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P.RI'.CT10IIN.Y7NTS AUX OSCILLATEURS ELJÉfITRI QV3S HAUTE FRBQUENC!4;.
La présente invention a pour objet un oscillateur électronique HF du type comportant une ligne de transmission accordée entre grille et plaque.
Cet oscillateur comporte un circuit oscillant du type ci-dessus caractérisé par une impédance caractéristique particulièrement basse, ainsi que par des pertes par rayon- nement très faibles.
Dans un tel oscillateur, l'invention prévoit un disposi- tif nouveau pour faire varier la longueur électrique effecti- ve de la ligne, afin de contrôler la fréquence de l'oscilla- teur, Enfin, le dit circuit oscillant possède une capacité
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élevée par unité de longueur, ainsi au'une faible résistance et une faible inductance par unité de longueur, afin de pré- senter une faible impédance caractéristique et une faible largeur de bande.
Un oscillatevx conforme à 11 invention comprend un circuit oscillant constitué par deux plaques en matièreélec- triquement conductrice, disposées parallèlement l'une à l'autre et à une certaine distance l'une de l'autre;, et ayant une grande largeur par rapport à leur longueur, dans la direc- tion de la propagation des ondes. mitre les extrémités voisi- nes de ces plaques électriques, les plus éloignées de la grille et de 1'anode du tube, on connecte un condensateur variable, destiné à constituer un court--circuit apparent en des points que l'on peut choisir le long de la ligne, dans la région de son extrémité la plus éloignée.
Les plaques conductrices sont recourbées transversale- ment à la direction de propagation des ondes de manière à former deux surfaces semblables emboitées l'une dans l'autre et ayant un axe de symétrie parallèle à la direction de propa- gation des ondes. La plaque extérieure est connectée à la grille, et la plaque intérieure est connectée à l'anode d'un tube à décharge électrique, de telle sorte que la ligne de transmission agit comme un circuit résonnant, pour fournir une énergie de réaction entr-e la plaque et la grille, en vue d'établir dans le tube à décharge des oscillations dont la fréquence est déterminée par la longueur électrique effec- tive de la ligne, au point du court-circuit apparent.
LA longueur totale de la ligne de transmission, jusqu'au point de connexion du condensateur variable, est approximativement d'un quart de longueur d'onde, ou d'un multiple impair de quarts de longueur d'onde, pour la fréquence désirée, la longueur effective exacte étant déterminée par la capacité du condensateur
L'invention sera d'ailleurs bien comprise si l'on se reporte à la description qui suit et au dessin qui l'accon- pagne à titre d'exemple non limitatif, et dans lequel : les figures 1, 2 et 3 sont une élévation, une vue arrière, et une élévation latérale, respectivement, d'un tube à déchar- ge et d'un circuit oscillant HF conformes à l'invention..
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La figure 4 est un schéma en perspective du circuit de 1"oscillateur HF de l'invention.
La figure 5 est un schéma simplifié du circuit de l'oscil- lateur de la figure 4.
En se reportant aux dessins, on voit que l'oscillateur comporte un tube électronique 1, du type triode, contenu dans une ampoule sensiblement cylindrique, où. l'on a fait le vide, et monté sur un panneau 2, en matière isolante appro- priée. Le tube 1 comporte une anode 3, une cathode 4, une grille de commande 5 et un élément chauffant de aathode 6.
L'anode 3 est munie, en des points espacés de deux conducteurs externes, sous forme de fils 7 et 8 qui se prolongent radia- lement à l'extérieur de l'ampoule cylindrique. Des points espacés de la grille 5 sont munis de conducteurs extérieurs, sous forme de fils 9 et 10 qui se prolongent radialement. Un conducteur extérieur 11 est relié à la cathode 4 et des fils extérieurs additionnels sont connectés à l'élément chauffant 6 de la cathode 3. Les fils 7 à 13 inclusivement se prolongent radialement à l'extérieur de l'ampoule cylindrique, sensible- ment dans un même plan et constituent des dispositifsde mon- tage pour le tube 1 sur le panneau 2. Dans ce but, ce panneau est muni de plusieurs pinces formant bornes, 14 à 20, dispo- sées radialement autour d'une ouverture circulaire 2' du panneau 2.
Les bornes de grille et d'anode 14 à 17 sont connectées à plusieurs tiges 21 à 24, respectivement, traver- sent le panneau 2, pour être reliées à un circuit oscillant extérieur, disposé à l'arrière du panneau.
On a également disposé à l'arrière du panneau deux plaques minces 25 et 26 électriquement conductrices, parallèles, à une certaine distance l'une de l'autre, et repliées en forme générale d'U, autour d'un axe perpendiculaire au plan du panneau 2, de telle sorte que la plaque 25 entoure partielle- ment la plaque--26. Ces plaques 25 et 26 peuvent être en cuivre, ou en un autre métal approprié recouvert d'argent, d'or, ou de cuivre.. Ces plaques en U 25 et 26 sont montées mécaniquement sur les tiges 23,24 et 21, 22, respectivement, connectées à la grille et à l'anode du tube, les connexions étant établies de toute manière appropriée, par soudure, par brasure ou de manière analogue.
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Comme on le voit figure 3, les plaques conductrices ;25 et 2b s'étendent à l'arriere du- panneau 2, sur une distan- ce appréciable 1, et deux condensateurs variables 27 et 20 sont connedtés entre leurs entremîtes voisines, respectivement éloignées des tiges de connexion 21- 24. Les condensateurs 27 et 28 ont un arbre commun 29, comportant une partie isolan- te 30, et ils sont symétriquement connectés entre des points adjacents des plaques en u 25 et 2b, à leursextrémités les plus éloignées du panneau 2.
Les condensateurs27 et 28 comportent chacun plusieurs plaques alternées, fixes et mobiles. Les plaques mobiles des deux condensateurs sont montées sur l'arbre 29, logé à ses extré- mités dans un support en u, 31. Les plaques fixes de chaque condensateur sont montées sur deux tiges conductrices 32, et 33, fixées au support 31 et se prolongeant longitudinale- ment vis-à-vis de l'arbre 29. Chacune des paires. de tiges 32, 33, est supportée par un élément isolant 34, relié au support 31, aux extrémités opposées de l'arbre 29, au moyen de vis 35.
Comme on le voit figure 2, les tiges conductrices j2, qui supportent les plaques fixes des condensateurs sont connectées aux extrémités des branches ppposées de la plaque en U 2b de l'anode, les plaques mobiles de chaque condensa- -beur étant connectées aux extrémités voisines des branches de l'@ de la plaque 25, correspondant à la grille du tube 1.
L'oscillateur complet, représenté figure 4, comprend aussi un conducteur tubulaire 36, pour mettre la cathode 4 à la terre, en un point à bas potentiel, ainsi que des moyens appropriés pour relier l'anode j à la borne positive d'une source unidirectionnelle de courant, comme une batterie 37.
Leconducteur tubulaire36a une longueur tellequ'il forme avec le conducteur 11 de la cathode, une ligne ayant approxima- tivement une longueur d'une demi longueur d'onde, à la fré- quence de fonctionnement. Cette disposition est avantageuse pour les fréquences élevées envisagées, pour être certain que la cathode 4 elle-même est au potentiel de la terre. Si le conducteur de cathode avait une longueur différente d'une demi longueur d'onde, ou d'un multiple entier de demi longueur d'onde, aux hautes fréquences envisagées, l'impédance du condue- teur de cathode lui-même serait suffisante pour mettre la
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cathode à un potentiel supérieur à celui de la terre.
Les conducteurs 19 et 20 de l'élément chauffant de catho- de sont reliés à une source 38 de courant continu ou de courant alternatif BF. Cette connexion est obtenue en reliant le conducteur tubulaire 36 en série avec le conducteur 20 et en faisant passer le conducteur 19 axialement dans le conducteur 36. Cette disposition protège également le conducteur de l'élément chauffant contre l'action du champ HF, ce qui évite que des hautes fréquences apparaissent dans l'élément chauffant.
La source d'alimentation de l'oscillateur est constituée par la batterie 37, dont la borne positive est reliée à un filtre passe-bas comprenant l'inductance 41 et le condensateur 42, à une résistance 40 et à une inductance 39 qui arrête la haute fréquence. Une polarisation convenable de grille est réalisée par une résistance de fuite 43, reliée entre l'extrémité voisine de la grille du conducteur 25 et la terre.
Le fonctionnement de cet oscillateur et du circuit oscillant, conformes à l'invention, 'se comprendra facilement en se référant aux figures 4 et 5. On a représenté frigure 5 le schéma de l'oscillateur de la figure 4. Dans cette figure 5, la ligne de transmission.entre grille et plaque, constituée par les éléments conducteurs 25 et 26, a été représentée par deux conducteurs 25' et 26', placés parallè- lement l'un à l'autre. La longueur 1 des conducteurs 25' et 26' correspond à, la longueur 1 des plaques en U 25 et 26 de grille et de plaque, entre leur point de connexion aux tiges 21 - 24 inclusivement ; leurs extrémités opposées sont reliées aux condensateurs 27 et 28, représentés figure 5 sous forme d'un condensateur variable unique 27'.
Sur la figure 5, on a également représenté en bloc des constantes du circuit, représentant certaines capacités et inductances d'électrodes et de conducteurs entre grille et anode du tube à décharge 1 et les plaques 25 et 26 de la ligne de transmission. En particulier, le condensateur 44 représente la capacité grille-plaque du tube 1, la capacité entre les conducteurs extérieurs de grille et de plaque, les bornes et les tiges de connexion correspondantes. Les inductances 45 et 46 de la figure 5 représentent l'inductance des conducteurs internes et externes des connexions de bornes et des tiges de connexion de'la grille et de la plaque.
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Comme les impédances propres 44, 45 et 46 constituent nécessairement une partie de la ligne de transmission entre grille et plaque, et ont une valeur appréciable aux fréquences considérées, on doit en tenir compte lorsqu'on calcule le circuit oscillant contenant les plaques conductrices 25 et 2b.
La longueur électrique totale de la ligne de transmission, entre les électrodes 3 et 5 du tube 1 et les extrémités éloi- gnées des plaques conductrices 25 et26, est déterminée par les constantes bloquées de circuit, 44, 45 et 46 et par la capacité et l'inductance réparties sur la longueur 1 des conducteurs 25 et 2b eux-mêmes. Cette longueur est approxi- mativement un multiple impair de quarts de longueur d'onde, à la fréquence désirée des oscillations. Dans ce multiple impair de quarts de longueur d'onde, on peut considérer le 'quart lui-même de cette longueur d'onde et, sur le dessin, on a représenté -une ligne de cette longueur.
Le condensateur variable 27' de la figure 5 est suffisamment grand pour que, à sa valeur maixma, il ne présente sensiblement aucune impé- dance aux courants de la HF désirée, et constitue par consé- quent un court-circuit aux extrémités éloignées de la ligne de transmission. Lorsqu'il est réglé sur des valeurs plus faibles de capacité, le condensateur 27' ne constitue plus court-circuit, mais présente une impédance appréciable, infé- rieure à l'impédance caractéristique de la ligne de transmis- sion.
Les techniciens savent qu'une ligne de transmission du type ci-dessus, qui est court-circuitée, possède une carac- téristique, ou fréquence de résonance, déterminée par sa longueur électrique effective. Pour cette fréquence, des ondes stationnaires apparaissent sur la ligne, avec des phases telles que la ligne présente les caractéristiques d'un circuit oscillant parallèle. La longueur électrique effective de là ligne est la longueur comprise entrela plaqueet la grille 3 et 5 et le point de court-circuit à l'extrémité éloignée de la ligna. La Société demanderesse a trouvé que le point de court-circuit apparent entre les conducteurs--25 et 2b' de la figure 5 peut être modifié par la variation de la capacité du condensateur 27'.
De même, le point de court- circuit apparent entre les plaques 25 et 2b des figures 1 à 4 peut être modifié par les condensateurs 27 et 28. Ceci est
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illustré graphiquement figure 5 par la ligne en pointillé 47, représentant une onde stationnaire de tension, ayant sa valeur maximum à l'extrémité ouverte de la ligne, entre la gril- le et l'anode 3 et 5, et une valeur nulle en un point P, situé entre les extrémités des conducteurs de ligne 25' et 26'. La position du point P et, par conséquent, la longueur et la fré- quence des ondes produites peuvent être modifiées en faisant varier la capacité du condensateur 27', ce qui modifie l'impé- dance entre les conducteurs 25' et 26', auoints de connexion du condensateur 27'.
Quand le condensateur 27' a la capacité maximum, son impé- dance, comme onl'a vu ci-dessus, est sensiblement nulle, de telle sorte que le noeud de l'onde de tension 47 est situé approximativement à l'extrémité éloignée des conducteurs 25' et 26'. En diminuant la capacité, et par conséquent en augmen- tant l'impédance du condensateur 27', le noeud de tension au point P est amené à se déplacer à l'intérieur de la ligne, vers le tube 1, de manière à établir entre les extrémités éloignés des conducteurs 25' et 26t, et aux bornes du conden- sateur 27', une tension déterminée par l'impédance de ce con- densateur.
Dans une réalisation de l'invention, destinee à produire des oscillations d'une longueur, d'onde de l'ordre de 40 cm., on a constate que la plus grande partie de la ligne quart d'onde etait constituee par les constantes propres bloquées du circuit, 44, 45 et 46 et que la longueur 1: de la ligne extérieure, constituée par les plaques conductrices parallèles 25 et 2b, était d'environ seulement 25 mm.
On voit par ce qui précède que l'on a kncorporé dans un.appareil simple, bon marché et de faible encombrement, un nombi'e de caractéristiques nouvelles qui augmentent dans une grande mesure le rendement du fonctionnement d'un oscillateur électrique HF du type décrit. On a proposé de faire varier la longueur effective d'un circuit oscillant formé par des plaques conductrices parallèles, en munissant ces plaques de parties enchevêtrées coulissant les unes par rapport aux autres, afin de modifier la longueur physique réelle des plaques Cette disposition est défectueuse, mécaniquement compliquée, et extrêmement sujette à déreglage.
Conformément à l'invention,
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on a trouvé qu'en constituant la ligne extérieure de transmis- sion par des plaques conductrices, ayant une largeur élevée par rapportà leur longueur, il est possible (le diminuer l'impédance caractéristique de la ligne par augmentation de la capacité de la ligne, de telle sorte que la longueur électri- que effective de la, ligne puisse être modifiée, en connectant aux bornes de ses extrémités éloignées, un condensateur varia-
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ble de dimensions usuelles.
D'autres avantages T7rovlet;remc de la des plaques s c J n <:; .: i. ; ..1 # . ?- <,# :: par allèles en u ou en forme symétrique équivalente, la plaque correspondant à la plaquedu tubeétant sensiblement enfermée à l'intérieur dela plaque correspondant à la grille du. tube.
De même, en conformant les conducteurs de la ligne de transmission symétriquement, dans un plan transversal àla direction de propagation des ondes le long de la ligne, et en utilisant un tubeélectronique comportant deux conducteurs externes provenant respectivement de la grille et de la plaque symétriquement connectées à des extrémités opposées des conduc- -Leur de la ligne de transmission, on rend plus uniforme -La distribution du potentiel sur la plaque et la grille du tube.
De cette manière, on évite tout déséquilibre à l'intérieur du tube et on réduit au minimum les effets de l'inductance et de la capacité des conducteurs d'électrodes.
Bien qu'on ait représenté une forme préférée de réalisatio de l'invention, il est bien évident qu'on ne désire pas se limiter à cette forme particulière donnée à titre d'exemple et sans aucun caractère restrictif, et que par conséquent toutes les variantes ayant même principe et même objet que les dispositions ci-dessus rentreraient comme elles dans le cadre de l'invention.
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La présente invention a pour objet un oscillateur électro- nique HP du type comportant une ligne de transmission accordée entregrille et plaque.
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