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PROCEDE ET APPAREIL DE RADIOREPERAGE.
(Inventeur H.M Hart) .
La présente invention concerne des systèmes de radiorepérage par les échos,, notamment, des systèmes et appareils pour produire une im- pulsion d'ondes électromagnétiques, pour synchroniser la création de cet- te impulsion avec un dispositif indicateur et pour indiquer les signaux reçus.
On a déjà proposé de transmettre une brève impulsion dondes électromagnétiques et de mesurer 1.?intervalle de temps qui s'écoule entre l'émission de 1?impulsion et la réception dune impulsion ou d'un écho ré- fléchi depuis un objet dont il s'agit de déterminer la distance. On a aus- si proposé d'employer un tube cathodique pour indiquer la réception d'une impulsion réfléchie et pour mesurer 1?intervalle de temps entre les impul- sions émise et recu, réalisant ainsi la mesure de la distance.
1/invention a pour objet d9établir des méthodes et appareils perfectionnés pour le radiorepérage par les échos.
Elle vise en outre à établir des procédés et appareils perfec- tionnés pour engendrer une impulsion donde électromagnétique d9une cour- te durée convenable et d'une puissance élevée appropriée et pour mainte- nir un haut degré de précision dans la durée de 1'intervale de temps entre impulsions émises périodiquement.
Elle vise également à établir un indicateur perfectionné à tube à rayons cathodiques, ainsi qu'à établir un tel indicateur dans lequel le faisceau cathodique est soumis à Inaction d'un champ tendant à amener le faisceau à produire -une trace exactement circulaire sur 19-écran fluorescent,.
Elle vise aussi à établir un procédé et un appareil grâce auxquels la création et 1'émission de 1?impulsion d'onde peuvent être exactement syn- chronisées avec un champ de rotation du faisceau du tube à rayons cathodi- ques (ou tube cathodique).9 et grâce auxquels, en outre, 1?émission de 1'im- pulsion peut être amenée à se produire à n'importe quel moment par rapport
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au champ de rotation du faisceau cathodique.
Elle vise en outre à établir un indicateur à tube cathodique, dont létendue de mesure de 1'échelle complète peut être modifiée.
Les objets ci-dessus, ainsi que d'autres, de l'invention, ressor- tiront clairement de la description ci-après, considérée en regard des des- sins annexésoù
Fig 1 est un montage schématique des circuits et appareils fai- sant partie de 1-'invention.
Fig. 2 est une élévation frontale de l'échelle de l'indicateur à un tube cathodique, montrée en coupe verticale dans la Fig. 1.
Fig 3 est un graphique montrant des caractéristiques de l'in- vention.
Fig. 4 est un montage schématique d'un mode d'exécution d'un multiplicateur de fréquence, utilisé dans la Figo 1
Figs 5 et 6 sont d'autres graphiques montrant des caractéristi- ques de l'invention.
Figo 7 est un montage schématique d'une variante d'une partie de la Fig. 1.
Fig 8 et 9 sont des schémas de variantes du circuit de synchro- nisation de la Figolo
Un mode d'exécution convenable de l'invention est compris dans la Fig. 1 où., d'une manière générale un indicateur à tube cathodique est muni d'un champ déflecteur tendant à amener le faisceau cathodique à pro- duire une trace circulaire sur un écran fluorescent à une vitesse de rota- tion convenable déterminée, qui correspond à la fréquence, ou au multiple de la fréquence, d'un courant alternatif engendré par un oscillateur con- venable.
Ce même courant alternatif provoque une décharge périodique d'un condensateur à travers un tube à décharge gazeuse, pour permettre à un autre oscillateur d'exciter une'antenne d'émission pendant uné courte pé- riode dans chaque cycle de la fréquence de commande. Inonde réfléchie est reçue et est amenée à produire une indication à l'aide d'un tube cathodi- que.
Ce système s'établit plus exactement comme suitun tube catho- dique 1 est muni d'un écran fluorescent 2 à proximité duquel est disposée une échelle 3 graduée en unités de distance. Le tube cathodique comporte également une cathode 4, une grille 5 et une anode 6, ainsi que des bobi- nes 7 et 8 servant à produire un champ magnétique convenable destiné à dévier le faisceau cathodique. On peut évidemment remplacer les bobines 7 et 8 par des électrodes déflectrices électrostatiques, comme il est connu de le faire, mais il est préférable d'employer un champ déflecteur magnéti- que, vu la facilité de contrôler le faisceau cathodique conformément à une caractéristique de l'invention qui sera décrite ci-après.
Les bobines 7 et 8 sont excitées depuis un circuit de balayage, de façon à amener le faisceau cathodique à produire une trace circulaire sur l'écran fluorescent à proximité de l'échelle 3, lorsque la grille 5 est suffisamment positive pour permettre au faisceau d'atteindre 1'écran
Pour engendrer le champ de rotation ou tournant et pour contrô- ler en synchronisme la transmission périodique d'impulsions de signaux, on prévoit un oscillateur 9 et un amplificateur 10 lesquels produisent un courant alternatif ayant une fréquence égale à la fréquence d'émission vou- lue d'impulsions de signaux périodiques et successives, par exemple une fréquence de 5000 pis. Ce courant alimente le primaire 11 d'un transfor- mateur 12 à secondaire 13 relié au circuit de balayage 83.
Ce dernier com- porte un condensateur 15 et une résistance 16 reliés en série et connec- té, par l'intermédiaire de contacts 51 et 50 d'un commutateur quadripo- laire 55 à trois positions, en série avec la bobine déflectrice 7 et de là
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par la masse, au secondaire 13 du transformateur.
En parallèle avec ce circuit;, on prévoit un autre circuit sé rie similaire,comprenant un condensateur 17 et une résistance 18 réunis
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en série et reliés, par l.9intermédiaire des contacts 61 et 60 du commu- tateur 55 en série avec 1-'autre bobine déflectrice 8 et, par la masse, au secondaire 13 du transformateur 120 Les courants traversant les deux bobi- nes de champ déflectrices sont en quadrature entre eux. Chacun de ces circuits déflecteurs est accordé en résonnance à l'aide des condensateurs.
Ainsi, tous les harmoniques sont éliminés, de sorte que les traces du rayon cathodique formeront des figures régulières et symétriques. De plus, grâce
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à cette disposition, il nest pas nécessaire d'utiîiser un amplificateur de la classe A.en 101) comme cela était nécessaire à ce jour. En modifiant les valeurs de la résistance dans ces deux circuits, on peut faire en sor- te que les bobines 7 et 8 soient parcourues par des courants de 19amplitude et de la relation de phases voulues, de sorte que la trace normale du ray- on cathodique sur 1-'écran fluorescent peut être amenée à constituer un cer- cle exact du diamètre voulu.
Il va de soi qu'après avoir déterminé les va- leurs propres, les condensateurs et les résistances peuvent être fixés en grandeura
Le faisceau cathodique tend ainsi à tourner à la même fréquence que celle de l'oscillateur à fréquence de commande. Comme une cadence de rotation du faisceau de 5000 t/s corresponde dans le repérage par les échos,
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à une lecture d9échelle complète de 18.5l'miles" 29,6 km environ sur l'échel- le 3 les courtes distances risquent de ne pas être déterminées avec une exactitude suffisante. Lorsque la fréquence de synchronisation est inférieu- re à 5000 t/s, les conditions deviennent encore pires, Il peut donc être
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parfois désirable d?étaler 19 échelle de 19 indicateur en modifiant son éten- due de mesure.
Il est cependant nécessaire de préserver en même temps la -synchronisation entre la rotation du faisceau cathodique et la transmis- sion des impulsions de signaux.. Ceci peut évidemment être accompli simple- ment en augmentant la fréquence de synchronisation et en utilisant cette fréquence accrue pour contrôler le balayage du rayon cathodique, comme dans le cas de la fréquence moins élevée.
Cependant di arrive souvent qu9il soit incommode, difficile, voire impossible,, d'augmenter la fréquence de synchro- nisation tout en maintenant la précision nécessaire de la durée du signal
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et de 19intervalle de temps entre signaux successifs à la puissance de sor- tie voulue,
La présente invention permet de changer l'étendue de mesure de
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19indicateur sans modifier la fréquence de la transmission d9impulsions.
En d'autres termes la fréquence de synchronisation de leoseillateur haute fréquence peut être sensiblement moindre que la fréquence de la vitesse de rotation du faisceau cathodique de l'indicateur Ainsi l'indicateur peut fournir une lecture plus précise que si le faisceau cathodique tournait à la même fréquence que celle de la transmission des impulsions périodiques,
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comme c9était nécessaire à ce jour dans les systèmes de radio-mesure de distance par les échos.
Toutefois... comme cette disposition permet la -brans- mission de signaux à une fréquence inférieure à la fréquence de rotation du faisceau cathodique, de sorte que le signal peut être transmis, par exemple à chaque deuxième ou chaque quatrième révolution du faisceau cathodique, une autre caractéristique de l'invention empêche que 1-'indicateur à faisceau cathodique ne soit influencé par les bruits et/ou les signaux-pendant les révolutions non utilisées du champ déflecteur du faisceau., cela grâce à la suppression complète du faisceau pendant ces révolutions.
A cette fin, un ou plusieurs multiplicateurs de fréquence ex- cités depuis l'oscillateur à fréquence de synchronisation servent à produi- re des courants alternatifs à la fréquence convenable pour faire tourner
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le faisceau cathodique à la vitesse requise. SimultanémentJ des impulsions rectifiées,de fréquence et de polarité requises sont appliquées à la gril- le de l'indicateur à tube cathodique pour supprimer le faisceau à des inter- valles convenables.
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Comme montré dans les dessins un commutateur quadripolaire à trois positions, commandé par la barre 56, est prévu pour établir les connexions appropriées en vue de modifier l'étendue de mesure de l'indicateur. Le com- mutateur 55 comporte quatre balais mobiles 50, 60, 90 et 100, chacun d'eux étant appelé à entrer en contact avec trois broches fixes, comme montré dans les dessins. Dans la position représentée, le commutateur occupe la position initiale, le balai 50 étant relié au plot 51 et le balai 60 au plot 61, de sorte que les bobines déflectrices 7 et 8 du tube cathodique sont excitées pour produire la rotation du faisceau cathodique à une-vitesse égale à la fréquence de-synchronisation.
Dans ce cas., les balais 90 et 100 sont re- liés respectivement aux plots 91 et 101 lesquels sont des plots morts de sorte que ces deux pôles du commutateur sont inactifs dans cette position.
Dans la deuxième position du commutateur., le balai 50 est relié au plot 52, le balai 6o au plot 62, le balai 90 au plot 92 et le balai 100 au plot 102.
Ce dernier étant un plot mort, la partie correspondante du commutateur est inactive. Dans cette deuxième position du commutateur9 l'énergie de commu- tation de la fréquence de synchronisation, telle qu'engendrée dans le se- condaire 13 du transformateur 12 est amenée par le conducteur 65,à travers le plot 92 et le balai 90 du commutateur 55 à la borne d'entrée 66 d'un multiplicateur de fréquence 68, lequel est ici un doubleur de fréquence.
L' énergie de la fréquence de synchronisation est également appliquée à un re- dresseur diode 95 à travers un circuit régulateur de phase, comprenant un condensateur série 94 et une inductance 96, ainsi qu'une inductance 97 La cathode de la redresseuse est reliée 'au condensateur 94 tandis que son anode est reliée à la masse à travers une résistance 98. -Un conducteur 99 va de l'anode du tube à travers une résistance 54 à la grille 5 de l'in- dicateur à tube cathodique 1. La portie du multiplicateur de fréquence 68 est connectée â travers le circuit de balayage 84 lequel, tout comme le circuit de balayage 83 comporte deux combinaisons convenables résistance- condensateur en série.
Une de celles-ci est connectée au plot 52 du com- mutateur 55, et de là, par le balai 50, à la bobine déflectrice 7, tandis que l'autre est reliée au plot 62 et, par le balai 60, à l'autre bobine déflectrice 8. Ainsi, en supposant que la fréquence de sortie du multiplica- teur de fréquence est le double de la fréquence de synchronisation,. les bobines déflectrices 7 et 8 produisent un champ déflecteur de faisceaux tendant à faire tourner celui-ci au double de la fréquence de synchronisa- tion.
Toutefois, comme la grille 5 du tube cathodique est excitée avec un potentiel négatif produit par le passage de demi-périodes négatives de la fréquence de synchronisation par la diode 95 le faisceau cathodique sera complètement supprimé à chaque deuxième révolution du champ déflecteur de faisceau produit par les bobines 7 et 8, c'est-à-dire pendant les révolu- tions inactives.
A propos de cette suppression du faisceau, il convient de noter que la cathode 4 du tube indicateur 1 est reliée-à la masse à travers une résistance 82 et une batterie 88. Le potentiel fourni par la batterie 88 polarise initialement la grille 5 négativement par rapport à la cathode, de sorte que l'on obtient une suppression partielle du faisceau cathodique et que sa,trace sur l'écran fluorescent 2 est très floue. En l'absence d' un autre potentiel de suppression de faisceau sur la grille 5, l'énergie de signaux reçue sur l'antenne 86 et transmise par le récepteur 104 à la grille 5 de l'indicateurrendra cette grille suffisamment positive pour vaincre la polarisation initiale négative assurée par la batterie 88 et produire une indication nette sous la forme d'un spot très lumineux sur l'écran.
Toutefois., lorsque le commutateur 55 occupe sa deuxième position., c'est-à-dire que le champ déflecteur fait tourner le faisceau à une fré- quence double de celle de synchronisation, la grille 5 sera rendue hautement négative par le potentiel fourni par la diode 95 à chaque deuxième révolu- tion du faisceau cathodique., de sorte que ce dernier sera complètement sup- primé pendant ces deuxièmes révolutions et les signaux captés par l'anten- ne ne donneront lieu à aucune indication. Toutefois, pendant les autres révolutions du faisceau, la fréquence de synchronisation sera dans sa de- mi-période positive, au début de laquelle elle actionnera l'émetteur d'
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impulsions à haute -f'i--équenceg comme il sera exposé plus loin.
Cependant aucune des alternances positives de la fréquence de synshron.isa.tion ne sera transmise par la diode %53 de sorte que la grille 5 de 1?indieateul à tube cathodique ne sera que légèrement négative, dans la mesure déter- minée par la polarisation fournie par la batterie 880 Le tube indicateur 1 est donc en état de fournir une indication au cas où un écho ou autre si- gnal serait reçu par le récepteur 104 durant ces alternances positives de la fréquence de synchronisation. 0 Ainsi,9 dans la seconde position du com- mutateur 55s;
détendue de mesure de léchelle complète de l'indicateur est égale à la moitié de 1.9 étendue de mesure correspondant à la première posi-
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lion de ce commutateur"
Dans la troisième position du commutateur 55 le balai 50 est relié au --Plot,-53., le balai 60 au plot 63 le balai 90 au plot 93 et le ba- lai 100 au plot 1030 Les plots 92 et 93 sont reliés entre eux, de sorte que, dans la troisième position du commutateur,
le multiplicateur de fréquence 68 sera encore toujours actif de même que la diode 95. Une partie de l'énergie provenant du multiplicateur 68 est fournie par le conducteur 105 à travers
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le plot 1039 le balai 100 et le conducteur 106, à un deuxième multiplicateur de fréquence 810 Dans le cas présenta il s.9agit également dun doubleur de fréquencep dont la fréquence de sortie sera ainsi égale à quatre fois la fré- quence de l'oscillateur à fréquence de synchronisation. La sortie du multipli-
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cateur 81 est débitée à travers un circuit de balayage 85? lequel est ici é- galement analogue au circuit de balayage 83 et se compose de deux combinai- sons résistance-condensateur en série, aux valeurs propres pour la fréquence en question.
Une de ces combinaisons est reliée par' le plot 53 et le balai 50 à la bobine déflectrice 7 de 1?indicateur à rayon cathodique, tandis que 1' autre est reliée par le plot 63 et le balai 60 à l'autre bobine déflectrice 8.
Le champ déflecteur électromagnétique est donc tel qu'il tend à faire tourner le faisceau cathodique à une fréquence quadruple de celle de la fréquence de synchronisation. Vu que, comme il sera expliqué plus loin, une impulsion de signalisation de haute fréquence est transmise au début de chaque cycle de la fréquence de synchronisation, il se trouvera quune impulsion sera transmise au début de chaque quatrième révolution du faisceau cathodique.
Lors des deux révolutions du faisceau cathodique qui précèdent immédiatement la transmission dune impulsion de signal,, la grille 5 de 1.9 indicateur à ray- on cathodique sera polarisée négativement de façon à supprimer complètement le faisceau, vu que la diode 95 est encore active lorsque le commutateur 55 occupe la troisième position.
Or il est également désirable d'éviter des indications dues aux signaux vagabonds au cours de la deuxième révolution du rayon cathodique.9 qui suit celle dont le début a été marqué par 1?émission de l'impulsion de signal de sondage. A cette fin;
, on prévoit une autre diode 107 qui fonction- ne d'une manière sensiblement identique à celle de la diode 95 Toutefois, la diode 107 est polarisée par le débit du multiplicateur de fréquence 68 de sorte qu'elle permet le passage du courant durant chaque demi-période né- gative du débit du multiplicateur 68, La cathode de la-diode 107 est reliée
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au multiplicateur 68 par le conducteur 105 le plomb de commutateur 103s le balai 100, le conducteur 106 et un circuit régulateur de phase comprenant un condensateur 108, une inductance 109 et une résistance 110 L'anode de la diode 107 est reliée à la masse par une résistance 111. Un conducteur
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112 relie 1-'m-iode au conducteur 99 allant â la grille 5 du tube cathodique 1.
La diode 107 est ainsi connectée en parallèle avec la diode 95a La gril-' le 5 de. l.9indicateur cathodique 1 est donc pourvue d'un potentiel suppres- seur de faisceau tant pendant les alternances négatives de la fréquence de synchronisation que pendant les alternances négatives de la fréquence, deux fois supérieure, produite par le multiplicateur 68 La grille 5 est donc suffisamment positive pour permettre au faisceau cathodique de fournir une indication uniquement pendant chaque quatrième cycle complet de la fréquen- ce produite par le multiplicateur 81,-ce cycle complet correspondant à la première moitié de l'alternance positive de la fréquence de synchronisation., alternance dont le début correspond à l'émission,de l'impulsion de signal
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haute fréquence.
Ainsi, lorsque le commutateur occupe la troisième posi- tion l'étendue de mesure de l'échelle complète de l'indicateur corres- pond à un quart de son étendue lorsque le commutateur occupe la premiè- re position.
Les intervalles de temps relatifs qui entrent en ligne de compte ressortent de la Fig 6, laquelle représente le graphique d'une période de la fréquence de synchronisation f1 deux périodes de la sortie du multiplicateur 68, désignée par 2f1 et quatre périodes de la sortie du multiplicateur 81 désignée-par 4f1 L'alternance positive de la fréquence de synchronisation f1 occupe l'intervalle de temps t3, tan- dis que l'alternance négative occupe l'intervalle de temps t4 C'est au début de l'intervalle de temps. t3 qu'est émise l'impulsion de signal de repérage haute fréquence.
Lorsque le commutateur 55 occupe la première position, montrée dans la figol, le faisceau cathodique tourne en syn- chronisme avec la fréquence fl, de sorte que l'indicateur sera amené à indiquer les impulsions reçues durant le cycle entier de la fréquence de synchronisation, à savoir,pendant t3 et t4 Lorsque ce commutateur occu- pe sa deuxième position, le faisceau cathodique tourne en synchronisme avec la fréquence 2f1, et l'impulsion de repérage haute fréquence est émise au début de la première alternance positive de cette fréquence, à savoir, au début de l'intervalle t3 comme plus haut.
Toutefois, le fais- ceau de l'indicateur cathodique est supprimé pendant l'alternance négative de la fréquence f1 à savoir, l'alternance t4, de sorte que 1'indicateur cathodique est actif uniquement pendant une période complète de la fré- quence 2f1, à savoir,durant l'intervalle t3 Lorsque le commutateur oc- cupe sa troisième' position, le faisceau cathodique tourne en synchronis- me avec la fréquence 4f1 Dans ce cas, le faisceau cathodique est supprimé non seulement pendant l'intervalle t4, mais encore pendant l'intervalle t5, lequel correspond à la première alternance négative de la fréquence 2f1 L'indicateur n'est'donc actif que pendant le premier cycle complet de la fréquence 4f1 Pour présenter l'allure montrée dans la fg 6 les différentes phases ont été réglées à l'aide des résistances 47,
97 & 1100
Bien qu'il soit avantageux, comme indiqué plus haut, de ren- dre l'indicateur cathodique inopérant pendant les révolutions du faisceau cathodique au cours desquelles aucun signal n'est transmis, tout homme de métier comprendra que ceci n'est pas'essentiel et que les diodes 95 et 107 peuvent donc éventuellement être omises. De plus, s'il n'est pas fait usage de cette suppression du faisceau, il ne sera pas nécessaire d' établir les multiplicateurs de fréquence 68 et 81 sous la forme de dupli- cateurs de fréquence, mais il suffira de prévoir éventuellement des multi- plicateurs à harmoniques d'ordre impair. Il est cependant préférable d' établir des multiplicateurs de fréquence sous la forme de duplicateurs et de les utiliser en combinaison avec les circuits de suppression de faisceau comme décrit ci-dessus.
Bien que l'on n'ait représenté que 2 mul- tiplicateurs de fréquence branchés en cascade et-fournissant 3 différentes étendues de mesure pour l'indicateur cathodique, il va de soi que l'on peut en employer un nombre supérieur à deux, réalisant ainsi autant d' étendues de mesure que l'on désire, tout en assurant une suppression au- tomatique du faisceau cathodique pendant les révolutions inutilisées de celuî-0i.
Les types appropriés de multiplicateurs ou de doubleurs de fré- quence sont bien connus dans la technique. Cependant, à titre d'exemple, la fig 4 montre schématiquement un doubleur de fréquence du type push-push.
La fréquence initiale f1 est fournie au primaire 69 du transformateur 70 comportant un secondaire 71 à prise médiane. Le primaire du transformateur est accordé par le condensateur 72, et le secondaire par le condensateur 73. Les résistances 74 et 75 sont branchées en shunte sur les deux moitiés du secondaire 71, tout comme les condensateurs 76 et 77, lesquels servent de trajet à faible impédance pour n'importe quels deuxièmes harmoniques présents dans le circuit d'entréeo Deux triodes 78' et 79, fonctionnant comme un doubleur push-push,
ont leurs cathodes reliées entre elles et à
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la prise médiane du secondaire 71 tandis que leurs grilles sont reliées respectivement aux bornes du secondaire 71 Les anodes des triodes sont
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reliées entre elles;,, et, par 1-lintermédiaire dune inductance 80s laquel- le peut former le primaire du transformateur d'entrée d'un deuxième étage de multiplication, à la borne positive de la source de tension anodique.
L'inductance 80 est accordée par le condensateur 81 au deuxième harmoni-
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que de la fréquence deentrée. On produit ainsi une fréquence double de la fréquence d'entrée"
Pour assurer la création synchronisée d'une impulsion de sonda- ge, une partie du.' courant fourni par l'oscillateur à fréquence de synchro- nisation dans le secondaire 13 est envoyée au primaire 19 d'un transforma--,'
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teur 20 muni d'un secondaire 21 pour le contrôle du circuit de synchronisation ou de transmission d9impulsions" Ce dernier comporte un tube oscil- lateur 22'lequel peut être un tube oscillateur haute fréquence à vide à trois électrodes, d'un type plus ou moins classique, avec des circuits de commande et de sortie appropriés, ou bien, un oscillateur du type à modu- lation de vitesse, ou encore,
un générateur d'ondes électromagnétiques d'un type voulu quelconque., Comme montré dans la fig 1 'L'oscillateur comporte un montage de Golpitts modifiée comprenant un tube à vide à trois électro- des 22 dont le circuit anodique comprend une bobine de choc inductive 23 et une source de tension 24 shuntée par un condensateur de dérivation 25.
Le circuit anodique de sortie comprend un circuit oscillant accordé 26 comprenant un condensateur 27 et une inductance 28, laquelle peut former le primaire d'un transformateur de sortie dont le secondaire 29 est relié à une antenne 30 et à la masse. Le circuit oscillant 26 est connecté non
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seulement à l'anode 31 du tube 229 mais aussis à travers un condensateur de bloquage série 32, à la grille 33 Le circuit d'entrée du tube 22 com- porte une résistance 34 reliée en série à une batterie 35 et une bobine de choc haute fréquence 49 entre la grille et la cathode du tube. La bat- terie 35 est ajustée pour maintenir la grille 33 à un potentiel juste suf- fisant pour empêcher les oscillation sauf lorsqu'une impulsion doit être transmise.
Dans ce dernier cas,, une tension de commande est appliquée en- tre la grille et la cathode du tube 22 cette tension étant fournie par un circuit générateur d'impulsion qui, à son tour, est commandée par 1' oscillateur à fréquence de synchronisation 9
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Le circuit qui produit 13impulsion comprend un tube 37 *a dé- charge gazeuse muni d'une cathode 38, dune grille 39 et d'une anode 40 Cette dernière est reliée par une résistance série 41 à la borne positi-
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ve d'une source convenable de courant continu 42o L9artode.
40 est en outre reliée par un condensateur 43 et une résistance série variable 44 à la cathode 38 Le point de jonction du condensateur 43 et de la résistance 44 est relié à la borne négative de la source 42 Le condensateur 43, le- quel est chargé par la source de courant continu à traversla résistance 41 fournit ainsi de l'énergie électrique, laquelle est déchargée à tra- vers la résistance 44 lorsque le tube 37 devient conducteur.
La grille 39 est reliée à la cathode 38 au moyen d9une résistance 460 La tension du secondaire 21 du transformateur 20 est appliquée aux bornes de la résis- tance 46 à travers un circuit de déphasage comprenant un condensateur série 45 et une résistance variable 47 reliée en série avec une impédance 48, cette résistance et cette inductance étant branchées ensemble en shunt sur le secondaire 21 La chute de tension à travers la résistance 44, due à la décharge du condensateur à travers le tube,,
est appliquée à la grille
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33 de lloseî2j-ateur haute fréquence.22 par les connexions terre-cathode le condensateur de blocage 80 et la bobine de choc haute fréquence 49 y 'qui possède une faible impédance vis-à-vis de l'impulsion de synchronisation.
La durée de cette impulsion est déterminée par la constante de temps du cir- cuit de décharge formé par le condensateur 43 et la résistance 44
Le dispositif fonctionne comme suit-. La fréquence de synchroni-
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sation produite par 19oseil-lateur 9 est appliquée. lorsque le commutateur 51 occupe-la position montrée dans la Fig. 1.
aux bobines du tube cathodi- que, pour produire un champ tournant déviatoire ou déflecteur pour le faisceau
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cathodique engendré dans le tube 1 La même fréquence est également impri- mée à la grille 39 du tube 37 suivant une relation de phases qui dépend des valeurs du condensateur 45, de .la résistance 47 et de l'inductance 48 En modifiant la grandeur de la résistance 47, on peut régler la rela- tion de phase entre la tension appliquée à la grille 39 et les tensions appliquées aux bobines déflectrices 7 et 8 pour la première position du commutateur 55 De cette fagon on peut contrôler l'instant précis de 1 émission de l'impulsion de signal par rapport à la position instantanée du faisceau cathodique,
tel que déterminée par le champ produit par les bo- bines déflectrices 7 et 8 Le système peut donc être aisément réglé, de façon que le signal soit transmis exactement au moment où le rayon catho- dique est au point zéro de l'échelle 3, ce qui est vrai quelle que soit la fréquence de rotation de ce faisceau., Lorsque le commutateur 55 occupe la deuxième position, de telle sorte que le faisceau cathodique tourne à une vitesse double de celle qui correspond à la fréquence de synchronisa- tion l'instant-précis de l'émission de l'impulsion de signal par rapport à l'instant où le faisceau cathodique occupe la position zéro de l'échelle est également contrôlé en modifiant la grandeur de la résistance 47 Ce- pendant, dans ce cas,
il est également nécessaire de contrôler la rela- tion de phase selon laquelle le potentiel suppresseur de faisceau est ap- pliqué à la grille 5 Ceci est réalisé en modifiant la résistance 97 du circuit de déphasage de la diode 95. Un réglage analogue est prévu pour la troisième position du commutateur, dans la résistance variable 110 du circuit de la diode 1070 Ces derniers réglages permettent déliminer l'ac- tion de suppression du faisceau à un moment voulu quelconque avant l'émis- sion de signal ou de sondage la plus proche.
En d'autres termes, les phases relatives des diverses fréquen- ces représentées dans la Fig. 6 peuvent être décaléeso Toutefois, dans tous les cas, l'instant de l'émission de l'impulsion de sondage demeure régla- ble indépendamment.
Le tube 37 est du type à décharge gazeuse, où le passage du cou- rant entre la cathode et l'anode ne peut s'amorcerpour une tension d'ano- de donnée, que lorsqu'une tension suffisamment positive est appliquée à la grille, mais, une fois amorcé ce passage continue jusqu'à ce que la tension anodique soit réduite à une valeur relativement faible., même si, entretemps, la grille aurait atteint un potentiel inférieur au potentiel critique re- quis pour amorcer la décharge. Ce tube est utilisé non seulement parce qu'il permet de produire aisément une décharge de haute intensité, mais aus- si parce que, pour maintenir la décharge, il n'est pas nécessaire, avec ce tube, de continuer à fournir du potentiel, pour assurer un passage de cou- rant, entre la grille et la cathode.
Par conséquent, il suffit de fournir un très faible courant de grille initial, de sorte que le circuit de com- mande ne doit fournir que très peu d'énergie. Cependant, la plupart des tubes à décharge gazeuse comportent une durée de déionisation, ce qui si- gnifie que, lorsque la tension d'anode diminue, le passage du courant à travers le tube ne tombera pas rapidement à zéro une fois qu'une valeur déterminée de tension anodique aura été atteinte, mais s'orientera vers zéro d'une manière trop graduelle, même si le potentiel de grille aura été entretemps réduit au-dessous de sa valeur critiqueo
De tels tubes ne donnent pas satisfaction, et il convient de choisir des tubes dont le temps de déionisation est court comparativement à l'intervalle de temps entre impulsions successives,
par exemple un tu- be à vapeur de mercure tel que celui du type "Général Electrical FG 67", lequel se déionise assez rapidement pour laisser au condensateur 43 le temps de se recharger complètement avant l'instant d'émission de l'impul- sion suivante. En outre,la résistance interne du tube choisi doit tomber rapidement dès le début de la décharge., de sorte que le courant de dé- charge appliquera à la grille du tube oscillateur une impulsion de ten- sion , front d'onde raide.
Une autre condition à remplir dans ce système consiste en ce
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que !,'impulsion doit toujours s'amorcer en un temps court comparativement à la durée de 1'impulsion Ceci est nécessaire pour la précision, vu que la mesure de 1'intervalle de temps et de la distance s'effectue depuis le début de la transmission de l'impulsion jusqu-eau début de l'impulsion ré- fléchie. Toutefois dans les tubes à décharge gazeuse, la décharge ne s' amorce pas toujours pour une même valeur de potentiel de grille, même avec un potentiel alternatif constant, mais il existe toujours des limi- tes de potentiel de grille entre lesquels le tube s'amorce avec certitu- de.
Selon l'invention, la précision nécessaire est obtenue en faisant va- rier la tension de grille du tube à gaz entre les limites de potentiel de grille critique dans lesquelles la décharge s'amorcera dans le faible intervalle de temps requis.
Pour éclaircir cet aspect on considèrera un exemple parti- culier. On supposera que l'oscillateur à la fréquence de synchronisation 9 est accordé à 5000 cycleso Dans ce cas, la grille du tube à gaz 37 de- viendra positive et rendra le tube conducteur 5000 fois par seconde. De même, l'oscillateur transmettra à l'antenne 30 une impulsion 5000 fois par seconde. L'intervalle de temps entre impulsions successives est donc . de 0,0002 seconde. Dans ce cas, le faisceau cathodique de 1-'indicateur 1, lorsque le commutateur occupe la position montrée tendra à se mouvoir sui- vant un trajet circulaire à la cadence de 5000 tours par seconde.
Comme les ondes électromagnétiques se propagent à la vitesse d'environ 186.000 "miles" (299.336 km),la distance maximum qui peut être mesurée est égale à la distance, depuis l'appareil de repérage, qui correspond à la moitié de la distance parcourue en 0,0002 seconde par une impulsion ou train d'ondes, c'est-à-dires 186000 x 0,0002 18,6 miles (299.366x0,002
2 2 29,9336 km) ce qui correspond à l'étalonnage de échelle complète de 1-'échelle 3 Si la durée des impulsions émises est déterminée à une microseconde, l'objet de plus rapproché d'où une réflexion pourra être indiquée sera distant d' environ 0,2 "mile" (0,3219 km)
Afin de maintenir l'erreur possible dans la mesure de la distance à une valeur inférieure à + 0905 "mile" (+ 0,0805 km) chaque impulsion émise doit s'amorcer au même instant dans chaque cycle de repérage., dans des limites de + 00000005 seconde. En d' autres termes, conformément à 1?inventions il est nécessaire de faire va- rier la tension de grille du tube à gaz entre les limites de tension de grille critique entre lesquelles le tube peut s'amorcer en un laps de temps qui ne dépasse pas 0000001 seconde, c'est-à-dire une microseconde.
Ceci est aisément réalisés comme il a été décrit plus haut. En effet si le tube à gaz choisi samorce réellement dans les limites d'une tension de grille critique de 1 volt par exemple., et que la tension à 5000 périodes présente une valeur maximum de 250 volts,.on voit aisément que le tube samorcera au même instant dans chaque cycle, cela dans les limites d'un laps de temps sensiblement inférieur à une microseconde. A supposer une tension de synchronisation siusoîdale, on peut écrire: Eg = E sint ou Eg est la tension de grille, E - la valeur maximum de cette tension, é Ò fois la fréquence, et t - le temps en secondes.
Par le calcul différentiel, on constate qu'un petit élément
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Eg de la tension de grille est représenté par: ¯ Eg E cos@t¯t
Vu que, pour Eg proche de zéro, coswt = 1, un élément de la tension de grille proche de zéro,4 Eg, sera ¯Eg=wE¯t Par conséquent ¯t =¯Eg = wE le temps que nécessite la tension de grille pour passer par l'élément ¯Eg
Donc, dans les conditions ci-dessus,où la zone critique ¯ ¯Ego de la tension de grille est de un volt, la tension maxima E est de 250, et la fréquence de 5000 périodes par seconde, ¯t = 1 = 0,000000128 seconde.
2 Ò x 5 000 x 250 Ainsi, on obtient une possibilité d'erreur considérablement inférieure aux + 0,05 "mile" indiqués plus haut. Par conséquent, et selon une varian- te, on peut employer une tension et une fréquence moins élevées. En ef- fet, la fréquence peut être réduite théoriquement à 640 périodes, .avec la précision indiquée plus haut. Pour une fréquence moindre, la tension de grille maxima doit être augmentée si l'on veut obtenir la précision vou- lue, ou bien, on doit utiliser un tube à décharge dont la zone de tension de grille critique est inférieure à un volt.
Un autre procédé pour augmenter la précision de la création de l'impulsion de synchronisation consiste à commander la grille du tube à gaz non pas au moyen d'une onde siusoîdale, mais par l'emploi d'une autre onde à allure périodique, laquelle peut être dérivée de l'oscilla- teur 9 et qui présente un taux de variation plus élevé dans le sens po- sitif qu'une onde sinusoïdale de l'amplitude maxima admissible. Par exem- ple, on pourrait appliquer une onde du type montré dans la Fig. 5.
Il va de soi que l'on peut utiliser, avec le circuit synchro- nisateur selon l'invention, des oscillateurs-émetteurs autres que le cir- cuit particulier montré dans le dessin. Il convient toutefois de noter que., pour pouvoir recevoir et indiquer des impulsions proches., dans le temps, des impulsions émises, qui peuvent être réfléchies par les objets rapprochés, il est nécessaire de maintenir une brève durée des impulsions.
Ceci est une caractéristique du circuit oscillateur-émetteur de la fig.
1; grâce à la prévision de la batterie de polarisation 35 et de la résis- tance 34, lesquelles sont ajustées pour des valeurs telles que le tube cessera d'osciller dans un temps bref comparativement à la durée de l'im- pulsion. Ainsi, grâce à son front d'onde raide, l'impulsion de synchronisa- tion fournie par le circuit du tube à gaz amorcera rapidement les ,oscilla- tions du tube émetteur 22, tandis que, grâce au réglage de sa polarisation, ce dernier arrêtera rapidement ses oscillations lorsque le tube 37 cesse- ra de livrer passage au courant.
Cet état de chose est illustré dans-la Figo 3, laquelle repré- sente un graphique où le temps est porté en abscisses et les intensités des signaux en ordonnéeso Ce graphique n'est que schématique et ne vise pas à
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représenter les valeurs exactes, ni même relatives. La courbe 57 indi- que l'onde de fréquence sinusoïdale produite par l'oscillateur de fré- quence de synchronisation 9. La courbe 58 représente l'enveloppe des impulsions de signaux haute fréquence créées par ]:?oscillateur 22 sous l'influence des impulsions de synchronisation créées par la décharge du condensateur 43 à travers le tube à gaz 37 Le courant de décharge du condensateur peut être à peu près comme celui indiqué par la courbe 59.
Com- me exposé plus haut, l'intervalle de temps t2 entre les impulsions succès- ' sives 58 est maintenu avec un-degré de précision élevé par l'emploi d'un tube à décharge gazeuse, grace auquel on obtient une impulsion de synchro- nisation à front raide, et en reportant la variation de la tension de gril- le du tube à gaz dans la zone de son potentiel de grille critique en un temps court comparativement à la durée tl de l'impulsion des signaux. La durée tl de cette impulsion dépend de la constante de temps du circuit de décharge et de la polarisation appliquée à l'électrode de commande de 1' oscillateur. A cette fin, la polarisation de la grille 33 de l'oscilla- teur est poussée suffisamment du côté négatif par la batterie de polarisa- tion 35 et la résistance de polarisation 34 pour que ce tube n'oscille pas.
Lorsque l'impulsion à côtés raides 59 est appliquée à la grille 33 de 1' oscillateur,cette grille est très rapidement rendue positive jusqu'au point d'oscillation et est maintenue dans cette zone jusqu'à ce que le côté des- cendant raide de l'impulsion positive de synchronisation 59 permette à nou- veau à la polarisation 35 d'arrêter les oscillations. Il va de soi que l'on peut régler la durée tl de l'impulsion haute fréquence soit la constante de temps du circuit de décharge, soit la polarisation négative 35 soit les deux. Il est préférable de maintenir le temps tl court, de façon à pouvoir repérer des objets proches de l'émetteur. De cette façon, il a été possible de créer des impulsions haute fréquence d'une durée d'une fraction de microseconde.
Le circuit de synchronisation décrit ci-dessus peut également être utilisé dans des oscillateurs haute fréquence d'autres types. Par exemple, il peut être employé avec un oscillateur à modulation de vitesse, comme celui montré schématiquement dans la Fig. 7.Dans un oscillateur de ce type, une cathode 120 produit un faisceau électronique dans une enve- loppe hermétique 121. Le faisceau cathodique est contrôlé par un élément de modulation de faisceau, par exemple une grille 122 et passe par le cen- tre de deux résonateurs 123 et 124 en forme de "pet de nonne", pour par- venir à l'anode collectrice 125. Le trajet normal du faisceau cathodique est indiqué par le pointillé 126 dans la Fig 7 Le passage de ce faisceau à travers le tube provoque des oscillations haute fréquence dans les ré- sonateurs 123 et 124.
Ceux-ci sont reliés entre eux par un conducteur 127 monté concentriquement dans le tube 128. De 1'énergie haute fréquence est conduite du résonateur 124 à l'antenne au moyen d'un conducteur blindé analogue 129 L'élément modulateur de faisceau 122 peut être tel qu'il dé- termine une suppression complète du faisceau cathodique lorsqu'il est po- larisé au-dessous du potentiel critique et, qu'il permette le passage de ces faisceaux pour tous les potentiels plus élevés.
L'élément modulateur 122 peut donc être polarisé négativement par une batterie 131 reliée en série avec-la résistance 1320
Cet oscillateur remplace le circuit oscillant montré dans la Fig 1 et peut être relié au circuit synchronisateur à travers le conden- sateur 89 Si Isolément modulateur de faisceau est du type qui "aspire" du courant,, une résistance série 133 doit être incluse dans le circuit afin de fournir un faible réglage;, de façon que l'élément modulateur ne rédui- se pas notablement le courant du faisceau.
D'autre part, si l'élément mo- dulateur est du type cylindrique à concentration, qui est parfois employé., la résistance 133 ne sera. pas nécessaire, car dans ce cas le faisceau se- ra .établi dans toute sa valeur dans les limites critiques de la tension.
Le circuit synchronisateur selon l'invention crée alors une impulsion qui passe entre ces limites en un temps suffisamment court pour assurer la précision nécessaire au début de limpulsion du signal haute fréquence.
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De même, le faisceau cathodique sera supprimé dans les limites d'une ten- sion critique correspondante, laquelle est également explorée, dans le bref intervalle requis, par la pente descendante de l'impulsion de synchronisa- tion selon l'invention. Ainsi donc., grâce à 1'èmploi de l'oscillateur à mo- dulation de vitesse, commandé par le circuit synchronisateur selon l'inven- tion, on peut obtenir aisément des impulsions haute fréquence de la préci- sion requise en ce qui concerne l'amorçage et l'arrêt.
La Fig 8 montre une variante du circuit synchronisateur laquel- le convient particulièrement aux circuits à faible impédence, par exemple pour synchroniser un oscillateur qui possède une faible impédence au point de synchronisation. La résistance de charge 41 de la Fig. 1 sert dans deux buts: Premièrement, elle permet la charge du condensateur 43 depuis la sour- ce de courant continu; deuxièmement, lorsque le tube à décharge gazeuse 37 se décharge, la résistance 41 sert à empêcher la tension de charge de main- tenir l'ionisation dans ce tube.
Ainsi, il existe une limite déterminée des dimensions du condensateur 43 pouvant être employé, et une limite corres- pondante de la puissance dans l'impulsion de synchronisation que l'on peut obtenir, car, si l'on augmente les dimensions du condensateur, la valeur de la résistance de charge doit être diminuée afin de charger le condensa- teur complètement dans le bref intervalle de temps repuis entre impulsions successives. Toutefois, cette valeur réduite de la résistance de charge peut empêcher la déionisation du tube à décharge gazeuse.
Toutefois, et comme montré dans la Fig 8, on peut employer un condensateur plus grand et une impulsion plus forte, sans sacrifier ni la précision ni la cadence des impulsions, si l'on fait usage d'une trio- de à vide 140 au lieu de la résistance de charge. L'anode 141 de ce tube est relié au côté positif de la source de courant continu, et sa cathode 143, au condensateur 43. La grille 142 de la triode est excitée depuis la même source que la grille du tube à décharge gazeuse 37 mais avec un déphasage de 1800. A cette fin, la grille 142 et la cathode 143 du tube 140 sont connectées à travers un enroulement secondaire supplémentaire 151 prévu sur le transformateur 20.
Il est évident que la grille 142 de la triode 140 sera positive lorsque la grille 39 du tube 37 sera négative.
La triode 140 agit donc comme une faible impédence au cours de cet inter- valle de temps pour le passage du courant de charge au condensateur 43.
D'autre part, lorsque la grille 39 devient positive, ce qui a pour effet la décharge du condensateur 43 à travers le tube 37 la grille 142 de la triode 140 sera négative, de sorte que cette triode agit comme une impédence élevée entre la source de charge du condensateur et le tube 37 Donc, ce dernier dispose d'un temps suffisant pour se déioniser avant que le cycle de charge du condensateur ne recommence. Tout homme de métier comprendra que la triode 140 peut être utilisée soit du côté positif, soit du côté négatif de la ligne.
Pour le restele circuit de la Fig. 8 est le même que celui de la Fig.1 la charge à laquelle l'impulsion de synchronisation doit être appliquée étant reliée entre la cathode 38 et la masse, avec interposition du condensateur de blocage 89
Un exemple de l'emploi de la triode 140 sur le côté négatif de la ligne est montré dans la Fig 9. Cette disposition offre également certains nouveaux avantages.
Dans ce cas, la cathode 143 de la triode 140 est reliée au côté négatif de la source de potentiel de charge, et son
EMI12.1
anode 1l.1. est reliée au condensateur 43a Le circuit grille-cathode de la triode 140 est ici également relié à un enroulement secondaire supplémen- taire 151 du transformateur 20 suivant une polarité déphasée à 1$0 paf'apport Si cène 'de la grille-. 39. dti'-t1iBa à décharge gazeuse. 3X< i1itel:d.a;.J:'EÍEtI.stan- ce de charge 44 reliée énde -le -condex'tsateur :l.3 e-w7canoe -.. du tube ':Il- et la charge est connectée entre le. point" .da .jonctiof].
Jlul,aonderisa:t.e1Ù:' 43" :f; de' la ré- sistance 44 d'une 'part et "1 -.mas5e-'iPautre part âved.i,tea postio-d.zm éon- densateur de bloc-aga} 89< tld4 l±4ùt=ogazhw.dans 1la .::Ffg- :8 le' tib-er-:I.40' repr-ésente une fa4ble' -:i.mpooel1pmrl:sht"act.e1Ilpâ. de.-dharggi- rlix. -co-ud6nsateiie, 43 -'-mais agit com- ne im3édën$ e" pencha.gd,3.-ew condea.td2.bx â tra.v sl aa tube 37Il convient
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de noter toutefois que.9 dans ce cas,. n'importe quelle capactiabce qui pour- rait exister entre la cathode 38 du tube à décharge gazeuse et la masse, comme indiqué par le pointillé en 152 se trouvera en dehors du circuit de décharge du condensateur. Ceci est particulièrement important lorsqu'on doit obtenir une impulsion de synchronisation de l'amplitude maximum pos- sible .
REVENDICATIONS.
1 Dans un système de radiorepérage, un indicateur à tube catho- dique comportant des éléments destinés lorsqu'ils sont excités, à produi- re un champ pour défléchir le faisceau cathodique, des moyens pour exciter sélectivement ces éléments suivant une quelconque de plusieurs fréquences en vue de défléchir périodiquement le faisceau cathodique suivant un tra- jet déterminé à une cadence correspondant à une quelconque de ces fréquen- ces, et des moyens pour supprimer le faisceau cathodique périodiquement pendant un ou plusieurs cycles consécutifs de ces fréquences d'excitation après que le dit trajet aura été suivi une fois par le faisceau cathodi- queo
2 Dans un système de radiorepérage, un indicateur à tube catho- dique comportant des éléments destinés., lorsqu'ils sont excités,
à produi- re un champ pour défléchir le faisceau cathodique,, des moyens -pour exciter sélectivement ces éléments suivant une quelconque de plusieurs fréquences différentes en vue de la déviation périodique de ce faisceau suivant un tra- jet déterminée à une quelconque de ces fréquences, chacune de ces fréquences étant, avec les autres, dans un rapport dont le dénominateur et le numéro- teur sont des nombres entiers, dont 1'un est l'unités et des moyens pour supprimer périodiquement le faisceau cathodique pendant un ou plusieurs cy- cles consécutifs de ces fréquences d'excitation, après que le dit trajet aura été suivi une fois par le faisceau cathodique.
3 Dans un système de radiorepérage, un indicateur à tube catho- dique comportant des éléments destinés, lorsqu'ils.sont excités, à produire un champ pour défléchir le faisceau cathodique et un élément destiné, lors- qu'il est excité, à supprimer ce faisceau, une source de potentiel alterna- tif, des moyens pour dériver de cette source une série de potentiels dont chacun est à une fréquence double de la fréquence précédente, des moyens pour exciter les dits éléments produisant le champ déviatoire, au moyen de l'une de ces fréquences., afin de dévier périodiquement le faisceau ca-. thodique suivant un trajet déterminé et à cette dernière fréquence,
des moyens pour redresser chaque fréquence qui précède cette dernière fréquence et pour appliquer la sortie redressée à Isolément suppresseur de faisceau.
4. Dans un système de radiorepérage un indicateur à tube catho- dique comportant deux bobines génératrices de champ déviatoire pour déflé- chir le faisceau cathodique et des moyens pour exciter ces bobines pour faire tourner le faisceau cathodique en cercle, ces moyens comprenant une source de potentiel alternatif à la fréquence de rotation voulue;, un condensateur et une résistance connectés en série entre eux et avec une de ces bobines, ainsi qu'en dérivation sur cette source., et un deuxième condensateur et une deuxième résistance reliés en série entre eux et avec l'autre des di- tes bobines et en dérivation sur cette source.
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