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PERFECTIONNEMENTS DANS LES ELEMENTS CONSTITUTIFS DES CIRCUITS CONSTANTS POUR
ONDES ULTRA. COURTES,
L'invention se rapporte à des éléments destinés à être utilisés dans des circuits constants pour ondes ultra courtes* Plus spécifiquement, elle est relative à des conducteurs, des selfs et condensate&re destinés spé- cialement aux courants de fréquence ultra courte, éléments ayant un très faible coefficient de dilatation linéaire par degré de variation de la température.
Il est connu des personnes versées dans la technique que les oscillateurs à fréquence ultra courte et les circuits à fréquences ultra courtes possèdent une caractéristique de fréquence qui dépend de la température et de l'état hygrométrique de l'air* Il a été proposé d'employer des oscillateurs piesc électriques comme régulateurs de fréquence. Avec des circuits réglés avec soin des oscillateurs piezo électriques ont été construits avec une sta- @
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-bilisation satisfaisante de la fréquence pour une bande de fréquences de 15 mégacycles seconde jusqu'aux limites de fréquences les plus basses.
Bien que de tels circuits donnent satisfaction dans les limites spécifiées, aux plus hautes fréquences, 15 megacycles et au-dessus, un oscil- lateur piezo-électrique n'a pas la stabilité de fréquence exigée. On a trouvé qu'un circuit à faible perte ou ayant un Q élevé (Q - le rapport de la réac- tance à la résistance) constitue un oscillateur de fréquence plus constant aux fréquences ultra courtes qu'un oscillateur à quartz. La raison en est que la valeur de Q d'un cristal est limitée par ses caractéristiques de structure at peut être dépassée par le Q d'un circuit approprié aux fréquences ultra courtes
Alors qu'un circuit à faible perte peut être déterminé avec une haute valeur de Q, ce fait seul ne déterminera pas les caractéristiques de la fréquence d'oscillation.
Non seulement le circuit doit avoir un Q élevé, mais aussi les matériaux employés doivent avoir un faible coefficient de dilatation et très peu d'affinité pour l'humidité.
Un des objets de la présente invention résite dans de nouveaux éléments conducteurs déterminés pour les fréquences ultra courtes.
Un autre objet de l'invention réside dans le procédé de produc- tion des éléments conducteurs faisant partie de l'invention.
Un autre objet de l'invention réside dans la fabrication de con- ducteurs , selfs et condensateurs qui ont un faible coefficient de dilatation linéaire et très peu d'affinité pour l'humidité.
Un autre objet est la production de circuits oscillant à fréquen- ces ultra courtes dont les caractéristiques de fréquences sont substantielle- ment indépendantes des variations de température.
Un autre objet est la détermination de circuits à fréquences ultra courtes employant des circuits à faible perte dont les éléments ont de faibles coefficients de dilatation de telle sorte qu'ils peuvent servir à la génération de courants stables de fréquences ultra courtes.
Un autre objet est de recouvrir Intimement d'une couche de métal la surface d'un quartz fondu.
D'autres objets résulteront des plans, descriptions et revendi- cations.
L'invention peut être mieux comprise en se reportant aux plans qui l'accompagnent et dans lesquels :
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La fig.l représente les différentes étapes de fabrication d'un élément conducteur d'après l'invention.
Les fig. 2 et 3 sont respectivement une vue en bout et une vue en coupe suivant les lignes 3-3 de la fig.2 montrant un tube de quartz coulé dont la surface extérieure a été recouverte de métal.
La fig. 4 est une vue en élévation d'un tube de quartz dont l'in- térieur a été recouvert de métal conformément à l'invention.
La fig.5 est une tige de quartz sur laquelle une self a été réa- lisée d'après le procédé caractérisant l'invention.
La fig.6 représente la section d'un tube de quartz qui a été recouvert de métal intérieurement et extérieurement*
La fig.7 est un circuit schématique d'oscillateur.
La fig.8 est une réalisation préférée de l'invention appliquée à un oscillateur constant à ondes ultra courtes.
La ffg.9 est une représentation schématique d'une forme de cir- cuit dans lequel l'invention est employée pour la production de courants à basse fréquence de fréquence constante.
Le premier stade dans la construction d'un circuit à faible perte du caractère décrit est de déterminer la matière ayant un faible coefficient de dilatation. Des matériaux pratiques connus, le quartz coulé est celui qui possède à peu près le plus bas coefficient de dilatation, le meilleur facteur de puissance et la moindre affinité pour l'eau. Le quartz est un isolant et par là peu convenable comme conducteur malgré son coefficient linéaire de di- latation de 0.256 x 10-6 par unité de longueur et par degré centigrade.
Parmi les métaux à basse résistivité également importante dans les circuits à faible perte, l'argent est préférable bien que d'autres métaux appropriés puissent être utilisés. L'argent a un coefficient de dilatation de 0.5 x la* par unité de longueur et par degré centigrade. Si l'argent pouvait être intimement uni au quartz, à cause de la ductilité de l'argent,il. pour- rait se dilater et se contracter avec le quartz. De cette façon les propriétés désirables et nécessaires des deux matières pourraient être combinées.
Conformément à l'invention, l'argent et le quartz peuvent être unis. Que quantité convenable de chlorure d'argent commercial et d'huile de lin sont mélangés pour former une pâte légère,, Ce mélange 1 est appliqué sur la surface du quartz coulé 3 pour le rendre conducteur (voir fig.l). L'applica-
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-tion peut être faite au moyen d'une brosse chimiquement propre ou d'autres moyens appropriés.
Le quarts coulé couvert de son revêtement comme décrit ci-avant est placé dans un four. La température du four est élevée près du point de fusion de l'argent* A cette température, le chlore, 1'oxygène et l'huile sont dégagés du mélange chlorure d'argent et huile de lin. La surface du quartz antérieurement eouverte du mélange sera recouverte d'une pellicule mince d'ar- gent intimement unie à la surface du quartz.
Cette pellicule mince n'est pas suffisante pour supporter des courants des valeurs requises. De même sa résistance mécanique est insuffisan- te pour y attacher des connexions et autres choses semblables* La mince pel- licule est un conducteur convenable sur lequel l'argent peut être rapporté au moyen d'un bain électrolytique d'argent ordinaire. Le courant électrolytique doit être de faible densité au commencement. Lorsque l'opération avance, la densité du courant peut être augmentée. L'épaisseur finale de la couche d'ar- gent 7 est de préférence de l'ordre de 0,075 m/m. L'élément de quartz métal- lisé préparé comme décrit est un conducteur convenable pour les courants de fréquences ultra élevées.
La ductilité de l'argent est suffisante pour suivre les légers changements dus à la dilatation du quartz avec les variations de température. La résistivité est très faible, L'affinité du quartz sur l'humi- dité est aussi faible. Le quarts peut être de n'importe quelle forme et n'im- porte quelle section peut être métallisée.
Dans la fig.2, une pièce tubulaire 9 de quartz fondu est repré- sentée avec un revêtement d'argent 11 sur sa surface extérieure. La fig.3 re- présente une section suivant la ligne III-III de la fig.2. Une connexion con- venable 13 est fixée par soudure à l'argent ou par écrou ou par brasage ou par tout autre procédé similaire. La fig.4 est une vue en élévation du quartz tond sous forme de tube 9 avec un revêtement d'argent 11 sur sa surface interne.
Dans cette figure et dans les autres de ce brevet, des références numériques similaires sont employés pour indiquer des parties similaires.
Une self peut être construite en recouvrant une tige de quartz d'une spirale d'argent comme dans la fig.5. La préparation du quartz avant d'être revêtu au moyen du mélange chlorure d'argent-huile de lin peut compren- dre une spirale appropriée constituant masque. La partie masquée peut être espacée de telle sorte que le mélange à base de chlorure d'argent est unique- @
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-ment appliqué au quartz sur la place requise pour la spirale. Le chauffage du quartz recouvert de son revêtement se fait comme il est décrit précédemment.
Un condensateur peut être formé en revêtant les surfaces internes et externes d'un tube de quartz ainsi qu'il est représenté à la fig.6 Les ex- trémités du tube peuvent être masquées pour empêcher le revêtement d'arriver trop près du bord du tube de quartz, Une feuille de quartz peut être métallisée sur ses surfaces opposées au lieu d'un tube pour former un condensateur.
Ci-dessus ont été décrits un conducteur, une self et un condensa- teur formant des constituants convenables pour des circuits à fréquences ultra- élevées. La self de la fig.5 peut être reliée au condensateur de la fig, 6 pour former un circuit oscillant à faible perte qui peut être utilisé comme stan- dard de fréquence fixe. En utilisant des sections réglables et télescopiques, un condensateur variable peut être réalisé et peut être relié à une self peur pour former un ondemètre ou un circuit accordable.
Les éléments ainsi décrits peuvent être combinés en un oscillateur thermoionique comme représenté schématiquement àla fig.7. Un circuit oscillant composé d'une self 15 et d'un condensateur 17 qui peut être fixe ou variable, sont reliés à la grille 19 et à la cathode 21 d'un tube thermoionique 23. L'a- node 25 est reliée à travers une self de charge 27 à la borne positive d'une batterie 29. Le pôle négatif de la batterie est relié à la cathode. La batterie peut être shuntée par un condensateur 31. Le chauffage de la cathode 33 est alimenté par une source convenable.
Dans un circuit du type représenté à la fig*7 une résistance de grille et un condensateur de grille (non représenté) peuvent être utilisés.
Le circuit oscillant et la self de charge du circuit d'anode peuvent être cons- truits au moyen d'éléments en quartz métallisé suivant le mode décrit pour as- surer la constance de la fréquence des oscillations. L'invention prévoit un conducteur de faible résistivité de large section transversale et de faible longueur pouvant être employé pour relier les différente éléments sans affecter d'une façon considérable la constance des oscillations.
Les éléments quartz-argent décrits dans l'invention sont Initia- lement appropriés aux oscillateurs à fréquences ultra élevées. Dans des oscil- lateurs de ce type, les circuits oscillants sont constitués par des lignes ac- cordées comportant une self et une capacité réparties plutôt que des selfs et des capacités concentrées comme représenté à la fig.7, Un dispositif convena-
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-nable et préféré d'oscillateur à fréquences ultra élevées est représenté à la fige 8.
Dans la fig.8, un tube thermionique 35 ayant une grille 37, une cathode 39 et une andde 41,est relié comme suit : la grille 37 est reliée en conducteur intérieur 43 du circuit accordé de grille 45. La cathode 39 est reliée à la masse et,par la résistance de grille 47,le condensateur de grille 49,à la partie conductrice extérieure 51 du circuit accordé de grille 45. Le conducteur extérieur 51 est de préférence fermé à ses extrémités.
L'anode 41 est reliée à travers le condensateur 53 à l'une des armatures 55. Cette armature 55 est aussi reliée par le conducteur 57 à l'é- cran conducteur 59 qui couple le circuit accordé de grille au circuit accordé d'anode. L'écran 59 divise le conducteur extérieur en deux sections. L'autre armature 61 est reliée à travers un conducteur 63 à l'extrémité fermée 65 du conducteur extérieur d'anode 67. Le conducteur extérieur 67 du circuit accordé d'anode est relié par un condensateur 69 à une bobine de choc à haute fréquen- ce 71,,
La jonction de la bobine de choc à haute fréquence 71 et de la capacité 69 est reliée à la borne positive d'une source d'alimentation appro- priée 73. Cette source d'alimentation peut être shuntée par un condensateur 75.
La cathode 39 est shuntée par le condensateur 77. Le circuit de sortie de l'oscillateur est représenté par les connexions 79-81 qui sont couplées par capacité aux armatures 65-61 respectivement.
Il est entendu que les éléments extérieurs 51 et 67 des circuits accordés de grille et d'anode seront de préférence de forme cylindrique. Les conducteurs intérieurs 43 - 57 - 63 sont de préférence de forme cylindrique ou tubulaire, Les @@matures peuvent être des disques ayant de préférence leurs bords arrondis pour éviter les pertes par effet corona. Chacun des éléments ci-dessus mentionnés est constitué de quartz métallisé conformément à la des- cription. Plusieurs éléments en quartz métallisé peuvent être assemblés par meulage et polissage de manière à amener ces diverses parties à une juxtaposi- tion mécanique parfaite.
A titre dtexemple pour un assemblage de maître-oscillateur, une conductivité électrique convenable entre les éléments séparés est obtenue par soudure ordinaire, soudure électrique, brasage ou autres moyens équivalents.
Si l'argent est employé, la soudure ordinaire est préférable. Dans tous les cas
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le point de fusion du conducteur ne doit pas être dépassé par le point de fu- sion de la matière servant à la jonction, Les joints intérieurs peuvent être soudés par fusion "sweating"o
Dans le genre de circuit représenté par la fig. 8, la fréquence d'oscillation est initialement déterminée par le circuit de grille, Ce circuit de grille est une ligne accordée, c'est-à-dire que la self et la capacité du circuit oscillant sont réparties sur toute la ligne. Comme la ligne est cons- tituée par des éléments de quartz métallisée la fréquence est essentiellement Indépendante des températures ambiantes. La capacité de cylindres concentriques de quartz métallisé similaires est peu affectée par des variations de tempéra- ture.
Les variations sont dues uniquement aux modifications de la longueur parce que le rapport des diamètres reste constant. Le faible coefficient de dilation linéaire du quartz, la faible affinité pour l'humidité, la conducti- vidé excellente de l'argent et les très faibles pertes donnent au circuit un Q très élevé lorsqu'on le compare avec un circuit conventionnel.
Bien que les éléments en quarto fondu et métallisé ainsi décrits soient d'abord utiles aux fréquences ultra courtes, les fréquences moins éle- vées peuvent être obtenues par la méthode par hétérodyne. A titre d'exemple dans la fig.9 sont représentés deux oscillateurs à fréquences ultra élevées 101 et 103. Ces oscillateurs peuvent être du type représenté à la fig. 8. La fréquence des oscillateurs diffère de la fréquence résultante que l'on désire obtenir.
La puissance à la sortie de l'osoillateur peut être amplifiée par des amplificateurs thermioniques 105 - 107. Les courants amplifiés sont amenés à un détecteur 109. Le détecteur donnera à sa sortie des courants de diverses fréquences comprenant la différence de fréquence des oscillateurs. Les courants de fréquence non désirable sont fortement atténués par un filtre 111. Les cou- rants de la fréquence désirée peuvent être amplifiés par des moyens appropriés 113. Les sorties 115 - 117 représentent le circuit de travail des courants de la fréquence désirée fl - f2- F.
Si une fréquence plus basse est désirée, les courants de fréquence F peuvent être appliqués aux circuits d'entrée d'un multivibrateur 119. Le multivibrateur est réglé pour répéter chaque Nme impulsion des impulsions ap- pliquées au circuit d'entrée. Le courant du multivibrateur peut être de fré- quence telle qu'il actionne un pendule synchronisé 121, Le pendule peut être @
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contrôlé par le temps astronomique.
Le système décrit en relation avec la fig.9 offre une méthode excellente de contrôle de la constance de fréquence des oscillateurs. Si les oscillateurs commencent à dériver dans des directions opposées, ou si l'un des oscillateurs dérive et que l'autre reste constant, la différence de fréquence changera et ce changement de fréquence pourra être contrôlé par le temps astro- nomique.
Dans le cas où chaque oscillateur dérive dans la même direction et de la même quantité, le système de la fig. 9 ne montrera pas la dérive. La dé- rive d'un simple oscillateur peut être contrôlée en employant un harmonique de rang élevé d'un oscillateur à cristal dont la fréquence fondamentale est es- sentiellement constante et peut être considérée comme standard.
On a décrit ci-dessus un nouvel élément fabricable qui est spécia- lement adapté comme élément de circuit àwfréquences ultra élevées. La procédé de fabrication d'éléments en quartz métallisé y est révélé. Des circuits sont représentés qui comprennent des éléments, selfs et capacités construits con- formément à la présente invention.
Une réalisation préférée dans un oscilla- teur employant des éléments de capacité et de self répartis y est aussi décrits
Bien que la présente Invention soit -illustré,. par la description précédente et les plans qui l'accompagnent, elle n'est pas limitée à ceux-ci* De nombreuses modifications dans le domaine de l'invention se présenteront à l'esprit des personnes versées dans la technique de l'art. Par exemple: ltor, le cuivre ou d'autres conducteurs peuvent remplacer l'argent. De même, le quartz fondu peut être remplacé par des cristaux de quartz ou de nombreux ma- tériaux céramiques. De même, les circuits peuvent être modifiés.
Pour autant que ces modifications ou d'autres aussi évidentes puissent être employées, l'invention n'est uniquement limitée comme c'est requis que par sa priorité et les revendications ci-après.
REVENDICATIONS.
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