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MAGNETRON.
La présente invention est relative à des perfectionnements, change- monts et additions à celle objet du brevet principal, et concerne les appareils électroniques à haute fréquence du type magnétron.
Dans certains équipements électroniques de dimensions réduites et de coût relativement faible, tels les récepteurs de télévision, les petits é- metteurs et les petits récepteurs qui fonctionnent sur ondes ultra-courtes, on n besoin de générateurs ultra haute fréquence. Il est impossible, prati- quement, d'utiliser dans ces appareils les tubes oscillateurs conventionnels.
Les tubes magnétrons pourraient être utilisés; cependant, ceux qui ont été fabriqués jusqu'à présent, tels que ceux décrits dans le brevet principal et ses perfectionnements, ne peuvent servir dans les dispositifs qui viennent . d'être cités, par suite de leurs dimensions trop grandes, de leurs tensions de fonctionnement élevées et de leur prix.
L'objet de la présente invention est de réaliser un tube oscilla- teur, du type magnétron, de structure simplifiée et dé dimensions réduites, qui peut être monté dans une enveloppe de tube récepteur conventionnel.
Selon la présente invention, on construit un dispositif de décharge électrique comprenant une enveloppe scellée, étanche au vide, à l'intérieur de laquelle les électrodes du tube sont supportées par deux conducteurs qui prolongent deux des broches de connexion du culot. Ces deux conducteurs sont soudés à deux éléments d'anode. Chaque élément comprend un anneau et un en- semble de lamelles parallèles à l'axe de l'anneau, réparties symétriquement autour de cet axe. Les deux éléments ont leur axe commun, leurs lamelles sont intercalées et régulièrement espacées.
A chaque anneau est fixé un disque de matière isolante, percé d'un trou central et d'un ensemble de fentes réparties régulièrement autour de couverture. Les deux anneaux avec leurs disques sont
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mondes perpendiculairement à leur axe commun. Les lamelles s'étendent parallè- lenent à l'axe d'un anneau au disque opposé. Les lamelles successives sont fi- xées alternativement sur un anneau, puis sur l'autre, par l'une de leurs extré- :mités, tandis que la seconde extrémité pénètre dans une fente du disque isolé, opposé audit anneau. -
L'invention et ses principaux avantages seront bien compris en se reportant à la description suivante et à la figure qui l'accompagne, données à titre d'exemple non limitatif des moyens de l'invention.
Sur la figure, on a représenté l'enveloppe 1 du tubeo Elle est é- tanche au vide,sa forme est cylindrique de préférence. La base circulaire 2 de l'enveloppe est traversée par les broches de connexion 3 à 9 qui sont scel- lées, mutuellement isolées et disposées suivant les sommets d'un polygone ré- gulier, centré sur la base 2. Ces broches de connexion 3 à 9 peuvent, sans inconvénient, être disposées pour s'adapter à un support de tube convention- nel; la disposition qui apparaît sur la figure est prévue pour être utilisée avecun support à sept broches de tube miniature. Pour des raisons qui appa- raîtront clairement par la suite. L'enveloppe 1 est faite de matériau non magnétique, métal ou verre.
La base 2 est faite de matière isolante convenable céramique ou verre, elle est soudée le long de sa circonférence extérieure à la base de 1' enveloppe cylindrique 1. Le queusot 10 peut être sans inconvénient à la partie supérieure de l'enveloppe du tube, comme sur la figure .A l'intérieur de 1' enveloppe 1, l'ensemble. des électrodes est soutenu par le prolongement des broches de connexion 6 & 7. Cette ensemble comprend deux éléments d'anode 11 & 12, -Lui élément de cathode 13 et deux disques de matière isolante 14 & 15.
Le prolongement de la broche de connexion 4 porte une broche rec- tangulaire dont un des côtés est formé par une bande 16 qui porte le getter.
Quand le tube est vidé et l'enveloppe scellée, sous l'action d'un champ haute fréquence, le getter est vaporisé par chauffage et les gaz résiduels contenus dans l'enveloppe sont absorbés. Les blocs annulaires 17 & 18 qui font partie des éléments d'anode 11 & 12, respectivement, sont parallèles entre eux et perpendiculaires à leur axe commun, elles sont maintenues dans cette position, par soudure ou par un autre moyen de fixation, au prolongement des deux broches de connexion diamètralement opposées 6 & 7, par exemple. Plusieurs bandes 19 solidsires de 17, sont parallèles à l'axe des anneaux et régulièrement espa- cées autour dudit axe.
De même,plusieurs bandes 20 sont fixées à l'anneau 18,les bandes ou lamelles 19 & 20 sont intercalées autour de l'axe du système et délimitent, selon une disposition préférée, un cylindre coaxial à l'axe des anneaux 17 & 18. Les disques isolants 14 et 15 sont montés sur les blocs annulaires 17 d 18 comme il est montré. Un moyen simple pour réaliser ce mon- tage consiste à disposer un ensemble de pattes 21 réparties autour des blocs annulaires 17 & 18; selon une variante de réalisation de l'invention, les pattes 21 peuvent être intercalées entre les lamelles 19 & 20. Avant de replier les pattes 21 dans leur position définitive, on les glisse à travers les fen- tes 22 pratiquées dans les disques 14 & 15; un simple et rapide rabattement des pattes fixe les disques aux blocs annulaires d'anode.
Au centre des dis- ques 14 & 15, une ouverture 23 qui permet le passage de la cathode,est entou- rée d'un ensemble de fentes 24. Il est clair qu'un estampage rapide et écono- mique d'un matériau tel le mica, par exemple, fournira les disques 14 & 15 a- vec les ouvertures 23 et les fentes 22 & 24.
Les éléments d'anode Il & 12 peuvent aussi être obtenus par des moyens simples de fabrication. On découpe dans une feuille de métal, non magné- tique de préférence, de l'acier inoxydable par exemple, une pièce à symétrie circulaire percée d'un trou central ayant la forme d'un anneau autour duquel rayorne des pattes de longueur égale ou inégale régulièrement disposées. Dans le cas où les lamelles 19 ou 20 sont repliées à leur extrémité fixée dans l'an- neau d'anode, les pattes ci-dessus citées sont touteségales.
Si des pattes court3s, qui servent uniquement à assujettir le disque isolant 14 ou 15 à l'an-
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neau lé ou 17 sont disposées alternativement sur les anneaux ou les la-
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mllcs 19 -ou 20, les pattes rayonnant autour des'anneaux seront alternative- '.13:"Y;: courtes et longues et devront être courbées dans des sens opposés pour la lise en forme.
Quand les éléments d'anode 11 & 12 sont -fixés aux disques 14 &
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15, les Isuelles 19 20 sont régulièrement imbriquées et leur extrémité li- bre ost engagée dans les fentes 24 des deux disques isolants, c'est-à-dire que les 1::=;ilez successives-19 C:20 sont alternativement supportées entre un bloc annulaire et le disque isolant opposé, le second bloc annulaire et la second disque isolant respectivement.
Cette disposition est particulièrement
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11..Ccl1"'[:CG'Ll80 car elle pannet d'obtenir l'écartement régulier des lamelles.sur tor:;e leur 1#J.gueur, et leur positionnement précis. 3n outre, le fait que les éi"Jet- le::lc1les soient fixées aux deux extrémités permet de maintenir les écar- .0 CI10nÜ: corrects en cas de choc mécanique, le dispositif n'est pas microphoni- que et ':le subit pas de dérive dé fréquence en cours de fonctionnement. L'élé- ï.xe-z-':. de cathode tubulaire 13 est centré avec précision sur l'axe de la stz*1J-c= turne :iiiodiq1ù-e dont il est isolé. Il traverse les disques 14 & 15 par les trous 23.
Puisque les ainensions et le positionnement des trous circulaires 23 peu- vent stre déterminés avec précision quand les disques 14 8: 15 sont fabriqués, le cathode 13 est localisée avec précision au centre de la structure cylindrique des lamelles 19 & 20. Cette 'condition est indispensable au bon fonction-
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nement TI dispositif. Non seulement l'élément de cathode 13 est isolé électri- c::-:.c:::ont, mais il eS'j aussi isolé tl1er:i".liqllemsnt puisqu'il n'est en contact avec aucune pièce métallique qui soit bonne conductrice de la chaleur. Cette carac-
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ticti8 est essentielle car au cours du fonctionnement du tube, la puissan- ce de chauffage est fortement réduite.
Enfin, le montage et l'assemblage de
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l' ..3léuell"ú du cathode sont extrêmement simples et économiques et permettent une fabrication de série.
La surface extérieure de l'élément de cathode 13, qui peut être faite de nickel, est recouverte d'une substance 25 à émission thermoionique.
Cette substance peut être constituée d'un mélange d'oxydes de baryum et de strontium. A l'intérieur de la cathode 23, on monte un élément chauffant 26 qui est connecté aux bornes de connexion 3 & 5 qui permettent le passage du
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cor?¯>;in-1 de chauffage dans 26. L'extrémité droite de la cathode, qui n'est pas visible sur le dessin, est de préférence fermée par sertissage ou par une pièce emboutie de tonne convenable. On réduit ainsi les pertes de chaleur par rayonnement, cette extrémité de la cathode est connectée à la broche 9 du cu-
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loft au noyen de la patte 27.
Comme on peut le voir sur la figure, une manière coma.oC.2 de monter les éléments d'anode 11 & 12 est de souder chacun des pro- longeXQnts des broches 6 = 7 une des pattes 21 qu'ils portent.
Un aimant annulaire permanent 28, dont les pôles sont ordinairement opposes, ost placé à l'extérieur de l'enveloppe 1 pour créer un champ magnéti- que axis.1 à la structure cylindrique des lamelles 19 & 20 et à la cathode .
:sans le but d'obtenir, dans l'espace annulaire situé entre cathode et lamel- les, un champ magnétique uniforme d'intensité maximum et de réduire, le plus possible, les dimensions de l'aimant, l'enveloppe 1 et les éléments d'anode 11 & 12 doivent être de matière non magnétique.
Bien que le fonctionnement du magnétron représenté sur la figure et décrit, soit classique et facile à comprendre, on peut l'expliquer rapide- ment comme suit.
On applique, entre les anodes 11 & 12 d'une part, et la cathode 13 d'autre part, une différence de potentiel continue qui rend les anodes 11
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à 12 posi'i va par rapport à la cathode 13, cette différence de potentiel est appliquée également au circuit résonnant extérieur qui est connecté aux conduc-
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teurs 6 <..: 7 qui forment ligne de transmission.
L'action combinée du champ élec- trique radial créé par cette-différence de potentiel et du champ magnétique axial entre les lamelles 19-20 et la cathode 13, impose aux électrons émis par
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la substance thermolonique 25 des trajectoires curvilignes, lesquelles engen- dren@ des champs oscillants de ultra haute fréquence dans l'espace annulaire
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déjà cité, qui créent des oscillations électriques des circuits résonnants extérieurs.
On peut alors extraire l'énergie haute fréquence du circuit ré- sonnant et faire varier la fréquence de fonctionnement en changeant les pa- ramètres de ce circuit extérieur. On comprend que la capacitance du circuit résonnant provient, en grande partie, des capacités des lamelles où pièces di- gitales voisines les unes des autres, alors que son inductance provient, pour une grande part, de la ligne de transmission formée par le prolongement des broches 6 & 7 et le circuit externe qui est connecté.
Une caractéristique de la, présente invention est que les disques isolants 14 & 15 ne servent pas seulement à supporter solidement et à fixer les extrémités des pièces 19 & 20 dans les positions équidistantes et à suppor- ter, en l'isolant, la cathode 13 dans une position centrale correcte à l'inté- rieur des dites pièces 19 & 20, mais servent également d'écrans d'extrémité qui empêchent les électrons de s'échapper suivant l'axe à l'extérieur de l' espace annulaire dans lequel les champs électriques et magnétiques agissent sur les électrons.
On sait qu'un nombre considérable d'électrons tend à s'échapper de l'espace d'action réciproque des deux champs lorsque les extrémités de 1' espace annulaire sont ouvertes; il en résulte une diminution du rendement de l'appareil. On a souvent utilisé des blindages métalliques aux extrémités de l'espace d'action combinée des deux champs pour empêcher les électrons de s' échapper, on maintenait habituellement ces blindages au potentiel de la catho- de et on les montait forcément à une certaine distance de l'anode pour les iso- ler, ce qui augmentait la complexité et le prix du dispositif dans lequel on les employait. De plus, la capacité supplémentaire entre les lamelles et les blindages n'était pas désirable.
D'après la présente invention, les disques isolants servent d'écran.
La substance émissive 25 ne recouvre pas toute la surface de la cathode comme le montre la figure, en sorte que les électrons qui atteignent effectivement les disques n'ont pas une énergie cinétique suffisante pour endommager, d'une façon quelconque, les disques ou provoquer une émission secondaire de ceux-ci.
Dans le cas où l'anode est portée à un potentiel trop élevé, il sem- ble que les électrons puissent heurter les disques 14 & 15 et les endommager.
On peut, alors, munir la cathode 13 de rebords ou de renflements toriques, pla- cés entre les extrémités de la couche émissive 25 et les disques, de façon à intercepter les électrons sur leur trajet vers les disques.
Dans la réalisation illustrée par la figure, l'axe commun de la cathode 13, des anneaux 17 & 18 et de l'ensemble à structure cylindrique des lamelles 19 & 20, est orienté perpendiculairement à l'axe principal de l'en- veloppe 1. Cette disposition est préférable et avantageuse pour deux raisons :
1 ) L'entrefer, à travers lequel doit passer le flux magnétique, se trouve réduit, ce qui permet d'utiliser un aimant de plus faibles dimen- sions.
2 ) Les prolongements des broches de connexion 6 & 7, qui forment une ligne de transmission jusqu'au circuit résonnant externe, peuvent être très courts et de même longueur. Si, par exemple, l'axe de la cathode et de la struc- ture d'électrode, par conséquent, était disposé parallèlement à l'axe de l'en- veloppe, l'extrémité droite de la disposition décrite se trouvant en haut, le connecteur 6 devrait être nécessairement plus long que le connecteur 7 et la ligne de transmission ainsi formée serait dissymétrique. Pour remédier à cet inconvénient, il serait nécessaire de prévoir une sortie à la partie supérieu- re de l'enveloppe.
D'après ce qui précède, il apparaît que la présente invention per- met de réaliser un dispositif de décharge électrique du type magnétron, d'une extrême simplicité, qui peut être fabriqué en grande série dans l'industrie, malgré ses petites dimensions..
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Grâceà l'utilisation de disques isolants d'une par±,'et à la struc- ture d'électrodes décrite'ci-dessus, l'ensemble des lamelles, ou pièces digi- tales, et la cathode qui s'y trouvent enfermées, sont correctement position- nées les unes par rapport aux autres et solidement fixées, tandis'que la fa- brication des différents éléments de l'appareil et leur montage sont faciles.
En outre, l'appareil selon la présente invention n'utilise pas de blindage d' extrémité de cathode, habituellement utilisé, puisque les disques isolants les remplacent. @
La fréquence de fonctionnement de l'appareil est stable; les varia- tions des paramètres du circuit résonnant extérieur permettent une variation importante de sa fréquence de fonctionnement.