<Desc/Clms Page number 1>
Montage pour l'amplification ou la production d'oscillations à très haute fréquence.
La présente invention concerne un montage pour l'ampli- fication ou la production d'oscillations à très haute fréquence comportant un tube à décharges muni d'au moins une cathode, une électrode de commande, une électrode positive perforée et deux autres électrodes.
Les propriétés de tubes destinés à amplifier et produire des oscillations ayant des fréquences très élevées sont très différentes de celles pour les fréquences moindres. Dans l'ampli- fication de fréquences très élevées il faut plus particulièrement tenir compte du fait qu'il se produit entre la grille de commande et la cathode une'résistance ohmique virtuelle qui a un effet considérable sur le circuit d'entrée. La présence de cette résis- tance ohmique virtuelle est due en substance à deux causes.
<Desc/Clms Page number 2>
En premier lieu le temps de passage assez considérable des électrons provoquera un déphasage entre la tension alterna- tive de la grille de commande et le courant électronique passant par les trous de la grille de commande, déphasage qui provoque le passage d'un courant d'influence vers la grille de commande.
Ce courant d'influence comporte une composante qui est en phase avec la tension alternative de la grille de commande et qu'on peut concevoir comme le résultat d'une résistance ohmique vir- tuelle présente entre la grille de commande et la cathode. La valeur réciproque de cette résistance s'appelle l'atténuation du temps de passage ou l'atténuation électronique.
En second lieu les self-inductances naturelles des con- ducteurs d'alimentation pour les différentes électrodes présen- teront pour les oscillations à amplifier une impédance considé- rable, de sorte qu'il se produit sur ces conducteurs d'alimenta- tion des tensions à haute fréquence provoquant des courants sur les capacités naturelles du tube, qui sont en phase avec la ten- sion alternative de la grille de commande. L'atténuation du circuit d'entrée qui en résulte peut s'appeler atténuation des conducteurs.
L'atténuation électronique et l'atténuation des conduc- teurs pour des fréquences pas trop hautes sont toutes les deux sensiblement proportionnelles au carré de la fréquence des oscil- lations à transmettre. Pour les fréquences très élevées l'atté- nuation d'entrée résultant de ces deux composantes est habituel- lement assez forte pour que l'impédance du circuit oscillant intercalée dans le circuit de la grille de commande soit forte par rapport à la résistance d'entrée du tube. C'est pourquoi dans les montages en cascade l'impédance de sortie d'un étage est fonction en substance exclusivement, de la résistance d'en- trée de l'étage suivant, de sorte que l'amplification par étage réalisable correspond sensiblement au produit de la pente et de la résistance d'entrée.
Pour obtenir une amplification suffisante
<Desc/Clms Page number 3>
aux fréquences très élevées ou cherchera donc à réaliser une résistance d'entrée et une pente aussi fortes que possible.
Dans ces derniers temps on a fait diverses propositions pour réduire l'atténuation d'entrée de tubes amplificateurs.
Ainsi, par exemple, on peut réduire l'atténuation des conducteurs par l'emploi d'un tube comportant deux conducteurs d'alimentation cathodiques, dont l'un est intercalé dans le circuit d'entrée et l'autre dans le circuit de sortie. Un autre moyen de réduire l'atténuation des conducteurs consiste à utiliser des tubes amplificateurs comportant deux systèmes d'amplification équili- brés dont les cathodes sont reliées au moyen d'un conducteur ayant une longueur aussi faible que possible.
On peut encore améliorer l'atténuation d'entrée en pre- mant diverses mesures qui reviennent en principe à une réaction, par exemple en intercalant une inductance supplémentaire dans le conducteur de la grille-écran. Un procédé très efficace pour réduire l'atténuation d'entrée consiste à augmenter artificiel- le.tent, dans un tube comportant deux conducteurs d'alimentation cathodiques, l'inductance du conducteur d'alimentation cathodique intercalé dans le circuit de sortie et/ou la capacité grille-écran/ grille de commande.
Pour un bon effet des mesures précitées pour réduire l'atténuation d'entrée il est toujours nécessaire, cependant, que le tube ait une assez grande pente, qui est également néces- saire pour la production d'oscillations ayant une très haute fré- quence.
Toutefois, dans l'amplification ou la production d'osccil- lations ayant une très haute fréquence la pente effective ou dynamique est bien inférieure à la pente statique du fait que le temps de passage des électrons est du même ordre de grandeur que la période des oscillations à amplifier ou à engendrer.
On a déjà proposé d'augmenter la pente dynamique en reliant les extrémités de l'impédance de sortie respectivement à deux
<Desc/Clms Page number 4>
électrodes situées dans la trajectoire des électrons, dont la distance mutuelle est parcourue par les électrons en moins d'une demi-période des oscillations à amplifier ou à engendrer. Du fait qu'il n'est pas possible de réduire à volonté la distance entre les électrodes en question, on ne peut obtenir une amélioration que dans une zone de fréquences limitée.
La présente invention a pour objet un montage dans lequel on peut obtenir une grande pente dynamique même pour des ondes encore plus courtes.
Conformément à l'invention on y parvient dans un montage du genre précité en choisissant les polarisations, la construc- tion et la distance mutuelle des electrodes de telle façon qu'au moins sensiblement tous les électrons traversent l'électrode po- sitive perforée, soient réfléchis par une électrode plus écartée de la cathode et traversent encore une fois l'électrode positi- ve, après quoi ils sont soit recueillis, soit réfléchie encore une fois par une électrode située du côté cathodique de l'élec- trode positive.
Dans le cas où les électrons réfléchis peuvent se rap- proeher de l'électrode de commande ils peuvent provoquer dans certaines conditions une plus grande atténuation d'entrée ou une diminution de la pente dynamique. C'est pourquoi on dispose, de préférence, l'électrode située du côté cathodique de l'électrode positive perforée de telle façon et on lui donne un potentiel tel que les électrons réfléchis ne puissent pas influencer l'élec- trode de commande. On obtient une pente dynamique maximum en choisissant les polarisations des électrodes de telle façon que le temps T, qui s'écoule entre le moment où un électron traverse pour la première fois l'électrode perforée et le moment où le même électron traverse à nouveau l'électrode perforée, après avoir été réfléchi,
corresponde à un nombre entier de périodes des oscil- lations que l'on désire prélever sur le circuit. Devant l'électrode
<Desc/Clms Page number 5>
positive perforée on peut disposer encore une électrode auxiliaire moins positive et on peut prélever l'énergie de sortie sur l'élec- trode positive perforée et/ou sur l'électrode réflectrice et/ou sur l'électrode auxiliaire précitée.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif,, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de l'invention.
La fig. 1 représente schématiquement le principe de l'in- vention. Le courant électronique 10, commandé par une électrode de commande non représentée, passe par les trous d'une électrode positive perforée 11, est réfléchi par l'électrode 12 ayant le potentiel de la cathode et traverse pour la deuxième fois l'élec- trode 11. Du côté cathodique de l'électrode 11 se trouve une grille-écran 13 qui a le potentiel de la cathode et réfléchit pour la deuxième fois les électrons rebroussant chemin. Toutefois, la grille-écran 13 peut avoir aussi un potentiel tel que les électrons rebroussant chemin soient recueillis par cette grille.
L'électrode 11 se trouve environ au milieu entre les électrodes 12 et 13.
La fige 2 représente deux graphiques qui montrent l'effet de l'invention. La courbe I indique le rapport entre la pente dynamique S et la pente So en fonction du produit f T et vaut pour une penthode où l'anode a une polarisation.;positive et sensible- ment tous les électrons atteignent l'anode. Dans ce cas f représen- te la fréquence des oscillations à transmettre et T correspond à deux fois le temps que prennent les électrons pour se rendre de la grille-écran à l'anode.
La courbe II indique le rapport S/S@ en fonction du produit So f T si l'on utilise l'invention. T est le temps qui s'écoule entre les moments où un électron traverse l'électrode 11 pour la première et pour la deuxième fois. Il résulte de la courbe II
<Desc/Clms Page number 6>
que la pente dynamique est maximum chaque fois que f T correspond à un nombre entier. Les valeurs maximum de la pente dépassent de beaucoup les valeurs qu'on peut obtenir au moyen d'une penthode dans un montage normal et, pour les premières deux maxima, sont plus grandes que la pente statique ; le premier maximum (f T = 1) elle est, par exemple, environ 2,5 fois plus grande.
Si f T = 1 le temps, qui s'écoule entre la première fois et la deuxième fois où un électron traverse l'électrode positive per- forée, correspond exactement à une période des oscillations que l'on désire emprunter au montage. Le fait qu'il se produit en effet une inclinaison dynamique maximum dans ces conditions est évident si l'on considère que la tension d'influence,induite dans l'électrode 11 par les électrons rebroussant chemin, est justement supportée complètement alors par la tension d'influence induite dans l'électrode 11 par les électrons à l'aller. Cela sera expliqué plus en détail en se référant à la fig: 3.
Sur la fig. 3 les électrodes 11, 12 et 13 sont représenta schématiquemènt. Il est supposé qu'un courant électronique comman- dé par une électrode de commande non représentée atteint l'électrc de 13. Lorsque la tension de commande est une oscillation pério- dique le courant électronique se compose d'une série de concentra- tions et déconcentrations d'électrons successives, dont la com- posante alternative est constituée par une série de charges posi- tives et négatives successives. Ces charges sont indiquées par de petits cercles sur le dessin, le signe - indiquant une charge négative et le signe + indiquant une charge positive.
Il faut imaginer alors que les charges traversent successivement l'éled- trode 13 dans l'ordre de gauche à droite, de sorte que le temps qui s'écoule entre le passage des charges 21 et 22 correspond à une demi-période des oscillations à amplifier et l'intervalle de temps entre le passage des charges 21 et 23 correspond à une période entière de ces oscillations.
<Desc/Clms Page number 7>
Quand la charge 21 va de l'electrode 13 à l'électrode 12, elle induit dans l'électrode 11, en la traversant, une charge d'image positive qui augmente au debut, puis. décroît et a une valeur maximum au rnoment où la charge se trouve en 21'. Dans la position 21" la charge d'image correspond à nouveau sensible- ment à zéro, pour acquerir à nouveau une valeur maximum dans la position 21". Si le temps qui s'écoule entre les positions 21' et 21"' correspond exactement à une periode des oscillations à amplifier, ce qui a été supposé sur le dessin, la charge 23, au moment même où la charge 21 traverse l'électrode 11 vers le bas, traversera l'électrode 11 vers le haut, induira également une charge d'image positive dans cette électrode et doublera donc la charge déjà présente.
Par suite des charges négatives succes- sives 21, 23, 25 etc. il se produira dans l'électrode une tension 11 représentée par la courbe III sur la fig. 3.
De la même manière on peut expliquer que les charges posi- tives 22, 24-etc. induisent dans l'électrode 11 une tension in- diquée par la courbe IV. Les variations de tension résultantes, par suite des charges d'influence induites dans l'électrode 11, sont indiquées par la courbe V qui est la résultante des courbes
III et IV. Il en résulte que dans les conditions supposées les différentes charges coopèrent complètement de sorte qu'à première vue on s'attendrait à une augmentation quadruple de la pente. Du fait, cependant,.que l'inclinaison dynamique qui se produit à chaque instant, comme le montre la courbe I, est inférieureà la pente statique, la pente dynamique effectivement produite est également moindre dans les conditions supposées et est environ
2¸ fois plus grande que la pente statique.
Vis à vis des montages connus, où l'on peut atteindre comme valeur maximum de la pente dynamique tout au plus la valeur de la pente statique, le montage conforme à l'invention procure donc un grand progrès. En effet, si l'amplification \d'oscillations ayant une fréquence très élevée nécessite une pente
<Desc/Clms Page number 8>
minimum déterminée, le montage conforme à l'invention permet encore d'atteindre cette inclinaison minimum pour une fréquence beaucoup plus haute.
De plus, il appert de la courbe II sur la fig. 1 que même dans le cas ou la période des oscillations à amplifier est un multiple de l'intervalle de temps T, il se produit des maxima considérables de la pente. Ainsi, par exemple, la pente dynamique pour f T = 3 est encore sensiblement égale à la pente statique.
Il en résulte que la longueur abonde minimum, où la pente est encore suffisante, est bien inférieure à celle des montages connu-
Dans ce qui précède on a expliqué comment il se produit une tension amplifiée à l'électrode 11, mais on comprendra qu'on peut également prélever les oscillations amplifiées à l'une des électrodes 12 et 13, et un choix judicieux des temps de passage permet de prélever les oscillations amplifiées de façon équilibrée sur les électrodes 12 et 13.
La fige 4 représente un mode d'exécution de l'invention qui comporte un tube amplificateur 15 muni d'une cathode 16, d'une grille de commande 17, d'une grille 13, d'une électrode positive perforée li et d'une électrode de réflexion 12. Les électrodes 12 et 13 sont reliées entre elles et connectées à la cathode par l'intermédiaire du conducteur 27. Entre la grille de commande 17 et la cathode 16 on amène une tension à amplifier e avant la fréquence f. L'électrode perforée 11 est reliée à la cathode par l'intermédiaire d'un circuit oscillant 18 accordé sur la fréquence f et d'une source de courant 19 qui confère à l'électrode 11 un potentiel positif.
Le courant électronique émis par la cathode 16 est commandé en intensité de la manière usuelle par l'électrode de commande 17 ce qui produit des concentrations et déconcentrations du courant électronique qui par suite du potentiel positif de l'électrode 11 se propager'{ dans la direction de cette dernière.
Les concentrations et dé-
<Desc/Clms Page number 9>
concentrations traversent les trous de l'électrode 11 et sont réfléchies par l'électrode 12 ayant le potentiel cathodique, de sorte qu'elles retraversent les trous de l'électrode ll.Fn traversant l'électrode 11 à l'aller et au retour les concentra- tions et déconcentrations induisent dans l'électrode 11 des charges d'influence, les charges induites par les concentrations et déconcentrations à l'aller et au retour s'amplifiant si le temps, qui s'écoule entre le passage dans un sens et dans l'autre, correspond sensiblement à un nombre entier de périodes des oscil- lations à amplifier.
On peut alors prélever sur le circuit 18 une tension ayant la fréquence de la tension amenée à l'électrode 17 et dans ce cas l'inclinaison est beaucoup plus grande qu'en l'absence de l'electrode 12.
La fig. 5 représente un autre raode d'exécution de l'inven- tion, dans lequel on ne prélève pas les oscillations amplifiées à l'électrode perforée, mais de façon équilibrée à l'électrode réflectrice et à la grille 13 connectee en amont de l'électrode 11. De plus, le tube comporte une électrode 20 qui a un poten- tiel positif et sert à recueillir les électrons, après que ces derniers ont traversé la grille 13 pour la deuxième fois, de sorte qu'ils ne puissent plus agir sur la grille de commande 17.
On peut encore pousser davantage la pente dynamique en prenant soin que les concentrations et déconcentrations d'élec- trons ne parcourent pas une fois mais plusieurs fois l'espace entre l'électrode réfléchissante et l'électrode connectée en amont de l'électrode positive perforée.
La fig. 6 représente un mode de realisation auquel ce principe est appliqué. Dans ce cas on utilise un tube à décharges comportant une cathode 20, un dispositif de concentration optico- électronique 21 qui permet en même temps de commander l'inten- sité du faisceau, un dispositif optico-électronique 23 au moyen duquel on peut mettre en faisceau et accélérer le rayon électro- unique, une électrode en forme de grille 11, une électrode ré-
<Desc/Clms Page number 10>
flectrice 12 et une deuxième électrode reflectrice 12'. Dans ce cas le système d'électrodes 11, 12, 12' est disposé par rapport au faisceau électronique de telle façon que son axe 22 et la direction des électrodes 11, 12, 12' fassent un angle obtus.
Entre l'électrode 21 et la cathode 20 on amène une tension à amplifier eg ayant la fréquence f de manière à produire dans le courant électronique des concentrations et déconcentrations traversant l'électrode 11. La batterie B porte cette électrode à un potentiel positif. Les concentrations et déconcentrations sont réfléchies par l'électrode 12 ayant le potentiel cathodique, traversent encore une fois l'électrode 11, puis sont refléchies par l'électrode 12' ayant également le potentiel cathodique, tra- versent à nouveau l'électrode 11 et ainsi de suite, comme le montrent sur le dessin les pointillés 24. Enfin tous les élec- trons atteignent l'électrode positive 11.
Les concentrations et déconcentrations induiront dans l'electrode 11 des charges qui se supportent toutes si le temps qui s'écoule entre deux moments où un électron traverse l'électrode 11, correspond à la période des oscillations à amplifier. Le circuit de l'électrode 11 com- porte un circuit 18 qui est accordé sur la fréquence des oscil- lations à amplifier et sur lequel on prélève les oscillations amplifiées. Toutefois, on peut aussi connecter le circuit de sortie 18 entre les électrodes 12 et 12' et la terre, comme le montre la fig. 5 ou bien entre l'une des électrodes 12 ou 12' et la terre ; ce cas l'électrode 11 a le potentiel cathodi- que pour les hautes fréquences.