Oscillateur à haute fréquence La présente invention concerne un oscillateur à haute fréquence.
Cet oscillateur est caractérisé en ce qu'il comprend un tube électronique comportant une cathode, une anode et une grille, ce .tube étant connecté dans un circuit à réactance répartie comprenant une ligne de transmission anodique accordée comportant un premier conducteur externe entourant ladite anode, et une ligne de trans mission cathodique comportant un premier conducteur externe entourant ladite cathode, un mécanisme d'accord comprenant un stator et un rotor, le stator comprenant plusieurs pièces polaires allongées,
s'étendant longil udi- nalement par rapport à la ligne de transmission ano dique et ce entre l'anode et le premier conducteur extérieur, les pièces polaires étant espacées les unes des autres autour d'un axe longitudinal et ayant des sur faces circonférentielles également espacées de cet axe, le rotor comportant plusieurs branches s'étendant Longitu dinalement, radialement espacées des surfaces du stator par rapport audit axe longitudinal, et enfin des moyens pour faire tourner le rotor autour de cet axe.
L'invention permet de construire des oscillateurs à haute fréquence, dont le mécanisme d'accord (( < tuner ) est très supérieur à celui d'oscillateurs connus, qui ont l'inconvénient d'être susceptibles de produire des bruits microphoniques résultant de vibrations, d'avoir une fré quence de modulation très limitée, d'être fragiles et compliqués, et de ne pas avoir une sûreté de fonctionne ment suffisante, d'avoir un temps<B> </B>d'inversion<B> </B> relative ment long, à chaque extrémité de l'excursion de fré quence, et de ne pas être linéaires.
Le dessin représente à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'oscillateur selon l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe, d'un oscillateur à modulation de fréquence et à réactance répartie. La fig. z est une vue en perspective éclatée de l'oscillateur de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en élévation, avec arrache ment partiel et coupe partielle, du mécanisme d'accord utilisé dans l'oscillateur.
Si on se réfère maintenant plus particulièrement à la fig. 1, on y voit qu'un oscillateur à modulation de fré quence comprend un tube à vide à haute fréquence, du type plan parallèle, indiqué d'une manière générale en 12. Le tube 12 est réalisé sous la forme d'une triode comportant une anode 14, une cathode 16 et une grille 18.
Un boîtier de cathode conducteur, indiqué d'une manière générale en 20, comporte un conducteur ex térieur 22 disposé coaxialement autour de la cathode 16, et une borne de cathode 24 formant un contact à faible résistance en courant continu et HF avec la cathode 16, à l'une des extrémités du conducteur exté rieur 22. Le boîtier 20 comporte également une borne 26 pour le dispositif de chauffage du tube 12.
Un boîtier anodique conducteur, indiqué d'une manière générale en 30, comporte un conducteur ano dique extérieur 32 disposé coaxialement autour de l'anode 14, et ce boîtier est connecté électriquement et mécaniquement à un bloc anodique conducteur indiqué en 34. Le bloc 34 comporte une borne d'anode 36 qui forme un contact en courant continu et HF avec l'anode 14, Le boîtier cathodique 20 et le boîtier anodique 30 peuvent être fixés ensemble au moyen de vis à métaux 38, convenablement isolées, vissées dans le boîtier ano dique 30.
Entre les boîtiers 20 et 30 sont fixés un iso lateur de grille 40, une première plaque support de grille 42, la grille 18, une seconde plaque support de grille 44 et un isolateur de grille 46, ainsi qu'il est re présenté sur les fig. 1 et 2. Les plaques 42 et 44 sup portent le tube 12 et les isolateurs 40 et 46 assurent une isolation électrique en courant continu entre la grille 18, la cathode 16 et l'anode 14.
Ainsi qu'il est représenté sur les fig. 1 et 2, un modulateur, indiqué d'une manière générale en 48 et monté sur le bloc anodique 34, comporte un stator 50 qui fait saillie, à travers une ouverture 34a, dans l'es pace compris entre l'anode 14 et le conducteur extérieur 32. Ainsi qu'il est décrit d'une manière détaillée ci-des sous, le stator 50 est constitué par un cylindre creux présentant deux branches de manière à former deux pièces polaires incurvées 49 et 51.
Le modulateur 48 comporte également un rotor 52 présentant une paire de branches incurvées 53 et 55, lequel rotor est monté à rotation coaxialement au stator. 50, à l'intérieur de ce dernier. Les branches 53 et 55 sont très proches des pièces polaires 49 et 51 lorsqu'elles se trouvent en re gard de ces dernières. Le rotor est fixé sur l'arbre d'un moteur 56. Un élément diélectrique 57 peut être fixé entre les branches du rotor. Comme on peut mieux le voir sur la fig. 1, le stator 50 est très proche à la fois du conducteur extérieur 32 et de l'anode 14.
Une source de courant continu (non représentée) est connectée entre le boîtier anodique 30 et le boîtier catho dique 20 afin d'appliquer une tension continue entre l'anode 14 et la cathode 16 du tube.
Avec cette disposi tion l'oscillateur 10 fonctionne en tant qu'oscillateur à retour de grille . Un oscillateur de ce type général, qui est maintenant bien connu des spécialistes de la. ques tion, est décrit dans les pages 720-727 dulivre ayant pour titre Principles of Radar publié en 1952 par McGraw Hill Book Cy de New-York.
Plus particulièrement un circuit résonnant pour l'os cillateur est constitué par la cavité ou ligne de transmis sion coaxiale à extrémité en court-circuit 59 qui est for mée par la cathode 16 et le conducteur cathodique exté rieur 22.
Cette ligne cathodique est terminée avec une faible impédance à une distance de la grille 18 qui est légèrement supérieure à 1/4 de longueur d'onde à la. fréquence de fonctionnement de l'oscillateur. L'impédan ce terminale faible, qui est idéalement en court-circuit, est réalisée par la borne de cathode 24 qui connecte le boîtier cathodique 22 à la cathode 16.
La capacité entre la plaque 44 et le boîtier 22, fournie par l'isolateur de grille 46, assure le couplage de la ligne de transmission cathodique 59 entre la grille 18 et la cathode 16.
En outre le conducteur extérieur 32 et l'anode 14 du tube forment une cavité ou ligne de transmission ano dique à extrémité en court-circuit 58 qui est couplée capacitivement à travers l'isolateur de grille 40, entre la grille 18 du tube et l'anode 14.
Cette ligne de transmis sion anodique est terminée par une faible impédance à une distance de la grille 18 qui est pratiquement égale à 1/4 de longueur d'onde (ou à un multiple impair de cette valeur), à la fréquence de fonctionnement. La faible impédance terminale qui est idéalement un court- circuit, est fournie par la borne d'anode 36 qui connecte le bloc anodique 34 à l'anode 14.
L'accord de l'oscillateur est effectué au moyen d'une bague 61 vissée sur le boîtier anodique 30 en 30a. La bague 61 comporte une rainure 61a dans laquelle sont engagées des languettes 64 fixées au bloc 34. Ainsi, lors que l'on fait tourner la bague 61 sur le filetage 30a, cette bague déplace le bloc 34 dans la direction axiale.
Comme on peut le voir sur la fig. 1, ce mouvement provoque un raccourcissement ou un allongement de la ligne accordée 58, ce qui modifie en conséquence sa fréquence de réso nance.
Un fil 62, connecté à la cathode 16 du tube, s'étend à travers des trous ménagés dans les plaques supports de grille 42 et 44, dans la ligne de transmission anodique 58 afin d'augmenter la capacité entre l'anode et la cathode. En outre une résistance de grille 63 (fig. 2) est connectée à ;l'une de ses extrémités au boîtier cathodique 20 et à son autre extrémité à la grille 18 du tube. Cette dernière connexion est effectuée en 44a sur la plaque 44.
On voit encore sur les fig. 1 et 2 que la sortie de l'oscillateur est couplée à partir de la ligne de transmis sion anodique 58 au moyen d'une boucle 68 orientée radialement. La boucle est connectée à une borne coaxiale représentée en 69 sur la fig. 1.
Lorsque le moteur 56 est alimenté afin de faire tour ner le rotor modulateur 52, la fréquence de résonance de la ligne de transmission anodique 58 est modifiée, ce qui provoque une variation périodique de la fréquence de l'oscillateur. Plus particulièrement, lorsque les bran ches 53 et 55 du rotor ,sont en regard des pièces polaires 49 et 51 du stator,
la fréquence a une valeur minimale. Lorsque le rotor est déplacé de 900 à partir de cette position, la fréquence a sa valeur maximale. Par suite de la symétrie du modulateur 48, la fréquence est la même pour chaque paire d'angles du rotor différant entre eux de 180o. Ainsi la, fréquence est soumise à deux cycles de balayage, entre ses valeurs la plus élevée et la plus faible. pour chaque tour complet du rotor.
Les détails de construction du modulateur seront mieux compris si on se réfère aux fig. 2 et 3. On voit tout d'abord sur la fig. 2 que les branches 53 et 55 s'étendent à partir d'une base 72. La base et l'élément isolant 57 peuvent âtre découpés suivant des surfaces arquées 74 et 76, ainsi qu'il est représenté, cette forme résultant de la formation des branches 53 et 55 en enlevant par frai sage les parties d'un tube contenant l'élément 57.
Comme on peut le voir sur la fig. 3, le stator 50 com porte un prolongement tubulaire 78 supportant les pièces polaires 49 et 51 et étant issu d'une plaque de base 80 dont il est solidaire. La plaque de base, qui supporte également le moteur 56, est fixée au bloc anodique 34 (fig. 1) au moyen de boulons 82.
On voit encore sur la fig. 3 que le rotor 52 =porte un arbre de couplage, en matière isolante, lequel s'étend à partir de la base 72 et est connecté à l'arbre 86 du moteur. A l'autre extrémité du moteur, un arbre 88 tou- rillonne dans un palier à pierre dure 90. Le palier 90 est porté à son tour par un flasque 92 en matière diélec trique, enfoncé à force dans l'extrémité du stator 50.
Les pièces polaires 49 et 51 du stator et les bran ches 53 et 55 du rotor, s'étendent de préférence sur 900 dans la direction circonférentielle. Ceci améliore la linéa rité du fonctionnement en réduisant au minimum la période d'inversion ou l'espace mort qui se pré sente lorsque les branches sont disposées en regard des pièces polaires et qu'elles sont déplacées de 900 à partir de cette position.
De même les pièces polaires sont de préférence toutes les deux parallèles à la ligne de trans- mission 58 et pratiquement tangentes à des cylindres coaxiaux à ladite ligne. Avec cette disposition la varia tion de la fréquence de l'oscillateur en fonction de la position angulaire du rotor est linéaire à 10 % près.
En outre, une déviation de fréquence importante peut être obtenue avec le modulateur 48, ce qui est un facteur important pour la précision des altimètres à mo dulation de fréquence qui utilisent l'oscillateur. Par ex emple on peut obtenir aisément une déviation de fré. quence de 100 mégahertz de part et d'autre d'une fré# quence médiane de 1600 mégahertz.
La déviation est fonction de la longueur du modulateur 48 faisant saillie dans la ligne de transmission anodique 58 ; plus cette longueur en saillie est grande, plus la déviation de fré quence est élevée. Pour régler la déviation de fréquence, les boulons 82 peuvent âtre fixés à la plaque de base 80, par exemple au moyen d'anneaux à ressort. La rotation du boulon provoque alors le déplacement du modula teur vers l'intérieur ou vers l'extérieur de la ligne 58.
Dans un oscillateur classique ayant une fréquence médiane de<B>1630</B> mégahertz et utilisant une triode plan parallèle du type 6771, en tant que tube 12, le conduc teur extérieur 32 de la ligne de transmission 58 a un dia mètre interne de 25 mm. Les pièces polaires 49 et 51 du stator du modulateur 48 ont une longueur de 18 mm à l'intérieur de la ligne 58, une épaisseur de 0,5 mm et un diamètre interne de 6,6 mm. Les branches 53 et 55 du rotor 52 ont une longueur de 15 mm, une épaisseur de 0,5 mm et un diamètre externe de 6,4 mm. La longueur de la ligne de transmission est telle qu'elle assure une résonance à la, fréquence médiane lorsque le rotor 52 se trouve dans la position de la fréquence médiane.
Ainsi qu'il est représenté sur la fig. 2, le stator 50 est logé dans une rainure 94 du conducteur 32, la surface de la rainure étant distante de 0,5 mm du stator.
Avec ces dimensions l'oscillateur décrit a une dévia tion de 50 mégahertz de part et d'autre de la fréquence médiane. La modulation d'amplitude est inférieure à 1 db (rapport de la puissance maximale à la puissance mini male). En outre la linéarité est bonne, ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus, et l'angle (@ d'espace mort ou ( < d'inversion , à chaque extrémité de l'excursion de fré quence, est inférieur à 3 % de la totalité du cercle de rotation.