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APPAREILS ELECTRONIQUES A HAUTE FREQUENCE.
La présente invention est relative à des appareils électronique,. et-son @ objet principal est de fournir des appareils à décharges utilises pour la réception et la transformation de signaux d'une longueur d'ondes de quelques centimètres (de l à 10),-
Il est désirable que ces appareils puissent être employés pour des ondes ultra-courtes, dans des circuits tels que des cavités résonnantes et des lignes de transmission coaxiales. Un autre objet de l'invention est de fournir des tubes électroniques pouvant être utilisés en combinaison avec de tels circuits.
Un autre objet de l'invention est de fournir des tubes à haute fréquence qui, même lorsqu'ils sont fabriqués en grande série, possèdent des caractéristiques identiques.
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une caractéristique importante de l'intention eat l'utilisation d'un tube possédant un profil en forme d'esoalier, Cette forme facilite beaucoup l'insertion
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du tube dans un oscillateur à cavité résonnante ou un appareil similaire, en plaçant les électrodes du tube bout à bout, en les munissant d'extrémités latérales de tail- le progressivement décroissantes et en supportant les extrémités par des cylindres
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isolants de dimensions gradu4es6
Une seconde caractéristique importante de l'invention est une nouvelle strue ture de culot,
adaptée spécialement pour l'utilisation d'un tube de la configuration générale décrite plus haut.
Une antre caractéristique est l'arrangement par lequel l'une des extrémités d'une électrode sert de connexion d'alimentation à haute fréquence pour son électro- de associée, bien qutelle soit isolée de cette dernière lors du passage de courants continuât Ceci est spécialement avantageux dans certaine types d'appareils à haute fréquence pour lesquels ltutilisation de condensateurs de blocage extérieurs n'est pas possible ou pas pratique4
On comprendra mieux les caractéristiques nouvelles et les avantages de
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l'invention, en se référant à la description suivante et aux dessins qui ltaccompa- gnent, donnés simplement à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels t
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La Figtl représente en coupe un tube déchargea à trois éléments,
tel que le prévoit la présente Invention; La 9ig*À montre un tube identique celui décrit à la regel, en combinai- son avec Ttt circuit approprié, servant à Illustrer l'utilité de l'invention La 71g,1 est une vue en plan d'une forme moditiée de grille, utilisée dans une construction analogue à celle de la 1FIgelg La rlg*4 montre la surface active d'une cathode adaptée pour être utilisée avec la grille décrite à la rIgt3t La Pig.6 est une vue partielle illustrant une autre modification apportée à la grillei La ig.6 Illustre partiellement un tube à décharges à deux éléments résu- ment certaines oarac%éris%1q%es de ltiarentions La Pig47 représente l'application de l'Invention à.
un tube à quatre élé- mentst , Nous référant à la Pig*l# on voit que l'appareil à décharges comprend trois parties métalliques circulaires 10* 11 et Iet qui sont séparées par des
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cylindres vitreux, par exemple en verre, 13 et 14, Les parties métalliques 10, 11 et 12 et les cylindres 13 et 14, sont de diamètres progressivement décroissants d'une
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extrémité du tube à l'autre, de aorte que le tube présente un profil en forme d'sacs- liera caractéristique dont l'utilité et l'Importance seront complètement expliquées plus loin.
La partie métallique 10 comprend une partie plane 18 ayant une ouverture
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centrale 19 et un bord circulaire 80t A l'intérieur de l'ouverture 19 et s'étendant à travers cette ouverture, se trouve une cathode qui comprend une tubulure à brides
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24, un cylindre z8 constitué de préférence en un métal extrêmement fin (par exemple une lame de métal).
et un disque 26 supporté par l'extrémité supérieure du cylindre
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254 Le disque 26 est constitua de préférence en nickel et sa surface peut être re- couverte d'une couche active de carbonates de baryum et de etroutiumo 8 'intérieur de la cathode il y a une tubulure relativement longue 28 supportée à son extrémité
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supérieure par une bride 29 maintenue à un rebord du cylindre %5 et 116 fixement au disque 26* Dans l'axe de la tubulure 88, se trouve un filament chauffant Z8 J3Yant ses extrémités fixées aux fils de support 35 et 36, s'étendant transversalement* Le but du filament 32 est de maintenir la plaque 26 .
la température d' 6mhsion, otent- à-dire à la température de 800 degrés C, environ* La fonction de la partie 2e est de conduire la chaleur vers le disque 26x et la fonction de la lame Op est de dimi- nuer la transmission de chaleur du disque 86 aux autres parties du tube  cause de sa fonction, la lame 85 est constituée en un alliage nickel, feri cobalt (feraloo)t cet alliage ayant une très faible conductibilité the=iqueo Le fernioo présente l'avantage supplémentaire de posséder un faible coefficient de dilatation thermique, de sorte que des variations du température ne produisent pas un déplacement sensible du disque 26.
Dans le but de maintenir la cathode, celle-ci est'connectée à un élément plan circulaire 39, lui-même supporte par une série de conducteurs relativement ri-
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gides 40, ceux-ci étant attachés â l'élément 39 au moyen 4.#il1et8 4 qui sont sou- dés ou fixés par d'autres moyens aux parties correspondantete Lt4U.rnen:fJ 39 est placé faoe-à-faoe avec la surface inférieure de la partie ,8 mais en est maintenue à une distance fixe par l'Interposition d'une feuille ou'une couche d'une substance dié- lectrique 428 constituée par exemple de mica ou d'un* autre matériau isolant inorga- nique.
Le résultat de cet arrangement est que la cathode est isolée de la partie 10 pour des courants continus, alors qu'elle y est connectée effectivement (par exemple à travers la capacité entre les surfaces opposées des parties 18 et 39), lors du
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passage de courants à haute trdqueaceb Conne conséquence. la partie 10 sert
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de borne haute fréquence pour la cathode.
Un potentiel continu est appliqué à la cathode et du courant de chauffage est fourni au filament 32 au moyen des conducteurs d'arrivée 40 et des conducteurs
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supplémentaires 45, conn8cts aux fila 35 et 36v Dana le dispositif de la Big,l, ces conducteurs d'arrivée sont fixes à travers le dispositif de fermeture 50, li hermti quement au bord Inférieur du rebord circulaire 80, Le dispositif de fermeture 60 aom prend une partie tubulaire centrale 51 qui peut servir de cheville de guidage pour lao- caliser le tube dans son sOCket.
et une série de scellements en verre 536 Chacun des conducteurs d'arrivée comprend une bride supérieure 55 qui sert à égaliser les ten- sions thermiques dans les différente scellements, dues au flux de chaleur le long des conducteurs et, par conséquent, pour diminuer le bris du scellement attribuable à cet-
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te Clause.
Le joint entre la partie formée 60 et le rebord 20 est constitué d'une oe r taine quantité de soudure molle 57* dtaprès le procédé général déorit dans notre bre- vet belge¯444v08T du 8 janvier 1942è Comme expliqué dans ce brevet, l'opération de soellement peut être effectuée en m3>ne temps qu'on fait le vide dans le tube, l'eva- ouation des Cas ayant lieu par l'interstice existant entre les parties 5o et 10, avant que celles-ci ne soient soudées ensemble, La cylindre vitreux 13 est scellé à la surface supérieure de la partie plane 18 dans une région surmontant la cathode, le joint entre oes deux parties étant néoee-
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aairement berodtique#à Pour faciliter la production d'un joint de cette eopéce,
11 est recomuladd de faire les parties 10 ainsi que les disques 11 et 12 en fet et dtuti- liser, pour les cylindbea 13 et 14, un verre capable d'6tre scellé au ter, de tels verres étant d4e#1ts dans notre brevet 438,613 du 6 avril 1940, Pour faciliter la production d'un joint de cette espèce; les diverses parties métalliques en question sont d'abord recouvertes de cuivre dont l'effet est d'accroître la conductibilité de la surfape de ces parties, lors du passage de courante haute fréquence.
Le cuivre est oxyde dans une certaine mesure* pendant l'opération de scellement et il est dési- rable de déplacer cet oxyde avant de mettre en plaoe la cathode et la partie fermée 50
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sur laquelle la cathode est montde* Comme préliminaire à l'évacuation de l'appareil et au scellement de la partie fermée, 11 a été trouve utile dans certains cas, daar- genter ou de dorer à la fois les surfaces Intérieures et extérieures des parties 10,
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11 et 18 pour que ces surfaces soient parfaitement propres et résistantes à la corso- ros1on.
Le disque 11, qui est scellé à l'extrémité supérieure du cylindre 13, est muni d'une ouverture centrale 59 et supporte une grille à mailles 60
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couvrant cette ouverture, la grille étant distante de quelques millimètres seule- ment de la surface active du disque 26, Au-dessus de la grille et coopérant avec
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la Stille et la cathode se trouve une anode en forme de cylindre plein 6fi, Celui-ci s'étend à travers une ouverture pratiquée au centre du disque 12 et est connecté au- dessus du disque à un bloc terminal cylindrique 67 qui, comme indiqua ont de plus petit diamètre que le disque 12, bien qu'étant de plus grand diamètre que le trou pratiqua dans le disque.
Un Joint en métal fusible pratique entre la bloc terminal
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67 et le disque 12. corme indiqué en 69, rend hérétique l'extrémité du tube et com- plète la fermeture de l'appareil. Lors de l'utilisation du tube, a8 bloc terminal 67 possède, comme fonction secondaire, de conduire la chaleur do l'anpde à des àiapO8i- tifs convenables de dissipation de lha1eur.
En plus des avantagea évidents de aa simplicité la construction illustrée à .a Plie6l a été trouvée extrêmement utile pour les circuits à haute fréquence, tels que des cavités et des lignes de transmission résonnantes, geai est illustré par le dispositif de la Fig.2 dans lequel les parties du tube visibles extf1euret sont désignées par des numéros correspondant à des parties similaires de la Fi ,$.
Il est à noter que les bornes d'alimentation 40 employées :pope fournir du courant et un
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potentiel fixe 4 la cathode du tube, sont Insérées dans un sociwt J5 de forme plus ou moins conventionnelle et qui porte un nambre de bornes convenables 96t Des 004duo- teurs d'amenée de courant 77 sont placés parallèles à l'axe d'una tubulure 78 fixée au fond du dispositif, comme Indiqué en 79,
Le système haute fréquence comprend une paire de lignes de transmission résonnantes coaxiales connectées respectivement dans les circuits grille-cathode et grille-anode du tube, La ligne grille-cathode comprend un conducteur creux extérieur
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88 qui est connecté directement la grille au moyen d'un disque transversal 83 supportant un anneau de doigts flexibles 84.
Ces doigts te1'mlne.ux constituent un cor- tact symétrique avec le disque 11 supportant la grille,
A l'intérieur du conducteur tubulaire 82 se trouve un second conducteur
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tubulaire 86 qui porte 4 son extrémité supérieure un anneau de 4ctte de contact élas- tiques 8'T Ces doigts portent sur le contour extérieur de la partie métallique 104 Comme il a été expliqué précédemment pour la figolp la partie 10 est effectivement au potentiel de la cathode aussi longtemps que passent des courants haute fréquence et ce, à cause du couplage capacitif avec la partie $9 supportant la cathode, (F1g.1).
Par conséquent, une extrémité de la ligne de transmission entre les
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conducteurs 52 et 86 est connectée à travers l'interstice existant entre la cathode et la grille du tube, de sorte que cet interstice peut, dans des conditions appro- priées. représenter la chute de tension de la ligne de transmission. Pour assurer oette condition* ou une condition favorable équivalente, il est prévu un anneau mo- bile 89 muni d'un grand nombre de doigta de contact 91 en forme d'U portant symétri- quement sur les surfaces opposées des deux conducteurs tubulaires 82 et 86, Ces doigts de contact constituent une extrémité de courtcircuit pour la ligne et il est clair que la caractéristique de résonance de la ligne est déterminée en grande partie par la position de l'anneau 89.
Ceci peut être contrôla par le déplacement approprié des tiges 193 et 194 accessibles de l'extérieur et, durant le fonctionnement de l'appareil le réglage de l'anneau 89 se fait de préférence de manière que la longueur effective de la ligne de transmission 82-86 corresponde à un nombre impair de quarts de lon- gueur d'onde, à la fréquence de fonctionnement de l'appareil
Le circuit résonnant grille-anode est d'un caractère généralement similaire et comprend un conducteur extérieur 82' (en fait, une extension du conducteur 82) et un conducteur cylindrique Intérieur 98.
Ce conducteur 98 s'étend jusqu'à proximité du disque 12 supportant l'anode, mais est un peu séparé de lui au moyen d'un diélec- trique (par exemple du mica) 100, de sorte qu'aucune connexion n'existe entre l'anode et le cylindre 98 pour des courants continus. Néanmoins, le potentiel continu de l'anode est fixe par un conducteur séparé 102, qui est coaxial avec le conducteur 98 et qui se termine par un chapeau de contact élastique 104 fixé à l'extrémité 67 de l'anode. L'écartement entre les conducteurs 98 et 102 est maintenu fixe au moyen d'un isolateur de traversée 106.
On voit que, malgré l'absence d'une connexion conductrice entre le cylindre 98 et l'anode terminale, ces éléments sont couplés capaoitivement (par exemple à tre- vers le diélectrique 100) à un degré qui justifie l'affirmation qu'ils sont connectés directement tant que passent des courants haute fréquence. De la même façon, l'in- terstioe entre la grille et l'anode fournit un circuit ouvert pour la ligne de trans- mission formée par les conducteurs 82' et 98. La longueur de cette ligne et sa con- dition de résonance sont déterminées au moyen d'un anneau mobile 110 qui porte des doigta de contact en forme d'U 112, et qui opère au moyen de tiges 114.
Un avantage de l'arrangement ainsi décrit , qui résulte en partie de la construction du tube de la Fig.l, réside dans le fait que les éléments de résonance comprenant les deux lignes de transmission, peuvent être maintenus à un poten- tiel continu commun puisque toutes leurs parties sont connectées comme indi-
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-que* (Avec l'arrangement illustré, le potentiel de fonctionnement des éléments de résonance est manifestement le même que le potentiel de la grille du tube à décharges puisque ces éléments sont connectés à la grille terminale 11).
Un autre avantage de la construction de la Fig.1 appliquée dans le dispo- sitif de la Pigé?., est la facilité avec laquelle le tube peut être inséré dans la. cavité résonnantes On voit que le résultat de la configuration en escalier du tube à décharge, est qu'on peut le mettre en place par insertion dans le tube 86 par exem- ple avant ou en même temps que la tubulure 78. Puisque les différente éléments du tube sont de diamètres progressivement décroissants Jusqu'à l'anode terminale 67, cette méthode d'assemblage est rapide et Inversement, le tube à décharges peut être facilement enlevé à des fins de remplacement quand cela devient nécessaire.
On a trouvé qu'avec un couplage approprié entre les deux lignée de trans- mission résonnantes de la fig.2, l'appareil est capable de fournir des oscillations entretenues. (Cela suppose évidemment que les différentes électrodes soient maintenues à des potentiels continus appropriés, par des connexions convenables à leurs bornes courant'continu, et que les deux lignes de transmission noient accordées à une fré- quence de fonctionnement convenable). Avec le dispositif de la Fig.2. le couplage de réaction convenable est obtenu au moyen d'un conducteur 118, traversant le disque transversal 83. ce conducteur étant supporté par un isolateur de traversée 119.
On peut aussi employer à cette fin, une paire de boucles de couplage interconnectêes (non Indiquées), placées respectivement des deux côtés du disque 83,
Dans certains cas, il est avantageux que le couplage de réaction soit fourni par la capacité interne du tube lui-même, sans avoir recours à des moyens de couplage extérieure* Là où la capacité anode-cathode n'est pas suffisante & cette fin il est possible de l'augmenter de la manière illustrée à la Fig.3, qui montre une grille à mailles 125 supportée au centre d'un disque conducteur 127, correspondant au disque 11 de la Fig.1.
La grille est munie d'une ouverture centrale 138 à travers laquelle la cathode (indiquée par la ligne en pointillé 130 , peut "voir" l'anode sur une étendue plus grande que dans le cas où l'ouverture n'existe pas* L'existence de l'ouverture accroît la capacité entre l'anode et la cathode.
Lors de l'utilisation d'une grille telle que celle de la Fig.3. 1 est avantageux d'employer une cathode ayant une- surface active$, analogue à celle de la Fig.4. Dans ce dispositif, la cathode désignée par le numéro 130, a sa.surface active revêtue d'un matériau émissif (par exemple un matériau alcalino-terreux) sur une surface annulaire, comme indiqué en 131. La partie centrale de la cathode
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est dépourvue de revêtement sur une surface 132, correspondant au diamètre de ltouverture 128 de la grille (Fig.3).
Cela a pour effet d'éviter l'existence d'une caractéristique variable$ qu'on obtiendrait si la partie de la cathode corres- pondant à l'ouverture de la grille, était émissive. Une autre façon d'accroître la réaction est de pratiquât une série d'ouvertures dans le disque supportant la grille, plut8t que dans la grille elle-même. (Cette modification n'est pas représentée sur le dessin)*
Une autre modification de la grille, qui est avantause du point de vue du contrôle des caractéristiques de fonctionnement du tube (pas nécessairement la capacité entre électrodes), est illustrée à la Fig.5. qui montre seulement la partie centrale du tube, dont les caractéristiques générales sont les mêmes que celles du tube Illustré complètement à la Fig.1.
Les éléments décrits spécialement comprennent une catiode 140, une anode 141, im disque 142 supportant une grille, et une grille 143 Le dernier élément, constitué en mailles fines de nickel, par exemple, a un profil correspondant approximativement à une section tronoonique et comprend une partie cen- trale aplatie 143t et une partie conique 143". (La dernière partie est un peu concave vers le haut)* Une telle grille peut être obtenue par déformation d'une grille plane et présente sur cette dernière l'avantage d'être moins sujette à pendre quand elle est chauffée à de hautes températures.
En outre, en façonnant la arille in situ, c'est-à-dire en la formant à partir d'une pièce initiale plane à mailles, après avoir scellé le disque portant la grille entre les cylindres en verre 145 et 146 et après avoir joint les disque. d'anode et de cathode (non indiqués) à ces cylindres, on peut établir un Intervalle exact entre la surface 143' de la grille et les surfaces oppo- oies de la cathode 140 et de l'anode 141,
La Fig.6 représente l'application de l'invention à un tube diode qui est utilisé dans les systèmes à haute fréquence à cause de sa faible capacité interne.
Dans ce cas, le dispositif comprend une partie circulaire trouée 150 , une tubulure à brides ICI, une cathode chauffée indirectement par un filament 153, alimenté par du courant de chauffage au moyen des bornes d'alimentation 155. Des conducteurs d'alimentation supplémentaires 156 sont employés dans le but de pupporter la cathode et de lui fournir un potentiel continu. Le oouplage serré capacitif, entre l'anode et la partie 150, est obtenu au moyen d'une partie métallique plane 159 conectée à la cathode et distante de la partie 150 au moyen d'un interstice en mica 160, et ce dans un but d'isolement.
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L'ouverture inférieure de la partie circulaire 150 est fermée au moyen d'un dispositif 161 en forme de cloche, qui est courbée en sens inverse pour fournir une extension circonférentielle à travers la partie 162. Cette dernière partie est adaptée pour recevoir le bord extrême /le la partie 150 et, lorsqu'elle est remplie de soudure, comme indiqué en 163, elle fournit un scellement hermétique. Les fils d'ali- mentation 155 et 156 sont scellée à travers la partie 161 au moyen de plusieurs scel- lements verre-métal montrés en 164.
Le bord Inférieur du dispositif en forme de cloche 161 est munie de pointes courbées vers l'intérieur, qui servent à engager at retenir un ajusteur de socket 167 constitué en un matériau convenable Isolant, tel qu'une résine synthétique. Lâajus- teur est muni d'un bout central 167' et supporte un nombre de dents de contact creuses 168 auxquelles sont attachées les extrémités des conducteurs 155 et 156,
L'anode de l'appareil comprend un disque plat 169 maintenu à une distance fixe de la surface active de la cathode 151 par suite de son scellement à l'extrémité du cylindre en verre 170. Le disque 4.
anode 165 et le cylindre 166 sont tous les deux de plus petit diamètre que la partie 160 pour que le tube puisse être insère dans un dispositif à haute fréquence de la manière décrite pour le dispositif de la Fige±*
La Fig.7 illustre l'application de l'invention à une tétrode à haute fré- quence, Ici, l'enveloppe est faite d'une série de quatre éléments espaces l'un de l'autre, 171 à 174, en combinaison avec trois parties Isolantes en verre 175 à 177.
La partie métallique 174 forme la base du tube et fournit une extrémité à haute fré- quence pour la cathode 178, Une. anode 180 ayant une extrémité accesible de l'exéê- rieur 181 est supportée par le disque 171.
Une première grille indiquée en 182, est montée dans une ouverture centrale du disque 173 et est espacée légèrement de la surface active de la cathode 178 de manière à pouvoir contrôler le passage du courant de la cathode. Une seconde grille 183 utilisée comme grille-écran ou grille similaire, est employée er connexion avec le disque 172.
L'isolement de la grille 182 par rapport à la grille 183 comprend un anneau relativement mince en verre 176, scellé entre les disques 172 et 173. L'épaisseur de l'anneau en verre est suffisamment faible pour qu'un couplage capacitif serré exis- te entre les deux grilles. De cette façon. dans un système dans lequel la grille 182 est mise à la terre tant que les fréquences de radio sont envoyées, l'écran sera aussi mis à la terre, bien qu'il puisse être maintenu à un potentiel continu quel- conque au-dessus ou en-dessous du potentiel de la terre.
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Bien qu'on ait représenté plusieurs formes de réalisation de l'invention, il est 'vident qu'on ne désire pas se limiter à ces formes particulières données simplement % titre d'exemples et sans aucun caractère restrictif et que, par consé- quent, toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions indiquées ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.
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HIGH FREQUENCY ELECTRONIC DEVICES.
The present invention relates to electronic devices. and-its main object is to provide discharge devices used for the reception and transformation of signals with a wavelength of a few centimeters (from l to 10), -
It is desirable that such apparatus can be employed for ultra-short wave, in circuits such as resonators and coaxial transmission lines. Another object of the invention is to provide electron tubes which can be used in combination with such circuits.
Another object of the invention is to provide high frequency tubes which, even when they are mass produced, have identical characteristics.
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an important characteristic of the intention is the use of a tube having a profile in the shape of a staircase.
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tube into a cavity resonant oscillator or similar device, placing the electrodes of the tube end to end, providing them with side ends of progressively decreasing size and supporting the ends by cylinders
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insulators of graduated dimensions6
A second important feature of the invention is a new base structure,
specially adapted for the use of a tube of the general configuration described above.
A characteristic cavity is the arrangement whereby one end of an electrode serves as a high frequency power connection for its associated electrode, although it is isolated from the latter during the passage of direct currents. advantageous in certain types of high frequency devices where the use of external blocking capacitors is not possible or not practical4
We will better understand the new features and advantages of
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invention, with reference to the following description and to the accompanying drawings, given simply by way of nonlimiting examples and in which t
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The Figtl represents in section a tube discharged with three elements,
as provided for in the present invention; Figure 9ig * A shows a tube identical to that described in refreezing, in combination with a suitable circuit, serving to illustrate the utility of the invention La 71g, 1 is a plan view of a modified form of grid, used in a construction similar to that of the 1FIgelg The rlg * 4 shows the active surface of a cathode suitable for use with the grid described in rIgt3t The Pig.6 is a partial view illustrating another modification made to the gridi The ig.6 Partially illustrates a two-element discharge tube summarizing certain oarac% eris% 1q% es of references. Pig47 represents the application of the Invention to.
a four-element tube, Referring to Pig * l # we see that the discharge apparatus comprises three circular metal parts 10 * 11 and Iet which are separated by
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vitreous cylinders, for example glass, 13 and 14, The metal parts 10, 11 and 12 and the cylinders 13 and 14, are of progressively decreasing diameters by a
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end of the tube to the other aorta, the tube exhibits a characteristic bag-shaped profile, the utility and importance of which will be fully explained later.
The metal part 10 comprises a planar part 18 having an opening
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central 19 and a circular edge 80t Inside opening 19 and extending through this opening is a cathode which comprises a flanged tubing
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24, a cylinder z8 preferably made of an extremely thin metal (for example a metal blade).
and a disc 26 supported by the upper end of the cylinder
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254 The disc 26 is preferably made of nickel and its surface may be covered with an active layer of barium and etroutium carbonates 8 'Inside the cathode there is a relatively long tubing 28 supported at its end.
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upper by a flange 29 held at a flange of the cylinder% 5 and 116 fixed to the disc 26 * In the axis of the tubing 88, there is a heating filament Z8 J3 Y its ends fixed to the support wires 35 and 36, extending transversely * The purpose of filament 32 is to hold plate 26.
the temperature of 6mhsion, otent- ie at the temperature of 800 degrees C, approximately * The function of part 2e is to conduct heat to the 26x disk and the function of the Op blade is to decrease the transmission of heat from the disc 86 to the other parts of the tube Due to its function, the blade 85 is made of a nickel alloy, feri cobalt (feraloo) t this alloy having a very low conductivity the = iqueo The fernioo has the additional advantage of possess a low coefficient of thermal expansion, so that variations in temperature do not produce a substantial displacement of the disc 26.
In order to maintain the cathode, this is connected to a circular planar member 39, itself supported by a series of relatively ri-
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gides 40, these being attached to element 39 by means 4. # il1et8 4 which are welded or fixed by other means to the corresponding parts Lt4U.rnen: fJ 39 is placed faoe-à-faoe with the lower surface of the part, 8 but is kept at a fixed distance therefrom by the interposition of a sheet or a layer of a dielectric substance 428 consisting for example of mica or other inorganic insulating material. fuck.
The result of this arrangement is that the cathode is isolated from part 10 for direct currents, while it is actually connected to it (e.g. through the capacitor between the opposing surfaces of parts 18 and 39), when
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passage of currents at high trdqueaceb Conne consequence. part 10 serves
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high frequency terminal for the cathode.
A DC potential is applied to the cathode and heating current is supplied to the filament 32 by means of the incoming conductors 40 and the conductors.
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additional 45, conn8cts to fila 35 and 36v In the device of the Big, l, these incoming conductors are fixed through the closing device 50, hermetically bound to the lower edge of the circular rim 80, The closing device 60 aom takes a central tubular part 51 which can serve as a guide peg to locate the tube in its sOCket.
and a series of glass seals 536 Each of the incoming conductors includes an upper flange 55 which serves to equalize the thermal stresses in the different seals, due to the flow of heat along the conductors and, therefore, to decrease the temperature. breakage of the seal attributable to this
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te Clause.
The joint between the formed part 60 and the flange 20 consists of a large quantity of soft solder 57 * according to the general process described in our patent belgē444v08T of January 8, 1942nd As explained in this patent, the sealing operation can be carried out in m3> as long as the vacuum is made in the tube, the evacuation of the Cases taking place through the gap existing between parts 5o and 10, before they are welded together, the vitreous cylinder 13 is sealed to the upper surface of the planar part 18 in a region above the cathode, the seal between these two parts being neoee-
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berodtic # to To facilitate the production of a joint of this type,
It is recommended to make the parts 10 as well as the discs 11 and 12 in fet and to use, for the cylindbea 13 and 14, a glass capable of being sealed in the ter, such glasses being d4e # 1ts in our patent 438,613 of April 6, 1940, To facilitate the production of a seal of this kind; the various metal parts in question are first covered with copper, the effect of which is to increase the conductivity of the surfape of these parts, during the passage of high frequency current.
Copper is oxidized to some extent * during the sealing operation and it is desirable to displace this oxide before placing the cathode and the closed part 50
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to which the cathode is mounted * As a preliminary to evacuating the apparatus and sealing the closed part, it has been found useful in some cases to dargent or gild both the inner and outer surfaces of the parts. 10,
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11 and 18 so that these surfaces are perfectly clean and resistant to corrosion.
The disc 11, which is sealed to the upper end of the cylinder 13, is provided with a central opening 59 and supports a mesh grid 60
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covering this opening, the grid being only a few millimeters away from the active surface of the disc 26, above the grid and cooperating with
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The stille and cathode is a solid cylinder-shaped anode 6fi, This extends through an opening in the center of the disc 12 and is connected above the disc to a cylindrical terminal block 67 which, as indicated have a smaller diameter than the disc 12, although being of a larger diameter than the hole made in the disc.
A practical fusible metal seal between the terminal block
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67 and the disc 12, as indicated at 69, makes the end of the tube heretical and completes the closure of the apparatus. In use of the tube, the terminal block 67 has, as a secondary function, to conduct the heat from the anpid to suitable heat dissipation aid.
In addition to the obvious advantages of simplicity the construction illustrated in Plie6l has been found to be extremely useful for high frequency circuits, such as cavities and resonant transmission lines, jay is illustrated by the device of Fig. 2 in in which the parts of the tube visible outside are designated by numbers corresponding to similar parts of the Fi, $.
It should be noted that the 40 power supply terminals used: to supply current and a
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fixed potential 4 the cathode of the tube, are Inserted in a sociwt J5 of more or less conventional shape and which carries a number of suitable terminals 96t Current feeders 77 are placed parallel to the axis of a tubing 78 fixed to the bottom of the device, as indicated in 79,
The high frequency system comprises a pair of coaxial resonant transmission lines connected respectively in the grid-cathode and grid-anode circuits of the tube, The grid-cathode line comprises an outer hollow conductor
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88 which is directly connected to the grid by means of a transverse disc 83 supporting a ring of flexible fingers 84.
These te1'mlne.ux fingers constitute a symmetrical contact with the disc 11 supporting the grid,
Inside the tubular conductor 82 is a second conductor
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tubular 86 which carries at its upper end a ring of elastic contact 4ctte 8'T These fingers bear on the outer contour of the metal part 104 As was explained previously for the figolp part 10 is effectively at the potential of the cathode as long as high frequency currents pass and this, because of the capacitive coupling with the part $ 9 supporting the cathode, (F1g.1).
Therefore, one end of the transmission line between the
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conductors 52 and 86 is connected through the gap existing between the cathode and the grid of the tube, so that this gap can, under suitable conditions. represent the voltage drop of the transmission line. To ensure this condition * or an equivalent favorable condition, a movable ring 89 provided with a large number of U-shaped contact fingers 91 bearing symmetrically on the opposite surfaces of the two tubular conductors 82 and 86. These contact fingers constitute a shorting end for the line and it is clear that the resonant characteristic of the line is largely determined by the position of ring 89.
This can be controlled by the appropriate displacement of the externally accessible rods 193 and 194 and, during operation of the apparatus the adjustment of the ring 89 is preferably made so that the effective length of the transmission line 82 -86 corresponds to an odd number of quarter-wavelengths, at the operating frequency of the device
The gate-anode resonant circuit is of a generally similar character and includes an outer conductor 82 '(effectively, an extension of conductor 82) and an inner cylindrical conductor 98.
This conductor 98 extends to the vicinity of the disc 12 supporting the anode, but is somewhat separated from it by means of a dielectric (for example mica) 100, so that no connection exists. between the anode and cylinder 98 for direct currents. However, the DC potential of the anode is fixed by a separate conductor 102, which is coaxial with the conductor 98 and which terminates in an elastic contact cap 104 attached to the end 67 of the anode. The spacing between the conductors 98 and 102 is kept fixed by means of a bushing insulator 106.
It is seen that, despite the absence of a conductive connection between cylinder 98 and the terminal anode, these elements are capaoitively coupled (eg across dielectric 100) to a degree which justifies the claim that they are connected directly as long as high frequency currents are flowing. Likewise, the gap between the gate and the anode provides an open circuit for the transmission line formed by conductors 82 'and 98. The length of this line and its resonance condition are determined by means of a movable ring 110 which carries U-shaped contact fingers 112, and which operates by means of rods 114.
An advantage of the arrangement thus described, which results in part from the construction of the tube of Fig. 1, is that the resonance elements comprising the two transmission lines can be kept at a common continuous potential. since all their parts are connected as indi-
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-that * (With the arrangement shown, the operating potential of the resonant elements is obviously the same as the potential of the discharge tube grid since these elements are connected to the terminal grid 11).
Another advantage of the construction of Fig. 1 applied in the device of the Pige ™. Is the ease with which the tube can be inserted into the. cavity resonators It can be seen that the result of the stepped configuration of the discharge tube is that it can be placed by insertion into the tube 86, for example before or at the same time as the tube 78. Since the different elements of the tube are of progressively decreasing diameters until the terminal anode 67, this method of assembly is fast and conversely, the discharge tube can be easily removed for replacement purposes when it becomes necessary.
It has been found that with proper coupling between the two resonant transmission lines of Fig. 2, the apparatus is able to provide sustained oscillations. (This obviously assumes that the various electrodes are maintained at appropriate DC potentials, by suitable connections at their DC terminals, and that the two transmission lines are tuned to a suitable operating frequency). With the device of Fig. 2. the suitable feedback coupling is obtained by means of a conductor 118, passing through the transverse disc 83. this conductor being supported by a bushing insulator 119.
One can also use for this purpose, a pair of interconnected coupling loops (not shown), placed respectively on both sides of the disc 83,
In some cases, it is advantageous that the reaction coupling is provided by the internal capacitance of the tube itself, without resorting to external coupling means * Where the anode-cathode capacitance is not sufficient & for this purpose it is is possible to increase it in the manner illustrated in Fig.3, which shows a mesh grid 125 supported in the center of a conductive disc 127, corresponding to disc 11 of Fig.1.
The grid is provided with a central opening 138 through which the cathode (indicated by the dotted line 130, can "see" the anode over a greater extent than in the case where the opening does not exist * L The existence of the opening increases the capacitance between the anode and the cathode.
When using a grid such as the one in Fig. 3. 1 is advantageous to use a cathode having an active surface $, similar to that of FIG. In this device, the cathode designated by the numeral 130, has its active surface coated with an emissive material (for example an alkaline earth material) on an annular surface, as indicated at 131. The central part of the cathode
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is uncoated on a surface 132, corresponding to the diameter of the opening 128 of the grid (Fig. 3).
This has the effect of avoiding the existence of a variable characteristic $ which would be obtained if the part of the cathode corresponding to the opening of the grid were emissive. Another way to increase the reaction is to make a series of openings in the disc supporting the grid, rather than in the grid itself. (This modification is not shown in the drawing) *
Another modification of the grid, which is avantause from the point of view of controlling the operating characteristics of the tube (not necessarily the capacitance between electrodes), is illustrated in Fig. 5. which shows only the central part of the tube, the general characteristics of which are the same as those of the tube fully illustrated in Fig. 1.
The specially described elements include a catiod 140, an anode 141, a disc 142 supporting a grid, and a grid 143 The last element, made of fine nickel mesh, for example, has a profile corresponding approximately to a truncated section and comprises a flattened central part 143t and a conical part 143 ". (The last part is a little concave towards the top) * Such a grid can be obtained by deformation of a plane grid and has the advantage over the latter of being less prone to hanging down when heated to high temperatures.
Further, by shaping the aril in situ, i.e. forming it from an initial planar mesh piece, after sealing the disc carrying the grid between the glass cylinders 145 and 146 and after having attached the discs. anode and cathode (not shown) to these cylinders, an exact gap can be established between the surface 143 'of the grid and the opposing surfaces of cathode 140 and anode 141,
Fig.6 shows the application of the invention to a diode tube which is used in high frequency systems because of its low internal capacitance.
In this case, the device comprises a circular perforated part 150, an ICI flanged tubing, a cathode indirectly heated by a filament 153, supplied with heating current by means of the supply terminals 155. Additional supply conductors 156 are used in order to pupport the cathode and provide it with a continuous potential. The tight capacitive coupling, between the anode and the part 150, is obtained by means of a flat metal part 159 connected to the cathode and distant from the part 150 by means of a mica interstice 160, and this for a purpose isolation.
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The lower opening of the circular portion 150 is closed by means of a bell-shaped device 161, which is curved in the opposite direction to provide circumferential extension through the portion 162. This latter portion is adapted to receive the end edge. / the part 150 and, when filled with solder, as indicated at 163, it provides a hermetic seal. Power wires 155 and 156 are sealed through portion 161 by means of several glass-to-metal seals shown at 164.
The lower edge of the bell-shaped device 161 is provided with inwardly curved spikes which serve to engage and retain a socket adjuster 167 made of a suitable insulating material, such as synthetic resin. The adjuster is provided with a central end 167 'and supports a number of hollow contact teeth 168 to which the ends of the conductors 155 and 156 are attached,
The anode of the apparatus comprises a flat disc 169 held at a fixed distance from the active surface of the cathode 151 by virtue of its sealing at the end of the glass cylinder 170. The disc 4.
anode 165 and cylinder 166 are both smaller in diameter than part 160 so that the tube can be inserted into a high frequency device as described for the device of the Fig ± *
Fig. 7 illustrates the application of the invention to a high frequency tetrode, Here the envelope is made of a series of four elements spaced apart from each other, 171 to 174, in combination with three insulating glass parts 175 to 177.
Metal part 174 forms the base of the tube and provides a high frequency end for cathode 178, A. anode 180 having an externally accessible end 181 is supported by disc 171.
A first grid, indicated at 182, is mounted in a central opening of disc 173 and is spaced slightly from the active surface of cathode 178 so as to be able to control the flow of current from the cathode. A second grid 183, used as a screen grid or the like, is employed in connection with the disk 172.
The isolation of grid 182 from grid 183 includes a relatively thin glass ring 176 sealed between disks 172 and 173. The thickness of the glass ring is small enough that tight capacitive coupling exists. - you between the two grids. In this way. in a system in which grid 182 is grounded as long as the radio frequencies are sent, the screen will also be grounded, although it can be maintained at any DC potential above or below. below the potential of the earth.
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Although several embodiments of the invention have been shown, it is obvious that it is not desired to be limited to these particular forms given merely by way of example and without any restrictive character and that, therefore, , all the variants having the same principle and the same object as the arrangements indicated above would also come within the scope of the invention.