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PERFECTIONNEMENTS AUX OSCILLATEURS A ONDES ULTRA COURTES @ La présehte invention est relative à des dispositifs de stabilisation de 'fonctionnement d'oscillateurs électriques ondes ultra courtes.
Dans les oscillateurs dont le fonctionnement est basé sur le principe de la modulation de vitesse des électrons, la fréquence produite est sensible aux variations de la tension appliquée à un ou plusieurs résonateurs. Bien que cet effet puisse, dans certains cas, être utilisé pour assurer un régla- ge d'accord de l'oscillateur, le plus souvent ledit effet est indésirable et il est nécessaire d'adopter certains moyens pour son élimination ou sa réduction. Il existe deux méthodes générale d'y parvenir. La première consiste à établir l'appareil
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de telle manière que les variations de fréquence dues à celles de la tension de fonctionnement deviennent négli- geables. La seconde consiste a prévoir des organes de compensation de l'effet dû a ces variations.
L'invention est relative à la seconde méthode et son objet principal est l'obtention d'un circuit compensateur pour un appareil à modulation de vitesse des électrons, appareil adapté pratiquement de manière a neutraliser la variation de fréquen- ce produite par une source de tension irrégulière.
Selon l'une des caractéristiques de l'invention, la tension de fonctionnement de l'oscillateur est appli- quée à travers un circuitqui fait varier le courant du faisceau électronique suivant les variations de la ten- sion de fonctionnement. De cette manière, on obtient des variations compensatrices qui ont pour effetde main- tenir pratiquement constante la tension accélératrice effective des électrons.
L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description détaillée qui suit et ,,. l'examen des des- sins joints qui représentent, à titre d'exemple non li- mitatif, un mode de mise en oeuvre de l'invention.
Sur le dessin, l'oscillateur à modulation de vitesse des électrons choisi comme exemple d'application de l'invention comprend un résonateur sous forme de ligne coaxiale 2 excité par un faisceuu électronique provenant d'une cathode 4 etprojeté à travers une grille de commande 3 et une minte déterminée par des ailettes jusqu'à une anode collectrice I.
L'anode I et le résonateur 2 sont reliés, à tra- vers une résistance R1, a la borne positive 9 d'une sour- ce à haute tension ayant une tension nominale V suscep- tible de variations. La borne négative 10 de ladite sour- ce est connectée avec la cathode 4. Une résistance R2
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est montée en parallèle aux bornes 9 et 10 et un curseur 5 est relié, à travers une source de polarisation antagoniste négative 6 de tension v, à la grille de commande 3. La source 6 est repré- sentée sous la forme d'une batterie mais peut être un dispositif convenable quelconque produisant une polarisation antagoniste négative. Un tube à décharge 7 à gaz est représenté monté aux bornes de la partie supérieure de la résistance R2' mais il est facultatif et peut être omis.
On supposera tout d'abord que le tube 7 est omis.
Pour maintenir constante la fréquence produite, il est nécessaire que la tension E appliquée entre le résonateur 2 et la cathode 4 puisse être indépendante de la variation de V, au- trement dit, la dérivée dE doit être nulle. dV
Dans un appareil de ce type, la relation entre l'inten- sité du courant du faisceau I et les tensions e ( tension de la grille de commande ) et E est de la forme :
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I = 1 a ( e + bE) I n ' (I) dans laquelle a, b et n sont des constantes déterminées par les dimensions géométriques de l'appareil. En outre, il est évident d'après la figure que
E = V - IRI (2) et que e =mV - v (3) m étant le rapport diviseur de potentiel déterminé par la position du curseur 5 sur R2.
En différentiant les équations 1,2 et 3, on peut démontrer que dE = 0 lorsque dV n-I
RI a.m.n.I n = (4)
En utilisant les équations ( I) et (3) la condition ci-dessus devient :
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m V -v + bye m.n I.RI (5)
Parmi ces quantités, E et I sont déterminés par les conditions de fonctionnement de l'appareil et b et n par ses dimensions géométriques. Ce qui précède permet de choisir
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V, v, m et R1suivant 1'équation ( 5), ce choix pouvant être fait entre certaines limites, indépendamment des con- ditions de fonctionnement exigées.
La liberté de choix n' est pas entière même en ce qui concerne trois des quanti- tés ci-dessus mentionnées en raison d'autres conditions qui ne sontpas indiquées : par exemple, a doitêtre né- gatif, R1 doit être positif et m doitêtre une fraction positive. Toutefois, lesdites quantités peu-vent générale- ment être choisies pour satisfaire une autre condition.
Un exemple ci' une telle condition, supplémentaire ressort des considérations suivantes : il est souvent nécessaire de prévoir des dispositifs dans lesquels un générateur doit être automatiquement maintenu- accordé avec des si-
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,r;n',-aLl: clrr7.VYltS. D",n6 un tel cas, on fait souveut varier la fréquence au moyen d'urne tension de commande appliquée
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une ,,ril7¯e de commande, telle qu'indiqué en 3 sur la igure . Il e,--t alors essentiel que la tension accéléra- trice ne soit pas .-ou. mise des fluc-taa tions.
Le dispositif stabilisateur décrit per::let d'a.ppli- quer une con:i1aDde a--Lt o,,,iat Lie de la fréquence directement .1. un oscillateur a'i.ime par une source de tension irl'é- gulière. D'âpres le dessin joint, ladite tension de cor- mande est appliquée u, la grille 3 en série avec la. source 6. Si la tension de fonc.lior0me:. eait E, appliquée au réso- n<ateur,.3, est ùr.aiiztenue constante par le choix des condi- tions conforrué'iient à l' égaation (fi), la, variation de fré- quence désirée peut être obtenue au moyen de la tension de com;.:and.2 non soumise aUX varia.Lions de V. jani: uii tel dispositif, il est;désirable que l'énergie ? appliquée
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par les sources d'alimentdtion puisse être indépendante de la tension de grille e. Autrement dit, on doit avoir dP = 0.
Ce qui précède constitue une condition supplé- de mentaire pour la détermination des quantités (le l'équation
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(5). Si l'on s'arrange pour que dP =0, la tension de commande de qui détermine la fré quence ne module pas l'énergie d'entrée et, si les conditions de fonctionnement sont alors choisies en vue d'une efficacité maximum, l'énergie de'sortie de l'appareil est considérablement moins affectée dans la gamme de la variation automatique de fréquence que si la tension accélératrice E était commandée directement.
Or, la variation de e affecte la valeur de P par suite de la. variation de I et, par conséquent, dP = 0 si dP = 0. de dI
De même P = IE = I (V - RII ) = VI - RI 12 .
D'où dP = V - 2 R11, quantité annulée pour V = 2 R11. dI Ceci implique que R1 doit être choisi telle que l'énergie dissi- pée dans RIsoit égale à l'énergie dissipée dans l'appareil.
Il est évident qu'une quantité considérable d'énergie est dissipée dans R1 et lorsque de hautes tensions sont en jeu, cela constitue un grave inconvénient. RI peut alors être rempla- cée par l'impédance de circuit anodique d'un tube pentode ou une autre impédance différentielle analogue n'exigeant pas une tension totale aussi importante.
Le dispositif conforme à certains principes de l'inven- tion est d'une utilité particulière dans le cas où un oscilla- teur à grande puissance très stable est nécessaire: Dans ce cas, il était jusqu'ici nécessaire d'utiliser un oscillateur de faible puissance alimenté par une source d'énergie individuel- le ou indépendante de basse tension non soumise à des variations appréciables ou pouvant être aisément stabilisée et de faire suivre ledit oscillateur d'un étage amplificateur de puissance pouvant être alimenté par une source à grande puissance non nécessairement très stable.
Le dispositif stabilisateur qui a été décrit peut être appliqué directement à un appareil oscil- lateur à grande puissance alimenté par une source à grande puis- sance variable ce qui élimine l'amplificateur de puissance et évi-
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te la nécessité d' xvoir 4 stabiliser la source de puissan- ce proprement dite.
Pour revenir ,\ la figure, la discussion aété ba- sée jusqu'ici sur l'hypothèse que le tube décharge 7 gaz estomis. Dans le cascontraire, l'effetrésultant est une chute de tension pratiquement constante à travers la partie supérieure de la résistance R2 de sorte que la variation totale de V, etnon plus seulement la fraction m de ladite variation, apparaît aux bornes de la partie inférieure de ladite résistance. Il en résulte un accrois- sement de l'effet de R1 dû au facteur! de sorte que la \il condition (5) prend alors la forme de :
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nV -v - b.: = n. 1. (G )
Ce .'.ni précède se traduit par une dissipation d'énergie moins importante dans R1 pour des valeurs don- nées des autres composantes.
Si on le désire, on peut /
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monter plusieurs tubes ci. gaz dadit type -n série an liez àu. tube 7 de Tianiëre cC stabiliser V dClns une plus gran- de mesure.
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On constatera que l'élimination de la 2oelulatiotl d2 fréquence àâe à la variation de la source lw haute ten- sion est accomplie dans les dispositifs décrits en con - vertissant ladite modulation en modulation d'amplitude,
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lacnelle offre en gênerai beaunoup moins d'inconvénients.
Ainsi, (h;.118 un appareil à .,0éllJ,lation de vitesse des élec- tions coi''portant l'alinen talion en puissance normale, une variation de la hante ténzi.Jn produit une modulation de fréquence 1. p?=rta:. tz t une .modulation d'amplitude raodé- rée, cependant qu'une variation d:': la tension sur la grille de commande produit une modulation d'amplitude
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importante et, égaleront, une légère GlOdLÜ""tiol1 de fré- quence indirecte par suite de la variation du courant de
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faisceau, dont l'importance dépend de la régulation de la haute tension.
Lorsqu'on utilise le montage conforme à certains principes.de l'invention, une variation de la .haute tension produit une modulation d'amplitude mais aucune modulation de fréquence, cependant qu'une variation sur la tension. de la gril- le de commande produit une modulation de fréquence, avec ou sans modulation d'amplitude suivant la manière dont les con- ditions ( 51 ou -( 6) sont remplies.
Si la valeur de E choisie est telle qu'on obtienne une puissance de sortie maximum de l'appareil, toute variation d'amplitude due à des fluctuations de V est alors réduite dans une large mesure. Une telle valeur de E existe générale- ment dans les appareils à modulation de vitesse.
On comprendra que, bien qu'un résonateur sous forme de ligne coaxiale soit utilisé dans l'appareil représenté sur le dessin joint, on pourrait utiliser des dispositifs prati- quement identiques pour des appareils comportant deux résona- teurs creux distincts ou pour des appareils utilisant des circuits électriques extérieurs au lieu de cavités résonantes.