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Il Circuits accordés utilisant des gaz résonnants comme élé- ments sélectifs de fréquence ".
La présente invention concerne la production et la trans- lation d'énergie électromagnétique à des fréquences ultra- élevées.
Parmi les objets de l'invention on peut citer : le choix d'une bande étroite désirée de fréquences de micro- ondes à partir d'une bande plus large présente dans un système de micro-ondes; la stabilisation des oscillations d'un générateur de micro-ondes à une fréquence désirée; la modulation de ces oscillations, en amplitude ou en fréquen- ce, en accord avec un/signal; la démodulation des oscilla- tions de micro-ondes modulées en amplitude ou en fréquence et la détection du signal qu'elles contiennentg et la créa-
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tion d'un étalon de fréquence ultra-élevée par ranrort auquel des dispositifs résonnants de différents types peuvent être calibrés.
Ces objets et d'autres objets sont atteints, suivant l'invention, par l'utilisation , de façon nouvelle, des caractéristiques naturelles d'absorption de résonance molé- culaire de certains gaz. On a découvert que des molécules individuelles de différentes substances manifestent un com- portement de résonance aigu en présence de champs électro- magnétiques de fréquence ultra- élevée, la ou les fréquen- ces de résonance étant caractéristiques de la molécule par- ticulière .
Lorsque ces substances existent sous forme de gaz, la séparation entre des molécules voisines est telle que le couplage dynamique entre chaque molécule et son entourage est d'un ordre inférieur.Par conséquent, une masse d'un tel gaz résonne à la même fréquence que le fait chacune des molécules individuelles qui le composent, et aux fréquences voisines dans une bande d'absorption de résonance relativement étroite, tandis que la quantité d'énergie des micro-ondes absorbée lors de la résonance est fortement accrue en comparaison de l'énergie absor- bée par une molécule unique .
Conformément ù l'invention, les caractéristiques d'ab- sorption de résonance des différents gaz sont utilisées de la façon suivante. Une masse de gaz ou d'un mélange de gaz, ayant une ou des bandes d'absorption résonante à une ou des fréquences désirées, est enfermée dans une chambre appropriée à une pression convenable, et y est exposée à l'action d'un champ de micro-ondes . Par exemple, le gaz peut être confiné dans un tuyau, lampe, guide d'ondes ou chambre parois réfléchissantes. L'énergie desmicro- ondes des fréquences comprenant la bande d'absorption du gaz peut être dirigée dans le réceptacle par un circuit,
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et, après avoir été soumise à une absorption sélective à la fréquence de résonance du gaz, elle peut être éliminée par un autre circuit.
Les micro-ondes peuvent être intro- duites dans le gaz et être extraites de celui-ci par l'intermédiaire de fenêtres appropriées en une matière telle que le mica, qui est transparente à l'énergie desmicro- ondes mais confine le gaz dans la partie du système, dans laquelle l'absorption doit avoir lieu . Le gaz absorbe cer- taines fréquences composantes présentes dans l'énergie des micro-ondes incidente, et réduit l'intensité de ces compo- santes dans l'onde de sortie. Le déficit qui en résulte dans l'énergie des micro-ondes d'une ou de fréquences parti- culières peut être évalué de différentes manières.
Par exemple, en équilibrant l'onde qui a êté modifiée, par passage à travers le gaz par rapport à une onde qui n'a pas subi une telle modification, et utilisant la différence d'énergie, une passe-bande de fréquences peut être assurée à l'appareil considéré comme un tout , coïncidant en fréquence avec la bande d'absorption du gaz. Ou bien, deux absorbeurs sélectifs de ce genre ayant des fréquences de résonance différentes peuvent être accouplés à la sortie d'une source d'oscillations de micro-ondes et un signal peut être dérivé de chacun d'eux en relation avec le degré auquel la fréquence de la source diffère de la fréquence de résonance.
Ces deux signaux peuvent alors être appliqués de façon différentielle à une électrode de contrôle de la fréquence de la source, qui la fait osciller de façon sta- ble à une fréquence intermédiaire entre les fréquences de résonance des deux gaz.
La largeur de la bande d'absorption de résonance du gaz peut être élargie ou rétrécie comme on le désire par réglage de la pression du gaz. De cette manière le "Q" (fac- teur de qualité) et, dès lors, l'acuité de l'accord peut
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être contrôlée à volonté. La situation des bandes de réso- nance sur l'échelle des fréquences peut être modifiée confor- mènent à l'effet STARK ou à l'effet ZEEMAN, par applica- tion d'un champ électrique auxiliaire ou d'un champ magné- tique auxiliaire d'une orientation appropriée par raport au champ de micro-ondes. Par application de tels champs auxiliaires à des fréquences de signaux, la modulation de la fréquence de signalisation de l'énergie desmicro-ondes neuf être assurée.
Le coefficient d'absorption de nombreux gaz pour les micro-ondes d'une fréquences déterminée dépend de la pré- sence ou de l'absence d'un champ de micro-endos d'une fréquence différente. Ceci permet à l'énergie absorbée de l'énergie desmicro-ondesincidente d'une première fréquence d'être modifiée à volonté par irradiation du gaz au moyen d'énergie des micro-ondes d'une seconde fréquence. Ainsi, conformément à un autre aspect de l'invention,une modula- tion d'amplitude peut être communiquée à une micro-onde en la faisant passer à travers un gaz en résonance, en irradiant le gaz par une autre micro-onde,par' exemple un faisceau infra-rouge, et en faisant varier l'irradiation sous l'influence d'un signal de modulation désiré.
L'invention n'est pas limitée à l'emploi d'un ou de gaz quelconques en particulier. Différents gaz présentent des effets d'absorption de résonance à différentes fréquen- ces, de sorte que le choix du gaz dépend principalement de l'intervalle de fréquences présentant de l'intérêt.
Pour obtenir des effets analogues (les fréquences voisines, il peut être avantageur d'employer des gaz de propriétés chimiques semblables mais différents au point de vue isotopique; par exemple, de l'ammoniac xxxxaxxx ordinaireN14H3 et de l'ammoniac lourd N15H3.
La forme et le volume du réceptacle de gaz dépendent du
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coefficient d'absorption du gaz choisi . Par exemple, pour assurer une perte d'absorption donnée avec un gaz de faible coefficient d'absorption, il est nécessaire de faire passer les micro-ondes à travers une plus grande masse de gaz, et par conséquent, il faut employer un tube de confinement ou guide de longueur plus grande, que ce qui est nécessaire pour obtenir la même absorption avec un gaz de coefficient plus élevé.
De même, si une chambre est utilisée au lieu d'un guide, et que des passages successifs de l'énergie des micro-ondes sont effectués pour obtenir l'absorption exigée , un plus grand nombre de circuits, et par conséquent un coefficient de réflection supérieure des parois intérieures est néces- saire pour un Zaz dont le coefficient d'absorption est faible que pour un gaz dont le coefficient d'absorption est élevé.
L'invention sous ses aspects indiqués ci-dessus et sous d'autres aspects subsidiaires ou apparentés apparaîtra clairement au cours de la description détail- lée de certaines de ses réalisations préférées en se référant aux dessins ci-annexés dans lesquels :
La fig. 1 est une représentation schématique d'un appareil indicateur de la caractéristique d'absorption sélective d'un gaz à résonance moléculaire en fonction de la pression du gaz et de la fréquence; la fig. 2 est un diagramme donnant en ordonnées la caractéristique de transmission d'un gaz à résonance moléculaire en fonction de la fréquence prise comme abscisse , pour différentes pressions; la fig. 3 représente un équivalent de circuit électrique d'un système comprenant un gaz en résonance ayant une seule bande d'absorption;
la fige 4 représente un équivalent de circuit
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électrique d'un système comprenant un gaz en résonance deux bandes d'absorption, la fig. 5 représente un diagramme donnant en ordonnée la caractéristique de transmission d'un gaz à résonance moléculaire à deux bandes d'absorption voisines, en fonction de la fréquence portée en abscisses pour diffé- rentes pressions;
la fig.6 est une représentation schématique d'un apparcil passe-bande de micro-ondes utilisant la résonance moléculaire d'un gaz; la fig.7 7 représente un diagramme donnant en ordonnée la caractéristique de transmission de l'appareil de la figure 6 obtenue sur un gaz à une bande d'absorption uni- que, en fonction de la fréquence portée en abcisse ; la fig. 8 est un diagramme représentant en ordonnée la caractéristique de transmission de l'appareil de la figure 6 obtenue sur un gaz possédant deux bandes d'ab- sorption voisines, en fonction de la fréquence portée en abcisse ;
la fig. 9 est une représentation schématique d'un appareil de passe-bande de micro-ondes pouvant remplacer cel;i de la figure 6; la fig. 10 est une représentation schématique d'une source d'oscillations de micro-ondes dont la fréquence est stabilisée à la fréquence de résonance d'un gaz à résonance moléculaire, qui, son tour, varie suivant le réglage d'un signal pour produire une onde modulée en fréquence; la fig. 11 est une section transversale du réceptacle à gaz de la figure 10, suivant la ligne 11-11; la fig. 12 représente un diagramme expliquant le fonctionnement de l'anpareil de la figure 10;
la fig. 13 représente un schéma d'une source d'os- cillations stabilisées par un gaz, de fréquence de signa- lisation modulée par un signal, pouvant remplacer l'appa-
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reil de la figure 10; la fig. 14 est une représentation schématique d'un oscillateur à fréquence stabilisée du type dénommé "à courbe de résonance, croisée" utilisant les caracté- ristiques d'absorption de résonance de deux gaz diffé- rents ; la fig. 15 est un diagramme expliquant le fonctionne- ment de l'appareil de la figure 14; ' la fig. 16 est une représent-ation schématique d'un oscillateur à fréquence stabilisée utilisant la ca- ractéristique de phase d'un gaz à résonance moléculaire;
la fig. 17 est une représentation schématique d'un appareil de démodulation d'une onde de réception à fré- quence modulée; la fig. 18 est un diagramme expliquant le fonctionne- ment de l'appareil de la figure 17; la fig. 19 est une représentation schématique d'un appareil de modulation en amplitude du débit d'une source de micro-ondes, en utilisant la résonance moléculaire d'un gaz et l'action de radiations infra-rouges sur cette ré- sonance; la fig. 20 est une représentation schématique d'un appareil de démodulation d'une onde de réception à amplitu- de modulée; la fig. 21 est une représentation schématique d'un appareil pouvant remplacer celui de la figure 19, utilisant un champ auxiliaire de fréquence de signalisation pour la modulation; la Fig. 22 est un diagramme expliquant le fonction- nement de l'appareil de la figure 21 ;
la fig. 23 est une représentation schémat'ique d'un appareil de modulation d'amplitude encore différent; la fig. 24 est un diagramme expliquant le fonction-
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nement de l'appareil (le la figure 23;
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la fig. 2.5 est une représentation schématique, d / L:.n appareil convenant à l'étalonnage d'une cavité résonnante de micro-ondes par rapport à la résonance moléculaire d'un gaz. la fig. 28 est une représentation schématique d'un
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filtre passe-bande de rÜc]v)-onues utilisant la résonance moléculaire dqlrl :5; et la fig. 27 est un diagramme expliquant le fonctionne- ment de l'appareil de la figure 26.
De même que pour les diagrammes des figures 2,5, 7 et
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8, les diagrammes des figures 12, 15, 16, 22, 24 et 27 sont obtenus en portant/en ordonnée les caractéristiques
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de transmission et ev abcisse les fréquences.
Si on se réfère maintenant aux dessins, la figure 1 représente un dispositif à décharge électronique possédant uen enveloppe sous vide 10 contenant une cathode 11,
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un dispositi de chauffage 12 de la cathode, un col.1imateur 13, une paire d'écrans à hauts potentiels 11., 15 et une électrode de répulsion 16,Les écrans sont supportés par des anneaux en forme de disques passant entièrement à tra- vers la paroi diélectrique du tube 10 et se terminant -car des flasques s'étendant vers l'extérieur, contrelesquels reposent les bords intérieurs d'un résonateur a cavité toroï-
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dale 17.
Par ses écrans 14, 15 , et le répumseur l6 polarisé Dar les batteries 18, 19, l'appareil fonctionne comme oscil7¯a;eLr à répulsion ")our la production d'oscillations d'une fréquence déterminée pr.i.nci.ualement par i configu- ration du résonateur 17, la vitesse des électrons lors de leur passage travers l'espace entre les écrans 14, 15 et la durée de transit s'écoulant entre la sortie d'un élec- tron s'échappant de l'espace entre les écrans et son retour dans cet espace en revenant de la région de l'électrode de répulsion.
Cette durée de transit est une fonction
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de la vitesse à laquelle les électrons émergent du plan de la grille 15 dans leur course vers le répulseur 16 et de la différence de potentiel entre la grille 15 et le répulseur 16. Par conséquent, la variation de cette diffé- rence de potentiel influence la fréquence des oscillations produites par l'oscillateur . Une résistance variable à prises 20 connectée aux bornes de la source de voltage anodique 19 permet un réglage rapide de cette différence de potentiel et par conséquent de la fréquence des oscilla- tions.
Un type quelconque de générateur d'oscillations à fréquence ultra-élevée peut être employé, en donnant la préférence à un appareil facile à accorder. L'oscillateur à répulsion qui vient d'être décrit est choisi uniquement à titre d'exemple.
Les oscillations produites par l'oscillateur forment un champ d'oscillations à l'intérieur du résonateur 17'.
L'énergie oscillatoire est fournie par le résonateur 17 à travers une ouverture ou un appareil d'accouplement à orifice 21 vers un guide d'onde de sortie 22 possédant des parois tubulaires conductrices de toute section transversale appropriée, par exemple circulaire ou rectan- gulaire.
Une chambre de confinement de gaz 23 est accouplée au guide d'onde de sortie 22, par exemple par l'intermédiaire d'une fenêtre de mica 24 qui laisse passer l'énergie élec- tromagnétique du guide d'onde dans la chambre à gaz 23 et confine le gaz à l'intérieur de la chambre. La chambre à gaz peut avoir différentes formes, et est représentée sur la figure ,à titre d'exemple, comme étant une prolongation matérielle du guide d'onde 22, c'est-à-dire une structure tubulaire ayant la même section transversale que le guide d'onde de sortie 22 et ayant des parois conductrices.
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L'autre extrémité de la chambre 23 est accouplée de façon analogue par l'intermédiaire d'une fenêtre de mica 25 à un guide d'onde terminal 26 qui, à son tour, est accounlé à une chambre de sortie 27 comprenant un détecteur de micro-onde 28 avec ses connexions de prélèvement . Le dée tecteur peut être de tout type préféré , mais est de pré- férence un détcteur redresseur à contact punctiforme du type au silicium de haut rendement. Le détecteur nossède un circuit de sortie pour courants détectés de basse fréquence qui traversent le conducteur isolé 29, qui peut être entou- ré d'une capacité concentrique 30 en by-pass . Le circuit de sortie est relié à un appareil d'utilisation approprié représenté ici à titre d'exemple par un appareil de mesure 31.
Une matière dont les molécules sont résonnantes pour une certaine fréquence comprise dans l'intervalle de fréquences intéressant, est introduite sous forme de gaz dans la chambre 23 au moyen d'une vanne 32 et sa pression est réglée à une valeur appropriée au moyen d'une pompe 33. Le gaz peut être homogène au point de vue moléculaire ou être un mélange de deux ou de plusieurs substances gazeuses. Le choix du gaz ou des gaz est dicté par différen- ces considérations, dont la principale est l'emplacement de l'échelle de fréquences où on désire fixer le point ou les points de résonance.
En prenant comme exemple l'ammoniac ordinaire, ce gaz présente un nombre de résonances au voisinage de 24.000 mégacycles par seconde, dont le plus intense est situé à 23.870 mégacycles. ii 1;a pression atmosphérique,les bandes d'absorption sont larges et se recouvrent mutuelle- ment, mais aux pressions plus basses, elles apparaissent sous :or,ne de bandes distinctes . L'absorption d'énergie des microondesd'une fréquence de 23.870 mégacycles par la bande
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la plus intense est de 0,2 décibel pour 30,48 centimètres de passage unique dans la chambre du guide d'onde .
L'absorption est moindre à des fréquences supérieures et inférieures à la fréquence de résonance, en sorte qu'une absorption notable a lieu sur une bande de fréquen- ces s'étendant depuis un point situé en dessous de la fréquence de résonance jusqu'à un point situé au-dessus de cette fréquence . La "demi-largeur" de la bande (largeur totale de la bande pour laquelle l'absorption est au moins égale à la moitié de l'absorption à la fré- quence de résonance) est d'environ 1010 cycles par- secon- de à la pression atmosphérique . La largeur de la bande d'absorption dépend de la pression du gaz, et en rédui- sant la pression du gaz à 10-5 atmosphères, on peut ob- tenir une courbe de résonance très aiguë dont la demi- largeur est de 105 cycles par seconde .
Cette bande de résonance très étroite correspond à un "Q" d'environ 3 x 105 .
L'aire de la courbe de résonance est proportionnelle à la quantité totale d'absorption, qui dépend du nombre de molécules excitées par le champ de micro-ondes. Le nombre de molécules excitées est proportionnel au nombre de molécules présentes, et par conséquent à la pression.
Par conséquent, lorsque la pression est réduite, l'ab- sorption totale est diminuée . En même temps, une ré- duction de pression est accompagnée d'un accroissement de l'espace géométrique entre les molécules de gaz voisi- nes et par conséquent d'une diminution de l'accouple- ment dynamique existant entre elles, en sorte que l'absorption est concentrée en un endroit plus; proche de la fréquence centrale de la bande d'absorption. L'expé- rience montre que ces deux effets se compensent mutuelle- ment , en sorte que l'absorption à la fréquence centrale
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est en bonne approximation indépendante de la pression, tandis que la largeur de la bande est proportinnelle à la pression.
Lorsqu'on fait varier le potentiel du répulseur 16,en faisant varier ainsi la fréquence d'oscillation de la source depuis une valeur inférieure à la fréquence molécu- laire jusqu'à une valeur supérieure à celle-ci, on trouve que l'énergie des micro-ondes absorbée par le gaz augmente jusqu'à un maxmmum correspondant à la fréquence de résonan- ce, puis diminue, tandis que l'énergie transmisetravers le gaz pour a ctionner le détecteur 28 et provoquer une dé- vation de l'appareil 31 se comporte de façon opposée, c'est-à-dire qu'elle tombe à un minimum à la fréquence de résonance du gaz nuis monte à nouveau à sa valeur d'origmne.
de comportement est représenté sur la fil:;' qui représente la courbe de variation de la caractéristique de transmission du gaz sous différentes conditions de nression. La figura est idéalisée de telle sorte que seule la résonance principale du gaz est indiquée, des résonances de moindres importances étant laissées de côté .
Il résulte de l'examen de la figure que, pour les pressions très basses indiquées par la courbe P1' aucune absorption n'a sensiblement lieu excepté au voisinage immédiat de la fréquence de résonance fo' où la courbe de transmission orésente une pointe aiguë vers le bas, dont le point le plus bas est situéà la fréquence de résonance. Lorsque la pression du gaz est augmentée, le comportement de résonan- ce est représenté de façon plus exacte par la courbe de résoaanse plus large et finalement, lorsqu'on s'approrésoaanes plus large P2 et finalement, lorsqu'on s'appro- che de la pression atmosphérique , par la courbe encore plus large P3 .
On observe que l'absorption de pointe est la même gour les trois courbes.
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Un circuit électrique approximativement équivalent à un gaz ayant une pointe d'absorption unique est représen- tée par la figure 3. Sur cette figure , les bornes AA sont les bornes d'entrée d'une ligne de transmission 40 et les bornes BB sont les bornes de sortie . L'enrou- lement primaire 41 d'un transformateur 42 est mis en dérivation sur la ligne de transmission. Le couplage entre l'enroulement primaire 41 et l'enroulement secon- daire 43 est variable comme indiqué par une flèche 44.
L'enroulement secondaire 43 est relié en série à un condensateur 45, un élément d'inductance variable 46 et une résistance variable 47. La variation de la résistance 47 qui fait varier le "Q" et l'acuité de l'accord du circuit équivalent, correspond à la variation de la pres- sion du gaz. Une variation de l'élément d'inductance e variable 46 sur un/large gamme de fréquences, modi- fiant ainsi la fréquence de résonance du circuit équiva- lent, correspond à la substitution d'un gaz par un autre . Une résistance 48 est interposée dans la ligne entre les bornes d'entrée AA et le circuit 41-47, et à la fréquence où le circuit est en résonance, il absorbe de l'énergie .
La chute de voltage aux bornes de la résistance 48 donne lieu à une diminution de l'énergie disponible aux bornes de sortie BB, en cas de résonance par rapport à celle qui est appliquée aux bornes d'entrée AA. la figure 4 représente un circuit électrique équi- valent à un gaz ayant deux bandes d'absorption résonnante d'environ la même grandeur . Dans ce cas, les différents paramètres ont le même effet que ceux décrits plus haut en ce qui concerne la figure 3, la différence étant due à ce que les deux circuits 48, 48' sont accordés à différentes fréquences et ne sont pas accouplés mutuelle- ment l'un à l'autre.
Le comportement de ce circuit équi-
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valent est le même, par exemple, que celui d'un mélange de deux gaz différents, dont. chacun présente une seule bande d'absorption en résonance, les deux bandes étant centrées à des fréquences f1 et f2 Les résistances 49, 49' sont/intercalées pour simuler la perte d'énergie à la résonance entre les bornes d'entrée A'A' et les bor- nes de sortie B'B. la figure 5 représente la caractéristique de trans- mission d'un tel gaz pour trois valeurs différentes de la pression.
Comme précédemment,la résonance la plus aeguë est obtenue peur la pression la plus basse, et dans la courbe P1' une portion notable de l'échelle de fréquence intermédiaire entre les deux pointsd'ab- sorption n'Indique aucune quantité appréciable d'absorp- tion. Lorsque la pression est augmentée jusqu'à une valeur P2' chacune des deux bandes d'absorption étroi- tes devient plus large, de sorte qu'à cette région de fréquences intermédiaires il ne se produit qu'une faible réduction de l'absorption à la fréquence moyenne, comparée à l'absorption à l'une ou l'autre des fréquences f1 et f2 Lorsque la pression est encore augmentée davan- tage,
jusqu'à une valeur p3' cette faible réduction elle-même disparaît et il en résulte une large bande d'absorption unique .
Pour la pluoart des applications pratiques, une passe-bande de fréquence large ou étroite est préféra- ble à une bande d'absorption, et un appareil présentant les caractéristiques d'un filtre passe-bande ou d'une série de circuits accordés peut être construit de différentes manières, en se basant sur les caractris- tiques d'absorption des gaz. La figure 6 estune repré- sentation schématique d'un tel système . Dans cet appareil, les oscillations d'une source convenable de
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micro-ondes 50, qui peut par exemple être un oscillateur du genre de celui de la fig. 1, sont bifurquées dans deux branches du guide d'ondes 51, 52, dont l'une, 51, contient un gaz à absorption résonnante tandis que l'autre 52 n'en contient pas.
Le gaz peut, comme précé- demment, être renfermé entre des fenêtres de mica 24, 25 dans une chambre 23, qui, comme précédemment, peut être la continuation des parties de guide situées au delà des fenêtres, et le gaz peut être introduit au moyen d'une vanne 32 et sa pression réglée par une pompe 33, comme auparavant . es deux branches sont reliées entre elles par un connecteur de guide d'ondes hybride 53.
Ce connecteur hybride comporte quatre branches, dont trois se situent dans le plan électrique et une dans le plan magnétique . Ledeux branches d'entrée 51, 52 raccordées respectivement au trajet à gaz et au trajet sans gaz , et la branche de sortie 54 se situent dans le plan électrique, tandis que la quatrième branche du plan magnétique 55 se termine par un appareil d'absorp- tion convenable quel-conque, par exemple un bloc de matière absorbante 56 en forme de coin pouvant compren- dre du carbone qui est ou bien lié par une matière plasti- que ou recouvert d'une matière céramique .
Grâce à cette construction, la branche 54 du guide de sortie transmet une quantité d'énergie proportionnelle à la différence entre les énergies des deux branches d'entrée 51', 52' tandis que la branche fermée 55 située dans le plan magnétique transmet et dissipe une quantité d'énergie proportionnelle à leur somme.
Le guide de sortie 54 est accouplé à une chambre 57 comprenant un détecteur de micro-ondes 58 connecté à une utilisation ou charge convenable quelconque, représentée par un appareil de mesure 59. La chambre
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de détecteur et l'appareil de mesure peuvent être semblables
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ceux décrias nrécédemment en référence à la figure 1.
Ainsi, en 1¯'absence de résonances de gaz, les énergies dans les deux branches 51' 52's'équilibrent et la branche d sertie 54 ne transmet aucune énergie . Au
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fur et à 7les',re que la fréquence de l'énergie d'entrée venant de la source 50 est progressivement modifiée,je point de résonance du gaz est approché et le gaz absorbe une certaine quantité d'énergie dans la branche contenant le gaz 51, en sorte que cette énergie n'est plus capable exempte d'annuler l'énergie de la branche/de gaz . La différence d'énergie, qui est maintenant différente de zéro,
se transmet par le guide de sortie 54 dans lachambre 57
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pour influencer le détecteur 5- lê:"\lidemL1ent, un tel système présente un comportement tel que représenté à la
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fig. 7, c'es'.-à-dire que la transmission de l'appareil considéré co me un tout est très faible, excepté au voisi- nage de la passe-bande de l'appareil qui correspond exacte- ment à la bande d'absorption du gaz. Du plus, il est
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''vLd'.jnt que 1:.i 1:-<>..; i.i de la pa:;:I;-b;I1ct(; dn l t;1 r\l)él()i ;)(;t.(, être réglée sn modifiant la pression du gaz qui modifie la largeur de la bande d'absorption du gaz.
Ainsi, au fur et à mesure de l'augmentation de la pression, l'appareil de- la Fig, 6 présente successivement des comportements qui
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sont représentés #oar les courbes pl, P2 et p3 de la Fi-1, 7. l'our assurer un équilibre optimum de l'énfrgie dans les deux Dassa[e 51', 51± 1 en l'absence d'une résonance de gaz, ur un af;'aib7¯i..eXr 60 et u" décaleur de phase 61, qui peu- vent être de tout type désiré, peuvent avantageusement être intercalés dans le passage sans gaz 52 . Ces appareils eu- vent être réglés en l'absence de résonance de gaz, jusqu'à ce que la lecture à l'appareil 59 soit réduite à un mimi- mum.
Si alors, le gaz à bande d'absorption unique dans la
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chambre 23 de la fig. 6 est remplacé par un gaz ayant deux bandes d'absorption , ou par un mélange de deux gaz possédant chacun une bande d'absorption , la transmission du gaz varie comme il représenté sur la fig. 5 et la trans- mission de l'appareil considéré comme un tout est représen- tée par la fig. 8, chacune des bandes d'absorption à basse pression du gaz réapparaissant comme passe-bande à basse pression de l'appareil. Lors de l'augmentation de la pres- sion, ces passe-bandes peuvent être élargies jusqu'à se re- couvrir, et donner la courbe de transmission P3 de la Fig.8.
On peut conclure de ceci que l'appareil dans son ensemble présente les caractéristiques d'un filtre à large bande.
La fig. 9 représente une disposition pouvant rempla- cer celle de la Fig. 6 dans laquelle on tire parti des caractéristiques d'un amplificateur à réaction. L'énergie d'entrée, venant par exemple d'un oscillateur 50 semblable à celui de la fig. 1, entre dans le système, par l'inter- médiaire d'un guide 65, qui est accouplé à un amplificateur 66 dont la largeur de bande est, de préférence, notable- ment supérieure à la ou aux bandes d'absorption du gaz ou des gaz à utiliser. La sortie de l'amplificateur est formée par un guide 67 vers une chambre 57 renfermant un détecteur 58 relié à un appareil de mesure 59 ou à une autre utili- sation comme précédemment . Au guide de sortie 67 est accouplé un guide de réaction 68. formant un circuit pour l'énergie de réaction,de la sortie de l'amplificateur vers son entrée .
Une chambre à gaz 23, terminée par des fenêtres en mica 24, 25 comme précédemment et contenant un gaz approprié, est connectée en série dans ce circuit. Après la chambre à gaz, on intercale un décaleur de phase 69.
Le guide de réaction est accouplé au guide d'entrée 65 par l'intermédiaire d'un accouplement de direction 70 qui peut être du type décrit dans une demande de brevet
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des Etats-Unis au nom de W.W. Mumford n 540.252 déposée le 14 juin 1944 Cet appareil permet le passade de l'é- nergie du circuit de réaction au circuit d'entrée 65, mais empêche son passage dans le sens inverse . Comme précédemment, le gaz meut être introduit dans la chambre à gaz 23 par l'intermédiaire d'une vanne 32 et sa pres- sion peut être réglée au. moyen d'une pompe 33.
On sait d'après la théorie des amplificateurs à réac- tion que le comportement d'un tel système neuf être reprê- senté par l 1 expression :
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où E est le voltage à la sortie, le voltage à l'entrée, la transmission de l'amplificateur lui-même et /3 la transmission du circuit de réaction.
En général, chacun des nombres # et 3 sont des nombres complexes et sont fonction de la fréquence
Lorsque le produit #ss est grand par ranport à l'unité, comme on peut le constater en effectuant ce remplacement dans la formule, la transmission du système considère comme un tout est sensiblement égale à 1/ss Puisque (Fig. 2) la transmission ss du gaz est moindre à la fréquence de résonance qu'aux autres fréquences , la transmission du système, dans son ensemble est , de façon correspon@@te plas élevée.
La coïncidence en '.)hase entre l'énergie d'entrée et l'énergie de réaction est assurée par un réglage co@rect du décaleur de phase 69. Le système constitue effectivement un filtre à bande étroite .
La fig. 10 illustre l'application de l'invention à la stabilisation de la fréquence d'une source d'oscilla- tions à la fréquence de résonance d'un gaz. L'oscilla- teur à stabiliser peur prendre différentes formes,et est représenté ici, à titre d'exemple, comme comprenant
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une enveloppe diélectrique 75 contenant un élément de chauffage 76, une cathode 77, un collimateur'78, deux grilles ou écrans 79,79 définissant un intervalle d'en- trée, deux grilles ou écrans 80,80 définissant un inter- valle de sortie, et une électrode collectrice 81. Les écrans de 1''intervalle d'entrée 79 sont reliés à un résona- teur d'entrée en forme de tore 82 et les écrans de l'in- tervalle de sortie 80 sont reliés à un résonateur de sortie en forme de tore 83.
L'intervalle d'entrée et l'intervalle de sortie sont séparés par un espace intermé- diaire 84. Comme il est bien connu, un appareil de ce genre peut être mis dans un état d'auto-oscillation par ren- voi d'une partie de l'énergie du résonateur de sortie 83 aurésonateur d'entrée 82 par exemple, au moyen d'un guide d'ondes 85. La fréquence des oscillations dépend de la construction des résonateurs 82, 83 et des caractéristiques du/circuit de réaction, qui comprend, de préférence, un affaiblisseur 86 et un décaleur de phase 87. De l'énergie peut être enlevée du résonateur de sortie par exemple par un guide d'onde 88 qui y est accouplé.
Conformément à l'invention, la fréquence des oscilla- tions de l'appareil est stabilisée à la fréquence de résonance du gaz par connexion, en parallèle avec le cir- cuit de réaction, d'un second circuit de réactiçn 89 contenant la chambre à gaz 90. Ces deux circuits en paral- lèle peuvent être l'accordés au moyen d'un T hybride 91, dont le bras de sortie 92 situé dans le plan électrique est accouplé au résonateur d'entrée 82, tandis que le bras 93 du plan magnétique se termine par un absorbeur 94, comme dans le cas de la Fig. 6.
La chambre à gaz 90 peut être du type décrit antérieurement formant une continua- tion électrique des guides 89, 89' qui lui fournissent de l'énergie et la leur enlève , le gaz étant renfermé
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dans une enceinte déterminée par des fenêtres de 1:iic-:,: 24, 25. Si on le préfère, elle peut avoir une section trans- versale plus grande que le guide d'alimentation, auquel
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une r à f 1- <> c # . i. :> : : se promut', (1. c ii .i: < j 1 : ; : cxtr"rl1 Lt,(, en sorte que des ondes 'permanentes sont :;ro:1;-:5¯is:s dans la chambre a gaz. Ceci permet une réduction COns7¯ft('r able de la longueur de la chambre à gaz pour une quantité donnée d'absorption du gaz.
Comme précédemment,le gaz peut être introduit au moyen d'une vanne 32 et sa pres- sion est réglée par une pompe 33.
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"0\l1;:1e expliqué plus haut en référence a la fig. Ó, la somme des énergies arrivant au point de jonction par l'intermédiaire des deux circuits 85. 89 s'introduisent dans le shunt ou bras 93 du nlan magnétique du T hybride
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91 et est dissipée dans l'afFaiblisseur qui, comme pré- c .d,:n:ent, peul; êtl"e un bloc oiseauté ,JE: matière contenant du carbone, ou une substance analogue . La différence entre ces deux énergies passe dans le bras de sortie
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92 du T.
Lorsque l'affaiblisseur Ùio et le rtécaleur de ;:hase 87 dans la branche principale du circuit de réac- tion sont convenablement réglés, aucune énergie ne sera transmise du résonateur de sortie83 au résonateur d'en- trée 82, excepté aux fréquences auxquelles le gaz accuse u@e absorption résonnante .
Dans ce cas , la réaction par l'intermédiaire du passage 89 contenant le gaz, sera
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diminuée comparativement la réaction par l'intermédiai- re du passage exempt de gaz 85, en sorte que l'énergie de cette fréquence fait retour du résonateur de sortie vers le résonateur d'entrée, et cause ainsi l'entretien des oscillations à cette fréquence, mais non à une au- tre . Cette fréquence est indiquée par la pointe de la courbe de transmission E de l'appareil considérédansson ensemble , c'est-à-dire la fréquence fde la fig. 12.
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Par application appropriée d'un champ électrique ou magnétique auxiliaire au gaz, sa bande d'absorption de résonance peut être séparée en deux ou plusieurs bandes d'absorption séparées, dent l'une est un peu plus basse et l'autre un peu plu.; haute que la bande originale sur l'échelle des fréquences. La séparation de la bande d'ab- sorption du gaz a pour résultat de scinder la passe-bande du circuit de réaction en forme de pont et par conséquent de l'appareil dans son ensemble. Ceci est représenté à la Fig. 12 où la courbe Ereprésente la passe-bande de l'appareil avant l'application du champ auxiliaire et la courbe E1 la passe-bande après l'application d'un tel champ auxiliaire.
Sur la figure, le champ auxiliaire est représenté comme étant appliqué dans une direction parallèle au plan du dessin,c'est-à-dire perpendiculairement à la direction de propagation et parallèlement au vecteur électrique des micro-ondes. Il provient d'une source de polarisation telle qu'une batterie 97 accompagnée d'une source de si- gnaux, par exemple, une source d'énergie de fréquence vocale telle que celle provenant d'un microphone 98, d'un amplificateur y associé 99 et d'un transformateur 100. Ces deux sources sont accouplées en série et respectivement aux parois conductrices supérieure et inférieure 101, 102 de la chambre 90 contenant le gaz. Ces parois peuvent être isolées du reste du système par l'intermédiaire des fenêtres en mica 24, 25.
La paroi supérieure peut de même être isolée de la paroi inférieure par des conden- sateurs de blocage 103 à diélectrique solide, comme in- diqué sur la fig. 11.
Ce n'est que lorsque le voltage de la source conti- nue de polarisation 97 est appliqué que des oscillations se produisent au point A ou au point B de la seconde courbe de la fig. 12. Si on s'approche de la fréquence
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de résonance par le bas, ces oscillations se produisent au point A et ont une fréquence f1 Si on s'approche de la résonance par le haut, elles se produisent à la fréquence su. npose que les oscillations produisent à @ f2.
Si on suppose que les oscillations se produisent .la fréquence f1' lorsque le champ auxiliaire est accru ou diminué par application de la source de fréquences de signa- lisation , la fréquence d'oscillation se déplace de la fré- quence f1 vers la fréquenee f'1 située sur la courbe de transmission E2' dont la pointe se situe au point A', pour une valeur différente du champ auxiliaire appliqué.
Etant:, donné que la grandeur du champ auxiliaire varie sui- vant une fréquence de signalisation provenant de la source de fréquence de signaux 98, de même la fréquence d'auto- oscillation du système oscillant condidéré comme un tout varie suivant la fréquence de signalisation de cette source 98. Il en résulte qu'on obtient des oscillations de fré- quence ultra-élevées stabilisées, dont la fréquence est modulée suivant un signal.
La figure 13 représente une disposition de source d'oscillations à fréquence modulée stabilisée pouvant remplacer celui de la fige 10, la différence consistant en ce que le champ auxiliaire est appliqué par voie maané- tique au lieu de l'être par voie électrique .
L'oscillateur avec ses différentes électrodes, chambres de résonance et passades de réaction en forme de pont, peut être sensiblement le même que celui décrit précédemment en référence à la Fig. 10, si ce n'est que la chambre à gaz 90' peut être entourée d'une bobine 106 et que les bornes de blocage 103 de la fig.
10 peuvent être omis. Pour la commodité , une résistance variable 107 est représentée,re- liée en série la source de polarisation 108 et la source de fréquence de signaux 98, 99 pour faire varier l'intensité du courant continu qui traverse la bobine 106 et qui déter-
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mine l'importance de la subdivision de la bande d'ahsorp- tion de résonance du gaz et par conséquent la fréquence de l'auto-oscillation de l'appareil considéré comme un tout.
La fig. 14 illustre l'application de l'invention à la stabilisation d'une source d'oscillations suivant un mode opératoire quelque peu différent. Dans cette figure, l'oscillateur à stabiliser est pris à titre d'exemple comme étant semblable à celui de la fig. 1 décrite ci- dessus. L'énergie de sortie peut être appliquée à une utilisation désirée en partant du résonateur 17 par l'intermédiaire d'un guide d'ondes 110 ayant des parois tubulaires conductrices.
Un système discriminateur de stabilisation de la fréquence des oscillations introduites dans le guide d'ondes 110 comprend deux chambres à gaz résonnantes 111, 112 accouplées au guide d'ondes par les fenêtres en mica 24, 24' espacées l'une de l'autre d'une distance de n# g/2, où n représente un nombre entier et où #g est la longueur d'onde de la fréquence stabilisée de la micro-onde mesurée le long du guide 110. Le pre- mier résonateur 111 est accordé à une fréquence légèrement inférieure à la fréquence stabilisée et le second résonateur 112 est accordé à une fréquence légèrement supérieure . Cet accord à deux fréquences différentes était assuré dans les systèmes précédents par réglage des dimensions de la chambre.
Suivant l'invention, il peu(. être assuré de façon commode en utilisant deux gaz différents ayant des coefficients d'absorption qui sont sensiblement les mêmes, par exemple deux gaz sembla- bles au point de vue chimique mais différents au point de vue isotopique, tels par exemple que l'ammoniac ordi- naire et l'ammoniac lourde . L'ammoniac ordinaire N14 H3 possède une forte résonance à une fréquence de 23.870 méga- cycles . L'ammoniac lourd N15H3 possède une forte résonance
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à une fréquence de 23.925 mégacycles .
CTest-à-dz¯re que les frr';'-1;pncpr-: de r(;SOn;1nC( des cJour isotopes d¯ff6;'r¯nts de l !al:11,10niao diffèrent d'environ 55 mégacycles- Ainsi cette paire de gaz convient pour être utilisée dans un système tel que celui représenté sur la Fig. 10 dans le- quel l'oscillateur doit être stabilisé à environ 23.900 mégacycles.
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es J(;tx n:::;omt,ems, qui constituent la partie s01c)c- tive du discriminateur de micro-ondes sont munis de chambres de sortie Il), 114 auxquelles ils sont accounlés par des fenêtres en mica 25, 25', et chaque chambre de sortie comprend un détecteur de micro-ondes avec ses con-
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nexions de prf.'lève:
.ent - Les détecteurs 115 , 116 et les chambres de sortie peuvent être conformes à la description donnée en référence à la Fig. 1 ou de tout autre type convenable . Les circuits de sortie des détecteurs sont reliés à deux condensateurs 117 et 113 disposés en séries opposées pour nroduire entre les points 119 et 119' un potentiel unidirectionnel dont la polarité dépend de ce- lui des deux résonateurs 111 et 112 dont l'accord est le plus rapproché de la fréquence instantanée des oscilla- tions engendrées, lorsqu'elles arrivent dans le guide de micro-ondes 110 de manière à ce qu'il reçoive une portion prédominante de leur énergie . La grandeur du potentiel unidirectionnel dépend de la différence de grandeur des potentiels unidirectionnels individuels appliqués aux bornes des capacités 117 et 118.
Le potentiel unidirectionnel net entre les points 119 et 119' est appliqué au circuit grille-cathode d'un amplificateur à courant continu 120. Comme on le voit sur la figure une source d'une force électromotrice de 300 volts par exemple fournit-du courant à une série de circuits comprenant la résistance 121 et les portions
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122,123 d'un potentiomètre 124. La différence de poten- tiel aux bornes de la résistance 122 est effective pour produire des courants spatiaux entre la cathode et l'anode de l'amplificateur continu 120, sa grandeur pouvant être réglée par la variation de la position d'une prise mobile sur le potentiomètre 124. Des variations de la force électromotrice unidirectionnelle appliquée à la grille causent des variations correspondantes du courant spatial de ]'amplificateur à courant continu 120.
Ces variations de courant provoquent des variations semblables de la chu- te de potentiel aux bornes de la résistance d'utilisa- tion 125. La force électromotrice nette appliquée à l'élec- trode de répulsion 16 du tube oscillateur est égalé à la différence entre la chute de potentiel aux bornes de la portion 123 'du potentiomètre et celle aux bornes de la résistance d'utilisation 125. Ainsi des variations du po- tentiel de grille de l'amplificateur 120 ont pour résultat des variations amplifiées de la fohce électromotrice appliquée à l'électrode de répulsion 16. Le rôle du potentiomètre 124 est de régler le potentiel de répul- sion à une valeur optimum aboutissant à une différence de potentiel nulle entre les points 119 et 119'.
Dans cette condition une polarisation normale est appliquée à la grille de la lampe 120 en vertu de la chute de poten- tiel dans la résistance de polarisation 121.
Les fenêtres 24, 24' qui accouplent le guide d'ondes
110 aux chambres de gaz résonnants 111, 112 situées à une' distance l'une de l'autre correspondant à un nombre en- ' tier de demi-longueurs d'ondes, ne sont pas suffisamment espacées pour empêcher l'équilibrage de différences d'in- tensités de champ oa de variations éventuelles de phases ou d'autres effets ne pouvant pas aisément être équilibrés.
En d'autres termes, les positions relatives de ces ouver-
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tures doivent, être telles que des modifications des ondes permanentes existant dans les 'uides d'ondes, autres que celles accompagnant des variations de la fréquence de l'os-
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cillateur, influencent Cha.CUnEI des chambres à gaz résonnantes de façon identique .
On comprend que lorsque la fréquence des micro-ondes
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'rl)cJli.t,0) :Jaj' 1¯'m:ci.ll¯rti:<un a 14j.;il#1¯vii et t1",'ln[';I!1i;0:; au guide 110 varie, les chambres de gaz de résonance 111, 112, donnent des réponses qui peuvent être représentés par les courbes en traits pleins et pointillés de la fig.15.
La force électromotrice de courant continu entre les points 119 et 119' est déterminée par la différence entre les
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deux réponses . .. -"-'e potentiel uniclil'ec7ionlleJ aux bonnes 'c la résistance 125 et le potentiel de 11 électrode de répul- sion 16 varient en grandeur et polarité comme il a été
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dit. Lorsque la fréquence d'oscillation a tenàance è des- cendre en dessous de la fréquence désirée , la chute de potentiel aux bornes de la résistance 125 varie dans la
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cLLrccL'¯()!1 voulue ')uur j'"C; r)U1,e111,1C:1. de répulsion alL tendance à augmenter la fréquence . Un effet opposé est üOLUllU 1JI'StlL,:; 1-,\ fl',L1.e11, des oscillations I,I'étT10In1UEt:7 au guide d'ondes 110 tend à augmenter au delà de la fréquence désirée .
Il en résulte que l'oscillateur à répulsion est hautement stabilisé en ce qui concerne sa fréquence.
A la Fig. 15 qui représente le rendement du discrimi- neteur, la courbe A est la courbe de résonance de l'une ou
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des deux chambres 111, 112 en l'absence du gaz rr,;sünnant.L:-i courbe B est la courbe de transmission du gaz a h'tU'te fréquence; par exemple 'l'ammoniac ordinaire , et la courbe C est la courbe -la* transmission du gaz à fréquence infé- ieure, par exemple l'ammoniac lourd- Les chambres a gaz doivent Être calculées, suivant des principes bien connus, de manière à être assez largement accordées comparativement à l'accord aigu des gaz.
Dans le cas de chacune des chambres
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à gaz résonnant, l'énergie ultime transmise au détecteur dépend de l'intensité du champ électromagnétique formé par les oscillations à l'intérieur de la chambre telles que réduites dans la suite par l'absorption du gaz. Pour cette raison, la courbe de transmission de chacun des gaz apparaît comme une pointe aiguë dirigée vers le bas à l'endroit ou à proximité de la pointe de la courbe de ré- sonance plus large de la chambre exempte de gaz.
Comme il est dit plus haut en ce qui concerne d'autres modifications, un guide d'ondes.allongé dans lequel des ondes permanentes ne sont pas produites, peut, si on le désire, remplacer chacune des chambres résonnantes 111, 112 et dans ce cas la caractéristique du discriminateur ne comprend pas la pointe large de la courbe A de la Fig.
15.
Au lieu d'employer dans les deux chambres des gaz qui diffèrent chimiquement ou isotopiquement , on peut employer des gaz identiques, dont la fréquence d'absorp- tion résonnante de l'un xxx est décalée par rapport à celle de l'autre par application d'un champ auxiliaire électrique ou magnétique . Dans ce but, une paroi de la chambre 111 est représentée accouplée aux autres par l'intermédiaire de condensateurs de blocage 126 et une source de potentiel 127 est intercalée entre cette paroi et'le guide 110. Le champ électrique auxiliaire résultant dans la chambre 111, par son action sur le gaz qu'elle contient, donne lieu à une séparation de la bande d'absorption en deux parties au moins, l'une de fréquence plus élevée et l'autre de fréquence moins éle- vée que la bande d'absorption du gaz dans l'autre cham- bre .
Avec cette disposition, il existe deux fréquences pour lesquelles les productions du redresseur sont les mêmes. La première est située entre la bande inférieure du gaz dans la chambre 111 et telle de la chambre 112
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tandis que la seconde se situe entrela bande du .gaz dans la chambre 112 et la bande supérieure du gaz dans la chambre 111. Des oscillations seront stabilisées a. l'une ou à l'autre de ces fréquences suivant la direction de la variation de voltage réglant la fréquence de 1'oscillateur.
Ua autre type de circuit discriminateur de fréquence, fréquemment utilisé pour des fréquences plus basses, est basé sur le princiee de redressement séparé de la somme et de la différence de deux voltages dont les phases diffè- rent de 90 à la fréquence .nominale ou moyenne du système.
En utilisant un circuit sensible à la fréquence, tel qu'un circuit résonnant à la fréquence nominale , un de ces volta- ges composants est amené g varier de phase lorsque la fràquence s'écsate de la valeur nominale. @ cn r- sulte que la combinaison différentielle de/ voltages redres ses donneraun voltage variant en grandeur et polari- té avec les déviations de la fréquence nominale à l'entrée.
De tels circuits ont été constitués antérieurement d'élé- ments de circuit de constantes concentrées , qui ne sont pas pratiques pour l'application dans le domaine des micro- ondes-
Suivant la @résente invention, un gaz résonnant peut avantageusement être employé comme élément d'accord dans un tel système, car, comme pour des systèmes résonnants d'autres types, la caractéristique d'absorption sélective est a@socide une caractéristique phase-fréquence,
et slus @a bande d'absorption sélective est aiguë plus la caractéristique de phase est inclinée La fig. 16 re- présente un systè .e dans lequel on tient compte de la caractéristique de phase. Sur cettefigure, le tube os- cliietemr à micro-ondes 131 qui peut être du type à électrode de répulsion décrit plus haut en référence à la fige 1, alimente le guide d'ondes principal 132 de
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section transversale rectangulaire .
L'alimentation peut avoir lieu au moyen d'une sonde pénétrant dans le guide par un orifice de la face supérieure qui est plus large que les faces verticales du guide . Ce dispositif produit dans le guide des ondes principales dans lesquelles les
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li.Ft1pn d'intensité <>1,"ct,ri,rll1'" *on'. 1'.<\r:111 pl Pf3 aux f'aCF?Çi les plus étroites du guide . L'extrémité du guide située vers la droite, 133, alimente un circuit d'utilisation non représenté.
En un point approprié le long du guide d'ondes prin- cipal 132, ces guides d'ondes de branchement 134 et 135 fournissent des ondes à un assemblage hybride de guides d'ondes ou T 140 qui peut être du type décrit précédemment en référence à la fig. 6. Le joint hybride 140 comprend un guide d'ondes principal 143 et les guides d'ondes de branchement 134 et 135 disposés l'un par rapporta l'autre de manière que leurs axes longitudinaux s'éten- dent dans des plans perpendiculaires entre eux, les branchements 134 et 135 se reliant au guide principal 143 en son centre . Les faces les plus larges du guide 134 sont normales à la direction suivant laquelle s'é- tend le guide principal 143 et les faces plus étroites du guide 134 sont parallèles à cette direction.
Il s'agit donc d'une connexion dans le plan électrique , c'est-à-dire au plan parallèle aux lignes d'intensité électriques pro- duites dans les guides lorsque des ondes principales se propagent vers le joint 140, et elle équivaut à une connexion électrique en série . Les faces les plus étroi- tes du guide de branchement 135 sont normales à la di- rection dans laquelle s'étend le guide principal 143 et les faces plus larges' du guide 135 sont parallèles à cette direction. Il s'agit d'une connexion dans le plan magnéti- que c'est-à-dire dans le plan perpendiculaire au plan de l'intensité électrique et elle équivaut à une connexion
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'électrique en uar j.lèle ou en shunt.
Les de..n; nar ,j,es du !,;ide d'ondes principal 143 s'étendant de -part, et 1'm.Jtre de 7a jonction c o m : i .1= n 140 avec les guides >:1.. tr ;.;.telnent 134 et 135, sont de lon- ,q1Je1Jis orales et ont fermées à leurs extrémités extérieu- res par des plaquas de réflection . Des redresseurs à cris- taux à contact 01ctl:orme 144 et 145 sont montes dans le guide d'ondes 143 à clés distances' telles des extrémités fermées qu'il produise une impédance effective appropriée.
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Le dispositif de .'.entame des redresseurs 144 et 145 ,peut par exemple être semblable à celui décrit antérieurement
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en référence à la Fie. 1.
Les ondes redressées provenant des redresseurs cristal 144 et 145 sont recueillies
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Jill' les connexions 1@É et 149 et sont appliquées à une résistance 150 reliée à la terre en son centre.
Les ruides d'ondes de branchement 134 et 135 trans- lnet,I;,irL Jes <i:<,-1 : de s- ri, Le:: de l'oscillateur 131 (1,,,1](: 1'': jjuicie d'ondes :>rii;ei->a-1 1311 vers le T hybride 14U son:¯, disposés de telle manière q e la différence de leurs longueur soit un multiple entier impair du quart de la longueur d'onde des ondes de sortie de l'oscillateur 131 à sa fréquence normale . De cette façon, les entrées venant des guides 134 et 135 dans la jonction du guide d'ondes
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140 sont ,::1,:;1>;# en f1J)(.11:¯lL11r'p de phases.
Dans le bu'', de maintenir cette relation de quadrature, il est prévu dans le guide fie branchement 134 un décaleur de phase
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sortant un manche de rrclage 136. Le décaleur de :'hase permet d'opérer des ré"la:,;es pour tenir compte des écarts de fabrication dans les guides d'ondes ou (le faibles varia- tions de :Le', fréquence nominale de l'oscillateur.
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La brar,¯::,ede guide d'ondes 135 comprend une chambre de gaz 137 contenant un gaz résonnant et munie à chaque bout de.fenêtres en mica 138 pour retenir le gaz et laisser passer l'énergie ondulatoire dans les autres parties du
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système de guide d'ondes. La fenêtre de sortie 138 est représentée à travers la section brisée des parois du guide 135. Le gaz peut être introduit par l'intermédiaire d'une vanne 32 et sa pression peut être réglée par une pompe 33.
Les guides d'ondes de branchement 134 et 133 sont accouplés au guide principal 132 par de petits diaphrag- mes en forme d'iris non représentés réglés de manière à m'extraire seulement qu'une faible proportion de l'éner- gie du guide 132, et sont adaptés au guide principal 143 de la jonction hybride 140 au moyen d'iris (non repré- sentés) ou en utilisant un système d'adaptation d'impé- dance . De cette façon, des irrégularités d'impédance aux points de jonction sont évitées.
Les bornes d'une résistance 150 sont reliées à l'entrée du circuit de contrôle de la fréquence 151 dont la sortie est reliée par la connexion 152 à l'oscillateur-131 pour régler sa fréquence . Ce circuit de contrôle de fréquence 151 peut comprendre un amplifi- cateur à courant continu, et le voltage de sortie du courant continu amplifié peut être appliqué par la con- nexion 152 à l'électrode de répulsion de l'oscillateur 131, et la fréquence de sa sortie peut ainsi être con- trôlée de la manière décrite plus haut . Au lieu d'utiliser un contrôle purement électrique, il peut être trouvé préférable dans certaines applications d'employer un couplage mécanique . Dans de tels cas le circuit de contrôle 151 comprend un des types de systèmes servo- mécanique connu dans le métier.
Lors du fonctionnement du système, les ondes fournies par l'oscillateur 131, par l'intermédiaire du guide d'on- des de branchement, 134 , au guide d'ondes principal 143 du T hybride 140 produisent des voltages de phase opposée
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dans les redresseurs 144 et 145. D'autre part, les vol- tages produits dans les redresseurs 144 et 145 par des ondes provenant du guide d'ondes de branchement 135 ont la même phase Ainsi, à la fréquence nominale de l'oscillateur 131à laquelle le gaz résonnant dans la chambre 137 est accordé, les ondes introduites dans le guide d'ondes 143 par les guides d'ondes respectifs 134 et 135 sont en quadrature de phase .
Par conséquent, les voltages respectifs produits par les redresseurs 144,145 dont chacun est proportionnel à la somme vectorielle des voltages qui y so@t appliqués, sont égaux et le voltage produit aux bornes de la résistance 150 est nul.
D'autre part, si la fréquence des ondes engendrées par l'oscillateur 131 diffère de la fréquence de résonan- ce du gaz dans la chambre 7, la phase des voltages aux bornes des redresseurs 144, 145 due aux ondes pro- venant du guide de branchement 135 s'écarte de la rela- tion de quadrature vis-à-vis des voltages dus aux oades provenant du m@de 134 et la direction ,la l'écart de phase dépend du fait que la fréquence diminue ou augmente.
Par conséquent, le voltage produit aux bornes d'un des redresseurs augmente et celui produit aux bornes de l'au- tre diminue . Il se produit par conséquent aux bornes de la résistance 150 un voltage ayant un certain signe pour des variations de la fréquence, de l'oscillateur 131 dans @n sens, et un voltage de signe opposé pour des varia- tions de fréquence en sens inverse.
de fonctionnement est analogue à celui de discriminateur de fréquence bien connu du type à circuit concentré .
Le voltage développé aux bornes de la résistance
150 casse à l'entrée du circuit de contrôle de fréquence 151 et est utilisé auréglage de la fréquence de l'oscilla- teur 131. De cette façon, aucun/voltage n'est disponible
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dans la connexion 152, lorsque l'oscillateur onctionne à la fréquence voulue, c'est-à-dire à la fréquence de résonance du gaz dans la chambre 137.
Cependant, lorsque la fréquence à la sortie de l'oscillateur 131 varie dans l'une ou l'autre direction, à partir de cette valeur,un voltage de signe propre à provoquer une rectification dans le sens voulu est appliqué par la connexion 152 à l'électro- de de répulsion de l'oscillateur.
Les principes de l'invention peuvent être appliqués modulée à la démodulation de micro-ondes à fréquence/reçues, de différentes manières, dont l'une, particulièrement simple et directe, est illustrée à la fig. 17. Sur cette figure, les microondes sont reçmes, par exemple, par une antenne à pavillon 160, et sont appliquées, avec ou sans amplifi- cation par des moyens appropriés, non représentés, à l'aide d'un guide de couplage 161 et d'une fenêtre de mica 24 à une chambre de gaz 23.
Lorsque l'absorption sélective par le gaz de la chambre s'est effectuée de la façon dé- crite antérieurement, l'énergie des micro-ondes résiduelle sort par une fenêtre de mica 25 et est guidée par un guide de sortie 162 vers une chambre 163 renfermant un détec- teur 164, chacun des éléments précités pouvant être sensiblement identiques à ceux décrits en référence à la fig. 1. Le gourant de sortie du détecteur, après ampli- fication par exemple par un amplificateur 165, est alors appliqué à un appareil de reproduction approprié, repré- senté à titre d'exemple par un récepteur téléphonique 166.
Le gaz doit être choisi par rapport aux ondes re- çues de façon que la fréquence du support des micro-ondes se situe approximativement au centre de la partie en pente de la courbe d'absorption du gaz, comme indiqué à la fig. 18. La pression du gaz peut être réglée de la
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façon décrite antérieurement par 1< vanne 32 8L léi pompe 33 peur donner à la courbe de résonance une largeur telle que la variation r.1: xiiùi;.ii de fréquence due à une modula-
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tion pleine du support de la micro-onde déplace la fréquence
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instantanée ap'.'roximativetent entre fréquence , Svanl.,d,,',;E cl;J;"rOXl::1d,,}.'H;I'lenC, enc,1 c d ±1-4quence ,Ll et la fréquence ±,, comme le contre la f'lu* Id.
Evi(1E:f.liI1E.'nt la sortie ,li0ct(;0 eL [1:t:' :;:>i,#<1=j<11;iil..l¯;. ;> i.¯iiul, <\,'.1ivl"" ";l!' le reproducteur 160 varie en intensité entre les valeurs al et a2 de la fie. 18, et ainsi avec la fréquence de l'é- nergie de mieroonde reçue . Si une relation plus directe
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entre la fréquence du signal reçu et l'intensité du signal
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cl:J<:ecté est nécessaire, un dispositif en forme de pont analogue à celui de la iigz. ù peut être utilisé;
qui, comFle il est expliqué plus haut, donne lieu à une courbe
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de transmission semblable à la courbe p de la fig. 7.
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L'absorption par un gaz d'énergie desmicrc/ndes d'une
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certaine fréquence peut être codifiée en quantité par
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irradiation du gaz par des microondes d'une autre fréquen-
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ce , Ainsi, par exemple, l'absorption à basses Dressions
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par du gaz aumoniac ordinaire d'énergie de microoride de fréquence de 23.Ó7(J mégacycles es:; d'environ S,2 décibel pour 30,4 centimètres rte longueur de la chambre de Gaz, 70'àl un ;d.-i,'3U;'3 dl#Jno:-g"j,w i:ni(11.\8 . Si cependant le gaz est iLrr.éà:,:=1,1; par une :-'tdiQtion inira-roszge, l'absorption de la micrc-ondc de 2J$(,70 cycJ¯es est considérablement r'd1.1ii;e .
Dans le cas d'autres ga, ou d'autres fréquences, it==¯.=.;1 '¯lï"l.,L, 2;l.l't; mn; -.j(,!',.::tIILcl.LIJ/1 lIt, 1 ;V .i' I.im. il fait quii,1 .'.''agisse d'une réduction ou d'une augmentation dé "'end , de manière complexe des diverses caractéristiques ;le la molécule particulière considérée et de la fréquen- rependant ce de la radiation perturbatrice . àln sén:4réilg, il neut se prodaire une modification marquée de 1'absorption des micrc
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ondes d'une première fréquence de résonance en présence
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d'énergie des micro-ondes d'une seconde fréquence.
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Suivant l'invention, on tient compte de ce phénomène pour prooduire une modulation d'amplitude d'énergie desmicro- ondes. Différentes méthodes peuvent être employées pour produire l'interaction moléculaire nécessaire entre les deux fréquences et l'appareil peut prendre différentes formes. Un appareil de l'une de ces formes est décrit à la fig. 19, dans laquelle une source d'oscillation de micro-ondes 10 qui peut être semblable à celle décrite antérieurement en référence à la fig. 1 ou peut être de tou- te autre variété désirée, fournit de l'énergie de sa cavité résonnante 17 à une chambre contenant un gaz 170 par l'intermédiaire d'un guide d'ondes 22.
La fréquen- ce de cette énergie doit être sensiblement égale à la fréquence de résonance du gaz ; exemple, si le gaz est de l'ammoniac ordinaire, la fréquence doit être de 24.000 mégacycles (plus exactement 23.870 mégacycles) et la source d'oscillation 10 doit être accordée de façon appro- priée à cette fréquence et stabilisée à cette valeur. De tels moyens d'accord peuvent,par exemple, être conformes à ceux représentés à la fig. 1.
La chambre de gaz résonnant 170 peut être munie d'une fenêtre de mica 24 au point auquel le guide d'ondes d'en- trée 22 y est accouplé et d'une fenêtre 25 x# au point où le guide d'ondes de sortie 26, conduisant à un amplificateur 171 et à un circuit d'utilisation,par exemple une antenne 172, y est accouplé. Comme précédemment, le gaz peut être introduit au moyen.dtune vanne 32 et sa pression peut être réglée au moyen d'une pompe 33. La chambre 170 peut être du type de guide d'ondes spécifié
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c:i.-I.uuu;s, mn5.u 2,IL, 1<>j>1<flu,.:iiL<';c ici U111'lUUlll[;IlL ù. Libre d'exemple, sous forme d'une chambre de dimensions à peu près semblables .
Ses dimensions doivent être choisies de telle sorte que considérée comme cavité accordée, sa
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fréquence d'.; W.;,onatice co'mcide avec la fréquence [1<: résonance du t;aa,, et son accord doit être de préférence sensiblement plus iar4.,e que la bande d'absornti"on de ré- sonance du t3a7:
Une source de rdCll.a, 1¯Oi'1; infra-routes 17Lf, par exemple, un ruban (le platine chauffé électriquement ou une
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lalp8 à vapeur (.tu césium , est prévue, dont les radiations 175 peuvent être réfléchies sur un miroir appropri' 176, par exemple une surface de cuivre polie, pour oénétrer dans la chambre de gaz par une fenêtre 177 transparente à la radiation de la fréquence en question,-car exemple une fenêtre en chlorure d'argent. Le miroir peut être animé de vibrations en accord avec un signal, en étant
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1:1011 j''': , ;',;i r r : ,";
" :1 (', :'1 1él manière habituelle d'un élément de galvanomètre, le sirnal oscillant provenant d'une source d'audiofréquence 178. Ainsi le faisceau réfléchi
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179 peut 4t.= amené ii passer sur et en dehors de la fenêtre els chlorure d'argent 177 suivant le signal, et la radiation infra-roure pénètre dans la chambre de j;*,z: 170 par l'intermédiaire de i.I:::. la fenêtre de chlorure d'argent en quantité plus ou moins grande suivant l'amplitude
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du si,<-ai,]- d'audiofréquence .
Lorsque lefaisceau, infra-rouge est dévié au delà de la fenêtre de chlorure d'argent 177, de façon qu'aucu- ne portion de ce faisceau ne pénètre dans la chambre à
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paz 170, l'absolution :lc résonance du ";él7, ammoniac pour l'énergie cl(-:f3::i.cr'I'()lÍclcsrc :e.000 cycles a sa valeur entier'-' de 0,; décibel par 30,A.ë centimètres :ie p(";'0:)af¯E; travers le gaz. Lorsque le faisceau 1.;ira-roL=.;e réfléchi 179 est centré sur la fenêtre 177, cette absorption est réduite .
Ainsi l'énergie aesmicrooricl.es passant à travers la chambre 170 et dans le L;-.ic;.e d'ondes de sortie 2b est alternativement accrue et réduite de façon correspondant suivant le signal de la source 178; c'est-à-dire-qu'il
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est créé une modulation d'amplitude des microondes de la source 10 par l'intermédiaire d'un milieu de gaz en résonance.
La fig. 20 représente un système pour démoduler de l'énergie des micro-ondes pouvant être reçue, par exemple, après radio-transmission, et transmettant un signal désiré sous forme de modulation d'amplitude. Les microondes d'entrée d'amplitude modulée peuvent être recueillies par une antenne 180 et être introduites par l'intermédiai- re d'un guide d'ondes 181 et d'une fenêtre de mica 24 dans une chambre à gaz résonnant 182 comme précédemment.
Une source de radiations infra-rouges 103 est prévue dans une position telle que ses radiations 184 rayonnent directement dans la chambre à gaz 182 par l'intermédiaire d'une fenêtre appropriée 185, par exemple de chlorure d'argent. A l'extrémité opposée de la chambre 182, une autrE fenêtre de chlorure d'argent est prévue à travers la- quelle émerge la radiation infra-rouge 184' n'ayant pas été absorbée par le gaz dans la chambre 182. La quantité de radiation infra-rouge absorbée dépend de l'excitation du gaz par l'énergie des micro-ondes entrante; et puisque l'intensité de cette dernière varie de façon correspondan- te au signal qui a produit la modulation de son amplitude, la radiation infra-rouge transmise varie de la même ma- nière.
La radiation infra-rouge transmise 184'. mainte- nant modulée de façon correspondant au signal,peut être appliquée à un détecteur convenable 187, par exemple un bolomètre thermisteur. La sortie de ce détecteur 187 peut être amplifiée,à volonté et reproduite de façon appropriée, par exemple, par un récepteur téléphonique
188. De cette façon, la démodulation ou détection de la radiation de micro-ondesà amplitude modulée est réalisée par l'intermédiaire de la bande d'absorption résonnante d'un gaz.
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La fig. 21 représente un autre système de modulation d'amplitude de l'énergie des micro-ondes d'une source de fa- çon correspondant à un signal désiré. Le princine sur le- quel on se b@se est celui quia été discuté précédemment en ce qui concerne les Fig.10 et 13, c'est-à-dire que la bande d'absorption de résonance d'un gaz est sépa- rée en deux bandes, l'une de fréquence plus élevée et l'autre de fréquence plus basse que la fréquence de réso- nance d'origine, par application d'un champ électrique auxiliaire .
Ainsi une source de micro-ondes de fréquence constante 190 fournit son énergie par l'intermédiaire d'un guide d'endos de couplage 22 une chambre à gaz résonnant 191 qui peut avoir la forme d'un guide d'ondes allongé ou d'une cavité de réflection, mais est représentée ici comme étant du type de guide d'ondes allongé. Le gaz peut être enfermé dans sa chambre par des fenêtres de mica 24, 25. @'énergie des micro-ondespassant travers le gaz sans être absorbée est conduite par un guide ,le sor- tie 20 vers un ampl@ficateur 192 qui peut être accouple à un appareil d'utilisation convenable tel qu'une anten- ne de rayonnement 193.
Les parois latérales opposées du guide sont isolées l'une de l'autre par exemple par des condensateurs de blocage 103 de la manière décrite en référence aux figs. 10 et 11. Les bornes d'ne source de voltage, couvant comprendre une source de polarisation continue 194 et une source de signaux oscillants 195, par exemple une source d'oscillations à audiofréquence, sont conn@ctées à ces parois latérales, respectivement pour produire un champ électrique transversal dans la chambre 191.
Lorsque la polarité et l'amplitude de la sour- ce oscill@nte sont telles que le voltage net appliqué en travers de la chambre 191 est nul, la courbe de transmis- sion du système dans son ensemble est analogue à celle
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représentée par la courbe Ede la fig. 22. Après un demi-cycle de la source de signaux, le voltage complet est appliqué à la chambre à gaz et la courbe d'absorption de résonance du gaz est scindée et produit une courbe de transmission à deux pointes comme représentée par la courbe El de la fig. 22.
Ainsi, lorsque la fréquence de la source de micro-ondesest maintenue à la fréquence de résonance du gaz originale f , la transmission du système dans son ensemble, et par conséquent la radiation de l'antenne, varie à partir d'une valeur proportionnelle à la hauteur de la pointe négative de la courbe Ejus- qu'à une valeur proportionnelle à la hauteur de l'enton- noir négatif de la courbe E1 de la fig. 22. Puisque cette alternance d'intensités radiées varie en accord avec le signal de modulation, il est créé un modulateur de micro-ondesutilisant les caractéristiques d'absorption résonnante du gaz.
Un système de modulation en amplitude encore diffé- rent est représenté sur la fig. 23. Dans ce cas une source de micro-ondes de fréquence constante 200 transmet son énergie par l'intermédiaire d'un guide d'ondes 22 et par une fenêtre de mica 24 dans une chambre de gaz résonnant 201, qui est dans ce cas du type à cavité accordée.
L'énergie desmicro-ondes qui n'est pas absorbée par le gaz passe à travers une seconde fenêtre de mica 25 et est transmise par un guide d'ondes de sortie 26 à un amplificateur 202 qui, à son tour, alimente un appa- reil d'utilisation appropriée, tel qu'une antenne de rayonnement 203. Une paroi 204 de la chambre de gaz réson- nant est disposée de manière à être déviée en accord avec un signal .
Par exemple, elle peut être montée sur un soufflet métallique 205 et peut être munie d'une in- sertion de matière magnétisable 206 et se mouvoir ainsi
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par l'attraction d'un électro'aimant 207. Ce dernier peut. être alimenté par un voltage comprenant une source de polarisation 208 et une source de signaux 209. le
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:ii<oii-/<; iiiii. de Lu j,i-<1<J tlt. 1:> chnmbr'!' a i;et .aJ;, t;!! tu :, '" avec la source de signaux donne lieu alternativement à une compression et à une raréfaction du gaz dans la chambre 201.
Comme il est dit plus haut, la largeur de la bande d'absorption dépend de la pression du gaz, de sorte que, quand la paroi mobile de la chambre de gaz se meut vers l'intérieur et l'extérieur en concordance avec le signai,
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], l;:jÍ" 01'j't'. i,0Íl ci,] Î. '/'1'1(;l"":i '; ,iFS :11-ï.crc}ondrs ;-,;,r 1 gaz z <. ; . représentée successivement par les courbes Pl et p, le la Fig. 24.
Lorsque la fréquence de la source 200 eststabili- sée à une fréquence en dehors de la résonance du g@z,par
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exemple à la fréquence fI de la ìl, 2Ç, iLen résu.:!' une transmission à travers le gaz d'une quantité plus ou moins grande de l'énergie des micro-ondes, qui dépend le la condition instantanée du signal de modulation. Il est ainsi créé un système de modulation de l'énergie d'une source de micro-ondes par l'intermédiaire de l'absorption résonnante d'un gaz et sa modification par variation de la pression.
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La fi;';- ,.:5 repl"é:sente un système d'utilisation p la fréquence d'absorption résonnante d'un gaz comme standard pour Cta.l.UIlIif,1' par rapport a lui des éléments due: ::,LC1'O- ondesrésonnants d'autres tynes,pai- exemple un mesureur cl10]L;e réglable 2,.0. une source 10 d'énergie desmicro-ondes à fréquence variable, nar exemple une source d'oscillation analogue à celle de la Fig. 1,fournit son énergie par l'intermédiaire d'un I.;,i([e de counlage 22 du résonateur à cavité 17 dune cavité résonnante réglable 220 de variété connue . La fréquence à laquelle celle-ci est accordée peut être réglée par le mouvement vers l'intérieur et l'exté-
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rieur d'un plongeur ou d'une plaque 221 qui peut être montée, par exemple, sur une tige filetée 222 munie d'un bouton calibré réglable 223.
L'énergie passant à travers ce résonateur à cavité 220 pénètre dans un guide d'ondes 225 auquel est accouplé une chambre de gaz résonnant 2 6 terminée à chaque extrémité par des fenêtres de mica 24,25 de la façon décrite antérieurement, et munie de même d'une vanne 32 et d'une pompe 33 pour l'introduction du gaz et le réglage de sa pression.
Pour réduire au minimum les réflections de l'énergie
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desmicro'ondesaux extrémités de la chambre de gaz,celles- ci peuvent, si on le désire, être munies d'affaiblisseurs, par exemple de blocs en forme de coins 227 de matière contenant du carbone . De même des affaiblisseurs 228 pouvant être semblables ou de toute autre forme désirée, peu- vent être intercalés dans le guide d'entrée 22 et le guide de par sortie 26 pour réduire à un minimum la réflection de l'énergie de l'appareil terminal associé. passant
L'énergie ondulatoire a travers la chambre de gaz 226 est transmise par le guide de sortie 26 à une chambre 229 comprenant un détecteur 230 pouvant avantageusement avoir la forme d'un redresseur efficace au silicium.
Un autre redresseur 231, qui peut de même être un redresseur au silicium , enfermé dans une chambre 232, est
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aliinentl; par de l'énorrnie provenant d'un guide d'ondes 233, accouplé au guide d'ondes de sortie à cavité 225 par un appareil de couplage directionnel, qui laisse passer l'énergie provenant de la cavité accordable 220 vers le redresseur 231 mais empêche son passage en sens inverse.
Les circuits de sortie des deux redresseurs sont accouplés
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do fa(ol1 d.i.fr8r81ltielJH nu moyen d'un bran;st'orrncrtr:.r7- :2Jh à un amplificateur 235 dont les bornes de sortie sont reliées aux plaques de déviation verticales d'un oscilloscope à
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rayons cathodiques 230. Les amplitudes relatives les
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sorties des 'fmm/'. i"'1 rut'u'-'urs meuvent. être réglées d.r' tote faqon a p p # .J .':. i' .l ;1..; , ;'> :.; 7-;xcr.nlc 011 faisant t ;¯; s a j ., dt'ur;c ré- sistance variable' > ji/.
Les plaques de déviation horizonta- les de l'oscilloscope à rayons cathodiques 236 sont excitées à un voltage et à une fréquence convenables,par exemple 30 volts et 60 cycles par seconde provenant diune source appropriée de basse fréquence 238.
En fonctionnement, la fréquence de la source d'os-
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c .i, F. l a t 1 o v: lO est d'abord réylée, par exemple par réyla-e du voltage de l'anode de répulsion 16 l'extrémité de laquelle est rattachée la résistance à prises 239,sensi-
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blement ii la fréquence de la bande d'absorption résonnante du pas flans la chambre 220.
Lorsque l'oscillateur de balaya-
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ge 238 est actionné, loe voltage de l'électrode de répul- sion monte et descend au-dessus de cette valeur de sorte que la fréquence de l'oscillateur varie dans l'intervalle de fréquences comprenant la fréquence de résonance du
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,rA3 Kn rr.eme tp:;:ps, le faisceau ca tl1:")< 'f; balaye' l'écran du ....>:'5 ;
1. rayons cathodques 236 en synchronislae avec la variation de fréquence de l'oscillateur.Quand la fré- quence de l'oscillateur passe par la fréquence de rasonan-
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débit du reéresaf'ur 23 est réduit comparativement à celui du ;.. e : 1 1 .. :; :-; c# ;: # . 231, et cause ainsi un minimum 2j <:1:: tracé sur l'écran (le l'oscilloscope.
Li cavitj accordée 220 à étalonner est alors ré'lée jusqu'à ce que ma fréquence de résonance coïncide avec la fréqu'ence résonance du jg a 1± , c O 1,11.1 indiqué par .i,', faii: '.jl.<"" la ,.l)J,11<," de :;amo'..:'b': dua Î"iEG)IÎÉiilcÉ 1-41 cOE±fi.cL>à<: sur 1,'1.cl'iol' do..' l'uscilloscope à rayons catho- diques avec le IIÜnilJ1U11l ..:4U du tracé de la courbe due au gaz. Lorsque ce résultat est atteint,on sait que la
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cavité est accordée précisément à la fréquence de résonan- ce du gaz, dont la valeur exacte a été déterminée anté- rieurement. Les calibrages du bouton micrométrique de la cavité accordable 220 peuvent alors être contrôlés de façon correspondante .
Un gaz a absorption résonnante est très utile comme standard de fréquence ultra-élevée parce que la fréquence résonnante peut être connue avec une grande exactitude et parce qu'elle n'est pas influen- cée par des variations de pression,température ou analogues.
Dans la description qui précède, particulièrement en référence aux fig. 10,13 et 21, un champ électrique auxi- liaire est utilisé pour scinder la bande d'absorption de résonance du gaz en deux bandes subsidiaires. Dans chaque cas, on suppose que ltintensité de ce champ auxiliaire a une valeur unique dans toute la masse de gaz, en sorte que le scindage de la bande d'absorption est entière- ment défini. Suivant l'invention, cependant, une gradation de l'intensité du champ auxiliaire et par conséquent une gradation dans la quantité de scindage de la bande d'absorption peut avantageusement être appliquée , par exemple dans la construction d'un filtre passe-bande.
La fig. 26 représente une telle disposition dans laquelle un champ auxiliaire graduel est utilisé comme perfection- nement au circuit en pont de la fig. 6. âomme à la fig.6, l'énergie d'entrée provenant d'une source 50 su subdivise suivant deux circuits, l'un 51 contenant une chambre de gaz résonnant 250 et 1'autre 52 étant exempt de gaz.
Un affaiblisseur 60 et un décaleur de phase 61 peuvent être prévus dans le circuit exempt de gaz pour la même raison que dans le cas de la Fig. 6, et les deux circuits peuvent être raccordés par l'intermédiaire dtun T hybri- de 53, le bras en série ou situé dans le plan électrique qui transmet la différence d'énergie des deux circuits
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51, 52 étant couplé à un guide d'ondes de sortie 54 et le bras en dérivation ou situé sur le plan magnétique 55 aboutissant à un absorbeur d'énergie 56.
Pour obtenie les mêmes caractéristiques etc transmis- sion que celles d'un filtre passe-bande large, la char.- bre de gaz 250 peut avantageusement contenir un mélange de plusieurs gaz différents dont les fréquences résonnan- tes sont espacées les unes des autres; et, de plus, chaque bande d'absorption de gaz peut être scind@e à différents degrés tout le long du: passade' ,il: la micro-onde à travers le gaz.
Cette subdivision graduelle peut avanta- geusement être accomplie en divisant un coté de la chambre à gaz 250 en plusieurs conducteurs différents 251 séparés les uns des autres par des condensateurs de bloca- ge 252 qui retiennent le gaz et offrent des passages de faible impédsnce à l'énergie des micro-ondes- Chacune de. cesportions conductrices séparées 251 peut êtresobmise à un voltage de valeur différente, par exemple au moyen d'une résistance potentiométrique 253 reliée aux bornes d'une source 254 et ayant plusieurs prises réglables diffé- rentes 255,
reliées chacune à une des sections de paroi 251 .
L'@ffet dun tel système est ,le créer une sub@ivi- sion graduelle de la bande le long de la chambre de gaz.
Si, alors, la pression du gaz est réglée de manière à élargir chacune de ces bandes jusqu'à ce que des bandes voisines empiètent les unes sur les Autres,l'effet général est celui d'une large bande d'absorption. Comme dans le cas de la Fig. 6, cette bande d'absorption du gaz est transformée en une passe-bande pour le dispositif en pont considéré dans son ensemble .
Il est ainsi créé un filtre passe-bande basé sur l'absorption résonnan- te de plusieurs gaz différents et sur l'élargissement des
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bandes d'absorption de différents gaz en faisant usage d'un champ auxiliaire graduel et d'un réglage approprié de la pression du gaz.
Le fonctionnement de la fig. 26 est illustré à la fig. 27, qui représente la caractéristique d'absorption d'un mélange de gaz ayant trois fréquences résonnantes diffé rentes sur la courbe E. Sur la courbe E1 chacune de ces bandes est scindée dans une faible mesure par application dtun champ auxiliaire faible . Sur la courbe E2' chacune d'elles est à nouveau scindée par application d'un champ auxiliaire plus intense . Sur la courbe P2 est représenté l'effet général de combinaison de ces bandes d'absorption différemment scindées ajouté à celui d'un réglage appro- prié de la pression du gaz jusqu'à ce que chaque bande d'absorption empiète sur ses voisines.
Les principes exposés en ce qui concerne les fig. 26 et 27 peuvent du reste être appliqués, si on le désire, à un appareil tel que celui représenté par les fig. 10,13 et 19.
D'autres formes de réalisation de l'invention se suggèreront d'elles-mêmes ayx hommes de métier.
REVENDICATIONS --------------
1. Appareil pour fréquences de micro-ondes caractéri- sé en ce qu'il comporte un dispositif comprenant une enveloppe, contenant une masse de gaz capable de produire une absorption sélective d'énergie desmicro-ondes d'une ou de plusieurs fréquences prédéterminées d'avance, des moyens d'application au gaz d'énergie des micro-ondes com- prenant cette ou ces fréquences d'absorption, et des moyens d'utilisation de l'énergie des micro-ondes transmise à travers le gaz sans absorption.