BE411283A - - Google Patents

Description

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 EMI1.1 
 



  BELL TELEPHONE MANUFACTURING COhtPANY. 4, rue   Boudewyns   ANVERS. APPAREILS POUR ONDES ELECTRIQUES A HAUTES   FREQUENCES.   



   L'invention se rapporte à des générateurs et amplificateurs d'oscillations électriques à fréquences radiophoniques, et plus particulièrement à des générateurs et amplificateurs à très hautes fréquences, telles que ceux utilisés dans les systèmes électriques de signalisation dits à ondes courtes. Son but est d'obtenir un arrangement dans lequel des oscillations de fréquences très élevées et de grande stabilité peuvent être réalisées, de manière telle que ces oscillations soient relativement libres deperturbations dues à des causes extérieures   à   leurs pro- 

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 pres circuits, tout en ne produisant qu'un minimum de perturbations dans le milieu ambiant.

   On a aussi cherché à établir pour un générateur ou un amplificateur, un circuit oscillant offrant un très faible facteur   d'amortissement.   



   Pour atteindre ces buts un type d'impédance a dû être créé qui peut être désigné sous le nom d'"impédance tank". Une forme d'impédance de ce genre peut consister essentiellement en un conducteur cylindrique ayant ses deux extrémités fermées ou à peu près fermées. Une forme simple que peut présenter le circuit tank est celle consistant en deux conducteurs concentriques relativement courts, constituant la ligne, à travers une des extrémités de laquelle est placé un grand conducteur concentrique ayant une extrémité court-circuitée par un disque avec le conducteur intérieur de la paire de conducteurs, tandis que l'autre extrémité est court-circuitée par un disque avec le conducteur extérieur de cette paire.

   Un tel circuit agit comme une inductance faible mais concentrée à l'une des extrémités de la paire de conducteurs, et une capacité concentrée peut être introduite dans un tel dispositif de manière à réaliser des circuits résonnants ou anti-résonnants. 



   Suivant la présente invention, le circuit accordé pour le générateur ou l'amplificateur d'oscillations électriques consiste en des parties intérieures constituant la capacité du circuit, et en un écran métallique extérieur ou tank qui enveloppe et protège les parties   intérieures,tout   en constituant l'inductance du circuit.

   Suivant un autre fait caractéristique de l'invention, un oscillateur à tubes à vide du type Colpitts comprend des condensateurs en série pourvus d'une connexion à la cathodeau point milieu et d'une inductance branchée sur les dits condensateurs, ces condensateurs et cette inductance ayant la forme d'un circuit tank avec les deux condensateurs formant une partie de ce circuit. suivant encore un autre fait caractéristique de l'invention, un amplificateur à tube à vide du type Hartley, comprend une inductancedont le point milieu est connecté à la cathode, et un condensateur branché sur l'inductance ,cette inductance ayant la forme.

   d'un circuit tank et le condensateur faisant partie de ce circuit,
Enfin dans la présente invention, on a prévu un oscillateur ou un amplificateur d'oscillations électriques, du type des tubes à vide, et qui comprend 

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 un circuit accordé formé par un circuit tank, le tube à vide étant compris dans le dit circuit tank. 



   L'invention est mieux comprise de la description suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci : les figures la à 1c montrent le type d'inductances   et de circuits accordés qu'il convient d'utiliser ; figures 2a et 2c montrent la connexion d'une telle inductance dans un certain type de circuit ; figure 2b   donne l'équivalent de ce circuit d'une manière plus conventionnelle; les figures à 8b donnent une série de circuits par paires, l'une des figures de chaque paire représentant le circuit avec la nouvelle forme   d'inductance,tandis   que l'autre fi- gure de la paire représente le circuit équivalent dans une forme plus convention- nelle ;

   les figures 9a à 13b se rapportant à des modifications importantes du cir- cuit dans lesquelles les éléments amplificateurs nécessaires pour le générateur ou l'amplificateur sont inclus dans l'arrangement tank. 



   Dans les circuits oscillateurs conventionnels, les champs magnétiques et électriques existent aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur des bobines et des condensateurs de ces circuits. Dans le cas de bobines d'inductance, le champ extérieur peut être très étendu mais peut aussi être fortement réduit en adoptant la forme   torotdale.   pour les très hautes fréquences où la radiation des circuits oscillants et les effets d'accouplements supposés ont une importance plus qu'or- dinaire, les caractéristiques offertes par une bobine toroîdale sont désirables. 



  Cependant aux fréquences extrêmement hautes, l'inductance et les capacités requi- ses deviennent faibles, et l'effet de Kelvin s'accroit d'une manière telle que de grands conducteurs sont nécessaires afin d'obtenir des circuits à faible perte. 



  L'inductance elle-même peut être alors réduite à un seul tour d'un conducteur, ainsi qu'il est montré fig. 1a, mais dans ce cas le champ magnétique est largement distribué. pour limiter le champ à une faible région, on a trouvé qu'il était né- cessaire de rendre ce seul tour équivalent à une bobine, dont la surface est ren- trante de la même manière que dans les bobines   toroidales,   et la bobine à simple tour de forme rentrante devient alors ce que l'on peut appeler un "tank" à cause deson apparence physique. 



   Un tel circuit, ou circuit tank, pourvu d'une capacité pour constituer un circuit résonnant est montré fig, lb et peut être considéré comme obtenu par 

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 la rotation du circuit de la fig. 1a autour de la ligne b-b comme axe, si le circuit de la fig. la était circulaire au lieu d'être rectangulaire, et si une rotation semblable aurait lieu, un tank de la forme montrée fig.1c serait obtenu, ce tank possédant les mêmes propriétés électriques que   fig,lb,   Dans ces deux cas, la capacité du circuit est incluse dans le tank et est   effectivement   protégée en ce qui concerne les objets extérieurs. 



   La fig. 2a montre un circuit tank remplaçant l'arrangement conventionnel de bobines et de condensateurs. Ainsi le conducteur 1, qui peut être une antenne ou autre arrangement semblable, est connecté à la terre à travers le circuit résonnant formé d'inductance et de capacité. La forme conventionnelle du circuit qui est équivalent, est montrée sur la fig. 2b, Dans la fig.2a il doit être observé qu'aux fréquences envisagées les courants ont seulement des effets de surface et ne peuvent passer à travers le corps du métal. Ainsi dans ce cas, un chemin vers la terre s'établit à travers le condensateur   a-d,   et l'autre chemin a lieu à travers le chemin inducteur a-b-c-d à l'intérieur du tank, c'est à dire que ce chemin comprend un condensateur et une inductance en parallèle comme dans la fig, 2b.

   La partie extérieure du tank peut être considérée comme la terre, de la même manière qu'un écran métallique autour d'un circuit est ordinairement pris pour la terre. Pour mieux réaliser les conditions, le tank peut être enterré dans le sol, ainsi qu'il est montré fig.2c. L'impédance à la terre en résonance est déterminée par les constantes du circuit résonnant de la même manière pour les trois cas. 



   La fig.3a montre l'emploi du circuit tank dans un générateur d'oscillations à tube à vide. Cette figure est équivalente à la fig. 3b qui constitue un générateur bien connu désigné   fréquemment   comme oscillateur "ultra-audion". 



   La fig.4a montre un autre arrangement utilisant le circuit tank, cet arrangement étant équivalent à celui de la fig.4b qui constitue un générateur d'oscillations   comnunément   appelé "oscillateur dynatron". 



   La   fig,5a.   se rapporte à un générateur utilisant deux circuits tanks, ce générateur étant équivalent à celui montré fig.5b parfois   dénommé   "oscillateur à plaque et grille accordées". On doit remarquer que chacun des circuits oscillateurs de la fig.5b a été remplacé par un circuit tank. 

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   Les figures 6a et 6b montrent deux arrangements équivalents et constituent ce que l'on appelle couramment "oscillateurs Colpitts". Le circuit oscillateur conventionnel comprenant les condensateurs C1, C2, et l'inductance L, est remplacé par un tank. 



   Les figures 7a et 7b donnent aussi une paire d'arrangements équivalents, l'arrangement de la   fig.7.b   constituant ce que l'on appelle l'oscillateur "Hartley", Ici le circuit oscillant conventionnel comprenant les inductances Ll, L2 et le con' densateur c, est remplacé par un circuit tank. La connexion dans l'arrangement Hartley du filament au point placé entre les deux inductances, trouve son équivalent dans la fig.7a par la connexion qui relie le point milieu de l'inductance tank en M, et il est évident que cette connexion peut être réglée de manière à faire varier le rapport des inductances L1 et L2.

   Une telle connexion peut consister en un simple conducteur radial, mais pour obtenir une meilleure distribution du courant, elle peut consister en plusieurs conducteurs radiaux et même en une cloison pourvue d'un certain nombre d'ouvertures qui déterminent l'accouplement entre les deux inductances. Cette connexion est évidemment semblable à la connexion ordinaire au point milieu d'une bobine d'inductance à simple tour. 



   Les figures      et 8b se rapportent à un oscillateur "Meissner"dans lequel le circuit résonnant consistant en une inductance L et une capacité C est remplacé par le circuit tank. La méthode d'accouplement de L' et L" à L est clairement montrée fig.8a et est équivalente à la méthode ordinaire d'accouplement d' une inductance solénoide. Les spires L' et L" de la fig.8a sont arrangées de manière à comprendre une quantité suffisante de flux magnétique dans l'inductance tank L pour prévoir l'accouplement requis. 



   Un des avantages marqués des circuits décrits est l'annulation d'accouplement électrique ou magnétique avec les   circuitextérieurs   ou autres corps conducteurs. Une part importante de cette invention réside dans l'obtention de cet effet de protection à une très grande valeur en enfermant l'amplificateur du genre des tubes à vide dans le tank lui-même, de sorte que toutes les parties du circuit se trouvent dans le tank avec l'exception possible des batteries auxquelles une connexion peut être faite au moyen de courts conducteurs à travers les parois du tank. De tels arrangements sont montrés sur les figs. 9a, 9b, 9c. La fig, 9a 

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 est la même que la fig. 7a mais avec toutes les parties   excepté   les batteries) placées à l'intérieur du circuit tank.

   En général ces tanks auront une capacité suffisante pour permettre des supports convenables au tube à vide et aux autres éléments. La   fig.9   montre un oscillateur du type Colpitts et est semblable au circuit de la fig. 5b. Dans ces deux cas le circuit de départ sera l'antenne émettrice ou tout autre dispositif équivalent, et à titre d'exemple des antennes ont été représentées dans chaque cas. La fig.9c montre un oscillateur du type   Hartley,  
Le fait d'enfermer le tube à vide et certains appareils auxiliaires dans le tank, convient non seulement pour des oscillateurs mais aussi pour des amplificateurs, et il se peut que dans certains cas on cherche à disposer le tube à vide de manière à l'adapter à sa nouvelle utilisation.

   Si par exemple on désire utiliser le tank et le tube à vide   conane   amplificateur, alors les éléments essentiels sont ceux indiqués fig.10a. Dans le but de discussion, les éléments d'un tube à vide à trois éléments sont indiqués schématiquement par F,G,P, respectivement pour le filament, la grille et la plaque. Les capacités dans les circuits résonnants sont supposées être celles qui existent entre les éléments du tube. 



  Dans le circuit d'entrée il y a un circuit résonnant contenant la   capacité   entre F et G et l'inductance a-b-c-d. Dans le circuit de sortie il y a un circuit résonnant comprenant la capacité   entre G   et P et l'inductance a'- b'- c'- d'. L'équivalent de ce circuit est montré fig, 10b où les capacités des éléments du tube sont Cgf, Cpg. Suivant l'efficacité de protection prévue par la grille G, ou quelques autres structures compliquées remplaçant cette grille, il y aura. lus ou moins de capacité entre F et p dans l'arrangement de la fig.10a. L'arrangement équivalent montré fig.10b est déterminé par la dimension du trou dans la paroi X entre les plaques y et z, Si la cloison était solide la   capacité   d'accouplement entre y et z serait nulle. 



   Four utiliser l'arrangement de la fig. 10a par   exemple   comme amplificateur, il est nécessaire de prévoir un moyen pour l'entrée et la sortie du tank. 



  Un circuit   amplificateur   pratique est montré fig. 11a avec le circuit d'entrée   à   gauche et celui de sortie à droite dans la forme de lignes de transmission à 

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 conducteurs concentriques. Ici les trois éléments du tube sont entourés par une enveloppe en verre pour prévoir l'évacuation. L'enveloppe peut à son tour être enveloppée dans un écran conducteur, ainsi qu'il est montré, lequel prévoit une capacité additionnelle shuntant les capacités entre éléments. La batterie Bl pour le filament est connectée à travers une bobine de réactance L3 ayant un enroulement dans chaque conducteur du filament à l'intérieur d'un tube formant le conducteur central de la ligne et de là au tube à vide.

   La batterie B2, alimentant la plaque est aussi connectée à travers une bobine à réactance L4 au conducteur central de la ligne de départ, et à la plaque du tube ainsi qu'il est montré. Les éléments essentiels du circuit de la   fig,lla   sont montrés dans une forme simplifiée fig.11b, et on doit noter que les circuits d'entrée et de sortie sont capacitivement couplés aux circuits résonnants "tank" puisque les capacités C1 et 04 de11b sont branchées sur les lignes et forment avec C2 et 03 les capacités d'accord totales inclues dans chacun des circuits. 



   Un signal arrivant par la ligne TLl de la fig. 11a crée des oscillations dans le circuit tank associé et produit un voltage résonnant entre F et G. Le passage constant d'électrons entre F et p produit par le champ entre ces éléments est ensuite modulé de la manière bien connue, et le champ entre G et F varie d'une manière telle qu'il crée des oscillations amplifiées dans le deuxième circuit, semblables à celles appliquées au premier circuit.

   Il est évidemment nécessaire de régler ces circuits de manière à prévoir la résonance comme dans tout   amplificateur   de ce genre, Cela peut être réalisé en faisant varier les positions des deux écrans conducteurs Si et S2 ou par quelques formes qui permettent des variations équivalentes. par exemple on peut rendre la longueur d'un des circuits tank ajustable, ainsi qu'il est indiqué, au moyen d'un contact glissant sur le conducteur TL1. 



   Les tubes à vide utilisés fig, lla peuvent consister en des tubes quelconques connus de formes modifiées, soit à trois ou quatre éléments, et qui conviennent comme amplificateurs ou générateurs d'oscillations. Les éléments peuvent être assemblés concentriquement ainsi qu'il est montré fig, 12a ou bien peuvent être disposés l'un par rapport à l'autre ainsi qu'il est montré fig, 12b.

   Dans ce dernier cas, un élément de chauffe, une cathode, une grille, et une plaque, sont 

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 sont placés ainsi que montré, avec la grille formant un disque continu perforé ayant un tamis et un bord solide qui est extérieur à la périphérie totale de l'enveloppe en verre,   uand   ce tube à vide est placé dans l'ouverture de la paroi X (fig. 10a ou 11a) et que le contact est fait tout autour par un collier ou par tout autre moyen mécanique, l'accouplement entre les deux circuits tanks est limité à celui à travers la grille qui fonctionne   couse   un élément de contrôle.

   S'il est désirable d'appliquer un voltage de biais à courant continu sur la grille, le contact mentionné ci-dessus peut être interrompu par un espacement fait de matière isolante qui prévoit un chemin à basse impédance pour les courants à haute fréquen ce tout en isolant le potentiel à courant continu. pour que l'arrangement montré fig, lla fonctionne comme oscillateur, il est nécessaire de prévoir un accouplement d'amplitude et de   ;hase   convenable entre les oscillations dans les premier et second circuits tanks. Un tel accouplement peut être prévu de différentes manières et en particulier il peut être réalisé par des ouvertures dans la paroi X. De telles ouvertures sont montrées en a et a' fig 13a qui, on doit l'observer, est semblable à la fig. 10a en ce qui concerne les éléments essentiels.

   L'accouplement entre les deux circuits tanks dépendra parmi autres choses, de la surface totale des ouvertures. Dans la fig. 13b on a montré schématiquement un arrangement oscillateur dans lequel une ouverture d'accouplement entre les deux circuits tanks, du type justement décrit, est utilisée. On a aussi montré une capacité qui isole la grille. L'ouverture d'accouplement constitue en réalité un accouplement inductif puisqu'il a la forme d'un conducteur (ou inductance) commune aux deux circuits. D'autre part, une ouverture dans la paroi s'étendant tout autour du tube à vide, ainsi qu'il est montré par la capacité isolant la grille d'abord mentionnée, forme une capacité commune aux deux circuits. 



  Il est évident que l'amplitude de l'accouplement dépend des dimensions des ouvertures ou de la capacité isolante. La phase de l'alimentation en retour d'un circuit tank à l'autre dépend des dimensions relatives de ces deux éléments d'accouplement comme dans tout circuit conventionnel, et cela prévoit un moyen pour régler la phase de l'alimentation en retour comme requis.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS.

   1 - Un générateur d'oscillations électriques, ou amplificateur, utilisant un circuit accordé qui consiste en une structure pouvant être désignée sous le nom de "tank" et qui comprend des organes intérieurs constituant la capacité du circuit et un écran métallique extérieur ou tank enfermant et protégeant les dits organes intérieurs, tout en constituant l'inductance du dit circuit.

   2 - Générateur d'oscillations électriques à tubes à vide, du genre Colpitts, comprenant des condensateurs en série avec un point milieu connecté à la cathode, et une inductance branchée sur les dits condensateurs séries, ceux-ci et 1' inductance ayant la forme d'un circuit tank avec les deux condensateurs faisant partie du tank.

   3 - Générateur d'oscillations électriques à tubes à vida, du genre Hartley, comprenant une inductance ayant un point milieu connecté à la cathode, et un condensateur branché sur la dite inductance, celle-ci ayant la forme d'un circuit tank et le condensateur faisant partie de ce tank.

   4 - Générateur d'oscillations électriques à tube à vide, ou amplificateur, comprenant un circuit accordé constitué par un circuit tank, et dans lequel un tube à vide est enfermé dans le tank.

   5 - Générateur d'oscillations électriques à tube à vide, tel que revendiqué dans les revendications 1 et 3, dans lequel la connexion au point milieu est faite par un ou plusieurs conducteurs radiaux s'étendant vers la paroi-du dit tank.

   6 - Générateur d'oscillations électriques à tube à vide, tel que revendiqué en 1 et 3, dans lequel la connexion au point milieu est constituée par une paroi prévue dans la structure du tank et pourvue d'une ou plusieurs ouvertures qui sont adaptées pour déterminer l'accouplement entre les deux parties de l'inductance.

   7 - Générateur d'oscillations électriques, ou amplificateur, tel que revendiqué en 1 ou 4, dans lequel l'inductance comprend un double tank consistant en une structure pourvue d'une paroi conductrice, formant deux chambres constituant chacune une inductance. <Desc/Clms Page number 10>

   8 * Générateur d'oscillations électriques, ou amplificateur, tel que revendiqué en 1, 2, ou 3, dans lequel le tube à vide est placé dans le circuit tank 9 - Générateur d'oscillations électriques à tube à vide, ou amplificateur, tel que revendiqué en 8, dans lequel la structure du tank est divisée en deux chambres par une paroi, la cathode du tube à vide étant placée dans une chambre et la plaque du tube dans l'autre chambre.

   10 - Générateur d'oscillations électriques à tube à vide, ou amplificateur, tel que revendiqué en 9, dans lequel la grille du dit tube est placée dans le plan de la dite paroi de séparation.

   11 - Générateur d'oscillations électriques à tube à vide, ou amplificateur, tel que revendiqué en 8, 9, ou 10, dans lequel les électrodes du tube sont entourées par une enveloppe de verre placée dans le circuit tank.

   12 - Générateur d'oscillations électriques à tube à vide, ou amplificateur, tel que revendiqué en 11, dans lequel l'enveloppe en verre est entourée par un écran conducteur adapté pour former une capacité additionnelle shuntant les capacités entre électrodes.

   13 - Générateur d'oscillations électriques à tube à vide, ou amplificateur, tel que revendiqué en 7, dans lequel l'accouplement est prévu entre les deux chambres par des ouvertures dans la paroi.

   14 - Générateur d'oscillations électriques, ou amplificateur, tel que revendiqué dans l'une quelconque des précédentes revendications, dans lequel les conducteurs d'entrée et/ou de sortie du tank, ou appareils placés dans ce tank,sont constitués par des lignes de transmission à conducteur concentrique.

   15 - Générateur d'oscillations électriques à tube à vide, ou amplificateur, tel que revendiqué en 8, dans lequel les effets de capacité entre les électrodes du dit tube constituent les capacités du circuit tank.

   16 - Générateurs d'oscillations électriques et amplificateurs, tels que décrits et représentés dans les dessins ci-joints.

   RESUME.

   L'invention se rapporte à des générateurs et à des amplificateurs d'os- <Desc/Clms Page number 11> cillations électriques à hautes fréquences utilisant des circuits tanks dans les- quels une structure conductive extérieure, constituant l'inductance du circuit, en toure et protège les organes intérieurs formant la capacité du circuit.

   Le tube à vide et les autres éléments du générateur ou de l'amplifica- @ teur peuvent être logés dans le tank, ce qui assure une protection parfaite de ces organes.

   D'autres faits de l'invention sont exposés dans la description précé- dente.