Appareil à tubes thermioniques pour ondes très courtes. L'invention a pour objet un appareil à tubes thermioniques destiné à travailler sur ondes très courtes, et utilisable par exemple dans des installations de radiocommunication travaillant avec des longueurs d'ondes de l'or dre de 10 mètres ou au-dessous.
L'appareil suivant l'invention peut être utilisé dans le but de construire un ampli ficateur à très haute fréquence, et une forme préférée d'un tel amplificateur donnant des résultats satisfaisants à de très hautes fré quences correspondant à une longueur d'onde d'environ 6 à 8 mètres, sera décrite à titre d'exemple ci-après.
On sait qu'il est difficile de construire des amplificateurs à tubes thermioniques sa tisfaisants et efficaces fournissant une grande puissance en utilisant des ondes très courtes de l'ordre de grandeur en question. On peut résumer comme suit les conditions que doit remplir un tel amplificateur de puissance: <B>10</B> Le circuit doit être électriquement symétrique; 20 Il doit y avoir symétrie électrique par rapport à la terre; 30' Les pertes et les couplages par capa cité et électromagnétiques incontrôlables doi vent être évités;
40 Les connexions doivent être aussi cour tes et aussi peu nombreuses que possible; 50 L'ensemble doit former un tout com pact et rigide.
La présente invention utilise en combi naison un certain nombre de moyens, dont plusieurs sont connus pour eux-mêmes, en vue de réaliser un appareil à tube thermioni- que destiné à travailler sur ondes courtes, qui satisfasse à un très haut degré aux condi tions indiquées ci-dessus, tout en étant, de plus, comparativement bon marché et facile à construire.
Par exemple, il est connu, dans des am plificateurs thermioniques push-pull neutra- lisés à ondes courtes employant des tubes du type à refroidissement à eau, de monter les anodes des tubes en liaison mécanique et élec trique avec les plaques du condensateur d'ac cord du circuit d'anode et avec l'une des élec trodes de chaque condensateur de neutralisa tion. Dans une telle disposition connue, ces condensateurs forment des structures uni taires avec des cages métalliques pour les anodes des tubes, les condensateurs de neu tralisation étant montés dans ces cages et la capacité du circuit d'anode étant réglée par des moyens mobiles formant écran, qui va rient la capacité de ces cages par rapport à la terre.
Il est aussi bien connu, dans des dispositions de ce genre, d'utiliser comme in ductance du circuit d'anode, des conduites métalliques servant à la circulation de l'eau de refroidissement des chemises d'anode des tubes.
L'appareil suivant la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte, en com binaison: une paire de tubes thermioniques reliés symétriquement, du type à refroidis sement par fluide et dans lequel l'anode constitue une partie de l'enveloppe qui, pour chaque tube, est montée dans une cage métal lique formant écran et à laquelle l'anode est reliée électriquement, ces cages-écrans ayant leurs parois adjacentes sensiblement paral lèles et espacées l'une de l'autre; un organe conducteur mobile disposé entre ces parois adjacentes et prévu pour constituer, avec ces parois, un condensateur d'accord du circuit d'anode ;
un organe métallique mobile en association capacitive avec une autre paroi de chacune de ces cages, ces organes métal liques, chacun avec la paroi qui lui est asso ciée, constituant un condensateur de neutra lisation inclus dans un circuit s'étendant entre l'anode d'un tube et la grille de l'autre, et, en outre, un dispositif symétrique de con duits de refroidissement s'étendant entre les chemises de refroidissement d'anode et consti tuant une inductance symétrique de circuit d'anode.
L'appareil peut comporter des moyens pour ajuster d'avance la valeur de l'indue- tance du dispositif de conduits de refroidisse ment d'anode, par exemple en plaçant, sur les conduits de refroidissement constituant cette inductance, des tubes métalliques de plus grand diamètre et de longueur appro priée. Il peut aussi être prévu un organe tu bulaire shuntant le dispositif de conduits de refroidissement et encerclant ledit dispositif en deux endroits opposés de celui-ci; cet or gane tubulaire peut être disposé de manière à pouvoir coulisser par rapport à ce dispositif, pour régler l'inductance d'anode de façon con@ tinue sur une certaine étendue.
L'appareil peut aussi comporter des cou plages variables d'entrée et de sortie, qui peuvent être variés en déplaçant les circuits d'entrée et de sortie comme des unités sans déranger la symétrie et les constantes élec triques de tout l'ensemble.
Les conduits du dispositif de refroidisse ment peuvent être prévus de telle sorte qu'ils présentent une résistance électrique relative ment élevée, de façon que lorsque l'appareil fonctionne comme amplificateur, il laisse pas ser une large gamme d'ondes. Ce dernier ca ractère est un de ceux qui n'est nécessaire que dans le cas où l'appareil est utilisé pour l'amplification d'une onde porteuse modulée sur une grande gamme de fréquences, c'est-à- dire par exemple une onde porteuse modulée pour de la télévision;
dans les cas où cette caractéristique de laisser passer une large gamme d'ondes n'est pas désirée, les tubes pourront être disposés de manière à présenter une faible résistance aux hautes fréquences.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appa reil suivant l'invention.
Sur ce dessin, la fig. 1 représente un schéma de connexion; la fig. 2 est une vue de côté montrant la disposition générale de l'appareil vu au travers de la paroi latérale de la boîte le contenant; la fig. 3 est une vue de face de la disposition représentée à la fig. 2 et dont les parties sont également re présentées en traits interrompus, parce que situées derrière le panneau frontal de la boîte;
la fig. 4 est une vue en plan montrant les principales parties de l'appareil, du côté de la sortie de l'écran h; la fig. 5 est une sec tion verticale par les lignes Q-Q montrant également les principaux organes, et la, fig. 6 est une vue en bout de l'appareil représenté à la fi-. 5. Les mêmes références ont été utilisées dans toutes les figures pour les mêmes organes.
En égard à, la fig. 1, la haute fréquence appliquée, c'est-à-dire la haute fréquence mo dulée est amenée par des condensateurs va riables 20b, 20c à un enroulement 20a va- rzablement accouplé à un enroulement 18 ac cordé par un condensateur shunt 19. Les extrémités opposées du circuit accordé 18, 19 sont reliées, comme représenté, par des con densateurs 15, 16 aux grilles de deux tubes disposés symétriquement et qui sont des tubes ordinaires à. trois électrodes comportant des anodes 1 et 2 à réfrigération d'eau consti tuant une partie de l'enveloppe.
Les tubes sont neutralisés entre eux par des condensa teurs 8X disposés entre l'anode de chaque tube et la grille de l'autre. Les anodes sont connectées entre elles par une inductance 9a et 9b shuntée par un condensateur variable d'accord SYY. L'inductance 9a et 9b est cou plée de manière réglable à un enroulement ]la,, dont les extrémités sont connectées par l'intermédiaire de condensateurs réglables 11b et 11c aux bornes de sortie. V est un écran et U un organe d'accord (représenté en traits interrompus) que l'on peut prévoir si cela est nécessaire.
La disposition générale des cir cuits est certainement connue en elle-même et n'est représentée à la fig. 1 que dans le but de faire mieux comprendre la disposition relative à la présente invention.
Conformément à ce qui est représenté aux fig. 2 à 6, chaque tube est disposé avec son anode 1 ou 2 dirigée vers le bas dans un support métallique triangulaire, chaque sup port ayant deux parois verticales X et Y disposées de manière à bien entourer les iso lateurs supports W (voir en particulier fig. 6). Les parois X des supports sont in clinées l'une contre l'autre, tel que représenté à la fig. 4, et se prolongent en arrière des parois Y. Les parois X sont en relation ca pacitive avec des plaques conductrices 8 (voir fi-. 4) qui constituent, en combinaison avec ces parois X, les condensateurs de neutralisa tion 8X de la fig. 1.
Les supports, dans leur ensemble sont directement reliés avec les en veloppes des anodes des tubes, qui se trou vent évidemment au même potentiel que les anodes. Les plaques 8 sont mobiles, étant pi votées sur des pivots clairement représentés à la fig. 4, et seront en premier lieu déplacées convenablement de manière à obtenir l'ajus tement et la neutralisation exacts.
Les pla ques 8 sont reliées par des connexions croisées aux grilles des tubes, au moyen des conduc teurs 13 et 14 respectivement; ainsi, le con ducteur 13 relie l'une des plaques 8 par l'in termédiaire d'un condensateur 16 à la grille du tube 1 (voir fig. 4), tandis que l'autre plaque 8 est connectée par l'intermédiaire du conducteur 14 et- du condensateur 15 à la grille du tube 2. Les conducteurs reliant les condensateurs 15 et 16 aux grilles sont brisés dans la fig. 4, mais, en réalité, ils se conti nuent dans la direction des bissectrices des angles<B>99</B> des supports triangulaires.
Les extrémités des conducteurs 13 et 14 prove nant des plaques 8 sont également mécani quement et électriquement unis avec les con ducteurs 17, 17a passant au travers d'ouver tures d'une paroi écran Y et qui se termi nent à leurs extrémités par des pinces ou bornes destinées à recevoir ou à pincer des fiches faisant partie de l'enroulement de grilles 18 ou supportant cet enroulement, comme il ressort clairement de la fig. 3. On verra que cette construction donne un assem blage très rigide avec des connexions extrê mement courtes et une excellente cage de protection du circuit d'entrée.
La bobine 18 est accordée par un condensateur 19 (voir fig. 3) dont les plaques sont supportées par des tiges disposées sur les mêmes isolateurs que ceux contribuant à maintenir les organes 17, 17a, 13, 14, 15 et 16. En outre, et comme cela ressortira plus clairement par la suite, l'inductance 18 est disposée à angle droit en égard à l'inductance du circuit de sortie. Les anodes des tubes sont refroidies par de l'eau qu'y amènent des tuyaux 9a, 9b constituant en même temps les inductances d'anodes. Ces tuyaux sont parallèles et leur disposition se voit le mieux dans les fig. 4, 5 et 6.
L'eau est amenée à ces tuyaux par des tuyaux 10, 10a, et le potentiel d'anode y est appliqué par les points où les tuyaux 10, 10a rejoi gnent les tuyaux 9a, respectivement 9b. L'in ductance d'anode est accordée par le conden sateur constitué par la disposition visible en 5, en coopération capacitive avec les plaques Y des supports triangulaires.
La disposition figurée en 5 consiste en une boîte de cuivre creuse ouverte à une extrémité et constituée par deux moitiés susceptibles d'être réglées en ce qui concerne leur distance respective des plaques Y (voir fig. 4), la boîte entière étant montée comme représenté à la fig. 5,
de manière à pouvoir coulisser longitudinale ment par rapport aux supports. Les plaques de guidage le long desquelles ce mouvement de glissement a lieu sont visibles eu 6 et en 7 sont des moyens de fixation pour une com mande mécanique appropriée. En effet, la boîte 5 forme une plaque dont la distance aux plaques YY (mesurée à angle droit par rapport à la direction des guides 6) sera ajustée une fois pour toutes, après quoi toute la boîte 5 peut être déplacée plus ou moins dans l'espace entre les deux parois YY.
Les circuits de . sortie et d'entrée sont construits sous forme d'unité et leur arran gement général est assez semblable. Le cir cuit de sortie consiste en un solénoïde 11a, disposé entre des solénoïdes formés par les tuyaux 9a et 9b, et accouplé à ces derniers, les extrémités du solénoïde 11a étant reliées chacune à une borne d'un condensateur ré glable 11b ou 11c, dont la borne libre de l'un des deux est directement mise à la terre par l'intermédiaire du châssis, la borne libre de l'autre étant reliée à un conducteur de sortie tubulaire représenté en d (voir fig. 4).
L'unité entière 11a, 11b, 11c peut aisément être enlevée, comme cela ressort des fig. 4 et 5, et exactement ajustée et équilibrée une fois enlevée. Lorsque l'unité est en position dans l'appareil, la réaction entre 11a et les inductances constituées par les enroulements circulaires des tuyaux 9a et 9b peut être mo difiée sans toutefois déranger la symétrie ou la disposition électrique intérieure de l'unité, en glissant toute l'unité de sortie, consistant en les parties 11a.
11b, 11c le long de guides représentés en 12 et 12a à la fig. 4. Le cir cuit d'entrée, qui est très similaire au précé dent, est également constitué par une unité consistant en un solénoïde 20a, en des con densateurs 20b et 20e et, comme précédem ment, la réaction peut être modifiée en cou lissant toute l'unité 20a, 20b, 20c le long de guides 21, ce réglage étant également possi ble sans déranger la symétrie ou les constantes électriques.
Le conducteur d'entrée est représenté en 22 à la fig. 2. Dans les fig. 2 et 3, 23 re présente la partie en verre des enveloppes des tubes, dont les chemises d'anode sont en 3 et 4 (la connexion de grilles passant au tra vers de l'une de ces parties en verre au con densateur 16 est clairement représentée à la fig. 2) et 24 et 25 sont les barres d'alimen tation de filament.
Il est à noter que les prolongations des pa rois X des supports par delà les angles trian gulaires augmentent la protection électrique des bras 13 et 14. Les parois XY protègent bien les isolateurs W et diminuent ainsi les pertes diélectriques, en distribuant avanta geusement les champs de haute fréquence.
En outre, l'organe d'accord principal, c'est-à-dire l'organe destiné à faire coulisser la boîte de cuivre 5 et qui permet d'accorder tout le cir cuit lorsqu'il est en fonction, se trouve au potentiel de la terre, tandis que la disposition du condensateur 5YY est extrêmement rigide, donc d'une capacité des plus constantes. L'iso lateur supportant ce condensateur est en outre situé au centre électrique du circuit d'anode, de sorte qu'il n'y a ni échauffement, ni perte diélectrique en ce point.
. Si, dans une installation particulière quel conque, on désire obtenir une inductance d'anode inférieure à celle que l'on peut obte- nir avec une disposition telle que celle décrite, on peut y arriver en se passant des enroule ments circulaires des tuyaux 9a et 9b.
La fig. 4 représente un arrangement préféré, qui peut toutefois être utilisé tant avec que sans ces enroulements circulaires et qui a l'avan tage de permettre un ajustement facile de l'inductance .(les parties correspondantes ne sont pas représentées à la fig. 5, pour raison de clarté), il consiste en quatre tubes de mé tal U auxiliaires, de diamètre approprié, en tourant les deux tubes supérieurs et infé rieurs 9a et 9b, lesdits tubes U étant reliés par un troisième organe tubulaire T de dia mètre identique ou approximativement iden tique.
L'ensemble TUU est disposé de ma nière à pouvoir coulisser longitudinalement le long des tuyaux, ce qui permet d'ajuster l'inductance d'anode exactement selon les be soins, sans être dérangé par l'alimentation en eau des tubes. On appréciera le fait que la disposition de l'organe T, quoique prati quement utile, n'est en aucun cas essentielle, étant donné que, dans beaucoup de cas, l'in ductance désirée peut être ajustée d'avance à la valeur requise en utilisant des tubes U de longueur invariable appropriée entourant les tubes 9a et 9b et rigidement reliés à ceux-ci sans qu'il y ait de pont.
Une autre manière de prévoir la variation de l'inductance d'anode consiste à insérer une plaque de cuivre à courants parasites de dimensions appropriées directement sous les enroulements circulaires des tuyaux<I>9a, 9b,</I> cette plaque étant mobile dans le champ de ces enroulements circulaires et servant ainsi comme organe d'ajustement de l'inductance agissant par la méthode bien connue des cou rants de Foucault.
La dernière méthode décrite de varier l'inductance a l'avantage de permettre un équilibrage très exact des circuits aux envi rons des points où les tuyaux 10, 10a ren- contrent les tuyaux 9a, 9b, de telle sorte que le voltage de haute fréquence (c'est-à-dire le voltage qui se présente à la fréquence de travail) à ces points de jonction peut être réduit pratiquement à zéro et, par ce fait, les pertes diélectriques dans le système de re froidissement entièrement supprimées.
Un appareil tel que représenté dans les fig. 2 à 6 du dessin annexé peut être employé avec satisfaction pour l'amplification d'une onde porteuse à très haute fréquence, c'est-à- dire de 6 à 8 mètres par exemple, modulée sur une très large gamme de fréquences, c'est-à-dire pour de la télévision, et cela avec de petites modifications seulement.
Une très petite modification par exemple est néces saire si l'on veut utiliser l'appareil représenté avec satisfaction, non pas comme amplifica- teur de sortie, mais comme amplificateur in termédiaire de la modulation avec une très large gamme de fréquences, telle qu'utilisée en télévision. La modification consiste plutôt à arranger certaines parties de telle manière que l'inductance d'anode présente une réelle résistance, le rapport inductance résistance étant amené à la valeur désirée pour obtenir la possibilité de passage d'une large gamme de fréquences.
Une méthode préférée pour obtenir la ré sistance nécessaire consiste à. recouvrir les tubes de cuivre 9a, 9b de fer doux malléable recuit ou d'une autre matière ayant des pro priétés électriques semblables. Dans ce cas, les courants à haute fréquence qui, par suite de l'effet Kelvin, circulent en ma jeure partie sur la surface des conducteurs 9a, 9b, seront soumis à des pertes considé rables, étant donné la haute perméabilité de la surface de fer, tandis qu'en même temps on maintient les avantages de la tubulure de cuivre pour le transport de l'eau.
Pour résu mer le principe de cette méthode destinée à produire des pertes afin d'assurer le rapport d'inductance à résistance désiré, disons qu'elle consiste à ùtiliser les tuyaux de circulation d'eau 9a, 9b de façon à dissiper la proportion désirée d'énergie, c'est-à-dire que la couver ture de fer extérieure provoque les pertes dues à la haute fréquence, tandis que la cha leur ainsi produite est rapidement et effica cement dissipée par le fait de la conductibilité du cuivre conduisant la chaleur à l'eau.
On a trouvé qu'il était possible par la méthode décrite de dissiper en pertes dans le circuit d'anode un tiers de la puissance totale fournie et d'assurer ainsi la possibilité de faire passer une large gamme de fréquences. Les avan tages de la méthode décrite seront clairs, si l'on compare cette méthode avec la méthode habituelle permettant d'obtenir le rapport re lativement bas d'inductance à résistance, mé thode qui consite à créer par réaction de la .charge une composante de résistance appro priée.
Si la charge est, comme c'est générale ment le cas, un circuit de grille et si l'on emploie cette méthode connue, étant donné qu'une relativement petite quantité d'énergie est nécessaire à la pleine excitation de la grille, il serait nécessaire d'établir, outre le circuit de la grille, une charge non inductive, dans le but d'absorber la charge additionnelle nécessitée par la création dans le circuit d'a node de la résistance et des pertes désirées.
Dans le cas de fréquences de l'ordre en ques tion, la disposition d'un tel circuit de charge sera généralement des plus indésirables et, en fait, la capacité par dispersion d'un tel cir cuit de charge porterait préjudice à l'accord du circuit de grille dans les très hautes fré quences considérées.
Quoique dans ce qui a été décrit et re présenté concernant l'objet de l'invention, il soit fait usage de lampes à trois électrodes, l'invention ne se limite pas à l'usage de ce type de tubes, des tubes à grille-écran pou vant par exemple être utilisés avec avantage.
De très petites modifications seraient néces saires pour adapter la construction représen tée à des tubes à grille-écran et, dans ce cas, la principale modification consisterait à pola riser les grilles-écrans par rapport à la terre ou au châssis, c'est-à-dire à relier ces der nières à la terre ou au châssis pàr l'inter médiaire de condensateurs de blocage: