Standard Téléphone et Radio S. A., Zurich (Suisse). La présente invention est relative à Lin dispositif à décharge électronique destiné à fonctionner aux ultra-hautes fréquences.
Le bût de L'invention est. d'établir un dis positif de ce type, susceptible de présenter une grande puissance de sortie aux très hautes fréquences et disposé sous une forme effiçace et peu encombrante.
L'invention a pour objet un dispositif à décharge électronique, destiné à fonctionner aux ultra-hautes fréquences comprenant une ampoule évacuée à parois isolantes, une cathode, une grille de commande et une anode à l'intérieur de ladite ampoule et un circuit résonnant couplé entre ladite anode et ladite grille, caractérisé en ce que ledit circuit ré sonnant est pourvu d'une paire de parois conductrices s'étendant à travers les parois isolantes < le ladite ampoule de l'intérieur à l'extérieur et constituant à l'extérieur de la dite ampoule une ligne concentrique qui est disposée coaxialement par rapport à ladite cathode.
Ledit circuit résonnant constitue évidem ment un résonateur creux.
Le dispositif défini ci-dessus peut con sister en une partie ou en deux parties de préférence identiques dont chacune peut fonc tionner à elle seule et. qui sont conçues de ma nière à pouvoir être connectées l'une à l'autre pour constituer un dispositif à décharge dont la puissance sera évidemment augmentée.
L'une des parois du résonateur ou une surface reliée à ladite paroi peut, être dis- posée à. proximité immédiate d'une paroi de l'anode du tube ou d'une surface reliée avec ladite anode, à l'intérieur de l'enveloppe, pour assurer un couplage capacitif, inté rieurement à l'ampoule., entre l'anode et la cavité résonnante. Une telle disposition per met l'accord ou le réglage du résonateur à l'extérieur de l'enveloppe vidée tout en assu rant l'avantage d'un couplage capacitif, à l'intérieur de l'enveloppe, où ledit couplage peut être effectué plus efficacement.
Ce qui précède permet de maintenir éloignée de la cavité la haute tension continue de l'anode, ce qui réduit au minimum les problèmes d'isolement, et permet de donner au r6sona- teur de petites dimensions pour un fonc tionnement à haute fréquence. La cavité ré sonnante peut être formée à partir des bornes respectives des électrodes dti tube, sous forme de ligne résonnante aboutissante près des bornes du filament ou de la cathode de l'ampoule, de sorte que lesdites bornes et les parois du résonateur de l'un des tubes peuvent être facilement connectées avec les mêmes éléments d'un tube identique.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple quelques formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 en représente en coupe longitu dinale une première forme d'exécution.
La fig. 2 montre la manière dont on peut relier ensemble deux dispositifs identiques à celui de la fig. 1. La fig. 3 est une variante du dispositif de la fig. 1.
La fig. 4 représente une autre forme d'exécution.
La fig. 5 est une coupe longitudinale par tielle d'une variante de la fig. 4 comprenant un résonateur creux réglable.
La fi-. 6 est une coupe transversale sui vant la ligne 6-6 de la fig. 5.
La fig. 7 est une coupe longitudinale par tielle d'un dispositif comprenant un résona teur creux réglable d'une forme différente, qui peut être utilisé aii lieu de celui repré senté à la. fig. 5.
Le dispositif représenté à la fig. 1 com prend un filament central 10, constituant la cathode et relié de la manière habituelle, avec une connexion de prise médiane 11 du filament, et les connexions extrêmes 12 et 13 dudit filament, qui sortent du tube à travers l'extrémité de la paroi isolante 14t, composée d'une substance vitreuse à travers laquelle les connexions sont scellées. La grille 15 est du type cylindrique.
Elle peut être formée d'une manière bien connue quelconque et dis posée suivant un cylindre concentrique au tour du filament, où elle est maintenue en position par l'élément de support conique 16 qui traverse un scellement oblique annulaire 17 dans la paroi du tube. L'anode 18 est de construction cylindrique; elle entoure concen- triquement la grille et le filament et est fer mée à son extrémité extérieure 19. Des ailettes à radiation calorifique 20 s'étendent extérieurement à. partir de ladite extrémité 19, lesdites ailettes étant disposées radiale- ment par rapport à l'axe longitudinal.
Un cy lindre 20a peut entourer les ailettes pour assurer le passage d'un courant d'air de re froidissement. La paroi du tube à vide est scellée à la périphérie du cylindre 20a au moyen de l'élément de scellement annulaire 21, scellé à la paroi de verre de l'ampoule.
L'élément conique 16 terminant la grille forme la paroi intérieure d'une ligne réson nante ou circuit résonnant :de type concen trique, dont la paroi extérieure est formée par un élément analogue 22, qui passe dans le tube à travers le scellement 23. Les parois de ladite ligne résonnante sont de préférence incurvées, en un point situé immédiatement à la sortie de l'ampoule, comme représenté, de sorte que lesdites parois prennent une forme pratiquement cylindrique vers l'extré mité de ladite ligne.
L'extrémité de ladite ligne concentrique peut être soit fermée soit ouverte, suivant les besoins, et sert à accor. der le circuit anodique, d'une manière bien connue, sur une fréquence déterminée par les dimensions de ladite ligne.
Pour obtenir un couplage capacitif conve nable entre la paroi 22 et l'anode, on a dis posé le bord inférieur de ladite paroi à pro ximité immédiate de l'extrémité ouverte de l'anode, ladite extrémité étant biseautée en 24, pour assurer une surface sensiblement parallèle au bord comique adjacent. de la paroi 22, lesdites surfaces parallèles consti tuant les armatures du condensateur de couplage, ,dans le vide.
Il est généralement désirable d'accorder également le circuit grille-cathode et l'on peut y parvenir en reliant à la connexion médiane 1.1 .du filament un cylindre coaxial 50 qui peut. être fixé à ladite connexion mé diane à l'aide d'organes de connexion conve nables 51. Les cylindres 50 et 16 forment une ligne coaxiale qui, par ses :dimensions, est sus ceptible d'accorder le circuit grille-filament. Il peut être désirable de monter des conden sateurs shunt 52 et 53 entre les connexions 12 et 13 du filament, d'une part, et, le cylindre 50, d'autre part, de manière à faciliter le fonc tionnement.
On peut, utiliser, à cet effet, un type connu quelconque de condensateur à très haute fréquence.
Cette disposition :des éléments permet de relier ensemble aisément deux dispositifs tels que celui -de la fig. 1, de la manière repré sentée à la fig. 2, sur laquelle l'extrémité de la ligne d'accord de l'un des tubes, compre nant les parois 16 et 22, est, représentée dis posée bout à bout avec l'extrémité de la ligne d'accord, comprenant les parois 16' et 22' d'un second tube.
Les cylindres alignés l'un par rapport à l'autre peuvent être joints à l'aide de cylindres, superposés 55, 56 et 57, de sorte que les tubes respectifs peuvent être rapprochés ou éloignés l'un de l'autre pour diminuer ou augmenter la longueur des lignes coaxiales, les connexions du filament 11, 12 et 13 du premier tube pouvant être montées en parallèle avec les connexions correspon dantes 11', 12' et 13' du filament du second tube, à l'aide de conducteurs souples 58, 59 et 60 et les connexions .de chauffage des fila ments 61, 62 et 63 pouvant, être amenées aux- dits conducteurs souples,
à travers une cana lisation convenable 64, traversant les cy lindres 55, 56 et. 57. Si ladite canalisation est en matière isolante, elle peut être adaptée étroitement à l'intérieur des cylindres con ducteurs.
La fig. 3 représente une variante du dis positif de la fig. 1, en ce qui concerne la jonc tion de la ligne résonnante au tube et son couplage avec l'anode dudit tube. Dans la dite variante, la grille est reliée à un anneau 30 scellé entre les pièces en verre du tube à l'aide de rebords 31 et 32. Il est prévu, de plus, un second anneau 33, scellé d'une ma nière analogue entre les parties de verre du tube à l'aide des rebords 34 et 35. Les parois 36 et 37 de la ligne résonnante sont reliées respectivement avec les deux anneaux 30 et 33.
La capacité de couplage entre la paroi 3 7 et l'anode 39 est formée par l'élément incurvé ou de forme générale conique 38 se projetant hors de l'anneau 33 intérieurement au tube et adjacent à l'extrémité de l'anode 39, biseau tée en 40 pour correspondre à la surface im médiatement adjacente de l'élément 38.
La fig. 4 représente une autre disposition de la cavité résonnante et de la capacité de couplage. Ici, la cavité 70 est de forme toroï- dale et traverse l'enveloppe de verre aux scellements 71 et 72. L'une -des parois de la dite cavité est reliée à la grille de commande à l'intérieur .du tube comme à la fig. 1, et l'autre paroi de ladite cavité est recourbée en un cylindre 73 à l'intérieur de l'ampoule, de sorte que ledit cylindre 73 entoure étroite ment l'anode cylindrique 78, en formant avec elle une capacité.
Au cour de la -construction du résonateur correspondant à cette dernière fig@ire, aussi bien que précédemment, il y a lieu d'éviter soigneusement :des angles vifs crui auraient tendance à introduire une résis tance indésirable. Par exemple, les angles 74, 75, 76 et 77 sont soigneusement. arrondis.
La fig. 5 représente un tube muni d'un résonateur creux réglable en vue de son ac cord, résonateur qui peut être utilisé au lieu de celui représenté à la. fig. 4. Les, parois laté rales 70a et 70b dudit résonateur, extérieures à l'enveloppe vidée, sont munies de filetages en spirale identiques 78a et 78b. Un ressort en spirale 79 dont les extrémités se super posent, s'étend entre les filetages correspon dants desdites parois.
L'une des extrémités dudit ressort est élargie et insérée entre les filetages en 80, pour faire un contact élas tique avec l'autre extrémité. Ainsi, en dépla çant l'élément 79 autour de la spirale, son diamètre peut être augmenté ou diminué d'une quantité correspondante, ce qui modifie le dia mètre de la. cavité (voir fi-. 6).
Un autre dispositif, permettant de faire varier les dimensions de la cavité, est repré senté à. la fi-. 7, sur laquelle l'une des parois de ladite cavité présente une ouverture annu laire en 82, sur l'un des bords de laquelle est fixé, par exemple par brasure, un anneau 83 fileté et recevant le filet 84 d'un élément cy lindrique 85. Pour éviter la, présence d'angles vifs à l'intérieur -de la cavité, présence indé sirable au point de vue électrique, on peut fixer, par exemple par brasure, à l'intérieur de la paroi de la cavité, des éléments à ressort annulaires 86 et 87 qui assurent un contact par frottement avec les périphéries exté rieures et .intérieures du cylindre 85.
Grâce à ce dispositif, on peut faire varier la. dimen sion de la cavité, en faisant tourner l'élément annulaire pour augmenter ou diminuer sa saillie. On comprendra. que, dans l'une quel conque des réalisations, la partie de la cavité extérieure à l'enveloppe peut. être distincte et être fixée à celle traversant l'enveloppe, par exemple par brasure, sans qu'il soit néces- raire qu'elle provienne de la même feuille de métal que la. partie intérieure à l'enveloppe.
L'insertion de la capacité de couplage entre la ligne ou cavité résonnante et l'élec trode du tube est nécessaire pour permettre l'application de tensionsi continues différentes auxdites électrodes. L'utilisation de l'anode elle-même comme l'une des armatures de la. capacité .de couplage entre ladite anode et la cavité d'accord, comme dans les réalisations ci-dessus, constitue un moyen très efficace d'assurer le couplage capacitif, étant donné que l'anode offre une surface relativement importante à proximité de la paroi, du réci pient près duquel l'élément de connexion au circuit oscillant peut être aisément monté.
La position des armatures du condensateur de couplage, intérieurement à l'ampoule vidée offre en outre l'avantage que lesdites arma, titres peuvent être rapprochées l'une de l'autre, sans risque de production d'étincelles entre elles, ce qui pourrait se produire à l'air libre. Ce qui précède permet de rendre plus grande la capacité de couplage, d'où une di mension désirable de la chute de tension à travers elle.
Les formes, d'exécution dans lesquelles la cavité ou ligne résonnante est amenée à tra vers le verre à l'extérieur du récipient, la capacité de couplage étant placée à l'intérieur dudit récipient, sont particulièrement avanta- @euses étant donné qu'on peut accorder la partie extérieure soit en faisant varier la lon gueur de la ligne, soit en ajustant les dimen sions de la cavité, dans les cas représentés aux fin-. 5 et 7. En même temps, on conserve l'effi- eacité du couplage capacitif intérieur au réci pient.
L'utilisation de couplage capacitif entre la cavité et l'anode est particulièrement avan tageuse, étant donné qu'elle permet de main tenir, à l'extérieur de la cavité, la haute ten sion continue généralement appliquée à l'anode, ce qui simplifie grandement les pro blèmes soulevés par l'isolement, et permet d'utiliser des cavités de petites dimensions, ce qui est une nécessité en haute fréquence.
En maintenant la haute tension continue ano dique à l'extérieur .de la cavité, on peut pla- cer celle-ci plus près de la cathode, c'est- à-dire que la partie de verre située entre la cathode et la. cavité est plus courte que dans les dispositif-,; antérieurs et, étant. donné que la haute tension continue est. appliquée entre l'anode et la paroi de la. cavité, l'isolement né cessaire entre ces deux éléments peut être assuré par une partie de l'en.veloppe de verre suffisamment longue entre la, cavité et l'anode.
De cette manière, les fontes tensions continues sont. écartées (le la partie de verre située entre les deux parois de la cavité, de sorte que la seule tension existant à travers ladite partie de verre est la. tension de signal ou tension oscillante entre l'anode et la grille. Ce qui précède permet de rapprocher extrê mement les deux parois de la cavité, d'où la possibilité d'utiliser suie cavité de petites di- mensions, accordable à de très hautes fré quences.
Le tube peut être utilisé de toute ma nière bien connue quelconque, par exemple comme amplificateur ou comme oscillateur. Pour faire osciller le tube 17., il est seulement nécessaire de proportionner les éléments, de telle manière qu'une réaction suffisante 'pour entretenir les oscillations soit appliquée par le circuit d'anode au circuit. grille-cathode. La sortie de l'énergie peut. s'effectuer d'une manière pratique et commode. Par exemple, on peut placer une boucle dans la cavité et recueillir l'énergie à travers: une ligne concen trique.
Un tel. dispositif est. représenté à la fig. 1, où le conducteur en boucle 90 est fixé intérieurement à la. paroi 22 et sort à travers la canalisation concentrique 91.