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Montage comportant un tube à grille-écran.
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La présente invention concerne un montage destiné à l'amplification ou la transformation de fréquence d'oscillations électriques, dans lequel au moins le premier tube à décharges comporte deux ou plus de deux électrodes ayant un potentiel positif. En outre, l'invention concerne un tube à décharges convenant pour un montage de ce genre.
On sait que dans les montages de T.S.F, il se produit un sifflement.gênant qui provient tant des éléments de couplage que des tubes et notamment des éléments de cou- plage et des tubes où le signal reçu n'a qu'une faible am- plitude, par exemple dans la partie haute fréquence d'un @
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montage récepteur de T.S.F.
La Demanderesse a fait des essais prolongés sur le sifflement produit dans le tube, phénomène qui se ma- nifeste d'une manière gênante notamment aux fréquences élevées, et elle a constaté qu'on peut le réduire au minimum en utilisant un montage et un tube à décharges conformes à la présente invention.
Dans un montage destiné à l'amplification ou la transformation de fréquence d'oscillations électriques, dans lequel au moins le premier tube comporte deux ou plusieurs électrodes ayant un potentiel positif, le facteur du sifflement provoqué par la distribution des électrons est, conformément à l'invention, rendu inférieur à 1/8 pour les courants et tensions utilisés dans l'appareil.
La Demanderesse a constaté que le fait que le sifflement provoqué par un tube à grille-écran est plus fort que celui provoqué par une triode est dû à des variations accidentelles dans le rapport existant entre le courant de la grille-écran et le courant anodique.
Conformément à la présente invention les variations du courant anodique dans un tube à grille-écran sont réduites au minimum en réduisant le plus possible le courant de la grille-écran et/ou les variations du rapport existant entre le courant de la grille-écran et le courant anodique.
Dans un montage d'amplification ou dans un montage à transformation de fréquence, dans lequel les oscillations reçues et les oscillations produites localement sont amenées à la même grille du premier tube détecteur, l'invention permet de réduire le facteur en question à une valeur inférieure à 1/8. Toutefois, la Demanderesse a constaté que dans les montages à transformation de fréquence, dans lesquels les oscillations
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reçues et les oscillations engendrées localement sont amenées à des grilles différentes du premier tube détecteur, cette limite doit avoir une valeur plus élevée, savoir 1/2.
Le calcul suivant permet de mieux comprendre l'in- vention. La valeur des variations du courant des électrons qui sortent, tout à fait indépendamment les uns des autres, d'une cathode chaude, est représentée par l'expression bien connue pour l'effet de grêle: i2 = C I (1) où i2 est la contribution d'une certaine gamme de fréi quences aux variations carrées moyennes de l'émission,
I = le courant d'émission moyen
C = 2 x la charge de l'électron x la largeur de la gamme de fréquences en question.
Cette formule s'applique telle quelle aux va- riations de courant d'une diode saturée dans laquelle la totalité des électrons issus de la cathode se propagent vers l'anode.
Dans les cas où il se produit un minimum de potentiel par suite de la charge d'espace au voisinage de la cathode, de sorte qu'une partie des électrons revient à la cathode, il existe une certaine régularité dans le courant des électrons quittant la charge d'espace, de sorte que les variations de ce courant sont inférieures aux variations purement a.ccidentelles ce qui s'accuse dans Inéquation:
EMI3.1
où le facteur de bruit F est inférieur à 1. k .
En général on entend par "facteur de bruit" d'un courant le rapport existant entre le carré de ses variations moyennes d'intensité et le carré des varia.tions moyennes
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d'intensité d'un courant de même intensité dont les électrons passent tout à fait indépendamment les uns des autres, comme il sera expliqué ci-dessous.
En pratique, la régularité du courant d'électrons quittant une charge d'espace peut être telle que le facteur de bruit Fk2 soit inférieur à 0,05. Dans les tubes électroniques où le courant anodique ne constitue qu'une partie de la totalité du courant cathodique le courant anodique peut porter, rela- tivement et absolument, plus de variations que le courant cathodique, parce que la division du nombre total d'électrons en électrons anodiques et autres électrons est accidentelle dans une certaine mesure, ce qui entraîne des "variations de distribution".
Dans les cas où le courant anodique est inférieur au courant cathodique le facteur de bruit Fa2 du courant ano- dique Ia doit donc être supérieur au facteur de bruit Fk2 du courant cathodique -------.
Ik Pour un rapport déterminé entre -------- et Ik Ia Ik on peut calculer une limite supérieure pour Fa2 en considérant lE distribution des électrons comme une distribution purement accidentelle.
Il résulte d'un calcul des probabilités que si le courant total I était parfaitement régulier, (Fk2 = 0), le facteur de bruit du courant anodique deviendrait :
EMI4.1
où le facteur accidentel [alpha] est égal à 1 lorsque la distri- bution obéit à des lois purement accidentelles, et inférieur à 1, lorsque la distribution a lieu selon certaines lois géométriques. Toutefois, le courant ---- d'électrons provenant
Ik
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de la charge d'espace n'est jamais complètement régulier, donc 0 <Fk2 <1.
Toutefois, on peut s'imaginer ce courant comme étant divisé en une fraction ¯ = Fk2 à variations accidentelles complètes (facteur Ik1 bruit Ik une fraction dentelles complètes (facteur de bruit = @1) et en une fraction @k0 (1 - Fk2) Ik parfaitement régulière (facteur de @k0 Ik bruit = 0). La partie de Ik1 qui se propage vers l'anode et k1 @ a une valeur de #, a un facteur de bruit Ik1#Ia/Ik = Fk2 Ia 1, parce qu'il existait au début une irrégularité complète, et la division permet donc d'introduire une plus forte per- turbation dans chaque partie; de plus, il n'y a pas de mé- canisme procurant la régularité.
EMI5.1
La partie ---- de --- qui se propage vers ' Ia0 IkO 1-lanode et a une valeur de ¯ '##= 1 - Fk ) ¯ ¯ la Ik a un facteur de bruit représenté par (3), savoir :
EMI5.2
La totalité des variations carrées moyennes du courant anodique correspondent à la somme des contributions indépendantes de
EMI5.3
Il Î50 on a donc., selon '(2)r rJT= 1.C. F %g + À '-'C. (1- ) (4) ju2 - 1. k a + I (1-ek ) (4) Par définition:
EMI5.4
EMI5.5
de sorte que F2 = B2 + L"-I..
(1 - k) z5) 1------ I
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Dans un tube électronique comportant une ou plu- sieurs grilles positives: Ik - Ia = Ig et (5) prend la forme:
EMI6.1
Afin que F ait une faible valeur les deux membres de la partie droite de (6) doivent être faibles., en premier
EMI6.2
lieu le facteur de'bruit Fa du courant cathodique, en deuxième lieu le facteur --------- + 1- , Ta. I g qu'on appelle le-facteur du bruit .provoque par la distribution
EMI6.3
des électrons. 2 Selon (6) ce facteur est de --------- - F et peut être déterminé expérimentalement pour chaque tube électronique.
Ces considérations s'appliquent à un nombre quel- conque de grilles positives dans le tube. Toutefois, il a été admis implicitement que la tension sur les grilles était constante. Lorsque (dans le premier tube détecteur) une des grilles reçoit une tension alternative, dont la fréquence n'est pas faible par rapport aux fréquences de la gamme passée du côté anodique, les relations déduites ne s'appliquent plus.
Par contre, il va sans dire que dans le cas où les facteurs de bruit sont aussi favorables que possible, au point de vue statique (cas où s'appliquent les formules), pour le cycle complet des réglages ce qui parcourt le tube, le facteur de bruit du tube à l'état de fonctionnement est également aussi favorable que possible. Les moyens de réduire le plus possible le facteur de bruit du courantanodique du premier tube dé- tecteur sont donc les mêmes que les moyens précités.
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L'invention vise à réduire le plus possible le facteur en question, savoir à une valeur inférieure à 1/8 pour les montages d'amplification et les montages de trans- formation de fréquence.,,où les oscillations reçues et les os- cillations engendrées localement sont amenées à la même grille du premier tube détecteur, et à une valeur inférieure à 1/2 pour les montages de transformation de fréquence où l'oscil- lation reçue et les oscillations engendrées localement sont amenées à des grilles différentes du premier tube détecteur.
On peut y parvenir de différentes façons. En premier lieu on peut réduire le plus possible le rapport Ig
Ia + Ig dans un tube à grille-écran, savoir réduire au minimum le courant de la grille-écran. A cet effet on peut utiliser, dans un montage conforme à la présente invention, un tube à décharges électriques connu en soi dont le système d'électrodes comprend, en autres, une grille-écran et dans lequel,, vues dans la direction de la cathode vers l'anode, perpendiculaire- ment à la surface de la cathode, les parties de la grille- écran sont situées dans l'ombre des parties actives d'une ou de plusieurs grilles disposées entre la cathode et la grille-écran.
Dans un mode de réalisation de l'invention on uti- lise dans la 'partie à haute fréquence d'un montage récepteur. de T.S.F, un tube à décharges qui comporte une grille de com- mande à pas variable et dans lequel la grille-écran située en arrière de la grille de commande est enroulée de façon variable sensiblement de la même manière que la grille de commande.
Pour résoudre le problème posé par la Demanderesse il n'est pas nécessaire d'utiliser des grilles enroulées à pas
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variable, et on peut aussi utiliser des grilles connues en soi qui sont disposées les unes derrière les autres et non enroulées à pas variable.
Dans les montages à transformation de fréquence dans lesquels on amène les oscillations locales et les oscil- lations reçues à deux grilles différentes à l'intérieur du premier tube détecteur, les parties actives de toutes les grilles pourraient être disposées dans leurs ombres mutuelles.
Toutefois, cela présente l'inconvénient que la grille de com- mande la plus écartée de la cathode a un trop faible effet de commande sur le courant électronique, ce qui peut entraîner des difficultés sérieures notamment si l'on utilise cette grille comme grille de commande d'entrée. Il n'est donc guère possible dans un premier tube détecteur de ce genre de placer toutes les grilles les unes exactement derrière les autres, de sorte que le facteur en question.est toujours plus élevé que dans un montage amplificateur à haute fréquence ou dans un montage à transformation de fréquence., dans lesquels les oscillations locales et reçues sont amenées à la même grille.
Une autre possibilité de réduire le plus possible le facteur en question consiste à réduire au minimum le facteur accidentel 1 - On y parvient en faisant en sorte que chaque électrode véhiculant du courant reçoive ses électrons d'une partie différente et aussi indépendante que possible de la charge d'espace, ce qu'on peut réaliser à l'aide d'une construc- tion de la grille-écran telle que la cathode puisse être supposée comme étant constituée par deux ou plus de deux parties, sensiblement tous les électrons émis par une partie se propa- géant vers l'anode et sensiblement tous les électrons émis par une autre partie se propageant vers la grille-écran.
A cet effet on peut utiliser un tube à décharges électriques dont le
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système d'électrodes comprend, entre autres, une grille-écran et dans lequel cette grille-écran est constituée par des par- ties en forme de plaque.
Enfin on peut utiliser aussi une combinaison des deux mesures précitées.
On comprendra mieux l'invention en se référant au dessin annexé qui en représente, à titre d'exemple, deux modes de réalisation.
Sur le dessin, 1 désigne la paroi d'un tube à déchar- ges électriques comportant une cathode 2, une grille de commande 3, une grille-écran 4 et une anode 5. Comme le montre lé dessin, le tube représenté sur la fig.l comporte une grille-écran et une grille de commande qui sont enroulées toutes les deux à pas variable et dont les parties actives, vues de la cathode dans la direction de l'anode, perpendiculairement à la cathode, sont situées dans un seul plan. La grille-écran 4 dans le tube montré sur la fig. 2 est constituée par un certain nombre de parties en forme .de plaques.