Dispositif à tube électronique. La présente invention concerne un dispo sitif qui utilise un tube électronique à vide comportant une cathode, une anode et diffé rents organes contrôlant le flux électronique. Dans ce tube, le courant moyen d'anode dé pend des phases respectives des tensions alter natives haute fréquence appliquées à deux organes de contrôle dont. les circuits sont cou plés entre eux de faon unidirectionnelle par le flux électronique circulant dans le tube.
On sait que, dans les tubes électroniques à vide poussé, possédant une cathode émissive, une anode et une grille intermédiaire, si on donne au potentiel de la grille une valeur né gative supérieure, en valeur absolue, à celui connu sous le nom de potentiel (le contact par rapport. à la cathode, et que le vide soit assez poussé, il ne circule pas de courant de grille.
Cette propriété est utilisée dans 1a fa brication des lampes pour déterminer le degré de vide; si le vide est insuffisant, le flux élec tronique normal circulant de la cathode vers l'anode crée une ionisation des molécules ga zeuses résiduelles, les ions négatifs se joignant au flux circulant vers l'anode, qui est l'élec trode la plus positive, augmentant ainsi le courant d'anode, tandis que les ions positifs circulent indépendamment vers la grille qui est, dans la condition envisagée, l'électrode la plus négative. En atteignant la grille, les ions positifs en extraient des électrons et forment à nouveau des molécules gazeuses neutres.
Ces électrons quittant la grille créent un courant, dit courant inverse de grille, qui peut être mesuré dans le circuit continu de grille et qui circule dans le même sens que si la grille elle- même était émissive. Il est évident que ce courant, outre qu'il est proportionnel au cou rant d'anode, est aussi proportionnel au con tenu gazeux de l'élément évacué. Si le vide est très poussé, ce courant est si petit qu'il peut être considéré comme pratiquement inexistant.
Si, dans une lampe dont le vide est bon et n'ayant donc pratiquement pas de courant inverse de grille, le potentiel de grille est dé placé graduellement à partir d'une valeur né gative, un point sera atteint lorsqu'on appro- elie de zéro (c'est-à-dire du potentiel de la cathode), pour lequel la grille commence à attirer des électrons du flux électronique principal circulant vers l'anode. La grille fonctionne alors en fait comme une anode auxiliaire. Le sens du courant circulant dans le circuit de grille est maintenant opposé à celui dont nous avons parlé plus haut.
Tou tefois, comme le sens de ce courant est le même que celui du courant d'anode, il est appelé courant positif de grille (ou sim plement courant de grille) par opposition au courant mentionné phis haut.
Ayant défini les conditions de potentiel statique qui doivent exister pour qu'aucun courant de grille ne circule, on examinera un phénomène dynamique dont la connaissance est nécessaire à la compréhension de la pré sente invention.
Dans ce qui suit, il est bien entendu que le vide des tubes considérés est assez bon pour qu'il ne circule pas de courant inverse de grille appréciable.
Les fig. 1 à 4 des dessins annexés sont des schémas de principe accompagnés chacun d'un diagramme explicatif et sont destinés à illustrer l'explication du phénomène sur le quel est basée la présente invention. Les fig. 5 et 7 représentent, à titre d'exemples, les schémas de deux formes d'exécution du dis positif selon l'invention, tandis que les dia grammes des fig. 6 et 8 montrent, également à titre d'exemples, les variations du courant d'anode en fonction de la variable indépen dante,
telles qu'on peut les obtenir à l'aide de formes d'exécution du dispositif selon l'inven tion. La forme de ces courbes dépend avant tout des conditions de fonctionnement, et en particulier de l'amplitude de la tension d'exci tation, et n'est nullement liée à une forme d'exécution particulière du dispositif selon l'invention.
On considère tout d'abord le cas du flux normal des électrons dans une triode, tel que représenté à la fig. 1. A gauche se trouve une représentation simple d'une triode ayant une cathode dont l'émission est assurée, par exemple, par un phénomène physique ther- mionique, Lune grille et une anode ayant des potentiels de fonctionnement normaux. Des instruments pour la mesure du courant sont introduits dans les circuits de l'anode et de la grille.
Il est connu que les électrons quittant la cathode et ayant ime petite charge négative par rapport à celle-ci sont repoussés par le potentiel négatif phis élevé de la grille et forment ainsi ce que l'on appelle la charge d'espace de cathode, celle-ci est Lui nuage d'électrons dont la vitesse instantanée de progression est nulle, mais qui peuvent être animés de vitesses latérales.
Cette charge d'espace est due au fait que les électrons ont quitté la surface de la cathode avec des vi tesses différentes et ont atteint cette région de l'espace grille-cathode en même temps qu'un grand nombre d'autres électrons ayant tous une charge négative, et se repoussant donc mutuellement, et qu'ils rebroussent che min et rejoignent la cathode s'ils ne sont pas soumis à une autre influence. Le nombre d'électrons au voisinage de la cathode est donc en équilibre. La distance de la grille à laquelle ces électrons sont repoussés vers la cathode varie avec la vitesse initiale avec la quelle ils ont été émis par celle-ci (selon la loi des probabilités).
Certains électrons à grande vitesse initiale s'éloignent même tellement de la cathode, avant de perdre entièrement leur énergie cinétique, qu'ils entrent dans la zone d'influence du champ anodique positif qui se fait sentir à travers les interstices de la grille, et qui les réaccélère dans la direction de l'anode qu'ils atteignent à des vitesses diffé rentes après avoir traversé la grille.
Le dia gramme de droite de la fig. 1 représente les distances parcourues en fonction du temps de déplacement, l'axe des temps représentant un intervalle de temps arbitraire, de l'ordre de 10-7 à 10-$ seconde, mais qui dépend entre autres des conditions de fonctionnement, des dimensions et de la structure du tube. Dans ce diagramme, on suppose que la cathode n'émet que pendant -Lui instant infinitésimal et l'on examine cette impulsion d'émissioi.
On voit qu'au commencement du phéno mène, au temps to, des électrons de vitesses différentes sont émis. La pente de la courbe représente la vitesse (distance parcourue ;cour un temps donné). Les électrons lents retour nent tous à la cathode jusqu'au temps t', cer tains d'entre eux l'atteignant plus tôt. Toute- fois, les plus rapides s'approchent de la grille, la traversent et continuent à s'éloigner de la cathode pour arriver finalement à l'anode avec des vitesses différentes, mais l'atteignant tous avant le temps t";
le temps de déplace ment moyen ou temps de transit pour l'iii- pulsion de courant anodique complète étant t",.
Ayant expliqué cette méthode de notation pour le cas simple, on va examiner mainte nant la fig. 2, dans laquelle l'anode est per forée, ou d'une structure semblable à celle d'une grille, et se trouve disposée en avant d'une électrode supplémentaire qu'on admet pour l'instant être à un potentiel qui n'attire ni ne repousse les électrons.
Dans ce cas, tout électron dirigé vers une ouverture de l'anode la. traversera, avant atteint sa vitesse maxi- mum pendant le temps de transit montré sur le diagramme de droite de la. fig. ? en t",', l'anode avant agi conune accélérateur d'élec trons pendant le passage depuis la cathode, mais fonctionnant comme frein sitôt après le passage dans l'ouverture d'anode, et réduisant progressivement 1a vitesse de déplacement de l'électron à zéro.
L'électron sera ensuite ré- accéléré dans la direction opposée ;jusqu'à ce qu'il atteigne à nouveau l'anode au temps t",". Si, par hasard, il retombe dans cette direction opposée dans une ouverture de l'anode, et que son chemin n'est. pas barré par une masse considérable d'électrons provenant directe ment de la cathode (ce qui n'a pas lieu dans le cas d'une impulsion d'émission), il retra versera l'ouverture à sa vitesse maximum, sera freiné jusqu'à l'arrêt et rebroussera chemin, répétera le même cycle en traversant l'anode au temps dépassera l'anode, sera freiné, retournera à l'anode au temps t",Iv, et ainsi de suite.
Si nous considérons un grand nombre d'électrons, il est. évident que les lois des pro babilités occasionneront une réduction pro gressive du nombre d'électrons animés clé ce mouvement. oscillatoire, à. cause de l'absoru- tion d'une grande proportion d'entre eux par l'anode à chaque période de l'oscillation.
L'électrode située plus loin que l'anode n'a aucun effet sur ce phénomène puisqu'on admet qu'elle possède un potentiel. nul. Ceci s'applique également à la grille disposée de vant l'anode qu'on admet aussi être à un po tentiel qui n'attire ni ne repousse les électrons.
Dans ces circonstances, il se forme. en plus de la charge d'espace clé cathode définie plus haut et désignée comme première charge d'espace sur la fig. 2, deux autres charges d'espace, l'une au-delà de l'anode, désignée comme deuxième charge d'espace; et l'autre devant l'anode, désignée comme troisième charge d'espace, due aux électrons revenus en arrière. La position exacte de ces charges d'espace secondaires dépend principalement de la tension appliquée à l'anode, mais aussi des tensions appliquées aux deux autres élec trodes négatives.
Si le potentiel de l'électrode la plus éloignée de la cathode n'est. pas nul, comme supposé jusqu'ici, mais négatif, le point. d'inversion de la vitesse de déplacement sera plus près de l'anode, et inversement. Si la première électrode de contrôle est négative, le nombre total d'électrons dans les deux charges d'espace secondaires sera. réduit, et les charges cl'espaee peuvent même disparaître entièrement si cette électrode a un potentiel né-atif suffisant pour annuler le courant d'anode, c'est-à-dire un potentiel négatif phis grand ou é-al en valeur absolue, au potentiel de grille dit. potentiel de coupure .
On ajoute maintenant une seconde anode, disposée au-delà de l'électrode de contrôle la. plus éloignée de la, cathode et on considère ce qui se passe en se rapportant à la fig. 3. Le diagramme distance-temps de droite montre que jusqu'au temps t"@ le phénomène a exac tement les mêmes caractères que dans les fi-. 1.
et .\'2. Par la suite, en plus des électrons lents traversant les interstices de la première anode oir grille d'accélération et se compor tant comme on l'a vu à propos de la fig. \_', les électrons rapides qui dépassent la grille d'accélération sont soumis à.
l'attraction de l'anode, dont le champ positif agit à travers les interstices de la seconde grille clé contrôle, et sont attirés à travers cette grille de con trôle négative vers cette anode qu'ils attei gnent approximativement au temps tous les électrons avant atteint l'anode au temps ta'.
Pour compléter la description du phéno mène, il faut encore mentionner que ces électrons à grande vitesse créent, en at.tei- -nant l'anode, une émission d'électrons secon daires à faible vitesse, qui, après avoir quitté l'anode dans une direction inverse, t- revien nent immédiatement et terminent leur par cours au temps t3". Ces électrons secondaires forment une petite charge d'espace secon daire, représentée dans le diagramme de gauche par un nuage pointillé près de l'anode. Ce phénomène accessoire n'a été indiqué que pour compléter la description du fonctionne ment du tube.
Pendant tout le phénomène décrit ci-des sus, aucun courant ne circule dans le circuit de la première grille de contrôle et ces con ditions de tension seront maintenues, c'est- à-dire qu'on appliquera aux grilles de con trôle une tension négative par rapport à la cathode, suffisante pour qu'aucun courant de grille ne circule, mais telle que, pour une ten sion négative légèrement inférieure, un cou- rânt de grille positif prendrait naissance.
On applique maintenant une tension alter native à la seconde grille de contrôle, et on modifie son potentiel de telle façon qu'il ne circule de courant de grille à aucun instant du cycle de la tension alternative susdite. On peut ainsi obtenir que la position de la charge d'espace située entre la grille d'accélération et la seconde grille de contrôle oscille, et que cette charge d'espace se rapproche de la grille d'accélération lorsque la seconde grille de con trôle est - phis négative.
La quantité d'élec trons contenus dans cette charge d'espace reste pratiquement constante, de même que celle des électrons contenus dans la charge d'espace située entre ladite grille d'accéléra tion et la première grille de contrôle, bien que cette dernière charge d'espace soit néces sairement sujette à quelques variations (voir fig. 4).
Si la tension alternative appliquée à la deuxième grille de contrôle est de fréquence relativement basse, elle n'aura aucun effet sur la première grille de contrôle, malgré le cou plage capacitif entre ces deux grilles de con trôle.
Toutefois, si la tension alternative est de fréquence très élevée, et que sa période est comparable au temps de transit, il cireLdera un courant de grille dans le circuit de la pre mière grille de contrôle, en dépit de l'inser tion d'un circuit de découplage qui maintient la première grille de contrôle à un potentiel fixe par rapport à la cathode et élimine le couplage capacitif. Ce courant de grille prend naissance de la façon suivante: Les électrons ont une masse définie bien qu'extrêmement petite et leur émission n'est donc pas entièrement indépen dante de l'inertie lorsque des intervalles de temps inférieurs à une microseconde (10-6 se conde) entrent en jeu.
Car, ainsi qu'il a été indiqué dans les diagrammes distance-temps discutés ci-dessus, un électron met un certain temps, appelé temps de transit, pour traver ser l'espace entre les électrodes.
Si on admet que les électrons formant la charge d'espace entre la grille d'accélération et la deuxième grille de contrôle sortent des interstices de la grille d'accélération, pendant la deuxième moitié de l'intervalle de temps tm' à tm' (fig. 4), ils retournent en masse vers ladite grille d'accélération, tout comme la masse d'un pendule qui revient à sa position d'équilibre après un déplacement initial dans un sens.
Si, en même temps, c'est-à-dire dans le même court intervalle de temps que les électrons eux-mêmes mettent pour revenir à la grille d'accélération, la tension dynamique appliquée à la seconde électrode de contrôle passe de zéro à une valeur négative relative ment élevée, l'action produite est similaire à celle qui consisterait à donner à la masse du pendule mentionné ci-dessus une forte im pulsion dans le sens dans lequel elle se dé place déjà. Il est clair que cette impulsion fournira à la masse tant d'énergie cinétique qu'elle se déplacera bien plus loin de l'autre côté de la position d'équilibre qu'elle ne l'au rait fait d'elle-même.
C'est ce qui se produit avec les électrons contenus dans les charges d'espace disposées de part et d'autre de la grille d'accélération: si la période de l'oscilla tion est proportionnée au temps de transit des électrons sortant des interstices de ladite grille, l'énergie cinétique fournie dans un sens opposé à celui du flux normal des élec trons de la cathode vers l'anode sera si grande, au moment où la tension de la se conde grille de contrôle s'approche du poten tiel de coupure, que les électrons ainsi re poussés atteindront la première grille de con trôle avec suffisamment d'énergie cinétique pour y pénétrer.
Les électrons pénétrant ainsi dans la grille font circuler un courant de grille cinétique et, pour l'éviter, il faudra déplacer la polarisation de cette première grille de contrôle vers une valeur négative plus élevée, afin qu'elle ait un effet de répul sion plus énergique et serve de tampon pour ces électrons à haute énergie cinétique.
Comme l'inventeur l'a indiqué dans son article intitulé Oscillations parasites dans les Changeurs clé Fréquence paru dans le pério dique Wireless World du 1.0 août 1939, on peut démontrer expérimentalement due, pour éviter ce courant de grille cinétique, la grille doit devenir plus négative au fur et à mesure que la fréquence, ainsi due l'amplitude d'oscillation de la seconde électrode de con trôle, augmentent.
La relation relative à ce courant de grille cinétique montre qu'il. est directement proportionnel à la tension effi cace (le grille, et approximativement propor tionnel au carré de la fréquence, dans la gamme de fréquences examinée (30 < L 120 mégacycles).
Il est plus que probable que cette relation n'est pas simplement quadratique mais plutôt. composite; l'éclaircissement de ce point i1é- eessiterait des recherches supplémentaires à des fréquences encore plus élevées.
On a cherché à tirer parti de ce courant de grille cinétique, qui jusqu'ici a toujours été considéré comme un phénomène parasite et gênant.
Dans ce but, le dispositif selon l'invention comprend un tube électronique à vide possé dant une cathode et une anode entre lesquel les le courant est commandé par des moyens produisant un champ d'accélération, de part et d'autre duquel sont disposés des organes de contrôle, et un circuit d'utilisation, sen sible aux variations du courant moyen d'anode ou flux électronique principal.
Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il com prend une source de tension prévue pour appliquer au second organe de contrôle, le plus éloigné de la cathode du tube électroni que susdit, une tension alternative haute fré quence, dite tension d'excitation, d'amplitude et de fréquence telle que, durant une partie du cycle de fonctionnement, le flux électro nique vers l'anode est interrompu et que les électrons, refoulés à travers ledit champ accé lérateur, viennent s'écouler dans le circuit du premier organe de contrôle, donnant ainsi naissance à un courant, dit courant cinéti que , qui serve de moyen de couplage uni directionnel entre ladite source et le circuit du premier organe de contrôle.
Le circuit de l'un au moins desdits organes de contrôle comprend des moyens pour commander le courant moyen du tube en modifiant la re lation de phase des tensions d'excitation appliquées respectivement au second et au premier des organes de contrôle. On peut donc contrôler le courant moyen d'anode par l'action d'une énergie de périodicité quelcon que modifiant l'impédance d'un circuit sélec tif connecté à l'un des organes de contrôle, ou la fréquence de la tension d'excitation appliquée à l'autre organe de contrôle.
Si l'on augmente l'amplitude de la tension d'excitation, la pente de conversion du dispo sitif augmente, c'est-à-dire que la différence des courants anodiques correspondant à deux relations de phase déterminées croît. Lorsque la. tension d'excitation atteint une amplitude dépassant la plage de polarisation négative de l'un au moins des organes de contrôle, le dispositif devient autolimiteur: la pente de conversion cesse de croître et reste approxi mativement constante pour toutes les ampli tudes de la tension d'excitation dépassant ce seuil de limitation.
Si l'amplitude des tensions d'excitation appliquées à chacun des organes de contrôle dépasse les plages de polarisation négatives respectives de ces deux organes, le courant d'anode peut être enclenché ou dé clenché, variant brusquement de zéro lorsque l'angle de déphasage a de la tension d'excita tion du premier organe de contrôle par rap port à celle du second est compris entre 270 et 180 (180 G_ <I>a G</I> 270 ) à sa valeur maxi- inum lorsque -900 G a G 0 .
On peut dimi nuer dans de grandes proportions les varia tions de la tension ou du courant d'utilisa tion dues aux variations de tension des sour- ces d'alimentation, aux variations de fré quence de l'oscillation d'excitation, ou à la variation d'autres paramètres susceptibles de modifier la condition de repos d'un tube élec tronique. Dans ce but, on a utilisé deux tubes électroniques semblables. Dans ce cas, un des organes de contrôle de chacun de ces tubes pourrait être alimenté par une source de ten sion d'excitation, l'autre étant excité par cou rant cinétique.
Des relations de phase définies existent entre les tensions d'excitation des di vers organes de contrôle et peuvent être mo difiées par l'action d'une énergie de pério dicité quelconque. Le circuit d'utilisation peut alors être constitué par un circuit différeïL- tiel ou par un circuit équilibré, sensible à la différence des courants d'anode des deux tubes, et très peu sensible aux variations de même sens de ces courants.
Les relations de phase existant entre les tensions d'excitation des divers organes de contrôle peuvent, par exemple, être telles, que les tensions d'excitation de deux organes de contrôle correspondants des deux tubes sont en phase, les tensions des deux autres organes correspondants étant en opposition et les tensions des deux organes de contrôle de chacun des deux tubes étant en qua drature de phase. Ces relations peuvent aussi être telles qu'une augmentation de la fréquence de la tension d'excitation en traîne une variation du courant anodique de l'un des deux tubes, le courant du second res tant inchangé, tandis qu'une diminution de la fréquence de la tension d'excitation en traîne une variation du courant anodique du second tube, le courant anodique du premier restant inchangé.
Si les tensions d'excitation des deux organes de contrôle de chaque tube sont approximativement en phase, le courant de repos de chaque tube sera maximum, si ces tensions d'excitation sont approximative' en opposition de phase, le courant de repos de chaque tube sera minimum. Les ten sions d'excitation de deux organes de con trôle correspondants dans les deux tubes pourront être en phase ou en opposition de phase ou même avoir entre elles une relation de phase quelconque: il suffira qu'à une lé gère avance de la tension d'excitation induite sir l'antre organe de contrôle d'un des deux tubes corresponde un léger retard de la ten sion d'excitation induite sur l'organe de con trôle correspondant de l'autre tube.
On peut également réaliser un pareil dis positif équilibré, dans lequel la tension d'exci tation est appliquée directement au second organe de contrôle de l'un des deux tubes et au premier organe de contrôle de l'autre tube.
La fig. 5 est mi exemple du dispositif se lon l'invention destiné à convertir des dépla cements de fréquence ou modulations de fré quence en variations de courant, le générateur d'oscillations est incorporé sous la forme d'une triode et de ses circuits associés. Le tube est une triode-hexode du type dont la grille de la partie triode est reliée intérieurement à la troisième' grille de l'hexode et dont la fonc tion est celle de sQconde grille de contrôle.
Le circuit de sortie d'anode comporte un système de filtre composé d'une inductance i et de deux capacités k et j, suivi d'un dispositif de charge; ce dernier peut être -un simple ins- triunent de mesure de courant ou une charge d'impédance ou de résistance déterminée aux bornes de laquelle -Lune chute de tension se produira, ou tout élément semblable, sensible aux variations de courant du dispositif.
Des tensions positives (par rapport à la cathode) sont appliquées aux grilles d'accélé ration de l'hexode par des moyens permettant de maintenir ces potentiels constants, par exemple une résistance série l qui les relie à la source de potentiel positif et, en paral lèle, un condensateur de stabilisation m (ou une lampe stabilisatrice à décharge gazeuse ou autre dispositif à grande capacité, par exemple une batterie tampon).
L'anode de l'oscillateur est alimentée à travers une impé dance de charge n et la grille à travers -tune résistance de fuite o, les deux ayant des fonc tions connues, qui tendent à rendre l'bscillà= teur moins sensible aux variations de tension d'alimentation.
Le circuit accordé de l'oscillateur est com posé des condensateurs r et s et de l'indue- tance t, l'un ou l'autre de ces éléments pou vant être variables. Il est isolé des tensions continues de l'anode et de la grille de la triode par les condensateurs p et P. Le cir cuit accordé connecté à la grille de contrôle de l'hexode la plus proche de la cathode, (lui est excitée par le courant de grille cinétique, consiste cri une inductance v et une capacité 1c, dont l'une au moins peut être variable.
Il peut être accordé à la fréquence moyenne de L'oscillateur ou à n'importe quelle fréquence (le la gamme balayée par l'oscillateur modulé en fréquence.
Pour simplifier, le retour de la première grille de contrôle de l'liexode est connecté au pôle négatif de la batterie de chauffage, mais cette grille pourrait évidemment être pola risée par n'importe quelle source (le tension négative convenable.
Dans la fig. 5, un circuit résonnant. est connecté à la grille 1 d'une liexode et. les gril les 2 et 4 fonctionnent comme grilles posi tives d'accélération, si l'on applique à la grille 3 une oscillation haute fréquence de 10 méga- cycles environ par exemple, les électrons ciné tiques atteignant la première grille après que le potentiel de la grille 3 se soit approché du potentiel de coupure créeront un couplage unidirectionnel entre la tension alternative appliquée à la grille 3 et le circuit résonnant connecté à la grille 1. Ledit, circuit résonnant.
sera excité et appliquera ainsi à la grille 1 une tension alternative approximativement sinusoïdale. Ce couplage est beaucoup plus serré que s'il était dû seulement à la capacité entre ces grilles, qui est de l'ordre de 0,1 liliF. Plus l'amortissement de ce circuit sera faible, c'est-à-dire plus le Q du circuit. sera grand, plus l'oscillation. deviendra vrai- nient sinusofdale, bien qu'elle soit des impulsions périodiques telles que celles décrites plus haut.
En réglant convenable- nient l'inductance et la capacité dudit circuit. résonnant, il est possible de changer la phase de la tension alternative appliquée à la pre mière grille de contrôle par rapport à celle de la tension alternative de la seconde grille de contrôle.
On sait que le courant d'anode du tube aura une valeur proportionnelle au produit des deux tensions d'oscillation, on peut donc démontrer que le courant d'anode aura une composante de fréquence double de celle de la tension appliquée à la grille 3 et aussi une composante continue proportionnelle au cosi nus de l'angle de phase relatif aiLx tensions appliquées aux deux grilles de contrôle.
I;, = c (E, sin cuo t) [E. sin (co,, <I>t</I> -f- a)@ # cE,E@x <I>x</I> [cos (2w"t+a)-cosa] Si on élimine du circuit d'anode les fré quences élevées, il reste un courant anodique dont les variations sont (ires seulement aux changements de l'angle de phase mentionné ci-dessus.
Dans ces circonstances, si le circuit réson nant (le la grille 1 a une fréquence propre constante ou s'il est stabilisé, ou même rem placé par un cristal piézoélectrique et que la fréquence appliquée à la seconde grille (le contrôle est changée ou modulée, le courait continu de l'anode passera très rapidement (l'une valeur maximum pour un angle de phase approximativement nul à une valeur mininiuni pour un angle de phase d'environ 180 . La fig. 6 représente les variations du cou rant d'anode h d'un dispositif tel, par exem ple, que celui selon fig. 5 ou selon fig. 7.
La variable indépendante f peut être la fré quence de la tension d'excitation d'une des électrodes de contrôle, la fréquence propre du circuit de l'autre électrode de contrôle étant supposée constante, ou inversement. Le trait plein représente la partie utile, de pente éle vée, de la. courbe. Les lignes en pointillés indi quent qu'en dehors de l'intervalle J1f, le cou rant anodique varie d'une manière complexe qui dépend de circonstances qui n'ont pas en core été étudiées, mais qui sont sans effet. pratique sur le dispositif selon la présente invention.
La ligne mixte est une ligne de re- père correspondant au courant moyen d'anode, valeur obtenue lorsque les tensions d'excita tion respectives des de-Lux électrodes de con trôle sont en quadrature de phase.
La fig. 7 montre un autre exemple du dis positif selon l'invention, employé comme re lais à détente brusque, et utilisant lune pen- tode à vide poussé.
Les éléments du circuit sont désignés de façon similaire à ceux de la fig. 5, sauf que le générateur d'oscillations haute fréquence est représenté ici comme un système séparé,<B>f</B> dont la fréquence est sta bilisée par un cristal piézoélectrique X@ relié à travers le condensateur x.
Il est quelquefois nécessaire de placer -une résistance w' dans la connexion de la seconde grille de contrôle, de faon à augmenter son effet limiteur.
Il est commode de munir la première grille de contrôle d'un dispositif de polarisa tion automatique qui assure au circuit de la dite grille un effet limiteur d'amplitude. Le courant de grille qui circule durant les instants correspondant aux pointes des alter nances positives appliquées au condensateur d' provoque une chute de tension aux bornes de la résistance g';
branchée en parallèle avec le susdit condensateur<I>cl'.</I> Cette chute de ten sion est la tension de polarisation, et les pointes des alternances positives sont coupées, puisqu'elles fournissent l'énergie nécessaire à l'obtention de ladite tension de polarisation.
Le circuit de résonance est constitué par v' et zc', qui peuvent tolus deux être variables. Sa fréquence est contrôlée au moyen du cris tal piézoélectrique X'. Ce dernier peut être comprimé par l'application d'un potentiel de contrôle appliqué aux bornes marquées E , à travers la self de blocage haute fréquence Y. Il est isolé du circuit de résonance pour les tensions continues par le condensateur q'.
La fréquence de résonance du cristal X' est influencée par cette tension de contrôle, de même que l'angle de phase de la tension alternative aux bornes du circuit résonnant v' et ?c' par rapport à la tension alternative d'excitation. Il est clair que cette modifica tion de l'angle de phase peut aussi être obte- nue en appliquant l'énergie d'entrée au cris tal Xz au lien de X'. On peut aussi faire agir l'énergie d'entrée directement sur les éléments inductifs ou capacitifs du circuit résonnant ou de l'oscillateur en lui faisant modifier, par exemple, la perméabilité du noyau de l'inductance v', ou la constante diélectrique du condensateur W.
Dans ce cas, les deux grilles de contrôle sont saturées, c'est-à-dire que le signal alter natif qui leur est appliqué dépasse la plage de polarisation négative du tube, le courant anodique qui représente le courant principal du circuit (montré en trait plein) peut donc être enclenché ou déclenché par une tension de contrôle.
Cette tension peut être appliquée au cristal piézoélectrique de manière à modi fier sa fréquence propre d'oscillation et com mander ainsi la discrimination de fréquence du circuit v' et W relié à la grille de contrôle la plus proche de la cathode; ou être appli quée à un cristal commandant la fréquence de l'oscillateur, ou encore à un autre système capable de transformer une tension ou un courant en déplacements de fréquence.
La fig. S représente en trait continu les variations du courant d'anode I1, d'un dis positif tel, par exemple, que celui selon fig. 5 ou selon fig. 7, lorsque les deux électrodes de contrôle sont saturées. La variable indépen dante choisie est la tension de contrôle agis sant sur le circuit sélectif de l'une des élec trodes de contrôle ou sur le circuit détermi nant la fréquence de la tension d'excitation du dispositif.
Le courant d'anode aurait ten dance à suivre une loi semblable à celle de la fig. 6, mais comme cette courbe (indiquée en pointillé) dépasse le courant de saturation du tube, le courant d'anode saute de zéro à sa valeur maximum et vice versa. On obtient une caractéristique de détente brusque réversible.
Il est clair qu'une variante du dispositif selon l'invention peut constituer un démodu- lateur idéal pour une porteuse modulée en fréquence, ainsi que le montre la fig. 6. Son rendement est extrêmement élevé, la pente de la variation du courant anodique en fonction de la variation de la fréquence est propor tionnelle au carré du Q , multiplié par le carré de la tension, multiplié par la fréquence fondamentale élevée à une puissance qui, pour les fréquences entre 10 et 120 inéga- eycles, est approximativement le carré.
Dans un circuit démodulateur pour modu lation de fréquence<I>(FI ),</I> tel que celui repré senté à la fig. 5 par exemple, la pente de dé- modulation du système est très élevée à cause de la très haute énergie cinétique fournie aux électrons dirigés sur la première grille de contrôle qui se trouve ainsi excitée par une tension alternative de très grande amplitude.
Ceci est vrai si l'amplitude négative de la ten sion de la deuxième grille de contrôle dépasse sensiblement la valeur de coupure et qu'elle ne puisse dépasser de beaucoup la tension zéro dans la direction positive, étant limitée par un circuit résistance et condensateur de grille; c'est-à-dire si la seconde grille de con trôle est surchargée. Ltant donné que le cou- Tant de l'anode est contrôlé par ce que l'on peut admettre être une tension alternative carrée d'amplitude constante, la pente de. dé- modulation est constante et indépendante de l'amplitude de la porteuse.
Ainsi, si le sys tème est employé comme démodulateur dans un récepteur à modulation de fréquence, il fonctionne en autolimiteur d'amplitude. Puis que cette fonction et la fonction de démodu- lation exigent en général trois ou quatre tubes, le nouveau système n'en utilisant qu'un seul a évidemment des avantages considéra bles (le tube peut être une simple penthode ou hexode, etc., la triode incorporée montrée à la fig. 5 n'étant pas nécessaire à la fonc tion de démodulation).
Le dispositif selon l'invention possède une très grande sensibilité de discrimination pour des déplacements de fréquence et peut. donc aussi être employé comme détecteur de varia tions de capacité ou d'inductance, de déplace ment de fréquence ou de phase, etc. La sensi bilité d'un tel système est de l'ordre de 1 mA/10-13 Farads et augmente d'ailleurs avec la fréquence.
Comme exemples de ce genre d'applications on peut mentionner la conversion directe en variations de tension ou de courant de déplacements mécaniques, tels que les déplacements du diaphragme d'un mi crophone à condensateur, d'un pick-up à con densateur pour la. reproduction de disques, ou de dispositifs semblables, la détection des irré gularités d'une surface, ou de menues varia tions de dimensions (ultra-micromètre), la mesure des déplacements du noyau d'une in ductance par très petites valeurs, etc.
Dans beaucoup de ces applications de me sure, il est nécessaire que ce dispositif très sensible fonctionne sans être sérieusement affecté par les conditions de fonctionnement du tube, telles que variations des tensions d'alimentation et effets analogues, ce qui peut amener la nécessité d'équilibrer les potentiels appliqués. De même, la variation de fréquence de l'oscillateur de base peut amener à l'em ploi de deux systèmes semblables, l'indication désirée étant donnée par la différence de dé bit entre les deux, tandis que la déviation des deux dans une direction par suite des va riations des conditions de fonctionnement a un effet négligeable sur l'indicateur.
La notion générale d'équilibrage des va riations de tensions par deux systèmes est connue, mais des avantages particuliers peu vent être obtenus de la Tacon suivante: Si l'on désire, par exemple, employer deux tubes dans un circuit équilibré dérivé de celui de la fig. 5, l'instrument de sortie indiqué peut être remplacé dans les deux circuits d'anodes par un instrument de mesure diffé rentiel ou par un circuit de sortie du type en pont équilibré. Dans certaines applications, il y aura avantage à n'appliquer les phéno mènes de déplacements de phase qu'à un seul des dispositifs et à. laisser l'autre indépendant, des phénomènes physiques externes que l'on désire convertir.
Dans ce cas, on peut prévoir la synchronisation des deux oscillateurs, en les faisant fonctionner soit en parallèle, soit en push-pull. Les deux circuits<I>v</I> et u con nectés aux premières grilles de contrôle étant indépendants, la variation externe sera appli quée à l'un d'entre eux par l'intermédiaire du condensateur<I>u,</I> ou de l'inductance<I>v,</I> ou des deux, par exemple.
L'indicateur différentiel dans les circuits d'anodes aura la même sensibilité que celle indiquée plus haut pour un seul tube, mais sera beaucoup moins sensible aux fluctuations des conditions de fonctionnement.
Le dispositif selon l'invention offre encore d'autres possibilités si, avant l'application du signal externe, la relation de phase entre les tensions de contrôle appliquées aux deux gril les de contrôle d'un tube sont en quadrature; de cette façon, on obtient un courant anodi que représenté par la ligne horizontale dans la fig. 6 passant approximativement au milieu de la région de fonctionnement de la caracté ristique de démodulation du dispositif. Selon l'application, l'utilisation de deux tubes est également préférable.
Cette disposition permet de déceler éga lement bien des augmentations que des dimi nutions de fréquence. Pour équilibrer cette condition dans un tube, l'autre peut aussi être disposé pour que sa relation de phase interne soit en quadrature.
Selon les conditions de l'application par ticulière, il est possible de s'arranger pour que les tensions des grilles correspondantes des deux tubes soient en phase, en quadra ture ou en opposition de phase, ou même qu'elles aient -une relation de phases définie quelconque.
Pour d'autres applications où la sensibi lité maximum est requise, il existe un autre groupe de possibilités.
On connaît plusieurs types différents de tubes triode-hexode: la grille de la triode peut être reliée à la grille de contrôle de l'hexode la plus éloignée de la cathode (comme en fig. 5) ou à la grille de contrôle de l'hexode la, plus proche de la cathode.
Si l'on combine deux tels dispositifs dis semblables, mais ayant par ailleurs des ca ractéristiques semblables, on peut obtenir des avantages spéciaux.
La relation quadratique de phase peut être une avance dans l'un des tubes et -Lin retard dans l'autre, c'est-à-dire que les grilles con nectées aux- triodes oscillatrices peuvent être en opposition de phase, tandis que les deux autres grilles sont en phase.
De ce fait, un changement quelconque produit par un signal externe qui agit sur la réactance du circuit connecté aux deux grilles en phase cause -une modification très brusque de la relation qua dratique initiale, dans laquelle les courants anodiques équilibrés correspondent à la ligne horizontale de la fig. 6 pour les deux tubes, et entraîne -Lui déséquilibre complet, le cou rant maximum circulant dans un tube et le courant minimum dans l'autre.
D'autres caractéristiques peuvent évidem ment être obtenues par la combinaison de types de tubes dissimilaires et de différentes relatons initiales de phase. Par exemple, si les deux tubes sont agencés de façon à laisser passer le courant minimum (voir fig. 6) sans signal externe, un tube peut être réglé de façon à ne réagir qu'aux augmentations de fréquence, tandis que l'autre ne réagit qu'à ses diminutions. Cette discrimination de sens a des avantages spéciaux dans les instruments de navigation, par exemple les pilotes automa tiques, les appareils d'atterrissage sans visibi lité, les applications goniométriques, etc.
En règle générale, on peut dire que la sensibilité et la stabilité de fonctionnement de tous ces circuits augmentent dès que l'amplitude d'oscillation dépasse les limites linéaires des tubes, c'est-à-dire lorsque les oscillations de- viennent limitées en amplitude.
Lorsqu'une forme d'exécution du disposi tif selon la présente invention est employée pour déceler de l'énergie rayonnante ou pour la réception d'un message ou d'une communi cation transmise par modulation de cette énergie rayonnante, il est possible de connec ter de plusieurs façons le détecteur de radia tion, cellule photoélectrique ou autre, pour qu'il modifie la relation de phases de la con dition de repos; la détection a lieu sur la. par tie inclinée de la courbe de la fig. 6.
On peut aussi employer un détecteur de radiation de type non linéaire (basé sur un phénomène de couche-d'arrêt par exemple) relié au circuit réactif -u, v, décrit ci-dessus, de façon que l'irradiation cause une modifi cation de phase de la tension alternative aux bornes de ce circuit oscillant.
Il est de même possible d'employer un dé tecteur de radiation dont la capacité, l'induc tance, ou les deux, varient lorsqu'il est irra dié, et de l'inclure dans une partie du circuit réactif v et u de la fig. 5.
Toutefois, si l'on ne désire que la simple détection d'un changement de rayonnement, avec une très grande sensibilité, mais sans égard à la possibilité de déterminer le degré de changement (par exemple dans la trans mission d'images noir et blanc sans demi- tons), il est préférable de régler le dispositif pour qu'il fonctionne à une extrémité de sa plage de travail (au point de courant ano dique maximum ou minimum de la courbe de la fig. 6) et de placer le détecteur de radia tion en parallèle avec le circuit réactif v, <I>ii,</I> (fig. 5).
Le fonctionnement sera alors différent en ce sens que, dans la condition non irradiée, le courant anodique maximum on minimum cir culera dans le tube, tandis que lorsqu'il se trouve irradié, le détecteur de radiation (qui sera du type dont l'impédance passe d'une @-aleur très élevée, pratiquement infinie, à une valeur comparativement faible) amortira le circuit réactif à faibles pertes si bien que le courant anodique reprendra brusquement la valeur représentée par la ligne horizontale (fig. 6).
Lorsque le rayonnement cesse, le courant d'anode revient à la valeur extrême ci-dessus dans un intervalle de temps très bref, la vitesse clé fonctionnement étant inver sement proportionnelle au coefficient de sur tension Q du circuit réactif.
Dans tout appareil où un phénomène physique peut être transformé en variation d'impédance, celle-ci peut être transformée à son tour en une variation de courant ou de tension au moyen du dispositif extrêmement sensible selon l'invention.
Comme le montrent les courbes de la fig. 8, un dispositif selon l'invention peut également être utilisé comme commutateur, il est nettement supérieur à un relais à dé tente à décharge gazeuse puisqu'il n'a aucun effet d'inertie même à des fréquences supé rieures de deux ou trois ordres de grandeur à, celles qu'on peut obtenir avec des dispositifs à décharge gazeuse. De plus, le courant anodi que peut être déclenché> ausis bien qu' en- clenché en agissant uniquement sur la grille.
La valeur du courant contrôlé circulant. dans le circuit principal est limitée par les seules dimensions des tubes à grilles multiples disponibles. Au cas où la. demande serait suf fisante pour permettre la fabrication de tels tubes de grandes dimensions, on pourrait théoriquement contrôler des courants consi dérables.