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CIRCUITS ELECTRIQUES A HAUTE 'FREQUENCE.
La présente invention se rapporte à des circuits à haute fréquence, et plus particulièrement à des circuits de ce genre uti- lisant des dispositifs à décharge électronique du type à ligne coa- xiale.
Dans'les circuits du type envisagé, un dispositif à déchar- ge électronique, dans lequel la grille sert comme'écran électro-sta- tique entre l'anode et son conducteur d'une part et la cathode et son conducteur d'autre part, est arrangé dans la forme d'une ligne coaxiale avec la grille couplée à la ligne extérieure ou à la terre à travers un condensateur. La valeur de ce condensateur est impor- tante pour obtenir la stabilité et l'efficacité maximum si de tels circuits doivent être utilisés comme amplificateurs. Si la valeur de la capacité du condensateur varie pratiquement, il en résulte soit une alimentation en retour positive amenant des oscillations et une
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instabilité, soit une alimentation en retour négative provoquant une perte d'efficacité.
ET) déterminant la valeur de la capacité du condensateur il est nécessaire d'assurer que le voltage voulu est appliqué au tube de l'amolificateur entre la grille etune autre électrode, or- dinairement la cathode, l'énergie fournie étant prise entre la grille et encore une autre électrode, ordinairement l'anode.
Un côté de la grille fait alors partie de la paroi conductrice du résonateur à cavités pour l'énergie de commande, l'autre côté de la grille fjisnt partie de la paroi conductrice du résonateur à cavités pour l'énergie fournie..Cependant en pratique, la présence de l'enveloppe du tube et la longueur du conducteur de la cathode doivent être prises en considération en appliquant le courant de commande directement entre la grille et la cathode.
Un des buts de la présente invention est de prévoir un circuit perfectionné avec dispositif à décharge électronique amélioré du tybe à ligne coaxiale.
Un autre but de la présente invention est de prévoir un amplificateur du type à ligne coaxiale ayant une efficacité élevée etune grande stabilité.
Encore un autre objet de la présente invention est de prévoir un circuit avec dispositif à décharge électronique du type à ligne coaxiale dans lequel la tension est effectivement appliquée aux électrodes au lieu de l'être' à une certaine distance de cellee. ci.
Ces buts et d'autres non spécialement mentionnes ici seront mieux compris de la description suivante basée sur les dessins ci-joints. Sur ceux-ci :
La figure 1 est une vue schématique d'un circuit à haute fréquence avec certaines parties sectionnées, se rapportant à une des formes de réalisation de l' invention.
La figure 2 est une vue semblable se rapportant à un autre arrangement conforme à l'invention.
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La figure 3 est une vue semblable montrant une troisième forme de réalisation de l'intention.
La figure 4 est un diagramme d'un circuit équivalent aux circuits des figures l'et,2 servant pour expliquer l'invention.
La figure 5 est un diagramme d'un circuit équivalent'aux circuits de la figure 3 et 'servant à l'explication de l'arrangement de.cette figure.
Suivant'la figure 1, le circuit montré comprend une triode convenable pour fonctionner'en haute fréquence et du type dans le- quel- la grille 2 sert comme écra électro-statique 'entre la cathode
3 et son conducteur d'une part et l'anode 4 et son conducteur d'au- tre part. Le tube 1 est de préférence.du type à disques scellés, dans lequel 'la. grille' est montée sur un disque ,5 passant à travers l'enveloppe 6 du tube 1 et servant comme connecteur extérieur pour ladite grillé. Un tel 'arrangement est connu sous le nom de tube "Lighthouse".
Un conducteur cylindrique 7 est connecté à la cathode 3 et sert comme ligne de cathode. Un conducteur cylindrique 8 est-s'on- necté à l'anode 4 et sert comme- ligne d'anode. Un conducteur cylin- drique 9,, entourant le tube 1 et les conducteurs 7 et'8, sert comme conducteur extérieur d'une ligne coaxiale, ce conducteur 9 étant couplé'capacitivement à la grille au moyen d'un arrangement conden- sateur 10 qui 'consiste en un disque conducteur 11 Séparé par un dis- que isolant 12 du -disque-grille 5. Les,conducteurs,? et 8 sont de préférence cylindriques. Une ligne cylindrique 13 s'étend aussi du disque-grille 5 entre'la ligne-cathode. 7 et le conducteur extérieur 9, cette ligne étant désignée par la suite sous l'expression "coulis- seau de grille".
La ligne-cathode 7 et la partie adjacente de la ligne 9 forment le résonateur ,'-cathodique 14, tandis,que la ligne-anode 8 et la partie de la ligne extérieure 9, qui lui est adjacente, forment le résonateur anodique 15. Les résonateurs cathodique et anodique
14 et 15 peuvent être respectivement accordés par des plongeurs mobi-
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les 16 et 17. Un accord additionnel du résonateur cathodique peut être réalisé en'prévoyant un moyen téléscopique réglable non montré pour régler la longueur de la ligne cylindrique 13. On peut voir que le résonateur cathodique 14 a la forme d'une ligne de transmis- sion formée de sections pouvant coulisser.
En utilisant l'arrangement précédent comme amplificateur, l'énergie motrice d'une source quelconque est utilisée pour apoli- quer un voltage à haute fréquence sur la cathooe, et le circuit ae sortie est pris de l'anode. Afin qu'il n'y ait aucune alimentation en retour entre le résonateur anodique et le résonateur cathoaique, une relation donnée est établie entre le condensateur 10 et les caractéristiques électriques de la ligne de transmission sectionnée a.utour du "coulisseau de grille" 13.
Considérait maintenant le circuit équivalent schématique de la figure 4; C représente la cathode; G la. grille; L la longueur électrique effective de la ligne de transmission sectionnée formant le résonateur cathodique 14; CCA est la capacité existante entre la cathode et l'anode; CGA est la capacité entre la grille et l'anode; et CN est la capacité du condensateur 10.
Suivant la théorie bien connue d'une ligne de transmission: (1) Vc = VG cos 4+ jZ IG sin 4 où 4=2ÒL/#
Si on considère qu'en pratique Cn a une valeur de plusieurs centaines f, et que CGA a une valeur de quelques f seule- ment, on peut, afin d'obtenir une solution abbroximative très simple. négliger le courant passant à travers Cn. On/a alors pour le courant passant en G
IG = VG x jwCn.
En substituant cette valeur dans l'équation précédente on a : (2) VC= VG (cos- Z Cnwsin#)
Maintenant comme pour la, condition ae neutralisation aucun courant ne passe à travers l'anode, on a
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EMI5.1
(3) VC x CCA V x CA = 0
En prenant la valeur 'de VC donnée par l'équation (2) on obtient l'équation finale de neutralisation :
EMI5.2
CCA (cors, ZoCn gis in + CGà = 0 ou -.bien
EMI5.3
(4) C6 zoc6) .siny + Éà = 0
Dans la plupart des cas pratiques' on peut négliger cos 4 comparativement à CGA/CCA/
EMI5.4
Cas c.< CA
CCA
On obtient alors l'équation, finale et très simple de neutralisation :
EMI5.5
(5) ZoC iW sin = A' L'équation .(5) montre que la neutralisation peut être expérimentalement réglée par un choix convenable'de sin#, ce qui veut dire qu'en pratique la longueur du' coulisseau de grille" 13 est réglée comme un arrangement téléscopique. Pour neutraliser un amplificateur donné, on doit choisir une valeur déterminée du condensateur C puis ensuite obtenir le réglage final en faisant glisser la
EMI5.6
partie téléscopique âu ".coulisseau de. grille" 13.
Afin de montrer l'ordre dlamplitude, ôn peut envisager l'exemple suivant :
Pour une triode on.doit avoir :
EMI5.7
cGà=,10 ,p CCA 0.,5,)u jUf
CGA=20
Pour la ligne ¯ de transmission téléscopique on prend
EMI5.8
z 20 ohms. Si on pose 'sin= 51 ce qui signifie que la ligne 13 est /1.2 et P,%r, suite que le "coulisseau de grille" a une longueur de ?VS4, on a, pour une fréquence F = 600 mégacycles, la valeur de Cn donnée pa,r l'équation (5) égale' à 500 uf. Les calcule précédents, sont basés sur la supposition que
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le voltage moteur est apoliqué entre le filament lui-même et la ,gril le. Comme cela, a été spécifié précédemment la présence de l'enve- loppe en verre et la longueur du conducteur du filament constitue un obstacle à'ce procédé.
Cependant cette difficulté est or tique- ment résolue dans les circuits à lignes coaxiales des figures 2 et
3, dans lepquelles on utilise le principe de l'alimentation du ré- sonateur à cavité grille-cathode par uhe ligne coaxiale et en appli- quant la tension de commande présente sur cette ligne en un point du résonateur cathodique convenablement espacé de la cathode 3 par raoport à la longueur d'onde, de sorte qu'elle est effectivement appliquée à la cathode elle-même.
Suivant maintenant la figure 2, dans laquelle les mêmes chiffres de référence que dans la figure 1 sont appliqués aux mêmes éléments, le voltage de contrôle d'une source non montrée est appli- qué à travers une- ligne coaxiale 18 au résonateur de cathode 74 en connectant le conducteur intérieur 19 de cette ligne à la ligne de cathode 7. en un point 20 qui est à la moitié de la longueur d'once ou à un multiple de cette valeur à la fréquence d'opération de la cathode 3. D'un noint 20 l'énergie fournie par la ligne 13 est divisée en deux parties.
Une des parties va vers l'espace grille-ca- thode commandant le tube, et l'autre partie à travers la ligne coaxia.le extérieure 9 vers le condensateur 10, où elle fonctionne pour prévoir la, neutralisation, comme cela est expliqué précédemment.
La ligne coaxiale 18 est entourée par un tube 21 d'un quart de longueur d'onde qui empêche les pertes du résonateur ae cathoae aues à la ligne coaxiale 18. L'application ae l'énergie motrice au point
2C provoquera l'application effective d'un voltage moteur entre la cathode 3 et la grille 2.
Considérant maintenant la figure 3 dans laquelle les memes chiffres de référence que dans les figures 1 et 2 sont appli- qués pour indiquer les éléments analogues, 1@ ligne coaxiale 13, uti lisée pour actionner le résonateur à cavité, est appliquée à une ligne coaxiale équilibreuse généralement désignée par la référence
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nu=érique. 22, de sorte que l'impédance au point 23, où la ligne coaxiale- rejoint la section équilibreuse, est'reproduite au point
24. Ainsi le voltage de commande appàraît effectivement au point
24 qui est à un quart de longueur d'onde au dessus de la cathode.
Le voltage de commande apparaissant au po.int 24 est en série avec , une cathode connectée à la ligne 25 dans la forme d'une section d'un quart de longueur d'onde ou 'd'un multiple impair de celle-ci. L'é- nergie apparaissant au pont 24"se divise comme cela est indiqué par les .flèches. L'énergie entre la ligne de cathode 25 et la face intérieure du dispositif''13 actionne la cathode, tandis que l'éner- gie passant entre la ligne coaxiale extérieure 9 et la face exté- rieure du'dispositif 13 sert à effectuer la neutralisation, ainsi que ce,.la a été expliqué. La section équilibreuse 22 est réglée par un'dispositif d'accord mobile 26.
Le circuit équivalent de la figure 3 est représenté sché- matiquement sur la, figure 5, dans lequel'on peut voir que le voltage moteur de la ligne coaxiale 18 apparaît effectivement en série avec la ligne cathodique.
La valeur de la capacité 10 est choisie conformément à l'équation (5), ce qui sera- facilement compris de l'analyse précéden- te. L'application de l'équation (5) au circuit de la figure 3 et au . schéma de la'figure 5 s'effectue comme suit.
Considérant les figures 3 et 5 au.point de vue de la neu- tralisation, le voltage sur l'anode doit être indépendant du voltage sur la cathode quand le' tube est froid. 'Cela est satisfait par
1'équation (5). Une condition additionnelle est que si le tube est froid et s'il y a un voltage oscillateur appliqué sur l'anode aucun courant n'est fourni.'en retour à la source motrice. Sur -la figure
3 la source est pourvue par un voltage qui se place en série sur la ligne cathodique au point 24. -Comme on peut le voir de ce qui suit, le point 24 doit être. choisi de manière qu'aucun courant ne passe le long de la ligne en ce point.
Puisque, afin d'obtenir la neutralisa- , tion, si un voltage apparaît sur l'anode la. cathode doit être en un,
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ooint du voltage nul le long de la ligne, alors, suivant la. théorie de la ligne de transmission, le premier point de courant nul doit être à un quart de longueur d'onze au dessus de la cathode. C'est donc en ce point que l'énergie motrice estfournie par le réseau équilibreur 22. Ainsi, quand le tube est froia et quand le voltage apparaït sur l'anode, il n'y a aucune .tension entre la cathode et la grille, et deuxièmement aucun courant ne passe à travers l'impéda.nce interne de la source motrice.
Suivant le théorie ae réciprocité, si le tube est froid et si le voltage moteur est appliqué au point 24, il n'y a aucun courant passant à travers l'impédance de l'anode et pa.r conséquent la neutralisation sera effectuée. lien que l'on ait décrit l'invention en relation à oes *.ciblificateurs,il est évident que certains faits mentionnés, tels oue le mode de contrôle ou de co Lande dans les figures 2 e t 3 peuvent être utilisés pour le cas d'oscillateurs et. o'autres circuits électroniques. -,Ce due, bien que l'on ait montré des circuits utilisa,nt des trioces, l'invention peut s'appliquer à des tubes tétrooes ou à d'autres tubes à éléments multiples.
Dans le cas de @troges, l'électrode a laquelle l'énergie motrice est appliquée est la première grille, la. deuxième grilleservant comme une électrode écran qui estcouplée au conducteur extérieur 9, et l'anode estl'électrode de sortie. D'autres changements particuliers oans les aetails des réalisations Montrées peuvent facilement être imaginés.
Bien oue l'on ait décritci-dessus les principes de l'invention en connexion avec des. appareils particuliers, des moqifications meuvent être facilement réalisées et il est. clair que cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple, sa.ns limiter aucunement l'invention.
R E S W H E.
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