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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS ELECTRIQUES DE MESURE.
L'invention se rapporte à des appareils électriques de mesure, et plus particulièrement à des appareils de ce genre pour nesurer des courants à très hautes fréquences
Ordinairement, quand on vent mesurer des courants à très hautes fréquences, on utilise un couple thermo-électrique chauffé par le courant qu'il faut mesurer, et le courant produit par le dit couple, passant à travers une diode, est mesuré par un compteur.
Quoique le couple thermo-électrique soit comparativement libre d'er- reur par suite de l'effet de Kelvin associé avec le dispositif de Chauffe, des difficultés ont lieu à cause de la proximité nécessaire du couple et du dispositif de chauffe qui donne lieu à une capaoi- tanoe parasite effectivement en shunt avec une partie du dispositif de chauffe quand des mesures sont effectuées sur des systèmes non équilibrés. De plus la diode donne lieu à des erreurs par suite de
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l'effet du .temps de transit des électrons, qui même dans de très petites diodes affecte l'exactitude des mesures à des fréquences de 100 mégacycles par seconde.
Bien que l'arrangement décrit comprenne une diode, les er- reurs résultant des effets du temps de transit n'ont pas lieu, puisque le courant mesuré passe à travers le filament et non pas entre le filament et l'anode. La présente invention utilise un arrangement bien connu dans lequel le courant à mesurer passe à travers le filament d'une diode, son amplitude étant alors déter- minée par le courant intérieur produit qui sera une fonction de la température à laquelle le filament est amené. Un arrangement de ce genre est décrit dans le brevet.américain n 168.394.
Donc, conformément à la présente invention, on prévoit un appareil pour mesurer des courants électriques à hautes fréquen- ces, lequel comprend une diode ayant une anode cylindrique et une cathode filament disposés pour former une partie de ligne coaxiale connectée entre les circuits d'entrée et de sortie pour le courant à mesurer, et un compteur connecté entre la cathode et l'anode.
L'invention est mieux comprise de la description suivante basée sur les dessins ci-joints sur lesquels les figures 1 à 3 sont des diagrammes de circuits servant à expliquer l'invention, tandis que les figures 4 et 5 montrent les circuits de deux for- mes de réalisation de l'invention.
Dans sa forme la plus simple, l'arrangement connu dont dérive la présente invention est montré fig.1 où D représente une diode comprenant une anode cylindrique A et une cathode centrale faite d'un filament H, de préférence recouvert d'une matière à haute émission électronique. Le circuit parcouru, par le courant à mesurer est connecté aux bornes B qui sont reliées aux extrémités de la cathode H. Un compteur M ayant la forme d'un galvanomètre micro-ampèremètre est connecté entre l'anode A, et une extrémité de la cathode H.
L'amplitude du courant électronique est déterminée seulement par la température de la cathode H, et
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pourvu que l'effet de Kelvin dans cette dernière soit négligeable jusqu'à une haute fréquence, l'indication du compteur M est une fonction seulement du courant à haute fréquence dans la cathode H, o'est-à-dire qu'il n'y a aucune erreur de fréquence* Le temps de transit des électrons ne doit pas être envisagé puisque le courant électronique est un courant continu. L'appareil peut être oalibré avec du courant continu puisque le courant électronique s'élevé proportionnellement à l'effet de chauffe du courant à mesurer.
La sensibilité du dispositif peut être fortement accrue en appliquant un voltage de polarisation relativement faible entre l'anode et la cathode H au moyen d'une batterie F, ainsi qu'il est montré fig.2. Dans un cas particulier, la sensibilité était trente fois accrue quand un potentiel de polarisation de 10 volts était ; appliqué à l'anode.
Si en plus de ce potentiel de polarisation, on fait aussi passer un courant à travers la cathode, de sorte que la diode fonctionne sur la partie la plus raide de la caractéristique " voltage de chauffe-courant anode", alors de faibles voltages à hautes fréquences peuvent être mesurés, pourvu que l'absorption d'énergie par le dispositif de mesure ne soit pas important. L'ar- rangement de circuit est montré sur la fig.3 où la batterie F2, en série avec la résistance Rl , fournit le courant de polarisation dans la cathode de la diode D.
Le voltage à mesurer est appliqué aux bernes B et est en- voyé dans le circuit de cathode à travers le condensateur 0 qui est prévu pour empêcher la décharge du courant continu dans le circuit essayé, sans provoquer quelques affaiblissements appré- ciables du signal reçu. La batterie F, en série avec le compteur sensible M, fournit le potentiel de polarisation d'anode, tandis que la batterie F1 et le rhéostat R2, shuntant le compteur, pro- duisent un courant dans le compteur qui s'oppose au courant élec- tronique, de sorte que la déviation est nulle quand aucun signal n'est présent dans le circuit d'entrée. On a trouvé qu'un courant de 100 microampères peut être produit dans le compteur pour un
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signal reçu de 0. 01 volt.
On peut observer que puisque le courant de polarisation de cathode peut être maintenu constant à une valeur dépassant fortement le courant additionnel de cathode pro- duit par le faible signal reçu, la résistance de la cathode reste- ra pratiquement constante, même si la résistance du filament for- mant cette cathode peut avoir un coefficient de température appré- ciable.
Suivant la présente invention, l'appareil peut être adapté pour mesurer des courants dans un circuit à haute/fréquence où un déséquilibre dû à l'insertion d'un type ordinaire d'appareil de mesure est à craindre, sans qu'un tel déséquilibre n'ait liai.
Pour le cas d'un défaut d'équilibre, la diode est construi. te pour égaliser une faible longueur de ligne de transmission co- axiale, ainsi qu'il est montré sur la fig.4. Un courant de polari- sation est envoyé à travers la cathode par la batterie F2 qui a un voltage suffisamment élevé pour permettre aux résistances r d'être considérablement plus grandes que l'impédance caractéris- tique du circuit dans lequel l'appareil de mesure est inséré, et les condensateurs 0 limitent les courants de polarisation au cir- cuit de la diode.
L'anode cylindrique est établie de manière que si L henrys est l'inductance et si C farads est la capacité par centimètre de longueur de sa forme coaxiale, on a la formule :
EMI4.1
j z o dans laquelle ZK est l'impédance caractéristique du réseau essayé.
Aussi si le courant de polarisation est réglé de manière que si la résistance de la cathode est R ohms et G ohms la conductance par centimètre de longueur, comme cela est produit par la présence de la charge intérieure, la relation suivante est satisfaite:
EMI4.2
ZK =./### Dès lors la perte produite par le système ooaxial de la diode sera indépendante de la fréquence et sera donnée par
EMI4.3
N = 4.343 \12.(;" db par cm.
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Une batterie FI et une résistance R2 sont prévues, comme dans la fig.3 pour équilibrer le courant d'anode stationnaire. L'in diaation donnée par le compteur M est une fonction de oourant à haute fréquence passant à travers la cathode, et cette fonction peut être représentée graphiquement en étalonnant le dispositif avec un courant de fréquence relativement basse auquel des mesures exactes peuvent être faites au moyen de méthodes ordinaires*
Un système correspondant pour le cas équilibré est montré sur la fig.5. Dans cet arrangement la diode est pourvue de deux cathodes H et Fil construitent comme des filaments en parallèle et connectées au circuit d'entrée et au circuit de sortie I et 0 à travers des transformateurs Tl et T2.
La batterie F2, produisant le courant de polarisation de la cathode ,est connectée entre les'' point milieux des enroulements des transformateurs Tl et T2, ainsi qu'il est montré, et les batteries F1 et F2,la résistance R2, le compteur M, qui fonctionnent de la même manière que dans le cas de la fig.4 sont connectés ainsi qu'il est montré.