<Desc/Clms Page number 1>
DISPOSITIF LIMITEUR D'AMPLITUDE, A TRES LARGE BANDE, EN ULTRA-
HAUTES FREQUENCES. la présente invention a trait à un dispositif limiteur d'amplitu- de de signaux fonctionnant dans une très large bande en ultra-fréquences.
Un des objets de la présente invention est de réaliser un dispo- sitif limiteur, faisant usage d'un ou de plusieurs tubes amplificateurs à on- de progressive et opérant directement en ultra-haute fréquence, au moyen d'un asservissement du gain du ou des tubes à 1-'énergie à ultra-haute fréquence recueillie à la sortie du dispositif, par l'intermédiaire d'un circuit ci- après désigné sous le nom de "boucle de réaction", le dispositif présentant des propriétés particulières grâce à une modulation périodique auxiliaire d'amplitude à laquelle est soumis le signal à limiter appliqué à l'entrée du dispositif avant son amplification par le ou les tubes amplificateurso La fréquence de cette modulation auxiliaire est une basse fréquence,
en tout cas inférieure à la plus basse des fréquences de modulation présente dans les si- gnaux à linaiter
Un autre objet de l'invention est l'obtention d'un dispositif de limitation indépendant des caractéristiques des éléments de ladite boucle de réaction.
Il doit être bien compris que l'on suppose que la modulation uti- le des signaux à ultra-haute fréquence que l'on désire amplifier est généra-
EMI1.1
lement en fréquence ou en phaaaroits&tpO#ïé #.nnü,qué <3o""'e de linéarité en amplitude des tubes à ondes progressives, l'emploi de la modulation en amplitude présenterait de sérieux inconvénientso
La théorie et la construction des tubes à onde progressive ont été notamment décrites d'une manière générale dans un mémoire de John R.
PIERCE et !aster Mo FIEID intitulé "Travelingwave Tubes" publié dans la revue, "Proceedings of the Institute of Radio-Engineers", Volo 35, Page 108 et suivantes,
<Desc/Clms Page number 2>
Février 1947.- On rappelera seulement ici qu'un tel tube comporte essen- tiellement une cathode émèttrice d'électrons, un ensemble d'électrodes ser- vant à former un faisceau électronique et appelé "canon à électrons" com- prenant notamment une ou plusieurs électrodes accélératrices ci-après ap- pelée "première anode", "deuxième anode"ooo, une ligne de transmission hé- licoidale à l'intérieur de laquelle passe le faisceau, ci-après plus briè- vement désignée sous le nom d'"hélice" et une électrode collectrice des é- lectrons du faisceau.
Il est connu que le gain du tube dépend principalement des potentiels moyens par rapport à la cathode des électrodes accélératrices et de l'héliceo
Pour atteindre l'objet de l'invention, on met à profit le fait que les caractéristiques "puissance de sortie-puissance d'entrée" de cer- tains types de tubes à onde progressive pour différentes valeurs de la ten- sion de l'hélice et une tension de première anode constante présentent des maxima de valeur constante.
Le procédé caractéristique de l'invention con- siste alors à appliquer au signal à limiter une modulation d'amplitude avant son application à l'entrée du tube amplificateur et à régler automatiquement la tension d'hélice à la valeur pour laquelle la puissance de sortie corres- pondant à la valeur moyenne de la puissance du signal d'entrée ainsi modulé est maximum à basse fréquence, en utilisant les caractéristiques de la modu- lation à basse fréquence modifiée que l'on retrouve à la sortie du tube am- plificateur. Le procédé utilisé dans l'invention diffère donc du procédé de régulation déjà connu utilisant une modulation à basse fréquence introduite dans le tube amplificateur lui-même ou dans son circuit de sortie.
Cette disposition particulière est en effet nécessaire pour permettre une régulation efficace non vis-à-vis des variations accidentelles des tensions d'alimentation du tube seulement,mais aussi et surtout vis-à-vis de varia- tions importantes de la puissance,du signal appliqué à son entréeo
Pour d'autres types de tubes à onde progressive, dans lesquels les maximale la puissance de sortie pour différentes valeurs de la tension de l'hélice et une tension de première anode constante n'ont pas une va- leur constante, il est possible de trouver des couples de valeurs "tension de l'hélice-tension de première anode" pour lesquelles Ses maxima sont cons- tants.
Le procédé caractéristique de l'invention consiste alors, dans -ce- cas, à appliquer au signal à limiter une modulation d'amplitude et à régler automa- tiquement la tension de l'hélice et la tension de première anode aux valeurs pour lesquelles la puissance de sortie correspondant à la valeur moyenne du signal d'entrée ainsi modulé est maximum.
D'autres objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lumière de la description de détail qui va être entreprise en relation avec les dessins annexés, dans.--Lesquels : - la figure 1 représente=les caractéristiques "puissance de sor- tie-tension de première anode" d'un tube à onde progressive pour différen- tes valeurs de la puissance d'entrée; - la figure 2 représente les caractéristiques "puissance de sor- tie-puissance d'entrée" d'un tube à onde progressive pour différentes valeurs de la tension d'hélice dans le cas où les maxima de ces caractéristiques sont constants pour une même tension de première anode;
- la figure 3 représente les caractéristiques "puissance de sor- tie-puissance d'entrée" d'un tube à onde progressive ayant des maxima cons- tants 'pour différents couples de valeurs "tension d'hélice-tension de pre- mière anode".
- la figure 4 représente un dispositif de régulation de la puis- sance d'un tube à onde progressive, conforme à l'art antérieur ;
<Desc/Clms Page number 3>
- la figure 5 représente un dispositif limiteur conforme à l'in- vention; arise" ; - la figure 6 représente le schéma de détail d'un redresseur po- larisé; - la figure 7 représente un dispositif limiteur à deux étages; - la figure 8 représente un dispositif limiteur à deux étages, variante du précédent;
EMI3.1
- la figure 9 représ'<JnLe les caractéristiques "puissance de sor- tie-puissance d'entrée" d'un tube à onde progressive pour différents couples de valeurs "tension de 1-liE"liçç-tension de première anode" dans l'hypothèse ou ces courbes caractéristiques correspondant à une même tension d'hélice et à différentes tensions de première anode se coupent.
Bien que l'invention ne nécessite pas l'usage de tubes à onde progressive d'un modèle particulier, on a retenu pour la présente descrip- tion ceux qui font l'objet de la demande de brevet frangais PV 576.055 du
EMI3.2
27 juillet 1949 "Perfectionnements à la construction des tubes électroni- ques à onde progressu.e'-'-J3.U.L t1am de MM... Maxime JU1HNEILet..B.ichaT'd 'tAT,T.tçx,
La figure 1 représente., en fonction de la tension appliquée à la première anode Va d'un tube à onde progressive, les valeurs de la puissance .de sortie de ce tube pour différentes valeurs de la puissance d'entrée et une tension d'hélice constante.
Il résulte de cette figure que si l'on fait varier à la fréquence f, sinusoldalement par exemple, la tension de la pre- mière anode, on recueille à la sortie du tube un signal modulé en amplitude à cette même fréquence f autour d'une certaine valeur moyenne dépendant de la puissance du signal d'entrée. Si par exemple on fait varier simultané-
EMI3.3
ment et avec la-1r..équence f la tension de la première anode autour, de. ¯la :'!la.-.. leur de 50 volts, la puissance de sortie se trouve modulée autour de 13 mil- liwatts si la puissance d'entrée est de 1 milliwatt et autour de 1,5 milli- watts si la puissance.¯d'entrée est de 0,1 milliwatt..
La figure 2 représente, en fonction de la puissance d'entrée We
EMI3.4
appliquée au tube a onde progressive, la puissance Ws recueillie à la sortie pour diverses différences de potentiel appliquées entre cathode et hélice.
On supposera pour le moment que l'optique électronique du tube est telle que,
EMI3.5
quelle que soit la différeneA.tenti.el..entrs 1a¯c.a.thade....et¯¯lélice,'. le courant cathodique et le courant de l'électrode collectrice sont constants.
Dans ces conditions, les courbes telles que 21, 22, 23, 24, 25,26, 27 cor-. respondant à différentes tensions d'hélice, par exemple 1500, 1475, 1450,
EMI3.6
1425. 1400,1375a 1350 volts, et à une tension constante de première anode, par exemple 80 volts, présentent chacune un maximum, et ces maxima sont les mêmes, par exemple 100 milliwatts dans l'exemple représenté.
Quelle que soit la puissance à ultra-haute fréquence appliquée à l'entrée du tube, on voit qu'il existe une tension appliquée à l'hélice pour laquelle la puissance de sortie passe par un maximum, la tension de pre- mière anode étant maintenue constante.
EMI3.7
Pour une puissance d'entrée de 1 milliwatt par exemp1e....la...puis- sance de sortie.-passe-par un maximum de 100 milliwatts si l'on applique en- tre cathode et hélice.une différence de potentiel de 1500 volts. Si la puis- - sance d'entrée s'écarte de 50% de 1 milliwatt, la puissance de sortie ne varie pas de plus de 3% pour cette même tension d'hélice et les variations de la puissance de sortie ne seraient que de 0,03% si la puissance d'entrée variait de + 5%.
De la combinaison des figures 1 et 2, il résulte que, si l'on fait varier, sinusoidalement par exemple, la tension de première anode d'
EMI3.8
un tube à onde progressive on obtient, pour un signal d'entrée .donné, ...un..si-
<Desc/Clms Page number 4>
gnal de sortie modulé en @ autour d'une certaine valeur moyenne et que'si l'en applique ce signal modulé en amplitude à l'entrée d'un second tube à onde progressiveil existe pour ce deuxième tube une tension d'hé- lice pour laquelle le signal de sortie passe par un maximum.. En asservis- sant la tension d'hélice de ce second tube à la valeur moyenne du signal, d'entrée de ce même tube, on réalise un dispositif limiteur.
Pour bien faire ressortir la différence entre le dispositif de l'invention et un simple dispositif à contrôle automatique de gain tel qu' on peut le réaliser simplement en ultra-haute fréquence, un dispositif de ce dernier type est décrit en relation avec la figure 4.
' '.' Dans cette-ci, 400 désigne un tube à onde progressive dont 401
EMI4.1
est la zathode, 402 et 403 les électrodes accélératrices du canon a'élec- trons'. 404 l'hélice, 405 et 406 des embouts cylindro-coniques creux pour l'adaptation des circuits d'entrée et de sortie à l'hélice, 407 la cible collectant les électrons du faisceau électronique après leur passage à 1' intérieur de l'hélice, 408 et 409 les;
lignes coaxiales¯d'entrée et de sor- tie du signal, 410 et 411 des plaques conductrices couplant capacitivement les conducteurs internes desdites lignes coaxiales avec les embouts. cylindro-
EMI4.2
.coniques 4,12 le blindage du tube auquel sont reliés les ,aon4geteprs exté- 'rieurs des lignes coaxiales 408 et 409, 413 enfin la bobine de focalisation magnétique du faisceau.
414 est une source alternative pour le chauffage du filament, 415 416 et 417 des batteries pour l'alimentation respective de la première anode 402, de la deuxième anode 403, de l'hélice 404 et de la ciblé''407
EMI4.3
au moyen desonnexions 435, 436 4.37'.. 438, 439 , , Le signal d'entrée est-appliqué à la ligne 408o ..: Hlë"-fraction du signal amplifiée est captée dans la ligne 409 par la sonde .
452 et détectée par le détecteur 453.La tension continue détectée est am-
EMI4.4
plifi.ée'dans l'amplificateur à courant continu 459 et ajoutée avec un signe Convenable au potentiel de l'une des électrodes du tube. qui commandent son gain. La tension ainsi détectée et amplifiée peut être appliquée à l'hélice, auquel cas l'on ouvre en 442 la connexion 438 et l'on relié la ligne 446 aux
EMI4.5
pointe fit,.3 et 444, la ligne 445 étant supprimée. ... Cette même tension détectée et amplifiée peut être appliquée à la première anode, auquel cas l'on ouvre en 440 la connexion 436 et l'on
EMI4.6
relié"la"ligne 446 prolongée par la'ligne 445 aux points 441 et 447.
Aucune 'liaison n'existe aux points 443 et 444.
EMI4.7
. li." > , Si: l'on envisage par exemple le cas où la tension détectée et amplifiée est appliquée à l'hélice du tube, on voit que le système régula-
EMI4.8
teur'..décrit n'est autre qu'un asservissement linéaire. La puissance du si- gnal-.d'entrée étant par exemple 5 milliwatts et la tension d'hélice 1475 volts,.le point figuratif est en 4 et le signal de sortie a une puissance de 70 milliwatts. Le signal d'entrée venant à croître et prenant par exem- ple la valeur 8,5 milliwatts, le point figuratif se déplace de A en A' sur la caractéristique.22.
La puissance du signal de sortie tombe à 50 milli- watts'. ''Simultanément, la tension appliquée à l'hélice décroît.
Le point B correspondant, pour la nouvelle puissance d'entrée
EMI4.9
$,5 milliwatts,9 à une puissance de sortie de 70 millivatts se situe sur la caractéristique 28 de tension.d'hélice 1455 volts. Supposons, pour fixer le â.dées9 que le.s¯¯caractéristiques de la boucle de réaction constituée par par la sonde 452., le détecteur 453 et-l'amplificateur 459 soient telles que si'la puissance de sortie tombe de 70 milliwatts à 50 milliwatts, la tension d'hélice baisse -précisément'de 14'75 volts à 1455 volts.Le point figuratif du fonctionnement revient sous l'effet du système régulateur de A' en C entre A' et B, le point C correspondant à un niveau desortie de 60 milliwatts, sur la .caractéristique 29 de tension d'hélice de 1465 volts.
EMI4.10
* , "".On..voit que= se7.a='ust..le¯ gain dë 'I'smpl3f.cateur 459 est plus ou moins élevé, les variations 'du'''ni veau de sortie du tube 400 sont -plus ou
<Desc/Clms Page number 5>
moins réduites par rapport à celles du niveau d'entrée, mais le niveau de sortie varie nécessairement avec le niveau d'entrée, car il faut une ten- sion d'erreur (tension entre les bornes de sortie de 459) pour commander le système régulateur.
Mais, surtout, le niveau moyen de sortie dépend essentielle- ment des caractéristiques de la sonde 452, du détecteur 453 et de l'ampli- ficateur 4590
Or, les détecteurs utilisés en ultra-haute fréquence, s'ils présentent une stabilité suffisante pour l'emploi dans un mélangeursont loin de posséder des caractéristiques constantes. ' D'une part, ces caractéristiques varient avec la température et même par- fois simplement avec le temps. D'autre part, il existe entre plusieurs dé- tecteurs une dispersion très importante Cette dispersion peut intervenir d'ailleurs non seulement dans le rendement de détection mais également par l'impédance présentée en ultra-haute fréquence à la fraction d'énergie cap- tée par la sonde 452;
.si l'on ne prend pas la précaution d'effectuer au mo- ment du remplacement d'un détecteur un certain nombre de réglages délicats, le dispositif décrit peut fournir, à la sortie, des niveaux de signaux à ultra-haute fréquence bariant dans des limites importantes atteignant faci- lement 10 décibels.'
De plus,si l'on remplace le tube à onde progressive 400 par un autre tube, il arrive fréquemment que l'ensemble des courbes caractéristi- ques de la figure 3 soit déplacé vers la gauche ou vers la droite, tandis que les maxima des différentes courbes conservent -une valeur qui est remar- quablement constante-pour différents tubes de construction similaire.
On a traduit sur la figure.2 le déplacement de l'ensemble des courbes caractéris- tiques par une translation de l'axe des abcisses CWe qui occupe maintenant la position O'W'e.
Avec le'premier tube, le point A correspond à un niveau de sortie de 70 milliwatts et à une tension d'hélice de 1475 volts.
Les caractéristiques de la boucle de réaction sont telles que, sille niveau de sortie vient à tomber à 50 milliwatts, la tension d'hélice est dimin@ée de 10 volts et prend la valeur 1465 volts; le niveau de sortie-est alors relevé à 60 milliwatts.
Avec un autre tube, les courbes se sont déplacées vers la gauche par exemple,c'est-à-dire que la graduation portée par OWe s'est déplacée vers la droite pour venir en O'W'e Le point figuratif correspondant à un signal de même puissance d'entrée.. 5 milliwatts, que précédemment et à une même puissance de sortie, 70 milliwatta, est en B sur la caractéristique 28 correspondant à une tension d'hélice de 1455 volts. Or, les caractéris- tiques de la boucle de réaction n'ayant pas changé, à un signal de sortie de 70 milliwatts correspond une tension d'hélice de 1475 volts.
Le point B va donc se déplacer vers le point A' à l'intersection de la droite d'@@acisse 5 milliwatts et de la caractéristique 22. Il s'ar- rêtera au point C d'ordonnée 60 milliwatts sur la caractéristique 29 de ten- sion d'hélice 1465 volts. La régulation qui avait lieu précédemment autour du niveau 70 milliwatts va, avec le nouveau tube, s'établir autour du niveau 60 milliwatts.
Le dispositif, objet de l'invention, qui va être décrit présente la caractéristique essentielle de fournir un niveau de signal de sortie ri- goureusement indépendant aussi bien des sondes que des détecteurs et des amplificateurs employés. Un variation des caractéristiques de ces derniers peut tout ou plus modifier légèrement le point de réglage de la tension hé- lice autour de l'optimale mais-la variation de niveau de sortie correspon- dante est tout à fait négligeable.
La figure 5 représente le dispositif limiteur conforme à l'inven- tion. En se reportant-à cette figure500 et 520 sont deux tubes à onde pro-
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
greesive dont 501 et 521 désignent les cathodes, 5029-,,503, 522, 523.les élec- trodes accélératrices des canons à électrons, 504 et 524 les lignes à vites- se de propagation lente constituées par des hélices, 505 et 525 des embouts cylindro-coniques creux pour l'adaptation des circuits d'entrée à l'hélice,
EMI6.2
506 et 526 dea.- embouts cylindro-coniques creux analogues pour l'adaptation des circuits de sortie à l'hélice, 507 et 527 des cibles collectant les élec- trons-des faisceaux électroniques après leur traversée des hélices.
Les lignes d'amenée et de sortie de l'énergie sont des lignes co- axiales. '508.11 509, 528, 529 dont le conducteur extérieur est relié au blin-
EMI6.3
dage57.2, 532 deS- t.l1hes' et dont le. conducteur intérieur est terminé par des plaques telles que 5109 51-1, 530, 531 couplées,capàcitivement avec les em- bouts ejliàdro-eoniqueso 513 et 533 sont les bobines de focalisation des faisceaux.
514 est une source alternative pour le¯chauffage du filament
EMI6.4
du.tube 520, et 515 516, 517 des batteries pour-1.'-B.limentation respective de;la première anode 522,de la deuxième anade 523, de l'hélice 524 et de
EMI6.5
la,cible 527 au moyen.¯des connexions 535 536, 537, 538, 5390 " 534 est une source alternative pour le chauffage du filament du tube 500. o Ln alimentation du filament, de la première anode 502, de la deuxième anode 503-,,-de l'hélice 504 et de la cible 507 est faite respec- tivement'aumoyen des connexions 575, 576, 577, 578, 579.
L'élément 550 est un oscillateur à basse fréquence générant un signal.de fréquence fixe, de l'ordre de quelques centaines de cycles par seconde par-exemple, inférieure à la plus basse des fréquences de modula-
EMI6.6
tien présentes dans les signaux amplifiés par 1.'.snssmble¯ des ¯t.ubes 500 et '"520 . - -
Par l'intermédiaire du transformateur 551, ce signal est appli- qué à la première anode 502 du tube à onde progressive 500 qui amplifie le signal à ultra-haute fréquence reçu par la ligne coaxiale d'entrée 508.
D'après la caractéristique de la figure 1, on voit que, le po-
EMI6.7
tentiel'4e?l'anode 502 variant à la fréquence f, le signal sortant du tube 50b par' la ligne coaxiale de sortie 509 sera modulé en amplitude à la fré- quence f autour de la puissance de sortie Ws correspondant d'entrée We.
-Le signal de sortie du tube 500 est alors appliqué par la ligne
EMI6.8
coaxiale à'entrée-à28* constituant le prolongement de la ligne coaxiale de sortie 509, à l'entrée du tube 520 qui constitue le tube limiteur pro- prément dit du dispositif.
En se référant à la figure 2, on voit aisément que; - si la tension de l'hélice 524 est fixée au potentiel 1476 volts donnant
EMI6.9
la.-puissance, de sortie max3.ma, 100..milliwatts.ll pour un signal de puissan- ce moyenne d'entrée donnée, 2 millivatts par exemple, la modulation d'amplitude de ce signal d'entrée à la fréquence f entre les droites 201 et 202 donnera une modulation' d'amplitude du signal de sortie à la fréquence 2f entre les droites 203 et 204.
- si la tension de l'hélice 524 est inférieure à la valeur précédente di-
EMI6.10
te" "optimum" et est égale par exemple à 1450 volts, la même modulation d'amplitude du signal d'entrée donnera une modulation d-9amplitude---du signal de sortie entre les droites 205 et 206, constituée d'une modulati.an l:i:tl1# a la fréquen,ce 2f superposée a une modulation d'amplitude à la fréquence f en phase avec-là-modulation du: signal d'entrée;
-'.'sµL la'tension de l'hélice 524 est;supérieure à la valeur précédente et est égale par exemple à 1500 volts,,la même modulation d'amplitude du si- gnal- d'entrée donnera-une modulation 'd'amplitude du signal de sortie en- tre les droites 207 et 208, constituée d'une modulation d'amplitude à la
EMI6.11
fréquence 2f- superposée <9. une modulation d'amplitude à la fréquence f en
<Desc/Clms Page number 7>
opposition de phase avec la modulation du signal d'entrée.
Une fraction du signal de sortie, sortant du tube amplificateur 520 par la ligne coaxiale de sortie 529,est captée par la boucle 552 et dé- tectée par le détecteur 553. La tension détectée est amplifiée dans l'am- plificateur sélectif 554 accordé sur la fréquence f. Sur la ligne de sortie 555 de cet amplificateur, on dispose d'un signal amplifié de fréquence f qui est en phase ou en opposition de phase avec le signal généré par l'oscilla- teur 550 selon que la tension-de l'hélice 524 est inférieure ou supérieure à la tension optimum (en négligeant les légers déphasages de transmission dans l'amplificateur-.554-).
Les signaux de fréquence f de sortie de l'amplificateur 554 et de l'oscillateur 550 sont appliqués par les connexions 555 et 556 à un dis- positif détecteur 557 qui donne sur les connexions de sortie 558 une ten- sion positive si les deux signaux sont en phase, une tension négative si ces mêmes signaux sont-en opposition- de phase --et-une tension ni-il lesi -'le. - signal issu de 554 est nul.
La tension apparaissant sur la ligne de sortie 558 est amplifiée dans un amplificateur à courant continu 559 et la tension issue de 559 est appliquée entre les points 543 et 544, c'est-à-dire sert au réglage de la tension de l'hélice-524 du tube 520.
Si l'on suppose que la-tension de l'hélice 524 est inférieure à la tension optimum, les signaux sur 555 et 556 sont en phase; la tension issue de 557 sera'positive, la tension issue de 559 également et la tension de l'hélice montera jusqu'à sa valeur optimum.
Si l'on suppose que la tension de l'hélice 524 est supérieure à la tension optimum, les signaux sur 555 et 556 sont en opposition de pha- se; la tension issue de 557 sera négative, la tension issue de 559 égale- ment et la tension de l'hélice descendra jusqu'à sa valeur optimum.
Le réglage se fait donc sur la tension optimum et le niveau de sortie est rigoureusement indépendant des caractéristiques de la sonde 552, du détecteur 553 et de la stabilité du gain des amplificateurs 554 et 559.
De plus, la sonde 552 peut être réalisée de la façon simple où elle est représentée-sur la figure 5. Il y a lieu, bien entendu, de réaliser un cou- plage de la sonde 552 et une adaptation du détecteur 553 dans une bande aus- si large que possible pour que leurs caractéristiques varient peu dans la bande d'utilisation. De même, il y a intérêt à ce que la ligne de sortie 529 débite sur une charge ou une antenne sensiblement adaptée de manière qu'elle ne soit pas le siège d'ondes stationnaires. Pourtant, ces conditions n'ont nullement un caractère impératif comme elles L'auraient dans le dispo- sitif de la figure 4 où, en particulier, si la ligne 409 n'était pas adaptée, il serait indispensable que la=sonde 452 soit du type à couplage directif.
Dans le dispositif limiteur de la présente invention, un tel type de sonde n'est pas utile.
Les dispositifs tels que 557 qui permettent,à partir d'un si- gnal alternatif d'une fréquence donnée, l'obtention d'un signal continu de même amplitude et dont la polarité soit positive si ledit signal alterna- tif est en phase avec un signal de référence de même fréquence, et dont la polarité soit négative si ledit signal alternatif est en opposition de pha- se avec le signal de référence, sont bien connus dans la technique. Dans le but de rendre-la--spécification complète, la figure 6 représente un tel dispositif. ¯
Dans cette figure, le signal dont on veut mettre en évidence la phase relativement au signal de référence est appliqué par les connexions 555 à l'enroulement primaire du transformateur 601 possédant un enroulement secondaire à point milieu.
La tension de chaque demi-enroulement du secon- daire est redressée dans une diode, 602 et 603, puis appliquée à une résis- tance, 604 et 605, et filtrée par un condensateur, 606 et 607. Les diodes 602 et 603, les résistances 604 et 605, les condensateurs 606 et 607 sont deux à deux identiques.
<Desc/Clms Page number 8>
Le signal dont la phase sert de référence est apuliqué par les con- nexions 556 à l'enroulement primaire d'un transformateur 608 dont l'enroule- ment secondaire est inséré entre le point commun 609 des résistances 604 et 605 et des condensateurs 606 et 607 et le point milieu 610 de l'enroulement secondaire du transformateur 601 Dans. -cas conditions, on recueille aux bor- nes de la ligne de sortie 558 une tension continue sensiblement proportion- nelle à l'amplitude du signal appliqué en 556 et dont la polarité a le signe prévu.
Avec le dispositif de la figure 5, il est possible, d'après l'ex- emple donné, d'obtenir un niveau de sortie constant à 0,03% près, lorsque le niveau d'entrée subit une variation d'environ 5%.
Le dispositif décrit en relation avec la figure 7 permet d'étendre la zone de variation du signal d'entrée jusqu'à enviroq 50%. Ce dispositif se ca- ractérise par un montage en cascade de deux dispositifs du type de la figure 5.
L'élément 750 est un oscillateur basse fréquence générant un si- gnal de fréquence fixe fo Par l'intermédiaire du transformateur 751. ce si- gnal est appliqué à la première anode 702 du tube modulateur à onde progres- sive 700 qui amplifie le signal à ultra-haute fréquence reçu par la ligne coaxiale d'entrée 708.
Le signal sortant du tube 700 par la ligne coaxiale de sortie 709 est modulé en amplitude à la fréquence fo Ce signal est alors appliqué par la ligne coaxiale 728, prolongement de la ligne 709, à l'entrée du tube 720.
Une fraction du signal de sortie, sortant du tube amplificateur 720 par la ligne .-coaxiale de sortie 729, est captée par la boucle 752, détac- tée par le détecteur 753, amplifiée dans l'amplificateur sélectif 754 accor- dé sur la fréquence f, appliquée au détecteur polarisé 757 qui reçoit égale- ment le signal de référence issu de l'oscillateur 7500
Le signal de sortie de 757 est amplifié par l'amplificateur à cou- rant continu 759 et appliqué entre l'hélice 724 et la haute tension 7744.
L'élément )780 est un deuxième oscillateur basse fréquence géné- rant un signal de fréquence fixe f' distincte de f. Par l'intermédiaire du transformateur 781, ce, signal est'-appliqué à la première anode 722 du tube à onde progressive 720. Le signal sortant du tube 720 par la ligne coaxiale de sortie 729 est-appliqué au tube 790 par la ligne d'entrée 798 du-tube 790, prolongement de la ligne 7290
Une fraction du signal-de sortie sortant du tube amplificateur 790 par la ligne coaxiale de sortie 799 est captée par---la--boucle 762, détec- tée par le détecteur 763, amplifiée dans l'amplificateur sélectif 764 .accor- dé sur la fréquence, f',
appliquée au détecteur polarisé 767 qui reçoit éga- lement le signal de référence issu de l'oscillateur 780. Le signal de sortie .. de 767 est amplifié par l'amplificateur à courant continu 769 et appliqué en- tre l'hélice 794 du tube à onde progresse 790 et la haute tension 744.
La figure 8 représente¯un dispositif analogue à celui de La figure 7 mais dans lequel 1'oscillateur 780 à la fréquence f' est supprimé et où l'on utilise directement comme fréquence de modulation pour le deuxième tube 720 l'harmonique de fréquence 2f produit dans le premier tube 7000
L'oscillateur 750 produit alors simultanément les fréquences f et 2f qui sont filtrées par les filtres 748 accordé sur la-fréquence f er 749 accordé sur la fréquence 2f. Les références de la figure 8 ont les mêmes si- gnifications que celles de la figure 7, mais l'amplificateur sélectif 764 est accordé sur la fréquence 2f au lieu d'être accordé sur la fréquence f' et le détecteur polarisé 767 reçoit comme fréquence de référence la fréquence 2f issue du filtre 749 au. lieu de recevoir la fréquence F'.
On a supposé jusqu'à présent que les courbes caractéristiques de la figure 2 avaient, à tension de première anode constante, des maxima de
<Desc/Clms Page number 9>
même ordonnéeo Il peut arriver, comme représenté figure 3, que l'ordonnée maximum constante soit obtenue non plus pour des'valeurs différentes de'la tension hélice, la tension première anode étant maintenue constante, mais pour des couples de valeurs "tension hélice-tension première anode voire même pour des ensembles de valeurs "tension hélice-tension première anode- tension deuxième anode".
Sur la figure 3, par exemple, la courbe 31 correspond à une tension hélice de 1500 volts et à une tension première anode de 180 volts, la cour- be 32 à une tension hélice de 1450 volts à une tension première anode de 70 volts, la courbe 33 à une tension hélice de 1400 volts et à une tension pre- mière anode de 60 volts.
Il n'est donc plus possible d'agir seulement sur la valeur de la tension d'hélice pour régler la puissance de sortie W à un maximum corres- pondant à la valeur moyenne de la puissance d'entrée sWe modulée en amplitu- de ; il faut agir simultanément sur la tension de. première anode. A cet ef- fet, l'amplificateur à courant continu 559 de la figure 5 comporte deux sor- ties fournissant des tensions continues proportionnelleso On profite du fait que pour passer de la courbe 31 à la courbe 32 de la figure 3 la tension hé- lice varie de -50 volts et la tension anode de-10 volts dans l'exemple don- né. Il suffira donc de prélever,sur un potentiomètre aux bornes duquel se- ra appliquée la tension de correction d'hélice,une tension proportionnelle à celle-ci et égale au cinquième de sa valeur pour obtenir la tension de correction de première anode.
On a supposé sur la figure 3 que les courbes caractéristiques cor- respondant à une tension d'hélice constante et à des tensions de première anode décroissante étaient des courbes sensiblement parallèles et ne se cou- ' pant pas, telles par exemple que les courbes 31 (tension hélice 1500 volts, tension première anode 80 volts), 34 (tension hélice 1500 volts, tension première anode 70 volts),,35 (tension hélice 1500 volts, tension première anode 60 volts), etc... Il en résulte qu'à puissance d'entrée We constante, la puissance de sortie est toujours une fonction croissante de la tension de première anode.
Pour certains tubes au contraire, il peut arriver que les cou- ches caractéristqiues correspondant à une même tension d'hélice et à des tension d'hélice et à-des tensions de première anode différentes se croi- ' sent (figure 9).
Courbe 91 :tension 1500 volts,,, tension première anode 80 volts; courbe 92 :tension hélice 1500 volts, tension première anode 70 volts ; courbe 93 : tension hélice 1450 volts,,, tension première anode 80 volts ; courbe 94-.--tension hélice 1450 volts, tension première anode 70 volts.
Le dispositif limiteur de la figure 5 peut alors être simpli-' fié et ne plus comprendre qu'un seul tube, à savoir le tube limiteur 520.
La tension de sortie de l'oscillateur 550 n'est plus envoyée sur la pre- mière anode 502 mais sur la première anode 522. A cet effet., la connexion
576 est coupée et la connexion 536, au lieu d'être reliée directement à la batterie,est reliée au secondaire du transformateur 551 (connexion 536' en trait mixte). Par ailleurs, le tube 500 est supprimé et le signal d'en- trée appliqué directement à la ligne 5280
Supposons que, la tension d'hélice étant de 1450 volts, la ten- sion de première anode varie à la fréquence f entre 70 et 80 volts. La puis- sance du signal de sortie sera modulée à la fréquence f et son amplitude sera comprise entre les droites 901 et 902.
Cette modulation sera en phase avec la modulation de la tension de première anode ; eneffet, quand cette dernière tension atteint sa valeur maximum de 80 volts, le point représen- tatif, pour un signal d'entrée de puissance w, est en 95, où la puissance du signal de sortie atteint sa valeur maximum?
<Desc/Clms Page number 10>
Supposons maintenant que, la tension déhélic" étant de 1500 volts, la tension de première anode varie à la fréquence f entre 70 et 80 volts.
La puissance du signal de sortie sera modulée à la fréquence f et son ampli- tude sera comprise entre les droites 903 et 9040 Cette modulation sera en opposition de phase avec lamodulation de la tension de-première anode; en effets quand cette dernière tension atteint sa valeur maximum de 80 volts, le point représentafif, pour un signal d'entrée de même puissance we que pré- cédemment, est en 96, où la puissance du signal de sortie atteint sa.,valeur minimum.
Dans le premier cas, la tension d'héliceaugmentera; elle diminu- era dans le second cas.Cette tension se fixera à la valeur, 1475 volts par exemple, pour laquelle le point d'intersection des courbes 97 et 98, cor- respondant à une même tension d'hélice de 1475 volts et à des tensions de première anode respectives de 80 et 70 volts, sera situé sur la droite 99 d'abcisse we.
Bien que l'invention ait été décrite en relation avec certains exemples bien spécifiés, son domaine est suffisamment défini par ce qui pré- cède pour que l'homme de l'art puisse en faire application à tout système amplificateur utilisant des tubes à onde progressive
REVENDICATIONS.
1. Dispositif régulateur de puissance de signal de sortie pour amplificateur à ultra-haute fréquence utilisant un tube à onde progressive, dans lequel la puissance de sortie est maintenue à sa valeur maxima indé- pendamment de la puissance du signal appliquée à l'entrée de l'amplificateur , et cela au moyen d'une tension de réglage appliquée à la ligne de vitesse de propagation réduite du tube, caractérisé en ce que ladite tension de régla- ge est une tension redressée dérivée de la comparaison des phases d'une mo- dulation à basse fréquence appliquée au signal à amplifier préalablement à son application à l'entrée du tube et de la modulation résultante du signal amplifié recueilli à la sortie du tube.
2. Dispositif suivant la revendiation 1, caractérisé en ce que la modulation préalable en amplitude des signaux est obtenue au moyen d'un tube à onde progressive dont le gain est rendu variable sous l'action d'une tension de modulation appliquée à l'une des électrodes du canon à électrons.