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Montage destiné à l'amplification d'oscillations électriques de fréquence très élevée.
L'invention concerne un montage destiné à l'amplification d'oscillations électriques de fréquence très élevée ; ce montage comporte un tube à décharge qui comprend une cathode, une électrode d'entrée, une électrode de sortie et une ou plusieurs électrodes auxiliaires, placées entre l'électrode d'entrée et l'électrode de sortie.
Ces montages présentent un inconvénient : le tube à décharge provoque un notable amortissement de l'impédance d'entrée comprise entre l'électrode d'entrée et la cathode. Cet amortissement est attribuable à deux causes.
En premier lieu, le temps de parcours des électrons provoque un déphasage entre la tension de l'électrode d'entrée et le courant provoqué par cette tension dans l'espace compris entre la cathode et l'électrode d'entrée. De ce fait, le courant d'influence qui circule 'vers l'électrode d'entrée comporte une composante qui est en phase avec la tension de l'électrode d'entrée et qui provoque l'amortissement dit "de temps de parcours" ou "électronique".
La seconde cause de l'amortissement est la réaction qui résulte de la coopération des capacités naturelles -entre les électrodes du tube et les self-inductions naturelles des conducteurs vers ces électrodes. Cet amortissement peut être appelé "amortissement par conducteurs".
C'est ainsi que l'amortissement de l'impédance d'entrée est provoqué para self-induction naturelle du conducteur cathodique et par la capacité naturelle entre la cathode et l'électrode d'entrée. En effet, le courant cathodique engendre aux bornes de la self-induction mentionnée une tension à haute fréquence-qui avance de 90 environ par rapport à la tension de l'électrode d'entrée et qui provoque dans la capacité mentionnée un courant dirigé de la cathode vers l'électrode d'entrée, courant qui est décalé en avant de 180 environ par rapport à la tension de l'électrode d'entrée et qui provoque donc un amortissement de l'impédance d'entrée.
Il est connu de supprimer cet amortissement en munissant la cathode d'au moins deux conducteurs d'alimentation par- ,faitement séparés pour la haute fréquence et de relier cette
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cathode, en haute fréquence, par l'un de ces conducteurs (le conducteur cathodique d'entrée) et par l'intermédiaire d'une impédance d'entrée à l'électrode d'entrée, et par l'autre conducteur (le conducteur cathodique de sortie) et par l'in- termédiaire d'une impédance de sortie à l'électrode de sortie.
Jans certains cas, on peut obtenir outre l'amortissement spécifié ci-dessus et provoqué par la self-induction du
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conducteur cathodique, 'un désarmortissement de l'impédance d'entrée. C'est ainsi que lorsqu'entre l'électrode d'entrée et l'électrode de sortie se trouve une électrode auxiliaire à potentiel positif (grille-écran) la self-induction naturelle du conducteur de cette électrode auxili.aire et la. capacité
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naturelle entre l'7ectrade auxiliaire et l'électrode d'entrée provoquent un désar.'uortisspment de l'impédance d'entrée.
La chute de tension provoquée par le courant de l'électrode au- xiliaire dans la self-induction naturelle du conducteur d'ali- mentation provoquera, aux bornes de l'électrode auxiliaire. une tension décalée en arrière de 90 environ par rapport a la tension de l'électrode d'entrée et qui provoque donc dnns la capacité entre 1-'électrode auxiliaire et l'électrode d'entrée, un courant vers l'électrode d'entrée qui est approximativement en phase avec la tension de l'électrode d'entrée et qui pro-
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voque donc un dSSCllY10rtLsser.lent 'de. 2"irlp¯'d".uc- d'entrre.
En général, ce désarmortissement est cependant notablement plus petit que l'amortissement provoqué par la. self-induction du conducteur cathodique.
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Pour augmenter le désamortissement obtenu de la manière spécifiée ci-dessus on a déjà proposé d'insérer une self-induc- tion additionnelle dans le conducteur de la grille-écran d'une penthode. Ce moyen est particulièrement indiqué pour les ampli-
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ficateurs en lJusi1-1Jull, à deux systèmes amplificateurs logés dans une même ampoule, parce que les parties des conducteurs cathodiques parcourues par des courants alternatifs sont alors
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très courtes, de sorte que 1> amortissenlent pnvoqur' par la self-induction de ces conducteurs cathodiques est très faible.
De plus, pour augmenter l'amortissement de l'impédance d'entrée dans le casd'un tube à décharge dont la cathode comporte de lamanière spécifiée ci-dessus deux conducteurs d'ali-
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mentation entiô:.< >:ient séparés en haute fréquence, on a proposé de relier à la cathode, par l'intermédiaire du conducteur ca-
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thodique de sortie, une électrode aux1lia"Lre placée entre l'élec- trode d'entrée et l'électrode de sortie et d'insérer une selfinduction additionnelle dans la partie de cette connexion comprise entre la cathode et la prise conduisant vers l'impédance de sortie.
Ce procédé donne le même effet que l'insertion d'une
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self-induction additionnelle dans le circn L de l'électrode auxiliaire, avec cette différence cependant que la self-induction additionnelle est porc'jurue non seulr;' "'1t par le courant de l'électrode :uxil.iir.e, mais aussi par le courant de l'électrode de sortie, de sorte que, pour une valeur donnée de 1.' selfinduction additionnelle, le désarmortLssement obtenu est plus grand.
Les mesures mentionnées pour augmenter le désamortissement peuvent créer, en parallèle avec l'impédance d'entrée une résistance négative de sorte que l'influence de 7.'amortisse;lent électronique entre l'électrode d'entrée et la cathode
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sur l'ÍF1jÓdD.nce d'entrhe est au moins partiellement compensée.
L'amplification d'oscillations éLectriques de très haute fréquence suscite une seconde difficulté, à savoir : la
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réaction sur l'impédance d'entrée de la tension de haute fré- quence obtenue aux bornes de l'impédance de sortie. Cette réac- tion provoque un couplage mutuel de l'impédance d'entrée et de l'impédance de sortie, de sorte qu'il est impossible de régler séparément ces deux impédances. Dans les tubes à décharge dont l'électrode d'entrée et l'électrode de sortie sont séparées par une ou plusieurs électrodes auxiliaires, la réaction directe par l'intermédiaire de la capacité naturelle entre l'électrode de sortie et l'électrode d'entrée est pratiquement nulle.
La réac- tion se produit ici par voie indirecte et elle est attribuable au fait que le courant dans la capacité entre l'électrode de sor- tie et l'électrode auxiliaire provoque aux bornes de la self- induction naturelle du conducteur d'alimentation de cette électro- de auxiliaire une tension qui produit un courant dans la capa- cité entre l'électrode auxiliaire considérée et l'électrode d'en- trée.
Cette réaction peut être annulée de diverses manières connues. L'invention fournit uh moyen extrêmement simple d'annu- ler la réaction dans les montages qui comportent un tube à dé- charge dont la cathode est munie, de la façon décrite ci-dessus, d'au moins deux conducteurs entièrement séparés l'un de l'autre pour la haute fréquence. L'invention réduit en même temps l'amor- tissement exercé par le tube sur l'impédance d'entrée.
Suivant l'invention, au moins l'une des électrodes auxi- liaires est reliée à la cathode par l'intermédiaire du conduc- teur cathodique d'entrée et au moins l'une des self-inductions qui existent naturellement, de part et d'autre de la prise vers l'im- pédance d'entrée, dans les connexions qui passent par le conduc- teur cathodique d'entrée, et qui relient une ou plusieurs élec- trodes auxiliaires à la cathode, au moins l'une des self-induc- tions qui existent naturellement, de part et d'autre de la prise vers l'impédance de sortie, dans les connexions qui passent par le conducteur cathodique de sortie et qui relient une ou plu- sieurs électrodes auxiliaires à la cathode et au moins l'une des capacités qui existent naturellement entre la cathode et l'électrode d'entrée,
entre chacune des électrodes auxiliaires et l'électrode d'entrée et entre chacune des électrodes auxi- liaires et l'électrode de sortie, sont augmentés par une self- induction, respectivement une capacité, additionnelle, de ma- nière à annuler pratiquement la réaction sur l'impédance d'entrée de la tension de haute fréquence aux bornes de l'impédance de sor- tie.
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 texte que, du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La fig. 1 représente un montage amplificateur pour oscil- lations de fréquence très élevée, muni d'un tube à décharge B.
Le tube B comporte une cathode K, une électrode d'entrée (grille de commande) G1 et une électrode de sortie (anode) A. Entre la grille de commande G1 et l'anode A se trouve une électrode auxiliaire (grille-écran) G2, portée à une polarisation positive.
La cathode K est munie de deux conducteurs, entièrement séparés pour la haute fréquence; l'un de ces conducteurs (le conducteur cathodique d'entrée) la relie, par l'intermédiaire de l'impé- dance d'entrée Z1, à la grille de commande Gl. Cette connexion comporte un condensateur de filtrage qui constitue un court- circuit pour les oscillations à amplifier. L'autre conducteur (le conducteur cathodique de sortie) relie la cathode à l'anode A
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par l'intermédiaire d'une impédance de sortie Z2. Cette con- nexion comporte aussi un condensateur de filtrage qui constitue un court-circuit pour les oscillations à amplifier. De la façon usuelle, on applique à la grille de commande Gl une ten- sion de polarisation @@@@tive et à l'anode A, une tension de polarisation positive.
Les self-inductions naturelles du con- ducteur cathodique d'entrée et du conducteur cathodique de sortie so@@ indiquées respectivement par L1 et par L2. Les oscillations à amplifier sont appliquées à l'impédance Zl, tandis que les oscillations amplifiées sont prélevées de l'impédance z2.
Suivant l'invention, la grille-écran G2 est reliée à la cathode par l'intermédiaire d'un condensateur de filtrage et du conducteur cathodique d'entrée. La self-induction naturel- le de la partie de cette connexion comprise entre la grille- écran G2 et la prise P, dirigée vers l'impédance d'entrée, est indiquée par L3.
La capacité naturelle entre la cathode K et la grille de commande G1 est désignée par Cl, celle entre l'anode A et la grille-ecran G, par C, etcelle entre la grille-écran G2 et la grille de commande G1, par ,C .
La tension amplifiée, prélevée des bornes de l'impé- dance de sortie Z2, réagit sur l'impédance d'entrée Z par le fait que la capacité C2 est parcourue par un courant qui pro- voque, aux bornes de la self-induction L3 une tension qui enegen- dre à son tour un courant dans la capacité C3.
La fig. 2 est le schéma équivalentdu monta@e repré- sentsur la fig. 1. Ce schéma prouve que les éléments L1, L3 Cl et Cb constituent un pont de Wheatstone. Lorsque ce pont est en équilibre, la. tension de sortie n'exerce pas de réac- tion sur l'impédance d'entrée.
A cet effet, conformément à l'invention, on augmente, par addition d'une self-induction respectivement d'une capacité , l'un des éléments L1, L3, Cl et C3 de manière que L1C1 : L3C3, de sorte que le pont est en équilibre.
On s'attendrait à trouver dans le mont.ge décrit, en parallèle avec l'impédance d'entrée, un amortissement par conducteurs attribuable au fait que la tension produite aux bornes de la self-induction L1 provoque un courant dans la capacité Ci* La. Pemanderesse a cependant constaté qu'à l'état d'équilibre du pont, cet amortissement est précisément suppri- mé par le désamortissement dû à la coopération de la self- induction L3 et de la capacité C3. Le montage décrit présente donc l'avantage que l'amortissement par conducteurs est nul.
,Il va de soi que, pendant le fonctionnement du montage, le pont constitué par lesiéments Ll, L3, Ci et C doit être en équilibre. La grandeur des capacités C1 et C3@ dépend cepen- dant de l'état de fonctionnement du tube, par exemple des polarisations de la grille-écran et de la grille de commande.
Il est donc impossible de satisfaire rigoureusement aux condi- tions d'équilibres pour toutes les conditions de fonctionnement.
Afin de limiter autant que possible cet inconvénient, il est recommandable de relier de plus, la grille-écran G2 à la cathode K par le conducteur cathodique de sortie, comme re- présenté en pointillés sur les figs. 1 et 2. La self-induction naturelle de la partie de cette connexion comprise entre la
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grille-écran G2 et la prise Q, dirigée vers l'impédance de sor- tie Z2, est représentée sur le dessin par L4.
De préférence, la self-induction L4 est maintenue aussi petite que possible, et tout particulièrement, petite par rapport à au moins l'une des self-inductions L1, L2 et L3 : Ce résultat peut être obtenu en faisant en sorte que la connexion entre G et Q soit aussi courte que possible, par exemple en faisant en sorte que la prise Q se trouve aussi près que possible de la grille-écran G2. Grâce à cette mesure, la diagonale G2K du pont est pour ainsi dire court-circuitée, de sorte que la tension aux bornes de cette diagonale est beaucoup plus faible. De ce fait, la tension de réaction obtenue aux bornes de l'impédance Z1 dansle cas d'équilibre imparfait du pont est aussi plus petite. Pour le reste, la seconde connexion grille-écran-cathode n'affecte pas le fonc- tionnement du montage.
Dans le montage décrit, dans lequel le tube à décharge utilisé est une tétrode, il est impossible, sans rompre l'équi- libre du pont de créer par une augmentation artificielle de l'une des self-inductions ou des capacités, un amortissement de ligne négatif qui permettrait de compenser, même partiellement, l'in- fluence de l'amortissement électronique. Ce résultat peut être obtenu à l'aide d'une pentode, comme le prouvera d'ailleurs l'ex- plication relative aux figs. 3 et 4.
La fig, 3 représente un montage conforme à l'invention, dans lequel le tube à décharge comporte outre les électrodes déjà mentionnées, une seconde électrode auxiliaire (la grille de freinage) G3, placée entre l'anode et la grille de commande; cette électrode auxiliaire est portée, en courant continu, au potentiel de la cathode. La grille de freinage G3 est reliée a la cathode K, non seulement par l'intermédiaire du conducteur cathodique d'entrée, mais aussi par le conducteur cathodique de sortie.
La self-induction naturelle de la partie de la connexion passant par le conducteur cathodique d'entrée, comprise entre la grille de freinage G3 et la prise P dirigée vers l'impédance de-sortie, est indiquée par L5, tandis que la self-inductibn na- turelle de la partie de la connexion passant par le conducteur cathodique de sortie, comprise entre la grille de freinage G3 et la prise dirigée vers l'impédance d'entrée, est désignée par L6. La capacité naturelle entre la grille de freinage G3 et l'anode A est désignée par C4, tandis que la capacité naturelle entre la grille de freinage G3 et la grille de commande G1 est désignée par C5.
La capacité naturelle entre les grilles G2 et G3 ne joue, pour l'effet envisagé, qu'un rôle secondaire et c'est pourquoi il n'en est pas fait mention sur la figure. des Outre la réaction décrite, produite par la coopération des éléments C2, L3 et C , on obtient de manière analogue, dans le montage représenté sur la fig. 3, une réaction due à la coopération des éléments C4,L5et C5.
La fig. 4 donne le schéma équivalent du montage re- présenté sur la fig. 3; elle prouve que ce montage comporte deux ponts de Wheatstone, partiellement coïncidents, dont l'un est constitué par les éléments L3, C3, L1 et Ci et le second par les éléments L5, C5, L1 et C1. En faisant en sorte que les deux ponts soient en équilibre, donc que LlCl = L3C3 = L5C5 on pourrait supprimer complètement la réaction et tout comme dans le montage représenté sur la fig. 1 supprimer en même temps l'amor- tissement de ligne.
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Lorsque, pour compenser totalement ou partiellement l'amor tissement électronique, on désire obtenir un amortissement deligne r@ sultant négatif, ce résultat peut être obtenu en déséquilibrant en sens opposés les deux ponts de manière telle que leur effet total annule la réaction. De préférence, on fait en sorte que L3C3 soit plus grand que LlCl et que L5C5 soit plus petit que LlCl. La grande valeur de L3, requise à cet effet, entraîne, de manière connue (augmentation de la self-induction du conduc- teur de grille-écran) un désamortis:iement de l'impédance d'entrée Zl.
Dans le montage représenté sur la fig. 3, les self-induc- tions L4 L6 sont, de préférence, maintenue aussi petites que possible et ce, pour les mêmes raisons que celles donnéespour le montage représenté sur la fig. 1 en ce qui concerne la self- induction L4.
D'ailleurs, l'effet désiré, à savoir la suppression de la réaction et en mené temps la compensation totale ou partielle de l'amortissement électronique, peut être obtenu en principe par une augmentation artificielle de chacune des self-inductions L1-L6, et de chacune des capacités Cl-C5 ou de certaines de ces self-inductions et de ces capacités.
Pour obtenir l'effet désiré, il n'est pas essentiel que les électrodes auxiliaires (Gl et G3) soient reliées à la cathode par deux connexions. Il est uniquement essentiel qu'au moins l'une des électrodes auxiliaires (donc G2 ou G3) soit reliée à la cathode par l'intermédiaire du conducteur cathodique d'en- trée, et la seconde électrode auxiliaire peut alors être reliée à la cathode soit par le conducteur cathodique d'entrée, soit par le conducteur cathodique de sortie, soit par ces deux con- ducteurs.