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PERFECTIONNEMENTS AUX TUBES COMMUTATEURS EMISSION - RECEPTION,
Il est connu de réaliser, dans le domaine des hyperfréquences, des atténuateurs comportant essentiellement une masse gazeuse dans laquelle sont disposées des électrodqs; celle-ci se trouve plus ou moins ionisée par une onde électromagnétique incidente et une décharge apparalt entre les électrodes. Ce phénomène est notamment appliqué dans les tubes à gaz dit "cellules TR ou ATR" dans la littérature anglo-saxonne et appelés ici "com- mutateur émission-réception".
La présente invention est relative à ces dispositifs à déchar- ge, fonctionnant en hyperfréquence, comprenant des "intervalles" incorporés dans des circuits résonnants (par exemple, fentes,iris ou cavités résonnan- tes traversée par un faisceau électronique) dont ils modifient les caracté- ristiques électriques lorsqu'une décharge se produit entre leurs bords ou extrémités? L'intervalle de décharge agit comme un atténuateur variable dont le degré d'atténuation varie suivant la conductibilité de la décharge.
Dans un système de radioguidage , utilisant un commutateur émis- sion-réception pour protéger le détecteur à cristal du récepteur, la frac- tion de puissance qui franchit ledit commutateur et atteint le détecteur à cristal, peut être sensiblement réduite par l'entretien d'un faible degré d'ionisation dans la région où se produit la décharge à très haute fréquence.
Cette ionisation est habituellement obtenue à l'aide d'une faible décharge en courant continu, provoquée entre l'un des bords ou extrémités, qui consti- tuent les électrodes principales, entre lesquels se produit la décharge hau- te fréquence, et une électrode d'entretien dite "keep-alive" placée au voi- sinage de la dite extrémitéo Pour réduire encore la puissance transmise par le commutateur émission-réception, on peut appliquer une impulsion de cou-
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rant continu légèrement avant l9émission de 19impulsion de très haute fré- quence ; on peut obtenir ainsi une atténuation de la puissance de fuite dé- passant 20 db.
Suivant un dispositif bien connu, l'électrode d'entretien est disposée concentriquement à l'une des électrodes creuses entre lesquelles se produit la décharge haute fréquence, une tension de l'ordre de 1.000 V. étant appliquée à travers une résistance de plusieurs mégohms à l'électrode d'en- tretien.
Un des objets de la présente invention est de présenter une construction perfectionnée qui permette la détermination exacte de la sépa- ration intérieure entre les électrodes concentriques principale et auxi-
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liaire qui facilite la fabrication et accroît ]a vie effective de l'appa- reil.
Dans les appareils à décharge du type envisagé, dans lesquels un intervalle est présent entre les extrémités des électrodes coaxiales, dont 1-'une au moins est creuse et contient 19 électrode auxiliaire, un in- tervalle auxiliaire étant prévu entre l'électrode auxiliaire et l'électrode
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principale qui 19entoure, 1-lextrémitë de lpêlectrode principale creuse (ou de chaque électrode principale creuse), est telle, suivant la présente inven- tion9 que l9extrémité opérante de 1-'électrode auxiliaire interne est rendue visible et sa séparation de l'électrode principale associée facilement déter- minable, par exemple par des moyens introduits dans 1?intervalle auxiliaire
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Suivant un autre dispositif connu,
1?électrode d-entretien est placée à 1-'extérieur des électrodes principales entre lesquelles se produit la décharge,et dans leur plan de symétriefacilitant ainsi la formation de la décharge. L'électrode auxiliaire d'entretien provoque une faible décharge dans le voisinage du ou des intervalles de décharge haute fréquence et, suivant Part antérieur, la pointe de cette électrode d'entre- tien était constitué de tungstène,de molybdène de cuivre ou d'un alliage fernico qui comprend 29% de nickel, 17% de cobalt et 54% de fer. Les parois latérales de cette électrode sont isolées par un enrobage de verre.
On peut remplir le commutateur émission-réception par de l'ar- gon,sous une pression de 18 millimètres, et de la vapeur d'eau sous une pression de 4 millimètres et demi. Dans une telle atmosphère, la pointe de 1?électrode est oxydée au cours de la décharge et des particules d'oxyde se fixent à la surface du verre qui est dans son voisinage. Cet oxyde est un conducteur relativement mauvais de 1?électricité, de sorte que la chute de tension, entre 19'électrode auxiliaire et 1-'une des électrodes principales,
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peut augmenter considérablement, en particulier dans le cas d9êlectrodes en fernico mais 1-'oxyde déposé sur le verre isolateur ne modifie pas les carac- téristiques haute fréquence de la décharge, même pendant plusieurs centaines d'heures de fonctionnement.
On peut utiliser un métal noble tel que le palladium, le plati- ne, ou un métal analogue à la place des métaux indiqués ci-dessus.
Dans ces conditions, la tension de décharge reste sensiblement constante (par exemple, elle varie de 320 à 330 V. au cours d9une durée de fonctionnement de plusieurs centaines d'heuresà mais, dans ce cas, des par- ticules de haute conductibilité, constituées par le métal de la pointe de
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l'électrode daentretien9 se fixent sur la gaine isolante de verre par pro- jection cathodique.
Un inconvénient important des tubes équipés suivant le dispositif précédemment décrit, est le risque dgagrandîssement du dépôt mé- tallique autour de la pointe de 1?électrode doentretîen, sur le verre, qui peut entraîner une modification de la nature ou de la position de la dé- charge ces perturbations du fonctionnement du commutateur émission-réception peuvent le rendre impropre à tout fonctionnement correct après une durée re-
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lativement faible, de 200 heures dans le cas du palladium.
Lorsque l'on ménage un espace isolant entre la pointe de l'élec-
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trode d'entretien et le tube isolant qui 1?entoure, on obtient un fonctionne- ment satisfaisant des commutateurs émission-réception lorsque le verre est à
1?extérieur du champ de très haute fréquence mais, dans les autres cas, comme par exemple dans le cas des tubes TR à électrode dentretien protégée, tels que décrits dans la suite, le dépôt de métal sur le verre isolant modifie la capacité de l'intervalle où se produit la décharge radiofréquence et désaccor- de suffisamment le commutateur pour'le mettre hors fonctionnement.
Selon la présente invention, une électrode dentretien est équi- pée avec une gaine isolante, espacée de la dite électrode, et dont la partie de la dite gaine, qui pénètre dans le champ créé par la décharge hyperfré- quence, est dpnductrice cette partie conductrice étant incorporée dans le circuit hyperfréquence.
Dans ces conditions, les particules métalliques de l'électrode projetées sur la gaine isolante ne modifieront plus sensiblement les caracté- ristiques électriques du commutateur, et sa durée de vie est augmentée de fa- õn importante. Suivant 1?invention, également, les dimensions de cette gai- ne isolante, dont l'extrémité est métallique, peuvent être augmentées de sorte quelle constitue une partie essentielle du circuit hyperfréquence.
Linvention et ses avantages seront mieux compris en se repor- tant à la description suivante et aux figures qui l'accompagnent, données à titre d'exemple non limitatif des moyens de réalisation de l'invention et dans lesquelles - les figures 1 & 2 montrent des coupes partielles d'un commutateur émis- sion-réception équipé d'une électrode d9entretien de type conventionnel ; - la'figure 3 est une coupe d'une électrode dentretien selon l'art anté- rieur; - les figures 4 à 8 sont des coupes délectrodes dentretien réalisées selon des variantes de l'invention.
En se référant aux figures 1 & 2, on voit que le commutateur émission-réception consiste en un guide d'onde métallique de courte longueur 21 de section rectangulaire possédant les brides dextrémité 22 & 23 pour lui permettre dêtre fixé aux brides similaires des guides dondes partant dans plusieurs directions à partir du commutateur.
Ce dernier est fourni avec des fenêtres 24 à chaque extrémité, qui sont construites de fagon simi- laire et qui servent à sceller hermétiquement le commutateur de manière à ce qu'il puisse être vidé dair ou rempli d'un gaz convenable- Chaque fe- nêtre comprend une plaque métallique rectangulaire possédant une fente ré- sonnante 25, dans laquelle du verre est scellé par fusion, la fente étant de dimensions telles quelle est accordée, de préférence, sur la fréquence moyenne de la bande de fréquences de fonctionnement du commutateur. Entre les fenêtres 24 est une fente rectangulaire ou iris 8.
Montées sur les parois inférieure et supérieure de guide sont les électrodes principales 1 & 2 qui constituent avec 1?iris 8 un circuit ré- sonnant accordé sur une fréquence sensiblement égale à la fréquence d'accord des fentes 6. Lélectrode inférieure 1 est solide, est montée sur un diaphrag- me flexible 29 et sétend dans un tube 30 ;elle peut être réglée à une distan- ce convenable de l'électrode 2 par une vis réglable (non représentée) filetée dans le tube 10.
Lautre électrode principale 2 est montée fixement dans la pa- roi supérieure du guide 21 et est creuse pour recevoir une électrode auxi- liaire 4. Cette dernière est scellée dans le tube 40 au moyen d'une perle de verre 41. On peut faire le vide dans le commutateur par 1?intermédiaire du tube de vidange 42 qui est scellé par une perle de verre 43.
Lintervalle principal entre les extrémités des électrodes prin- cipales 1 & 2, doit devenir ionisé dans des conditions prédéterminées, par exemple quand un niveau prédéterminé d'énergie U H F est présente dans le
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commutateur, de telle manière que l'intervalle puisse jouer le rôle d'atté- nuateur de cette énergie;
cet intervalle ne doit cependant pas être ionise par une énergie inférieure à cette valeur prédéterminée. 'A cette fin, une ionisation continue, convenablement contrôlée, est appliquée entre l'électro- de principale creuse 2 et l'électrode auxiliaire 4. Pour pouvoir contrôler le degré de l'ionisation continue, il est essentiel que l'intervalle entre les extrémités opérantes de l'électrode auxiliaire et de l'électrode princi- pale qui l'entraîne, soit réglé dans des limites étroites.
A cette fin, l'électrode creuse 2 est munie d'une extrémité telle que représentée en 22. Cette extrémité est séparée de l'électrode 2 et est constituée d'une boucle de fil soudée à l'électrode. L'extrémité opé- rante de l'électrode d'entretien s'étend vers l'intérieur de la boucle de fil, de telle sorte qu'elle est visible à l'extérieur de l'extrémité ouverte 36 de l'électrode 2.
Les parois latérales de l'électrode d'entretien (représentées à grande échelle sur la figure 3) sont isolées par une gaine de verre 9 dont l'extrémité est située dans le champ de la décharge hyperfréquence. Quand la pointe 5 de l'électrode d'entretien est faite d'un métal tel que le palla- dium, choisi pour de nombreuses raisons, après un fonctionnement du tube de 100 à 200 h., les projections du métal de la pointe 5 de l'électrode d'entre- tien, sur les parties adjacentes de verre de la gaine isolante,, sont suffi- santes pour mettre hors d'usage le tube par modification de la décharge et/ou par modification de la capacité de l'intervalle de décharge hyperfréquence qui désaccorde le commutateur émission-réception.
L'utilisation de l'électro- de d'entretien représentée à la figure 4, qui comprend une gaine isolante distante de la pointe de l'électrode d'entretien, pallie le premier inconvé- nient mais non le second.
- Les figures 5, 6 et 7 & 8 représentent des électrodes, réali- sées selon l'invention et qui permettent de construire des tubes à décharge dont la durée de vie est augmentée.
- Sur la figure 5, la tige 4 de l'électrode d'entretien est en fernico, elle est isolée par un tube de verre 9, et un tube de céramique 10 entoure, sans la toucher, la pointe de palladium 5. L'extrémité et une par- tie de la surface extérieure du tube de céramique sont recouvertes d'une couche de métal 11. Ce métal est, de préférence, un métal noble tel que le palladium. La boucle 2, fixée à la colonne 3, est séparée de la pointe 5 par l'intervalle 7 qui est critique pour le fonctionnement de l'appareil et dort la valeur correcte dépend de plusieurs facteurs comprenant les nature et densité des gaz et/ou vapeur qui remplissent le tube.
- La figure 6 montre un dispositif analogue dans lequel la gaine de verre 9 se prolonge pour former le tube isolant. Ici, la tige de l'élec- trode d'entretien 4 se prolonge par une tige de diamètre plus petit et est oxydée. Un tube de palladium est soudé, en son extrémité, pour former la pointe 5.
- La figure 7 représente une électrode d'entretien analogue à la précédente, disposée dans le plan de symétrie de l'intervalle de décharge 8. La gaine de métal 11 se prolonge le long du tube 9 en dehors de la ré- gion du champ hyperfréquence.
- La figure 8 montre une variante de l'invention selon laquelle le tube de verre est remplacé par un tube métallique 11 qui pénètre dans le tube 3 d'une électrode principale de l'intervalle de décharge sur une longueur égale au quart de la longueur d'onde de fonctionnement, de sorte que le tube 11 est véritablement incorporé dans le circuit hyperfréquence. L'autre élec- trode principale de décharge fonctionne alors comme une anode, par rapport à la pointe 5, de sorte qu'un degré d'ionisation plus élevé est obtenu dans l'intervalle de décharge.-
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IMPROVEMENTS TO TRANSMISSION - RECEPTION SWITCH TUBES,
It is known to produce, in the field of microwave frequencies, attenuators essentially comprising a gaseous mass in which electrodes are arranged; the latter is more or less ionized by an incident electromagnetic wave and a discharge appears between the electrodes. This phenomenon is applied in particular in gas tubes known as “TR or ATR cells” in the English literature and here called “transmission-reception switch”.
The present invention relates to these microwave discharge devices comprising "gaps" incorporated in resonant circuits (for example, slots, irises or resonant cavities traversed by an electron beam), the characteristics of which they modify. - electrical characteristics when a discharge occurs between their edges or ends? The discharge interval acts as a variable attenuator, the degree of attenuation of which varies according to the conductivity of the discharge.
In a radio guidance system, using a transmit-receive switch to protect the receiver crystal detector, the fraction of power which passes through said switch and reaches the crystal detector can be significantly reduced by maintenance. a low degree of ionization in the region where the very high frequency discharge occurs.
This ionization is usually obtained by means of a weak direct current discharge, caused between one of the edges or ends, which constitute the main electrodes, between which the high frequency discharge occurs, and an electrode. maintenance called "keep-alive" placed in the vicinity of said end o To further reduce the power transmitted by the transmit-receive switch, a cut-off pulse can be applied.
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continuous flow slightly before the emission of the very high frequency pulse; In this way an attenuation of the leakage power exceeding 20 db can be obtained.
According to a well-known device, the sustaining electrode is arranged concentrically with one of the hollow electrodes between which the high-frequency discharge occurs, a voltage of the order of 1,000 V. being applied through a resistance of several megohms. to the maintenance electrode.
One of the objects of the present invention is to provide an improved construction which allows the exact determination of the internal separation between the main and auxiliary concentric electrodes.
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A link which facilitates manufacture and increases the effective life of the apparatus.
In discharge apparatus of the type envisaged, in which a gap is present between the ends of the coaxial electrodes, at least one of which is hollow and contains 19 auxiliary electrodes, an auxiliary gap being provided between the auxiliary electrode and the electrode
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surrounding main electrode (or each hollow main electrode) is such, according to the present invention, that the operating end of the internal auxiliary electrode is made visible and its separation from the main electrode associated easily determinable, for example by means introduced into the auxiliary interval
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According to another known device,
The sustaining electrode is placed outside the main electrodes between which the discharge occurs, and in their symmetrical plane thereby facilitating the formation of the discharge. The auxiliary sustaining electrode causes a low discharge in the vicinity of the high frequency discharge interval (s) and, according to the prior art, the tip of this sustaining electrode was made of tungsten, copper molybdenum or copper. a fernico alloy that includes 29% nickel, 17% cobalt and 54% iron. The side walls of this electrode are insulated by a glass coating.
The transmit-receive switch can be filled with argon at a pressure of 18 millimeters and water vapor at a pressure of 4.5 millimeters. In such an atmosphere, the tip of the electrode is oxidized during the discharge and oxide particles attach to the surface of the glass which is in its vicinity. This oxide is a relatively bad conductor of electricity, so the voltage drop between the auxiliary electrode and one of the main electrodes,
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may increase considerably, particularly in the case of ferrico electrodes, but the oxide deposited on the insulating glass does not modify the high frequency characteristics of the discharge, even for several hundred hours of operation.
A noble metal such as palladium, platinum, or the like can be used in place of the metals listed above.
Under these conditions, the discharge voltage remains substantially constant (for example, it varies from 320 to 330 V. during an operating period of several hundred hours but, in this case, particles of high conductivity, consisting of by the metal of the tip of
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the maintenance electrode9 are fixed to the insulating glass sheath by cathodic projection.
A major drawback of tubes fitted according to the device described above is the risk of the metal deposit growing around the tip of the maintenance electrode, on the glass, which can lead to a modification of the nature or of the position of the die. - load these disturbances in the operation of the transmit-receive switch may render it unsuitable for any correct operation after a period of time
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relatively low, 200 hours in the case of palladium.
When an insulating space is left between the tip of the
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maintenance trode and the insulating tube which surrounds it, satisfactory operation of the transmit-receive switches is obtained when the glass is at.
1? Outside the very high frequency field but, in other cases, as for example in the case of TR tubes with protected maintenance electrode, as described below, the deposit of metal on the insulating glass modifies the capacity of the The interval at which the radio frequency discharge occurs and de-tunes the switch sufficiently to disable it.
According to the present invention, a maintenance electrode is equipped with an insulating sheath, spaced from said electrode, and of which the part of said sheath, which penetrates into the field created by the microwave discharge, is responsible for this conductive part. being incorporated into the microwave circuit.
Under these conditions, the metal particles from the electrode projected onto the insulating sheath will no longer significantly modify the electrical characteristics of the switch, and its service life is significantly increased. According to the invention, also, the dimensions of this insulating sleeve, the end of which is metallic, can be increased so that it constitutes an essential part of the microwave circuit.
The invention and its advantages will be better understood by referring to the following description and to the figures which accompany it, given by way of nonlimiting example of the means for carrying out the invention and in which - Figures 1 & 2 show partial sections of a transmit-receive switch equipped with a maintenance electrode of the conventional type; FIG. 3 is a section of a maintenance electrode according to the prior art; - Figures 4 to 8 are sections of maintenance electrodes produced according to variants of the invention.
Referring to Figures 1 & 2, it can be seen that the transmit-receive switch consists of a short length metal waveguide 21 of rectangular section having end flanges 22 & 23 to allow it to be attached to similar flanges of waveguides. starting in several directions from the switch.
The latter is provided with windows 24 at each end, which are similarly constructed and which serve to hermetically seal the switch so that it can be vented with air or filled with a suitable gas. Our being comprises a rectangular metal plate having a resonant slot 25 into which glass is melt sealed, the slot being dimensioned as is preferably tuned to the mid-frequency of the operating frequency band of the switch. Between the windows 24 is a rectangular or iris slit 8.
Mounted on the lower and upper guide walls are the main electrodes 1 & 2 which together with the iris 8 constitute a resonant circuit tuned to a frequency substantially equal to the tuning frequency of the slots 6. The lower electrode 1 is solid, is mounted on a flexible diaphragm 29 and extends into a tube 30; it can be set at a suitable distance from the electrode 2 by an adjustable screw (not shown) threaded into the tube 10.
The other main electrode 2 is fixedly mounted in the upper wall of the guide 21 and is hollow to receive an auxiliary electrode 4. The latter is sealed in the tube 40 by means of a glass bead 41. This can be done. vacuum in the switch through the drain tube 42 which is sealed by a glass bead 43.
The main gap between the ends of the main electrodes 1 & 2, must become ionized under predetermined conditions, for example when a predetermined level of energy U H F is present in the
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switch, so that the interval can play the role of attenuator of this energy;
this interval must not, however, be ionized by an energy lower than this predetermined value. To this end, a suitably controlled continuous ionization is applied between the main hollow electrode 2 and the auxiliary electrode 4. In order to be able to control the degree of the continuous ionization, it is essential that the interval between operating ends of the auxiliary electrode and of the main electrode which drives it, is set within narrow limits.
To this end, the hollow electrode 2 is provided with an end as shown at 22. This end is separated from the electrode 2 and consists of a loop of wire welded to the electrode. The operating end of the sustaining electrode extends inwardly of the wire loop so that it is visible outside the open end 36 of electrode 2.
The side walls of the sustaining electrode (shown on a large scale in FIG. 3) are isolated by a glass sheath 9, the end of which is located in the field of the microwave discharge. When the tip 5 of the maintenance electrode is made of a metal such as palladium, chosen for many reasons, after operating the tube for 100 to 200 h., The projections of the metal from the tip 5 of the maintenance electrode, on the adjacent glass parts of the insulating sheath ,, are sufficient to put the tube out of service by modifying the discharge and / or by modifying the capacity of the tube. microwave discharge interval which detuns the transmit-receive switch.
The use of the maintenance electrode shown in FIG. 4, which comprises an insulating sheath remote from the tip of the maintenance electrode, overcomes the first drawback but not the second.
FIGS. 5, 6 and 7 & 8 represent electrodes, produced according to the invention and which make it possible to construct discharge tubes, the life of which is increased.
- In FIG. 5, the rod 4 of the maintenance electrode is made of fernico, it is insulated by a glass tube 9, and a ceramic tube 10 surrounds, without touching it, the palladium tip 5. The one end and part of the outer surface of the ceramic tube are covered with a layer of metal 11. This metal is preferably a noble metal such as palladium. Loop 2, attached to column 3, is separated from tip 5 by gap 7 which is critical for the operation of the device and sleeps the correct value depends on several factors including the nature and density of the gases and / or steam filling the tube.
- Figure 6 shows a similar device in which the glass sheath 9 is extended to form the insulating tube. Here, the rod of the maintenance electrode 4 is extended by a rod of smaller diameter and is oxidized. A palladium tube is welded at its end to form tip 5.
- Figure 7 shows a sustaining electrode similar to the previous one, arranged in the plane of symmetry of the discharge gap 8. The metal sheath 11 extends along the tube 9 outside the region of the field. microwave.
- Figure 8 shows a variant of the invention in which the glass tube is replaced by a metal tube 11 which enters the tube 3 of a main electrode of the discharge interval over a length equal to a quarter of the length operating wave, so that the tube 11 is actually incorporated into the microwave circuit. The other main discharge electrode then functions as an anode, relative to tip 5, so that a higher degree of ionization is obtained in the discharge interval.