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PERFECTIONNEMENTS AUX TUBES THERMOIONIQUES.
La présente invention est relative à des perfectionnements aux dispositifs décharge électronique notamment pour fréquences ultra-élevées. Les tubes thermoioniques à contrôle par la grille ont d'importants avantages sur les autres arrangements connus pour amplifier tels quepar exemple les tubes à modulation de vitesse des électrons ou des arrangements de déflexion des électrons et en particulier le niveau de bruit dans des tubes à contrôle par la grille est beaucoup plus bas que dans d'autres types d'amplifica- teurs.
De façon à adapter des tubes thermoioniques à contrôle par la grille pour pouvoir les employer aux fréquences ultra-éle- vées il est nécessaire d'éliminer les troubles dus d'abord aux effets du temps de transit des électrons et ensuite aux couplage entre les circuits d'entrée et de sortie sous la forme de capacité inter-électrode ainsi que les selfs et inductances mutuelles des
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conducteurs d'amenées. Les troubles dus aux couplages entre les circuits d'entrée et de sortie ont été surmontés en modulant en den- sité un faisceau d'électrons au moyen d'une grille de contrôle dans des arrangements produisant des courants d'électrons auxquels la grille et les potentiels d'entrée sont appliqués et en excitant inductivement au moyen d'un faisceau d'électrons modulés une chambre résonnante sur laquelle la sortie est prise.
Un tel arrangement opère efficacement comme amplificateur à large bande de fréquence.
Un objet de la présente invention est de fournir un tel dispositif à décharge d'électrons dans lequel les inductances selfs et.mutuelles des conducteurs d'amenée sont éliminées ou réduites autant que possible, le dispositif ayant une capacité de sortie faible pour faciliter la construction d'un résonateur à coefficient de surtension Q élevé.
Suivant un aspect de la présente invention un dispositif à décharge électronique du type à contrôle par grille et pour emploi' à des fréquences ultra-élevées comprend au moins une cathode, une grille de contrôle et une anode ou électrode collectrice des moyens pour former un courant d'électrons entre la dite grille de contrôle et l'anode ou électrode collectrice sous forme d'un faisceau et des moyens pour supporter une chambre de résonance sur l'anode ou à l'ex- trémité de l'électrode collectrice du dispositif, de façon à être ex- citée par le passage du dit faisceau vers l'anode ou électrode col- lectrice.
Suivant un autre aspect de l'invention, un dispositif à décharge électronique du type à contrôle par grille destiné à être employé aux fréquences ultra-élevées comprend une enveloppe consti- tuée de deux parties et un disque métallique scellé aux extrémités adjacentes des dites portions, une anode ou électrode .collectrice montée dans une des dites portions et un assemblage d'électrode com- -prenant au moins une cathode et une grille de contrôle et une élec- trode concentratrice pour produire un faisceau d'électrons monté dans l'autre des dites portions, la dite anode et le dit assemblage d'é- lectrodes étant alignés l'un avec l'autre et avec l'ouverture dans le dit disque,
le dit disque étant adapté à recevoir une chambre
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- 3 - résonnante destinée à être excitée par le passage des électrons vers l'anode ou électrode collectrice.
Suivant un autre aspect de l'invention un dispositif à décharge électronique du type à contrôle par grille destiné à être utilisé aux fréquences ultra-élevées comprend une enveloppe à vide, une anode ou électrode collectrice et des moyens pour produire un faisceau modulé en densité, un disque métallique pourvu d'une ouver- ture et scellé dans laparoi de la dite enveloppe entre anode ou électrode collectrice et les dits moyens, la dite anode ou électrode collectrice, l'ouverture et les dits moyens étant disposés de façon que le faisceau électronique passe à travers la dite ouverture vers la dite anode'ou électrode collectrice et le dit disque étant adapté pour former une paroi ou un support pour une chambre résonnante qui peut être exoitée par le passage du faisceau vers la dite anode ou électrode collectrice.
L'invention sera décrite plus en détail à l'aide d'un exemple de réalisation dans un tube à décharge représenté dans les dessins ci-joints dans lesquels les figures 1, 2 et 3 sont respec- tivement un plan, une élévation et une vue en bout d'un tel tube tandis que la figure 4 représente un détail.
En se référant aux dessins, le dispositif à décharge élec- tronique comprend un assemblage d'électrodes qui consite en une ca- thode 1, une grille de contrôle 2 et une seconde grille 3. La ca- thode est connectée à une électrode 4 en forme de U, dont la base est construite pour former avec une plaque qui sera décrite ci-après un condensateur. La grille 3 est connectée à ce condensateur par un très court conducteur 15 de self inductance faible. Ceci élimine presque complètement toute tendance à l'instabilité. Les conducteurs 5 et 5a sont connectés à la grille 2 et les conducteurs 6 et 6a sont connectés à la cathode. Ces conducteurs forment un chemin à compa- rativement faible perte pour l'introduction/du signal.
Le circuit d'entrée entre 5 et 6 ou 5a et 6a, pourrait de façon convenable être constitué par un système Lecher sous écran. Les conducteurs 7 et 8 pour le ohauffage de la cathode passent à travers un pied pressé 16
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d'une façon bien connue, ainsi que les conducteurs 9 pour amener le voltage à courant continu pour la grille 3.
Un côté seulement de la cathode 1 est revêtu de substance émissive d'électrons et les électrons après avoir passé à travers la grille 3 sont formés en un faisceau étroit indiqué en 17 par une lentille électronique formée par l'intervalle 18 entre les écrans 10 et l'électrode 4 en forme de U. Ce faisceau passe à travers une fente 12 dans un disque de cuivre 11 scellé dans l'enveloppe de ver- re et tombe finalement sur l'anode 13.
Les électrodes 4 et 10 sont montées sur des tiges ou bar- res filiformes qui sont supportées dans deux plaques de mica paral- lèles 19 et 20. Des ressorts 21 sont montés sur et en contact élec- trique direct avec deux des dites barres et lorsque l'assemblage d'électrodes est placé en position, les ressorts pressent contre le disque 11 et ainsi établissent un bon contact électrique de con- nexion entre le disque 11 et l'électrode écran 10.
Le condensateur incorporé dans la base de l'électrode en forme d'U 4 est montré plus clairement dans la figure 4 et il com- prend une plaque métallique sandwichée entre deux feuilles de mica montrées hachurées sur le dessin. Ces trois éléments sont alors sandwichés entre le bas de l'électrode en forme d'U et d'une pièce conformée en forme de canal 21 dont les extrémités sont soudées ou brasées sur les tiges de l'électrode 4. La plaque centrale du con- densateur est prévue avec une protubérance dont chaque extrémité est montrée en pointillé sur le dessin. Une de ces extrémités est connec tée à la grille 3 par un court conducteur, comme déjà indiqué et l' autre est connectée à un conducteur 9, qui est amené à travers le pied pressé 16 à l'intérieur du tube et .permet d'appliquer un poten- tiel positif à la grille 3.
L'autre plaque du condensateur formé par @ la base de l'électrode 4 et la pièce 21 est connectée à la cathode au moyen du conducteur 22.
Les extrémités des électrodes 10 sont amenées en étroite proximité l'une de l'autre et sont pourvues de portions parallèles 23 qui passent à travers l'ouverture 12 dans le diâque 11 et permet à la structure d'entrée d'être alignée avec l'uverture 12. La lon-
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gueur de ces portions 23 peut être ajustée pour régler l'intervalle entre ces pièces et l'anode 13. Cet intervalle est de 1 tordre de 2,5 m/m. Dans l'emploi, un résonateur oo-axial à coefficient de surtension 0, élevé est placé sur l'anode 13 et le disque 11 ou autre chambre résonnante peut être montée sur le disque 11 pour présenter une impédance élevée au faisceau.
Lorsqu'un signal à fréquences ultra-élevées est fourni sur là grille 2, le faisceau devient un faisceau modulé suivant la densité de l'espace de décharge et ainsi excite inductivement le ré- sonateur de sortie lorsqu'il passe de 12 à 13. Comme ce temps est court l'efficacité de sortie est très sensiblement de 100%. Le temps de transit des électrons de la cathode à l'anode introduit un changement de phase entre les voltages d'entrée et de sortie, mais il est autrement sans importance. L'emploi de voltage raisonnablement élevé permet que la distance entre l'anode 13 et l'ouverture 12 soit tout à fait grande, ce qui réduit la capacité de sortie à une faible valeur.
Les voltages appliqués à la grille de contrôle peuvent être de l'ordre de-1,5 volt pour la grille 3 de l'ordre de 150 volts pour le disque 11, l'électrode écran 10 et l'anode 13 supportant une tension de l'ordre de 700 volts et l'électrode en forme d'U 4 pouvant être de 0 volt ou au potentiel de la cathode.
Dans un exemple pratique on avait les valeurs suivantes :
Capacité d'entrée .................. 6,0 @@F
Capacité de sortie ................. 0,5 @@F
Capacité d'alimentation en retour ... <0,0005 @@F
Le courant d'émission était de 8,0 mA et était contrôlé par un potentiel sur la grille de contrôle donnant une pente de la courbe caractéristique de 6,5 mA par volt.
Le gain à 600 Mc/s avec une bande de 4 Mc/s était de 28 db
Les principaux avantages du dispositif @ décharge électroni que incorporant des caractéristiques de la présente invention pour l'amplif ication aux fréquences ultra-élevées sont les suivants : (1) Elimination de l'amortissement du circuit d'entrée dû à l'induo- tance des conducteurs d'amenée à la cathode.
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) Elimination de l'instabilité, le condensateur de découplage (contenu dans la base de l'électrode 4 en U) entre l'électrode accélératrice 3 et la cathode étant connecté à ces électrodes par de courts conducteurs de faible inductance.
(3) Faible capacité de sortie permettant l'emploi de résonateur à
Q élevé, ce qui permet d'accroître le gain et aussi la bande de fréquence.
(4) Elimination de l'instabilité due à la capacité grille-anode, celle-ci étant réduite à une valeur négligeable.
(5) Faible niveau de bruit caractéristique des dispositifs à contrô- le de charge d'espace en opposition aux dispositifs contrôlés par la vitesse ou par défleotion.
Bien que l'invention ait été décrite sur la base d'un exem- ple de"réalisation, il est clair que sa portée est générale et qu'el- le est susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art et ce sans sortir de son domaine.