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DISPOSITIFS A DECHARGE ELECTRONIQUE
La présente invention se rapporte à des dispositifs à dé- charge électronique, à leurs montages et, plus particulièrement, à ceux de ces appareils qui sont agencés en vue d'un fonctionnement aux très hautes fréquences. Elle a notamment pour objet l'améliora- tion du fonctionnement, l'augmentation de la fréquence et celle de la puissance de sortie auxquelles lesdits dispositifs peuvent fonc- tionner de façon efficace. Un autre objet de l'invention est l'ob- tention d'un mode de construction simple, peu encombrant et per- mettant d'obtenir un bon rendement. Un objet additionnel est l'ob- tention d'une forme perfectionnée de tels dispositifs, susceptible de s'adapter au fonctionnement avec des lignes coaxiales.
On a antérieurement proposé des tubes à vide comportant des montages de résonateurs creux, disposés de manière à entrer en résonance aux très hautes fréquences. A ces fréquences, pour éviter
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la production de self-induction et de capacité répartie importantes, on doit faire les électrodes de petite dimension, pour qu'un trans- fert d'énergie notable à très haute fréquence puisse avoir lieu de façon efficace sur la surface desdites électrodes.
De plus, il est à désirer que l'impédance électrique des éléments de couplage des circuits résonnants aux électrodes du tube soit faible, pour réduire les pertes d'énergie dans ladite impédance. conformément à certaines caractéristiques de l'invention, il est prévu une disposition symétrique, peu encombrante, des éléments constituant le tube et les circuits à résonateurs creux, réduisant la dimension effective des électrodes à la moitié de sa valeur nor- male et permettant ainsi une importante énergie de sortie à une fré- quence très élevée. Une caractéristique particulière est la disposi- tion des résonateurs creux symétriquement par rapport à, la partie milieu des électrodes, de façon telle que le tube fonctionne comme deux tubes qui seraient disposés de part et d'autre de la partie mi- lieu.
Une caractéristique additionnelle est une-forme des électrodes et du tube telle que deux circuits résonnants séparés puissent être constitués entre grille et anode et deux autres organes d'accord entre les circuits de cathode et de grille. De cette manière, on peut obtenir d'un tube un fonctionnement équivalent à celui de deux, ainsi qu'une augmentation de puissance et de fréquence de fonction- nement.
D'autres objets et caractéristiques de l'invention appa- raîtront aux techniciens à la lecture de la description suivante et à l'examen des dessins joints qui en représentent schématiquement, à titre d'exemples non limitatifs, un mode de réalisation et une va- riante .
La figure 1 représente en coupe verticale partielle un dispositif à décharge électronique et les circuits qui lui sont as- sociés, conformément à certaines caractéristiques de l'invention.
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La figure 2 est une coupe partielle suivant la droite 2-2 de la figure 1 .
La figure 3 est une variante de détail du dispositif de la figure 1 .
Le dispositif représenté aux dessins est une simple triode, dont la connexion d'entrée est disposée de la manière à pouvoir être aisément reliée à une ligne de transmission coaxiale. La disposition employée permet encore de prévoir deux cavités résonnantes, entre la grille et l'anode et entre la cathode et la grille. Le tube tel que représenté comporte une cathode 10 en hélice double entourée concen- triquement par une grille 11 et par une anode 12 . En vue d'appli- quer à la cathode 10 la tension de chauffage symétriquement par rap- port à son axe, un conducteur d'entrée rigide 13 est connecté de façon rigide à l'une des extrémités de la cathode 10 ( à droite sur le dessin ) . Le conducteur d'entrée 13 sert ainsi à supporter cette extrémité de la cathode.
Les autres extrémités des hélices' formant la cathode sont supportées par deux autres conducteurs d'en- trée rigides 14. 15. et tous les conducteurs d'entrée de cathode 13. 14. 15. sortent de l'enveloppe étanche du dispositif à travers un pied de verre 16 .
La grille 11 comporte un certain nombre de tiges ou de fils s'étendant longitudinalement ( voir également figure 2 ) fixés à l'une de leurs extrémités à un collier 17 et à l'autre extrémité à un soufflet 18 Grâce à cette disposition, les variations de lon- gueur de la grille dues à l'échauffement qui se produit en fonction- nement peuvent être absorbées par le dispositif, sans déplacement de la grille par rapport à la cathode 10 et à l'anode 12, ce qui nuirait au fonctionnement du dispositif. pour permettre l'établisse- ment de connexion à la grille des deux côtés de l'anode, il est pré- vu deux organes d'entrée de courant annulaires 19 et 20 . Lesdits organes 19 et 20 comportent des collerettes longitudinales 19' et
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20' aidant à. leur scellement dans des parties isolantes de l'enve- loppe.
A l'extrémité du dispositif où la grille est maintenue fixée, le collier 17 est muni d'un flasque s'étendant radialement 21, au moyen duquel le collier 17 est fixé rigidement par vissage d'un an- nea,u 22 et dudit flasque 21 sur l'organe annulaire 19 .
Comme mentionné ci-dessus, l'autre extrémité de la grille 11 est connectée à l'organe annulaire 20 à travers un soufflet 18 .
Le but du soufflet 18 est d'absorber relativement aisément les varia- tions de longueur de la, grille en cours de fonctionnement. Ledit soufflet constitue également une surface conductrice très efficace pour la connexion directe sur l'organe annulaire 20 . En conséquence, il est préférable que le soufflet 18 présente la résistance la plus faible possible aux variations de longueur de la grille et qu'il soit de métal très mince. Si on le désire, la disposition de tous les éléments de la grille 11 peut être maintenue de manière encore plus ferme au moyen d'organes élastiques 23, à l'intérieur du soufflet 18, par lesquels les fils de la, grille 11 sont maintenus constamment sous une certaine tension.
Il est à noter que la. disposition jusqu'à présent décrite permet de prévoir une entrée de courant additionnelle 24 pour le point milieu de la cathode 10 . Grâce à cette disposition particu- lière, l'énergie de sortie de cathode peut être recueillie symétri- quement, au point de vue de la haute fréquence, comme c'est le cas en ce qui concerne les connexions de grille. Comme l'entrée de cou- rant 13, supportant le point milieu de la cathode 10 peut se dilater par suite de l'échauffement en fonctionnement, il est préférable que l'entrée de courant 24 comporte une partie flexible ( par exemple toronnée ) ce qui permet d'éviter le développement de tensions mé- caniques pendant le fonctionnement.
L'anode 12 a une surface de fonctionnement relativement dé- veloppée, entourant concentriquement la grille 11 et s'étendant sur
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une distance notable le long de ladite grille. Sous la forme repré- sentée, l'anode 12 comporte encore des collerettes 12', semblables aux collerettes 19' et 20' des organes annulaires d'entrée de cou- rant de grille. De la sorte, la partie du dispositif à décharge dans laquelle on fait le vide comporte le pied 16, l'organe d'entrée de courant annulaire de grille 19, la bague isolante 25, fixée aux col- lerettes 19' et 12', l'anode 12, une autre bague isolante 26, fixée aux collerettes 12' et 20', le conducteur d'entrée de grille 20 et un autre pied 27, scellé à l'autre collerette 20', comme on le com- prendra.
On voit que le mode de construction ci-dessus décrit en vue de son utilisation en combinaison avec des lignes de transmission coaxiales et des circuits résonnants du type des lignes de transmis- sion est relativement simple. Sous la forme représentée, une ligne concentrique consituée par trois cylindres 28.29. 30. peut être connectée à une extrémité du tube et une autre ligne concentrique, comportant les conducteurs tubulaires 31. 32. 33. peut être connec- tée à son autre extrémité. Les lignes 28 et 31 sont représentées di- rectement connectées à l'anode 12, les lignes 29 et 32 directement connectées aux conducteurs d'entrée de courant de grille 20 et 19 respectivement, et les lignes 30 et 33, avec leurs plaques terminales 34 et 35, sont prévues pour assurer une connexion symétrique au point milieu de la cathode 10 .
On a représenté le condensateur shunt 44,45, reliant les extrémités extérieures de l'entrée de cou- rant de cathode 14 et de l'entrée de courant 15 à la ligne de cathode 33 .
Si on le désire, des organes d'accord peuvent être prévus, afin de permettre l'accord d'un quelconque des circuits grille-anode et cathode-grille décrits. Sous la forme représentée, un côté du circuit grille-anode peut être accordé au moyen des éléments d'accord capacitaires 36. 37. et l'autre côté,'au moyen de deux éléments
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analogues 38. 39 . Ces éléments peuvent être de forme connue et ils peuvent glisser longitudinalement entre les lignes 28 et 29 et 30 et 32, suivant le cas. Ces organes d'accord ont été représentés sé- pa,rés par capacité, de manière que la haute tension d'alimentation puisse être appliquée à l'anode sans influer sur les potentiels de grille, comme on le comprendra.
Si on le préfère, une liaison capa- citaire à éléments fixes l'un par rapport à l'autre pourrait être faite entre la ligne 28 et l'anode 12 et entrela ligne 31 et l'ano- de 12, de manière qu'un élément d'accord conducteur unique plus ri- gide puisse être utilisé au lieu des éléments 36. 37. 38. 39 . Des connexions de ce dernier type sont indiquées dans la demande de bre- vet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 14 février 1942 sous le n 431.134. D'autres organes d'accord, pouvant être analogues à ceux utilisés en liaison avec le circuit grille-anode, peuvent être prévus et être réglables pour permettre l'accord des circuits cathode-grille respectifs.
Lesdits autres organes d'accord, désignés de façon géné- rale par les références 40 et 41, sont représentés comme a,justables pa,r glissement entre les lignes 29. 30, et 32. 33. suivant le cas.
On voit qu'il a élé décrit ci-dessus un dispositif à dé- charge électronique à très haute fréquence de type extrêmement utile, dans lequel un tube unique peut être employé de façon efficace pour fournir la puissance qu'on attendrait de deux des tubes antérieure.
Bien qu'il n'y ait qu'une cathode unique, le mode de construction symétrique des électrodes et des circuits résonnants permet à la moitié de l'appareil se trouvant à droite d'une ligne de coupe mé- diane traversant l'anode 12 de fonctionner comme un dispositif, l'autre moitié fonctionnant comme un autre dispositif fonctionnant en parallèle avec le premier, comme on s'en rend compte. De plus, comme les éléments constituant les parties actives du tube électro- nique en ce qui concerne la décharge peuvent être établis de façon relativement peu encombrante, la fréquence de fonctionnement obtenue
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peut être plus élevée. La disposition relativement efficace des divers circuits résonnants permet au maximum l'accès des parties extérieures de l'anode pour un fluide de refroidissement.
Pour augmenter le rendement d'un tel refroidissement, la périphérie de l'anode 12 peut être pourvue d'ailettes de refroidissement qui, sous la forme représentée, ont été fraisées comme représenté en 42 et 43 .
La figure 3 se rapporte à une variante de détail du tube ci-dessus décrit. Conformément à cette variante, une ligne cylin- drique unique 47 enroute l'anode 12 et s'étend le long des lignes de grille 29 et 32, comme les lignes 28 et 31 sur la figure 1 .
Cette disposition fournit un circuit résonnant unique s'étendant entre les deux connexions de grille 19 et 20 et l'anode 12 . La capacité de couplage entre ledit circuit oscillant et l'anode peut- être obtenue par un espacement approprié de la partie de la ligne 47 adjacente à l'anode 12 . La haute tension anodique est appliquée d'une manière bien connue ( non représentée ) à travers une perle de verre isolante traversant la paroi de la ligne 47 et, de cette ma- nière, la haute tension est maintenue écartée des éléments extérieurs du dispositif. Si on le désire, l'anode peut être refroidie en pré- voyant des fentes longitudinales, ou autres ouvertures ( non repré- sentées ) dans la ligne 47, un courant de fluide réfrigérant étant forcé à travers lesdites ouvertures.
Il est à noter que le dispositif décrit est complètement symétrique, en ce que la moitié située d'un côté d'une section droite médiane normale à l'axe du dispositif peut fonctionner symé- triquement et concurramment avec l'autre moitié. En d'autres termes, le dispositif, peut, au point de vue électrique, être considéré com- me deux dispositifs séparés, obtenus en le coupant suivant le milieu de l'anode. La possibilité d'accord symétrique des deux circuits cathode-grille et grille-anode de part et d'autre de cette section
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milieu permet à, tout le circuit de fonctionner à des fréquences plus élevées qu'il ne serait possible autrement.
Les dispositions décrites comportent l'avantage supplémentaire sur la, disposition à deux tubes séparés en parallèle destinée à fonctionner aux mêmes fréquences, que la réactance inductive et capacitaire supplémentaire qui serait né- cessairement introduite en connectant de la sorte deux tubes séparés diminuerait de façon appréciable les possibilités d'atteindre de telles fréquences, au moins avec des électrodes des dimensions possi- bles conformément à certaines caractéristiques de l'invention.
Bien que l'invention ait été ci-dessus décrite relativement à sa forme préférée, il est clair que de nombreuses variantes, addi- tions ou omissions peuvent lui être apportées sans sortir du domaine de l'invention. En conséquence, il est bien entendu que cette des- cription n'a été faite qu'à titre d'exemple et ne saurait limiter ledit domaine de l'invention.