bobine identique mais ne com- portant pas le noyau de fer, alors que sa résistance à haute fréquence n'est supérieure que de 26% à celle de cette dernière.
Le rapport de la réactance à la résistance d'une bobine de ce genre, c'est-à-dire la valeur "Q" communément employée par les ingénieurs spécialisés dans les applications de la haute fréquence, sera de l'ordre de 165 sous une fré- quence de 1.200.000 cycles par seconde, alors que ce rapport est 144 dans le cas d'une bobine à noyau d'air établie suivant les derniers perfectionnements de la construction usuelle, à. la même fréquence. A 600.000 cycles par seconde, la valeur "Q" de la même bobine à noyau de fer aura atteint 214, alors que la valeur "Q" de la bobine à noyau d'air sera tombée à 140. A cette fréquence,la bobine à noyau de fer est de 53% supérieure.
La capacité répartie d'un enroulement est nuisi- ble à deux points de vue. En premier lieu, la perte réflé- chie dans la résistance apparente de la bobine est due aux pertes diélectriques de la matière isolante qui constitue le diélectrique de la capacité, est d'autant plus grande que la capacité est plus grande.
De plus, si la capacité répartie est grande, il peut être impossible d'accorder la bobine, à l'aide d'un condensateur externe, sur une fréquence élevée désirée, l'inductance de la bobine donne à celle-ci, con- jointement avec sa capacité répartie, une fréquence fon- damentale propre au-delà de laquelle il n'est plus possible de l'accorder à l'aide d'un dispositif extérieur, et cette fréquence naturelle peut être très gênante dans des appli- cations particulières.
Canne l'application d'un noyau de fer possédant dos caractéristiques de pertes convenables permet de dimi-
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nuer notablement la longueur de fil que doit comporter la bobine pour posséder une inductance particulière, il est possible de diminuer en même temps la capacité répartie de la bobine en diminuait la longuer de cette bobine.
La diminution de la capacité répartie augmente notablement la fréquence résonante de la bobine et diminue aussi les per- tes diélectriques de la matière isolante, qui constituent une partie de la résistance effective de la bobine Came on l'a dit précédemment, la grandeur du cou- rant qui traverse les dispositifs d'inductance à haute fréquence envisagés suivant l'invention est si faible qu'elle ne détermine pas la section de fil nécessaire. Les bobines sont par conséquent établies à l'aide d'un fil qui convient du point de vue mécanique et qui peut être employé avec succès sur des bobineuses universelles.
Dans le cas de bo- bines destinées à être employées dans la partie basse de l'échelle des hautes fréquences, on peut se servir d'un fil massif tel que, par exemple,le fil ? 38 (jauge Brown et Sharpe) isolé à l'émail et à la soie. Dans les parties moyenne et haute del'échelle des hautes fréquences, il est préférable d'employer un fil composé de plusieurs brins à isolement d'émail enveloppés par une seule gaine isolante de soie. Comme le diamètre du fil n'est pas déterminé par le courant, les brins peuvent être faits d'un fil N 41' (jauge B & S), fil qu'il est possible de fabriquer mécani* quement et qui est satisfaisant en service. Dans la partie moyenne de l'échelle des hautes fréquences, on peut employer sept brins de ce genre, mais il est préférable d'en employer dix dans la partie haute.
Il va de soi que les proportions préférées de la bobine seront légèrement modifiées avec des fils d'autres dimensions. Il est préférable de se ser-
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vir d'un fil muni d'un isolement de soie entourant le groupe de brins , car l'emploi d'un fil de ce genre est satis- faisant sur les machines à bobiner et assure un isolement adéquat entre les spires avec une faible perte diélectrique.
L'emploi d'un autre isolement influerait aussi légèrement sur les dimensions idéales de la bobine.
Pour les parties basse et moyenne de l'échelle des hautes fréquences, l'enroulement peut être serré ou à spires jointives mais, dans le cas de bobines destinées à être utilisées dans la partie haute de l'échelle des hautes fré- quences, il est préférable de ménager entre les spires un espace sensiblement égal au diamètre total du conducteur multiple, en vue de diminuer la capacité entre les parties contiguës d'une spire. Si l'on adoptait un espacement plus grand que celui qui vient d'être indiqué, les dimensions idéales seraient légèrement modifiées, sans que ceci con- tribue notablement à diminuer la capacité.
En ce qui concerne les croisements; de l'enroulement, les dimensions idéales des bobines destinées à être u- tilisées dans la partie moyenne de l'échelle des hautes fréquences impliquent que la distance angulaire sur laquelle chaque convolution de l'enroulement passe d'un côté de la bobine à l'autre et revient de ce dernier côté au premier devra être légèrement supérieure à 360 . Dans la partie haute de l'échelle des hautes fréquences, le nombre des croisements effectués sur 360 peut avantageusement attein- dre six. Toute variation dans le nombre de croisements aura aussi un léger effet sur les proportions idéales de l'enroulement.
Il est préférable d'enrouler les bobines direc- tement sur le noyau, en employant du papier ou une autre
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matière isolante convenable ayant une épaisseur de 0,05 mm. environ, pour isoler la première couche du noyau. Dans les bobines de très grande inductance, il peut être dé- sirable d'augmenter l'épaisseur de ce tube isolant sur lequel est enroulée la bobine. Dans tous les cas, la Ion** gueur du tube isolant ne sera de préférence que légèrement supérieure à la longueur de la bobine.
En tenant compte des divers facteurs qui influen- cent la construction d'une bobine à haute fréquence, comme il a été indiqué précédemment, il convient maintenant de noter que les inductances qu'on exige normalement des bo- bines à haute fréquence sont en général inversement propor- tionnelles à la fréquence à laquelle elles sont appelées à être utilisées. Par exemple,, à une fréquence moyenne de 175.000 cycles, il est usuel d'employer une inductance d'en- viron 8.000 microhenrys avec une capacité d'accord d'environ 120 micromicrofarads. Sous une fréquence intermédiaire de 456. 000 cycles,, toutefois, l'inductance usuelle sera de l'ordre de 1.500 microhenrys, avec une capacité d'accord d'environ 70 micromicrofarads.
Dans les bobines destinées à l'échelle des fréquences qui interviennent dans la radio- diffusion, c'est-à-dire comprises entre 550.000 et 1.500.000 cycles, l'inductance usuelle est d'environ 250 microhenrys et son accord sur la limite supérieure de l'échelle est effectué avec une capacité minimum d'environ 30 micromi- crofarads.
Lorsqu'on spécifie les proportions qui déterminent la construction de la présente bobine d'inductance à haute fréquence pour toute inductance désirée, il est par conséquent bien entendu que, dans tout cas particulier, on entend donner aux inductances des valeurs de l'ordre de
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celles qui sont habituellement employées à l'heure actuelle.
Toutefois,, lorsqu'on désirera une bobine établie suivant l'invention, mais dont l'inductancediffère grandement de celle habituellement employée sous la fréquence ou échelle de fréquences envisagée, on trouvera que les proportions qu'il convient de lui donner déterminent encore la meilleure construction mais que, en général, il sera préférable de choisir une grosseur de fil qui donne l'inductance désirée entre les limites de proportions de la bobine. Par exemple, s'il s'agit d'établir une bobine dont l'inductance est beaucoup plus grande que celle communément appliquée, en choisira un conducteur dont le diamètre externe est convena- blement plus petit, afin de permettre de placer beaucoup plus de spires approximativement dans le même espace, tout en maintenant les proportions de la bobine.
D'un autre côté, si l'on désire une inductance beaucoup plus faible, cn pourra augmenter le diamètre externe du conducteur, le nombre de brins, la grosseur des brins individuels ou l'es- pace séparant les spires pour conserver de nouveau les proportions de la bobine.
Comme le noyau de fer partage les propriétés d'un isolant et d'un conducteur, il est essentiel de disposer la bobine de façon que les spires de l'enroulement soient aussi rapprochées du noyau que cela est pratiquement possible.
A cet effet, un enroulement en lattis ou universel dont le rapport entre la longueur et la hauteur radiale est beaucoup plus grand que l'unité est avantageux. Si l'on se reporte à la lige 2, selon l'inductance et la fréquence à laquelle la bobine est appelée à être utilisée,la forme idéale de l'enroulement est déterminée par l'expression 0,375 d < C < 0,66 d.
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Si l'on se reporte de nouveau à la Fig. 2, on remarquera que le noyau de fer est placé au centre du trou de l'enroulement et fait saillie légèrement de chaque côté.
La longueur idéale du noyau peut être exprimée corne suit : 0,75 A < B < 1,5 A. Si l'en diminue notablement la longueur par rapport à la limite inférieure donnée ci-dessus, la perméabilité apparente du noyau diminue et il faut un plus grand nombre de spires (ce qui entraîne plus de fil et des pertes plus grandes) pour obtenir une inductance donnée.
Si l'on augmente notablement la longueur du noyau au-delà du maximum indiqué ci-dessus, on n'obtiendra qu'une faible diminution de la quantité de fil pour une inductance don,- née.
La relation idéale entre la hauteur de l'enroulement et le diamètre externe du noyau peut être exprimée comme suit : 10,4 A < D < 0,9 A. Entre ces limites, la bobine complète aura une capacité minimum et une résistance minimum pour une inductance donnée. Si l'on désire que la bobine soit en résonance sur quelque fréquence particulière, on pourra obtenir une capacité répartie plus élevée en augmentant le diamètre du noyau ou en diminuant le nombre de spires de l'enroulement. D'un autre côté, si l'on désire une capacité répartie extrêmement faible aux dépens d'un léger accrois" sement de la résistance, on pourra obtenir ce résultat en diminuant la longueur de l'enroulement et en augmentant son nombre de spires.
Le noyau 2 de Fig. 2 est tubulaire. L'expérience a montré que la partie centrale d'un noyau plein n'augmente la perméabilité apparente que dans une très faible mesure.
En donnant au noyau une forme tubulaire, la quantité de ma- tière magnétique nécessaire est moindre et la bobine ter-
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minée présente un trou commode pour le montage sur toute ti- ge ou axe convenable, ce dernier étant de préférence fait d'une matière isolante. La relation idéale existant entre l'épaisseur de la paroi du noyau et son diamètre externe peut être exprimée canne suit: 0,2 A < E < 0,4 A. Le fait d'augmenter l'épaisseur de la paroi du noyau par rapport aux proportions ausindiquées ne détermine qu'un très faible accroissement de la perméabilité apparente, mais entraîne un accroissement disproportionné des pertes.
Lorsqu'on diminue au contraire cette épaisseur au delà des proportions susindiquées, la perméabilité apparente du noyau diminue notablement sans que ceci entraîne une di- mimtion proportionnée des pertes.
Comme exemple d'une bobine d'inductance à haute fréquence établie conformément aux proportions susindi- quées et suivant l'invention, on donnera les chiffres suivants
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<tb> Fréquence <SEP> 456 <SEP> kilocycles
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<tb> Inductance <SEP> 1. <SEP> 500 <SEP> microhenrys
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<tb> Résistance <SEP> 27 <SEP> ohms
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<tb> Capacité <SEP> 2,9 <SEP> micromicrofarads
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<tb> Rapport <SEP> de <SEP> la <SEP> réactance
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<tb> à <SEP> la <SEP> résistance <SEP> Q <SEP> = <SEP> WL/R <SEP> 160
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<tb> Diamètre <SEP> externe <SEP> du <SEP> noyau <SEP> 9,525 <SEP> mm.
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Longueur <SEP> du <SEP> noyau <SEP> 12,7 <SEP> mm.
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<tb>
<tb>
Epaisseur <SEP> de <SEP> paroi <SEP> du <SEP> noyau <SEP> 2,21 <SEP> mm.
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Longueur <SEP> de <SEP> 1 <SEP> enroulement. <SEP> 3,05 <SEP> mm.
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Hauteur <SEP> de <SEP> l'enroulement <SEP> 4,87 <SEP> mn.
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Nombre <SEP> de <SEP> spires <SEP> 240
<tb>
<tb>
<tb> Conducteur
<tb>
<tb>
<tb> Nombre <SEP> de <SEP> brins. <SEP> 7
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Grosseur <SEP> des <SEP> brins <SEP> N <SEP> 41,(Jauge <SEP> B <SEP> & <SEP> S,)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> émaillés
<tb>
<tb>
<tb> Isolement <SEP> autour <SEP> des <SEP> brins <SEP> soie <SEP> simple
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<tb> Enroulement
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<tb> Intervalle <SEP> entre <SEP> les <SEP> spires <SEP> zéro
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nanbre <SEP> de <SEP> va-et-vient <SEP> par <SEP> tour <SEP> 1
<tb>
Il ressort des considérations qui précèdent que
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Î.......¯.;¯.¯.¯¯¯ -a-- - - 1
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tribution du champ magnétique autour de l'enroulement.
Si la noyau n'était pas présent, ou s'il avait seulement la même longueur que l'enroulement,les lignes de force se- raient beaucoup plus rapprochées des côtés de l'enroulement, ce qui augmenterait les pertes par courants de Foucault dans les spires de la bobine et diminuerait l'inductance affective. La présence d'un noyau des proportions indiquées diminue la concentration du flux près des spires de la bo- bine et tend ainsi à réduire au minimum les pertes dues aux courants de Foucault dans les spires de la bobine.
Ainsi qu'il a déjà été expliqué, il va de soi qu'on peut s'écarter des proportions spécifiées et établir des bobines d'inductance en utilisant les relations ci-dessus mais en s'écartant de la proportion ou des grosseurs de fil et des types susindiqués, sans sortir du cadre de la présente invention.
Fig. 3'montre une bobine d'inductance établie conformément aux principes ci-dessus et particulièrement destinée en vue de son emploi dans la partie haute de l'é- chelle des hautes fréquences, par exemple dans la gamme des fréquences de la radiodiffusion. On remarquera que, dans ce cas, on a appliqué un diamètre un peu plus grand, peur le noyau de fer et que la hauteur radiale de l'enroulement a été diminuée dans une mesure correspondante. Il va de soi qu'une bobine telle que celle représentée dans la Fig.
3 constitue un mode de réalisation dans lequel on s'est écarté délibérément des proportions qui peuvent être con- sidérées comme idéales, en vue de favoriser les caracté- ristiques particulières désirées dans une bobine d'induc- tance particulière.
La Fig. 4 représente, similairement à la Fig. 3, un autre mode de réalisation particulièrement destiné
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en vue de son emploi dans la partie moyenne de l'échelle des hautes fréquences, talle que la gamme des fréquences ordinairement employées dans les amplificateurs à fréquence moyenne des récepteurs du type supenhétérodyne. Bans ce cas encore, on s'est écarté délibérément des proportions qui peuvent être considérées comme idéales , et ce en faveur de caractéristiques particulières qui sont désirées pour la bobine d'inductance en vue de l'application envisagée.
La courbe A de Fig. 5 montre la résistance par unité d'inductance (ohms par micr ohenry) en tous les points de l'échelle de fréquences allant de 300.000 à 2.000.000 cycles par seconde dans le cas-d'une bobine d'inductance suivant l'invention. Par comparaison, la courbe B montre la résistance par unité d'inductance dans le cas de la même bobine, riais dépourvue du noyau de fer. L'inductance de la bobine dépourvue du noyau était de 148 microhenrys, alors que, avec le noyau, elle était de 254 microhenrys, soit un accroissement de 70%. Ainsi qu'il ressort de ces courbes, la résistance en ohms par microhenry n'était, même à la fréquence maximum,, savoir 2.000.000 cycles par seconde, que de 26% inférieure pour la bobine à noyau de fer.
Les enroulements du type décrit précédemment sont des enroulements à plusieurs couches et, selon les propor- tions indiquées, comporteront au moins deux fois plus de couches que de spires par couche. Les noyaux possèdent de préférence une forme circulaire en section transversale, nome représenté, mais pourraient recevoir une forme polygone le, et les bobines obtenues s'écartant des proportions spé- cifiées dans une mesure qui dépend de l'écart entre la forme en section adoptée pour le noyau et un cercle. L'enroulement pourrait être mente autrement qu'au centre du noyau, et la
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bobine qui en résulterait s'écarterait des proportions in- diquées dans une mesure correspondant à l'excentricité.
Ces variations et d'autres susceptibles d'être adoptées par rapport aux proportions indiquées rentrent dans le cadre de la présente invention.
Dans les modes de réalisation préférés de l'in- vention, l'enroulement est fixé au milieu du noyau à l'aide de toute colle appropriée et l'ensemble de la bobine à haute fréquence ainsi obtenu est alors plongé brièvement dans un bain de cire approprié résistant à l'eau pour en exclure l'humidité et protéger l'enroulement contre les détériorations mécaniques. On peut monter la bobine sur toute broche ou tige isolante convenable, mais il importe d'éviter les Montages méta.lliquos qui augmentant inévita- blement les pertes et la résistance apparente de la bobine et qui peuvent aussi en augmenter la capacité.
Les extrémités de l'enroulement peuvent commodément être utilisées comme bornes pour établir les connexions électriques de la bobine, mais il est préférable de prévoir des bornes convenables près de la bobine, afin que le fil relativement petit ne s'étende que sur une faible distance sans être supporté.