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SYSTEME DE SIGNALISATION.
La présente invention se rapporte aux systèmes de communication par ondes ultra"'courtes et a pour principal objet de fournir un ensemble por- tatif de petites dimensions et très compact, pouvant être porté dans la main; cet appareil peur servir pour l'émission et/ou la réception d'ondes de l'ordre du mètre ou moins, et cela avec une bonne stabilité de fréquence.
Un autre objet est de fournir un'dispositif pouvant être modulé à un pourcentage suffissamment élevé sans agir sur la stabilité de fréquence du circuit.
Un autre objet est de fournir un tel ensemble perfectionné qui puisse être utilisé au laboratoire ou à l'extérieur comme source de signaux d'essais pour différentes mesures H.F.
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Les différentes particularités de l'invention comprennent,entre autres, la construction de différents condensateurs qui servent non seulement de capacité de découplage, mais qui constituent également des supports d'élé- ments du circuit; en outre, on réalise un nouveau condensateur formant'une capacité série insérée dans le circuit shunt sans introduire d'irrégularités physiques,
On comprendra mieux l'invention en se référant à la description ci-dessous ainsi qu'aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple et dans lesquels t
La Fig.1 représente une nouvelle disposition mécanique du circuit, conforme aux principes de l'invention et qui peut être utilisé pour la trans- mission;
Les fig. la et 1b sont des vues en coupe, partielles, de la cons- truction d'un nouveau condensateur, les coupes étant faites le long des lignes la-la et 1b-1b.
La fig.2 représente le circuit correspondant à la fig.l pour un dispositif complet de transmission ;
La fig. 3 représente une modification du circuit de la fig.l appro- priée à la réception;
La fig.4 représente le circuit correspondant à la fig.3 pour un système récepteur complet;
La fig.5 représente une variante dans la disposition mécanique pour les systèmes des fig.l et 3; et la fig. 5a est une vue à grande échelle d'un perfectionnement de la construction de la fig.5;
La fig.6 représente le circuit correspondant au système de la fig.5;
La fig.7 représente une vue en coupe d'une variante, le panneau frontal étant enlevé ;
La fig.8 représente une vue en plan de la partie Inférieure du système de la fig.7, la partie supérieure étant supposée enlevée;
La fig.9 représente une coupe du même système, faille suivant la ligne 3-3;
La fig.10 représente le circuit électrique équivalent du système de la fig.7, en même temps que les éléments essentiels du circuit extérieur nécessaires pour complèter l'appareil.
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Dans la fig.1 on a représenté un circuit émetteur comprenant un circuit oscillateur 1 à décharge électronique, de préférence du type "acorn", ayant ses électrodes d'anode et de grille connectées respectivement à une paire de conducteurs tubulaires parallèles en cuivre 3, 4; ceux-ci font partie d'un circuit.accordé qui comprend, à son extrémité la plus éloignée du dispo- sitif à décharge électronique, un condensateur composé de oinq barres métalli- ques 5, 6, 7, 8 et 9, séparées les unes des autres par des isolateurs en mica 10.
On remarquera que,cette forme de condensateur consiste en trois barrres intermédiaires plus larges que les deux barres terminales, les barres 6 et 8 servant de support soit conducteurs 3 et 4 qui s'adaptent dans des trous d'un diamètre convenable pratiqués dans ces barres; le condensateur est monté, à son toazr, au moyen de sa barre centrale 7, sur une plaque de cuivre 11 aveo laquelle il se trouve en contact direct mécanique et électrique.
Comme la plaque 11 se trouve au potentiel de la terre ou à un potentiel H.F. nul par rapport à l'anode et à la grille du tube à vide 1, il est visible que les plaques 6 et 8 servent à fixer l'extrémité à faible potentiel de la ligne 3,4 à la terre lorsque la fréquence varie sur la ligne.
A ).'extrémité de la ligne 3,4 la plus proche du dispositif à dé- charge électronique 1 se trouve un condensateur 12 comprenant deux plaques en parallèle sur la ligne et dont la position réciproque peut être modifiée au moyen d'un tube isolant 13 de façon à obtenir toute capacité désirée entre ces plaques. Dans le circuit anodiquev à un point du tube 3, est raccordé un autre condensateur 14 dont l'une des plaques est connectée électriquement et directement à la borne 15 à laquelle est reliée l'antenne. La capacité du condensateur 14 est également réglable au moyen d'une tige isolante 16.
Le dispositif à décharge électronique 1 est représenté ici par une lampe à chauffage indirect dont les extrémités de cathode et de chauffage sortent de l'enveloppe en des points directement opposés aux extrémités d'ano- de et de grille. Ces extrémités de cathode et de chauffage sont directement connectées à un condensateur comprenant trois plaques planes séparées 17, 18 et 19 situées dans le même plan; les trois plaques sont séparées à leur tour, par des épaisseurs de mica, d'une paire de bandes de cuivre 20 et 21; celles- oi sont fixées l'une l'autre et montées sur la base d'assemblage 11.
Le tube à vide est par conséquent supporté par le système condensateur 17 à 20; celui- ci,à son tour ,sert également de condensateur de découplage afin de permettre
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à l'énergie H.F, de passer directement de chacune des extrémités de chauffage et de cathode à la terra,
Les détails de disposition de ce dernier condensateur de décou- plage sont représenté3plus particulièrement dans la fig.la qui représente une coupe de cette disposition, faite le long des ligne la-la de la fig.l. Les plaques supérieure et inférieure 20 et 21 sont réunies par des vis, ainsi qu'IL est représenté ; lesvis s'insèrent ,à leur tour, dans des pièces métalliques qui relient directement et électriquement les plaques 20 et 21 à la plaque de montage 11.
La fige lb représente de même une coupe à grande échelle du con- densateur de découplage comprenant les plaques 5, 6, 7, 8,9 et 10, la coupe étant faite le long des lignes 1b-1b. On notera que la plaque centrale 7 est montée directement sur la plaque métallique 11 et se trouve en contact élec- trique avec elle ; par contre, les deux plaques métalliques extérieures 5 et 9 ne se trouvent pas en contact direct avec la plaque 11 bien quelles soient plus longues que les plaques 6 et 8. Cependant les plaques 5 et 9 sont con- nectées directement à la plaque centrale 7 au moyen de vis 22.
La raison pour laquelle les plaques 5 et 9 ne se trouvent pas en contact direct avec la pla- que 11 à leurs extrémités inférieures est qu'il faut éviter que des interfé- rences électriques et des parasites ne se produisent dans le système par sui- te d'une variation possible du contact entre les plaques 5, 9 et 11. On note- ra que les vis 22 sont isolées des plaques 6 et 8 au moyen de douilles 23.
Il a été dit que les différentes plaques sont en cuivre; il doit cependant être entendu que toutes les constructions métalliques mentionnées ci-dessus peuvent être réalisées en aluminium ou en tout autre métal pur à haute conclue- tibilité, sauf pour les tiges 3 et 4 qui seront, de préférence, en cuivre si l'on veut obtenir les meilleurs résultats.
La fig.2 représente le circuit équivalent à la disposition de la fig.l relative à un système émetteur complet. Dans cette figure, les éléments correspondants représentés dans la fig,l sont désignés par les mêmes indices.
L'ensemblè représenté par la fig.la est représenté dans la fig.2 comme com- prenant trois condensateurs de 0,0001 mfd situés dans le rectangle en traits Interrompus. On a représenté une résistance de polarisation 24 de la cathode, mais il doit être entendu, évidemment, qu'elle peut être remplacée par une résistance de grille insérée entre le conducteur de grille 4 et la terre au
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point le plus éloigné du dispositif à décharge électronique 1. Le circuit de transmission complet comprend un microphone 25 pour appliquer les ondes sono- res à un transformateur B.F.26 dont le secondaire est connecté à la grille d'une lampe modulatrice 27; la sortie de cette dernière envoie à son tour l'énergie B.F. dans le circuit anodique de l'oscillateur 1.
Le fonctionnement du circuit émetteur est aisé à comprendre après les explications précédentes.
Le circuit de la fig.2 a donné des résultats très satisfaisants pour la trans- mission d'ondes de l'ordre du mètre ou moins et la stabilité de fréquence a été trouvée bonne avec un pourcentage de modulation suffisamment élevé. Avec un tel arrangement,, on a trouvé qu'il était possible d'obtenir au moins 50% de modulation sans produire une variation de fréquence supérieure à 0,1 %.
La fig.3 représente une légère modification de la fig.l appropriée à la réception des ondes ultra-courtes et représente le système modifié placé dans une boite métallique blindée 28. Dans cette réalisation on utilise un oscillateur-détecteur 2 à dispositif à décharge électronique du type "acorn".
Les dispositions du condensateur ,5 à 10, à une extrémité du système 3,4 de fils de Lécher et les dispositions du condensateur, 17 à 20, à l'autre extré- mité du système sont identiques aux constructions de même indice de la fig.l.
Dans la fig.3 cependant, l'antenne (indiquée ici par 29) est couplée au con- ducteur de grille 4 par un condensateur série 14 au lieu de l'être au conclue- teur d'anode 3 ainsi que le représente la fig.l.
On comprendra mieux le fonctionnement du circuit de la fig. 3 en se rapportant au circuit électrique équivalent de la fig.4 qui représente le dispositif de la fig.3 relatif à un récepteur complet. Dans la fig. 4, on utilise un circuit détecteur 2 monté dans un récepteur à super-réaction; les ondes recueillies par l'antenne 29 sont appliquées par le condensateur 14 au conducteur de grille 4. On notera que l'on utilise ici une résistance de grille de un mégohm au lieu de la résistance de polarisation de cathode des fig. 1 et 2,.Dans le circuit de sortie du détecteur-oscillateur 2 et couplé au conducteur d'anode 3 se trouve un amplificateur B.F. 31 dont le circuit anodique est couplé, à son tour, à tout circuit d'utilisation convenable, par exemple aux écouteurs 32.
D'après ce qui a été dit précédemment, il est clair que les tiges d'anode et de grille 3 et 4 forment, avec le condensateur 12 et les conden- sateurs de découplage 5, 6, 7, 8 et 9, un circuit accordé qui est réglé sur
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la fréquence des ondes transmises ou reçues. Les tiges parallèles 3 et 4 coin.- prennent en effet une ligne de contrôle de la fréquehse qui sert à améliorer la stabilité de fréquence. Bien que la longueur de chacun des conducteurs 3 et 4 soit habituellement à peu près égale à 1/4 de la longueur de l'onde de travail, dans la présente réalisation, cette longueur est réduite par suite de la charge créée par le condensateur 12 et les capacités entre électrode dutu- be.
Dans une réalisation utilisée avec succès en pratique, la longueur de cha- cune des tiges 3 et 4 était de 7,6 cm. environ. Une particularité importante du circuit est que le condensateur d'accord 12 sert de condensateur pour le couplage en retour et, en même temps, permet d'éliminer l'accord habituel par déplacement d'enroulement utilisé dans les circuits ordinaires.
Un désavantage de l'emploi des systèmes des fig.2 et 4 réside en ce que le dispositif oscillateur H.F. à décharge électronique peut être sujet à des Interruptions indésirables à B.F. lorsqu'on emploie une résistance de grille ; ces Interruptions sont principalement dues à la constante de temps de la résistance de grille et de son condensateur shunt. Si on utilise une ré- sisfance de polarisation de la cathode au lieu d'une résistance de grille, ainsi qu'on l'a représenté dans le circuit-émetteur de la fig.2, on sacrifie un peu le rendement du circuit.
Afin d'éliminer ces difficultés et d'éviter en même temps toute discontinuité physique ou électrique dans le circuit, on propose de mettre une résistance de grille et un condensateur de grille à l'extrémité du conducteur 4 la plus proche de l'électrode de grille du dispo- sitif à décharge électronique, et de connecter directement l'autre extrémité du conducteur 4 à la terre ou à un point à potentiel H.F. pratiquement nul.
Une telle disposition est celle de la fig.5; celle-ci représente une forme préférée de l'invention, semblable à la construction de la fig.l abstraction faite des modifications qui viennent d'être mentionnées. Dans la fig.5 une résistance de fuite de grille 34 est insérée entre l'extrémité grille de la tige 4 et la plaque de montage 11. D'autre part, la tige 4 consiste en deux éléments 35 et 36 réunis par un assemblage en queue d'aronde de faqon à former un condensateur. Ces éléments 35 et 36, ainsi qu'on peut le constater sur la fig.5a qui en représente une vue détaillée agrandie, sont séparés par du mica et sont couplés l'un à l'autre par deux chevilles 37 qui sont isolées de l'é- lément 36 par les douilles isolantes 38.
Bien que les éléments 35 et 36 de la tige 4 aient été représentés avec entaillage en queue d'amende, il est évident que l'invention ne se limite pas à cet arrangement, étant donné qu'on peut
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utiliser tout dispositif de couplage de deux éléments d'une ligne pourvue que l'on constitue un condensateur, sans produire d'irrégularité physique. Par exemple, la surface extérieure de l'élément 35 peut être parfaitement arrondie et l'extrémité 36 peut comprendre une tige de longueur réduite. insérée dans une ouverture du tube 35, dont elle est Isolée par du mica ou tout autre dié- lectrique convenable.
L'autre extrémité de la tige 4 qui est montée dans la plaque 8 est connectée à la terre ou à l'élément 11 par une liaison directe à la plaque 7; l'isolation par mica entre ces plaques 7 et 8, utilisée dans le système des fig.l et 3 a été supprimée ici. Le circuit électrique équivalent du système de la fig.5 est donné à la fig.6 qui représente un dispositif émet- teur. Ce/ circuit peut être approprié à la réception en changeant simplement la position du condensateur 12; au lieu de le connecter à l'élément 36 direc- tement adjacent à la grille, il suffit de le relier à l'élément 35 situé de l'autre coté du condensateur constitué par la tige 4.
De cette façon, lorsque le circuit est utilisé pour la réception, le couplage en retour additionnel produit par le condensateur 12 est réduit par suite de la présence du conden- . sateur formé par les éléments 35 et 36, en série avec le condensateur 12 ; ceci rend plus aisé l'amortissement convenable des oscillations H.F. lorsque le circuit est utilisé comme récepteur à super-réaction. Il est évident que lorsque le circuit est utilisé comme récepteur, l'antenne est connectée de préférence à la tige de grille 4 au lieu de la tige d'anode 3, comme c'est le cas à la fig.5 où le circuit est utilisé à l'émission.
Il est cependant dési- rable que le condensateur (ainsi que l'indiquent les fig.5 et 6) soit direc- tement adjacent aux extrémités d'anode et de grille parce qu'il est désirable de fournir un couplage s'ajoutant à celui qui est obtenu par la Capacité entre électrodes du tube à vide.
Le fait d'ajouter le condensateur 35,36 de la manière représentée dans les dessins à l'extrémité de la tige de grille 4 la plus proche du dis- positif à décharge électronique est un perfectionnement important des dispo- sitifs des fig.2 et 3, étant donné qu'à cet endroit le condensateur 35,36 se trouve à un point à tension élevée et à courant faible, tandis que précédem- ment, le condensateur du conducteur de grille situé à l'autre extrémité de la tige 4 se trouvait en un point à faible tension et à courant élevé.
La position du condensateur 35,36 en un point à H.T. et faible courant du circuit grille permet de réduire la capacité; on aura donc une valeur plus favorable
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pour la constante de temps, ce qui élimine par conséquent les difficultés dues aux interruptions B.F, que l'on rencontre couramment avec les valeurs de capa- cité et de résistance qui doivent être utilisées à l'autre extrémité de la li- gne 4. Grâce à la disposition de la fig.5, on peut obtenir une stabilité de fréquence beaucoup plus élevée qu'avec le circuit des fig.2 et 4.
Dans une réalisation particulière faisant usage des principes de la fig.5, la variation de fréquence était seulement de 0,028% alors qu'elle était de 0,1% avec le circuit de la tig.2, pour une fréquence voisine de 320 Mc/s. On a également établi qu'avec le circuit de la fig. 5, il était possible d'utiliser un pour- centage de modulation plus élevé qu'avec les circuits représentée par les fige 2 et 4. Dans un cas particulier utilisant le système de la fig.5, la porteuse pouvait être modulée à 70% au lieu de 50% dans le circuit des fig.2 et 4, pour la même variation de fréquence.
A la fig.10, on a représenté le schéma correspondant à une autre variante dans la construction de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
Dans le système de la fig.10, l'antenne, qui est utilisée soit pour l'émission soit pour la réception, comprend un dipôle ayant deux branches 1 et 2 qui sont chacune équivalentes au point de vue électrique à un quart de longueur d'onde et qui sont connectées en série par un condensateur variable 3 à une extrémité d'un circuit accordé parallèle comprenant un condensateur va- riable 4 et une self 5. Couplée à l'inductance 5 et insérée dans le circuit anodique du dispositif oscillateur à décharge électronique 7, une inductance 6 est connectée, à une de ses extrémités, à l'anode du dispositif à décharge électronique et, à son autre extrémité, à la cathode de celui-ci par l'inter- médiaire d'un condensateur de découplage 8.
Le circuit anodique de l'oscilla- teur est accordé sur la fréquence de travail désirée au moyen du condensateur variable 10 connecté entre l'anode et la cathode du dispositif oscillateur à décharge électronique 7 et shunté par la self 6. De même, la grille de l'oscil- lateur est accordée sur la fréquence de travail désirée par le condensateur variable 11 en parallèle avec la self 12, tous les deux étant insérés entre la cathode et la grille de la lampe. Une résistance élevée 9 sert de résistan- ce de fuite et est shuntée par une fraction du condensateur 8 ainsi que le montre le dessin. Pour la production des oscillations dans le circuit, le cou- plage en retour est obtenu par la capacité entre électrodes du dispositif à décharge électronique 7.
Une tension convenable est appliquée à l'anode par
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l'intermédiaire de la self de choc 13 qui se trouve en série avec un des en- roulements d'Un transformateur 14 situé à l'extérieur de l'ensemble compacta Avec cette disposition, on obtient des oscillations de l'ordre de 300 Mc/s., avec une variation maximum de fréquence d'environ 1% ou moins, selon le pour- centage de la modulation.
Lorsqu'on désire utiliser les circuits à la transmission, un ni- veau convenable de modulation, généralement un très faible pourcentage de mo- dulation, est appliqué au transformateur extérieur 14 par le circuit d'entrée de la parole indiqué sur le dessin. D'un autre côté, si on désire utiliser le circuit à la réception, le circuit d'entrée de la parole devient le circuit de sortie et la self 5 est alors couplée à la self 12 au lieu de l'être à la self 6.
La réalisation pratique du système de la fig.10 est représentée dans la vue partielle 7, où la partie supérieure amovible représente l'anten- ne sous la forme de deux bras 1 et 2; ceux-ci se trouvent chacun en série avec un condensateur 3 dont on peut faire varier la capacité au moyen d'une vis 3' et couplé, par des connexions passant par les Isolateurs, au circuit accordé parallèle comprenant le condensateur 4 et la self 5.
Ainsi qu'on peut le voir, le condensateur 4 comprend deux plaques semi-circulaires qui sont connectées aux extrémités de 5; les deux plaques sont, à leur tour, couplées électrostatiquement à une plaque circulaire plus large dont la distance aux deux plaques semi-circulaires peut être modifiée par la vis 15, ce qui pro- duit une variation correspondante de la capacité du condensateur 4. En prati- que, la self 5 comprend 1 1/2 tour de fil de cuivre d'un diamètre d'environ 9,5 mm, pour la fréquence de 300 Mc/s. Les éléments de l'antenne 1-2, les condensateurs d'accord 3 et 4 et la self 5 sont tous montés sur une plaque métallique appropriée 16 dont ils sont isolés par des isolateurs en porcelaine 17.
Le support 16, ainsi que la botte désignée par 18, entourant la partie principale du circuit afin de la blinder, sont réalisés en un métal pur à faible résistivité électrique tel que l'aluminium ou le cuivre. Dans une réa- lisation donnant de'bons résultats, la botte 18 et la plaque 16 étaient en aluminium, choisi principalement à cause de son faible poids.
Dans la partie Inférieure de la fig.7, on peut observer que les condensateurs 10 et 11 comprennent deux secteurs en bronze phosphoreux régla- bles 10' et 11', opposés l'un à l'autre par rapport à une plaque métallique
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centrale 19 qui est connectée directement à la cathode du dispositif à déchar- ge électronique 7;
celuiei comprend dans ce cas une lampe "acorn" d'un type connu ayant des caractéristiques semblables à celle de la RCA 955 ou A-2014, ou encore tout autre type de dispositif à décharge électronique approprié au fonctionnement à ces fréquences.ne paire de tiges filetées 20 et 21, prolon- gées chacune par une partie isolée 22 et manoeuvrée par des boutons, sont uti- lisées pour régler la capacité des condensateurs 10 et 11 en modifiant les distances entre la plaque centrale 19 et les secteurs 10' et 11'.
Lorsque la partie supérieure de la construction, comprenant l'an- tenne et les circuits accordés 4 et 5, est placée convenablement à l'aide de vis,non représentées, qui relient l'une à l'autre les parties supérieure et Inférieure du système de la fig.7, la self 5 est adjacente à la self 6 de ma- nière à y être couplée magnétiquement lorsque le circuit est utilisé comme émetteur. On notera que la self 6 comporte également 1,5 tour d'un fil de diamètre approprié. Lorsque le circuit est utilisé comme récepteur, la self 5 peut être déplacée légèrement de façon à être adjacente à la self 12 et y être couplée électromagnétiquement. En pratique, l'enroulement 12 peut com- prendre un seul tour d'un fil de diamètre convenable.
Les éléments de construction ont les valeurs suivantes dans une réalisation qui a été utilisée avec succès en pratique t
Condensateur 8 0,00005 mfd.
Résistance de grille 9 30.000 ohms
Self de choc 13 15 tours de fil sur un support d'une longueur de 3,81 supp et d'un diamètre d'environ 6,35mm.
Self 12 un tour de fil
Selfs 5 et 6 chacune, environ 1,5 tour de fil (diamètre environ 6,35 mm. )
Lampe 7 tube ayant des caractéristiques équivalentes à celle du RCA 955 ou A-2014.
Un point très important de la construction d'une réalisation cor- respondant à l'invention est que les connexions entre les différents éléments soient réduites à leur minimum, parce que des connexions extrêmement courtes sont absolument nécessaires dans l'emploi d'un tel circuit aux fréquences extrêmement élevées de l'ordre de 300 Mc/a. ou au-dessus.
Dans la présente variante, il n'y a aucun conducteur entre les extrémités grille et anode situées en dehors de l'enveloppe de la lampe et @
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les extrémités des plaques 10' et 11' du condensateur, vu que ces extrémités sont destinées à être en contact physique les unes avec les autres et à rester ainsi connectées. Il en est de même pour les selfs 6 et 12. On notera qu'une extrémité de chacune de ces selfs d'anode et de grille est en contact physi- que avec une extrémité des condensateurs 10' et 11' et que, si on le désire, on peut utiliser, au lieu d'extrémités distinctes des condensateurs, les mêmes extrémités des condensateurs pour les selfs et pour les électrodes de la lampe.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux dispositifs parti- culiers décrits ci-dessus; on peut y apporter différentes modifications sans sortir de l'objet et de la portée de l'invention.
Par exemple, dans les systèmes des fig. 1 et 5, il n'est pas né- cessaire que l'antenne soit couplée capacitivement à l'une des tiges 3 et 4, puisqu'un couplage inductif peut être utilisé on enroulant simplement l'extré- mité; inférieure de l'antenne de manière à obtenir une partie qui soit parallè- le aux tiges 3 et 4 de façon à donner le couplage désiré.
On peut aussi, dans les variantes des fig. 1 et 5, se servir d'une antenne en dipôle. Dans ce cas, les extrémités de la spire, si on se sert d'un couplage Inductif, peuvent être connectées aux deux branches du d$pôle, Par contre, si on se sert d'une antenne à une seule tige, l'extrémité de la @ige spire éloignée de l'antenne sera connectée à la terre.
Si on le désire, on peut encore diminuer l'encombrement; pour cela, on peut réduire la longueur totale du système des fig. 1, la, 1b en mettant l'un en-dessous de l'autre les deux systèmes de condensateurs 5,6, 7,8,9,10,11 et 17,18,19,20 et en construisant les tiges 3 et 4 de façon qu'elles forment une boucle allant d'un condensateur à l'autre, le dispositif à décharge électronique étant situé dans ce cas près du système de condensa- teurs.