Dispositif de décharge d'électrons pour téléphonie, télégraphie sans fil, etc. Dans les tubes à vide, à décharge d'élec trons, il a été déjà proposé de commander la décharge électrique au moyen d'un champ magnétique. Dans ce cas, le courant dépen dait de la ionisation de gaz et une augmen tation du champ magnétique avait pour effet d'augmenter le courant.
La présente invention se rapporte à un dispositif de décharge d'électrons pour télé phonie, télégraphie sans fil, etc., comportant un récipient-, à vide, à décharge d'électrons, en combinaison avec des moyens engendrant un champ magnétique dans la région du courant d'espace clans le récipient, mais elle présente la particularité que ces moyens sont établis de manière que le champ magnétique appli qué soit d'une intensité suffisante pour occa sionner une réduction dans la valeur du cou rant d'espace.
Le dessin schématique annexé représente, titre d'exemple, plusieurs formes d'exécu tion de l'objet de l'invention.
La fig. 1 donne le schéma d'une forme d'exécution servant d'amplificateur des si- gnaux dans une installation de radio-signali- sation; La fig. la montre, en coupes transversales, deux formes d'anode; Les fig. 2, 8 et 4 sont des diagrammes pour les caractéristique du dispositif; L a fig. 5 donne .le schéma d'une forme d'exécution dans une installation téléphonique de répétition;
La fig. 6 montre une installation de radio- signalisation avec couplage en série de deux formes d'exécution servant d'amplificateurs et utilisant du courant alternatif pour le chauffage de la cathode; La fig. 7 représente une forme d'exécu tion dans une installation de transmission radio-téléplionique pour produire des oscilla tions de haute fréquence modulées; La fig. 8 représente une .forme d'exécu tion dans une installation réceptrice de radio- signalisation, faisant fonction d'amplificateur et de détecteur;
Les fig. 9 et 10 montrent d'autres formes du tube pour le récipient du dispositif; La fi.. 11 montre une forme d'exécution du dispositif dans une installation pour la production de courants électriques oscilla toires.
La forme d'exécution représentée à la fig. 1, comporte un récipient clos 1 en verre, en forme de tube allongé, renfermant une ca thode en forme de filament 2 disposée pour être chauffée à l'incandescence et un cylin dre 3. fendu longitudinalement, dont deux exemples sont représentés à la fig. la et qui constitue l'anode. La cathode 2 se trouve en tous les points de sa longueur à égale dis tance de l'anode 3. Elle est disposée pour ",mettre clés électrons indépendamment du pv;sage du courant d'espace par le dispositif.
Elle consiste en une matière réfractaire ap- l:@ropri4-e, préférablement en tungstène, et est reliée par les conducteurs 4, 5 à une source clé courant électrique formée par une batterie Dans le circuit de cette source est insérée en série une résistance réglable 7 pour com mander le courant de chauffage et, par suite, 1,i température et l'émission d'électrons de la cathode. L'espace à l'intérieur du récipient est évacué et les parties dans le récipient gent dépourvues ou privées clé gaz à tel point qu'une décharge d'électrons puisse y avoir lieu sensiblement indépendamment de l'ioni sation de gaz.
Une faible ionisation de gaz n'a pas d'inconvénients, mais peut, au con traire, améliorer le fonctionnement du dis positif en réduisant la charge d'espace. Si la pression de gaz est trop élevée, par exemple, tellement élevée qu'il puisse se produire une décharge avec une cathode froide, alors les chemins libres moyens clos électrons devien nent tellement courts qu'ils ne péuvent être commandés par un champ magnétique de la manière qu'on décrira phis loin.
L'anode cylindrique peut aussi être for mée de tungstène, mais d'autres matières, telles que le molybdène, le cuivre ou le nickel peuvent être utilisées. Elle est fendue pour l'empêcher de former écran pour l'espace entre l'anode et la cathode par rapport au champ magnétique de commande variable. On emploiera avec avantage une anode à paroi épaisse en matière bonne conductrice, l;elle que le cuivre, comme représenté à gauche en fig. la, quand le dispositif doit fonction ner à de hautes fréquences. Cependant, l'a node peut aussi être constituée par un dépôt métallique sur la paroi de verre du récipient, au lieu d'être formée par un cylindre métal lique distinct.
Une anode relativement plus mince faite d'une matière de plus faible con ductibilité, telle que le molybdène, pourrait aussi être utilisée à. des fréquences élevées.
Les électrodes ?, a du dispositif représenté en fig. 1 sont disposées coazialement l'une par rapport à l'autre, en symétrie circulaire, c'est-à-dire de telle façon que les surfaces de la cathode et de l'anode sont sensiblement des surfaces de révolution autour d'un axe commun se confondant avec le grand axe du récipient tubulaire 1, pour obtenir un champ électrique en répartition radiale entre les élec trodes.
Mais la cathode peut aussi être éta blie, par exemple, comme représenté aux fig. 5 et 7. Dans le cas de la fig. 5, la cathode a la forme d'une hélice et en fig. 7, elle pré sente la, forme d'une hélice double.
Quand l'anode est relativement grande. la. cathode peut avoir une forme différant large ment d'une surface de révolution tout en don nant une répartition radiale du champ élec trique entre les électrodes. Par exemple, comme montré en fi.. 9, la cathode peut être formée de deux fils en forme de V renversé, ces fils étant suffisamment rapprochés clé ma nière que le champ électrique entre la ca thode et l'anode soit d'une répartition sen siblement radiale. L'anode peut également as sumer des formes variées sans nuire, dans une mesure appréciable, à la. répartition radiale du champ électrique.
Par exemple, L'anode peut être formée d'une boucle de fil à peu près circulaire (fig. 10) entourant la cathode.
La, commande du courant d'espace clans le récipient 1 est obtenue au moyen d'un champ magnétique variable. A cet effet, comme on le voit en fig. 1. le récipient tubulaire 1 est entouré par lino bobine électromagnétique 10 reliée aux conducteurs 11, 12, qui reçoi- vent un courant de l'enroulement secondaire d'un transformateur 13, dont l'enroulement primaire est relié en série avec une antenne aérienne 14 mise à la terre. En dérivation sur les conducteurs 11, 12 est relié un condensa teur réglable 15 par lequel la résonance du circuit d'alimentation 11, 12 peut être amenée à varier suivant qu'on le désire.
Le récipient tubulaire 1 est entouré par une seconde bobine électromagnétique 16 alimentée de courant continu par les conduc teurs<B>1 7,,</B> 18 à partir d'une batterie 19. Ce courant excitateur peut être réglé au moyen d'une résistance réglable 20. La bobine 16 a pour mission d'engendrer un champ polarisant d'une valeur désirée, auquel est superposé le champ magnétique variable ou à fluctuations engendré par la bobine 10, produisant par là une variation du flux d'électrons, comme dé crit plus loin. Une bobine-tampon Qu de réac tion 21 empêche la circulation de courants de haute fréquence induits dans la bobine 16.
Le circuit d'utilisation 22 renferme une source de courant continu formée par une batterie 23, un détecteur approprié constitué par un cristal 24 et un récepteur tel que, par exem ple, un récepteur téléphonique 25.
Quand la cathode 2 est maintenue à l'in candescence par le courant de chauffage et qu'un voltage approprié est "appliqué aux électrodes, un courant passe clans le circuit d'utilisation 22. S'il n'y a pas de champ ma gnétique modificateur, la valeur de ce courant est déterminée par divers facteurs, parmi les quels on citera le voltage appliqué, la tempé rature de la cathode, la grandeur et les rela tions géométriques des électrodes et la r6sis- tance du circuit d'utilisation. Les électrons qui constituent ce courant s'acheminent de la cathode à l'anode enveloppante.
Lorsqu'un champ magnétique est engendré suivant un, direction sensiblement parallèle à la cathode, les électrons sont déviés et obligés de par courir un chemin en spirale autour de la ca thode sur leur passage à l'anode. 11 mesure que le champ magnétique augmente, le che min en spirale des-électrons devient plus long jusqu'à ce que finalement à une valeur criti- que de l'intensité du champ magnétique, in hérente à tout dispositif, quelques-uns des électrons manquent d'atteindre l'anode par suite de leur déviation, d'où résulte une dimi nution de courant.
,Quand l'intensité du champ magnétique est augmentée encore da vantage, au delà de cette valeur critique, le courant dû aux électrons tombe rapidement et est finalement réduit à peu près à zéro.
Cette relation entre le champ magnétique et le courant transmis par le dispositif est indiquée pour différentes températures de la cathode par le diagramme de la fig. 2, les valeurs du champ magnétique étant portées en abscisses et les valeurs du courant correspon dantes en ordonnées,<B>le</B> voltage appliqué étant constant.
On remarquera qu'avec toute température donnée de la cathode, quand l'in tensité du champ magnétique augmente de puis zéro, le courant reste sensiblement cons tant jusqu'à ce que le champ magnétique at teigne une valeur représentée par o-a. Une augmentation ultérieure de l'intensité du champ magnétique produit une réduction de courant rapide jusqu'à ce que, à une valeur o-b de l'intensité du champ, le courant soit tombé à peu près à zéro. Les courbes t1, t2, t3 représentent différentes températures de la cathode.
La valeur maximum du courant peut être limitée soit par la capacité d'émission d'électrons de la cathode ou par la charge d'espace sans se départir de la caractéristique montrée en fig. 2. Par exemple, les courbes t., et t. peuvent être -supposées représenter des températures telles que le courant soit limité par la capacité d'émission d'électrons et la courbe t; peut être supposée représenter une température tellement élevée que le cou rant d'espace soit limité par la charge d'es pace.
Si le champ polarisant engendré par la bobine 16 est fixé à une valeur quelconque entre les valeurs o-a et o-b, alors, même un changement faible de l'intensité de champ occasionné par une -variation du champ en gendré par la bobine 10 provoquera une varia tion relativement grande dans le courant transmis par<B>là</B> dispositif. La caractéristique des voltampères du dispositif avec un champ magnétique constant est représentée par le diagramme de la fig. 3.
On remarquera qu'aucun courant ne passera par le dispositif jusqu'à ce que le voltage ait atteint une valeur critique o-p dépendant de la, valeur du champ magnétique appli qué. Une augmentation du voltage au-dessus de la valeur o -p provoque une augmenta tion très rapide du courant à une valeur de cou rant critique o-a inhérente au dispositif. Une augmentation ultérieure du voltage fait aug menter le courant suivant une fonction de puissance 312 du voltage jusqu'à un courant de saturation non indiqué dans le diagramme de la fig. 3. .
La fig. 4 représente par trois courbes la relation entre le courant et le champ magné tique à des voltages d'électrodes différents dé signés par 1T,, V2, V, la température de la cathode étant supposée être suffisamment éle vée pour que le courant soit limité par la charge d'espace. La courbe indiquée par un trait interrompu partant de zéro et passant par les coudes des courbes V,, V, V, a sen siblement la forme d'une parabole.
Dans l'installation réceptrice de radio-si- gnalisation telle qu'elle est représentée par la fig. 1, des signaux reçus par l'antenne 14 pro duisent une variation du courant dans-le cir cuit d'électrode 22 dans une mesure amplifiée pourvu que le champ polarisant ait été ajusté correctement. Un détecteur redresseur 24 re présenté comme étant en cristal rend les si gnaux audibles et perceptibles par un récep teur téléphonique 25.
La fig. 5 représente une forme d'exécution pour amplifier un courant de fréquence au ditive dans une installation téléphonique à fil de ligne. Les conducteurs 11, 12 partant de la bobine 10 sont reliés à l'enroulement secon claire d'un transformateur 27, dont l'enroule ment primaire est relié à un transmetteur 28 c p circuit avec une batterie 29. Le circuit d'utilisation 22 est relié à l'enroulement pri maire d'un transformateur 30 et renferme une batterie 23 et une résistance réglable 31. Un condensateur 32 est relié en dérivation sur la batterie 23 en série avec la résistance 31 pour offrir un chemin de faible résistance pour le courant de fréquence auditive. L'enroulement secondaire du transformateur 30 est relié à un récepteur téléphonique 33.
Dans l'installation téléphonique à ampli fication représentée en fig. 6, il y a deux dis positifs de décharge d'électrons A, B comme décrit, servant d'amplificateurs, reliés en sé rie suivant une connexion en cascade pour amplifier les oscillations de courant produites par le transmetteur télépl_lonidue 28. Les ca thodes en forme de filament des deux disposi tifs amplificateurs -4, B sont chauffées par un courant alternatif fourni par des transfor mateurs 34, 35, respectivement, aux enroule ments secondaires desquels sont reliés les conducteurs 4, 5 allant aux cathodes.
Les fonctions de génération de champ po larisant et de champ de commande sont réali sées dans les dispositifs A, B, au moyen d'une seule bobine 36 ou 361, respectivement. Le champ polarisant du dispositif A est dû à une batterie 37 reliée en série avec une bobine- tampon ou de réaction 38 et une résistance réglable 39 en travers des conducteurs 40, 41. Un transmetteur téléphonique 28 est relié en série avec une batterie 42 et un condensateur 43 aux conducteurs d'alimentation 40, 41..
U n courant de fréquence auditive passera par le .condensateur 43, mais est intercepté du cir cuit polarisant par la bobine-tampon ou de réaction 38, tandis que le courant polarisant à direction unique est empêché de passer dans le circuit du transmetteur par le condensateur 43. La composante de courant continu du cou rant de transmetteur passera dans le circuit de la bobine d'inductance 44.
L'un des conducteurs 45, 46 reliant le côté d'utilisation du dispositif A au côté d'alimen tation du dispositif B est branché sur la par tie médiane de l'enroulement secondaire du transformateur 34, de sorte que l'anode 3 sera à un potentiel moyen par rapport à la cathode. Le champ polarisant du dispositif B est dît au courant d'une batterie 47 reliée en série avec une bobine-tampon ou de réaction 48 et une résistance 49 en travers des conduc- Leurs 45, 46.
Le circuit d'utilisation 50, 51 relié entre l'anode du dispositif B et le point médian de l'enroulement secondaire du trans formateur 35 renferme une batterie 52 et un récepteur téléphonique 53.
La fig. 7 montre une forme d'exécution faisant fonction d'amplificateur dans une ins tallation radio-téléphonique. Cette forme d'exécution est disposée ici pour engendrer des oscillations de fréquence élevée modulées par un courant de fréquence auditive. Elle comporte deux bobines 55, 56. La bobine 55 est dessinée à l'écart du récipient tubulaire, mais il faut entendre que le champ de cette bobine est raccordé avec le champ de la bo bine 56, comme montré dans l'exemple de la fig. 1. La bobine 55 réunit les fonctions de génération de champ polarisant et de champ de commande, comme décrit par rapport aux bobines 36, 36' de la fig. 6.
Comme la connexion du transmetteur té léphonique 28 avec la bobine 55 est semblable à la connexion correspondante de la fig. 6, il n'est pas nécessaire d'insister sur ce point.
La. bobine 56 est reliée en série avec les électrodes 2, 3 à une source de courant con tinu (non représentée) par les conducteurs 57, 58. Le conducteur 57 renferme une bobine- tampon ou de réaction 59 et l'enroulement primaire d'un transformateur 60. Un conden sateur réglable 61. est relié en dérivation sur la bobine 56 et cet enroulement de transfor mateur primaire. L'enroulement secondaire du transformateur 60 est relié en série avec une bobine-tampon ou de réaction 62 et avec une antenne 63 mise à la terre. Avec une syntoni sation appropriée, des oscillations de haute fréquence seront produites par l'action de la bobine 56 sur le flux d'électrons, ces oscilla tions étant modulées par la bobine 55.
Si on désire obtenir des oscillations non modulées, la bobine 55 et les parties de son circuit seront supprimées.
L'installation réceptrice de radio-signali- sation représentée en fig. 8 comporte deux dispositifs C, D à commande par champ ma gnétique dont celui C est utilisé comme am plificateur et l'autre, D, comme détecteur. Le circuit d'alimentation 65, 66 du dis positif C est relié à .l'enroulement secondaire d'un transformateur 6 7 ayant son enroulement primaire relié avec une antenne 68 mise à la.
terre. Un. condensateur réglable 69 est relié en dérivation sur la bobine productrice de champ de commande 70 de ce dispositif. La bobine excitatrice de champ polarisant 71 est alimentée. de courant redressé dérivé d'un en roulement transformateur, 7d par l'intermé diaire des conducteurs 73, 74 renfermant un redresseur à cathode chauffée 75, deux résis tances en série 76, 77 et une résistance de charge 78 qui stabilise le courant: En travers de ce circuit sont reliés des condensateurs 79, 80, 81 qui avec les résis tances 76, 77, 78 constituent un filtre à capa cité et à résistance pour aplanir ou niveler le courant redressé ondulatoire.
Le noyau de transformateur 83 porte un enroulement pri maire 84 alimenté de courant par une généra trice de courant alternatif 85. Un enroule ment secondaire 86 monté sur ce noyau four nit le courant de chauffage à la cathode 2 du dispositif C et un enroulement 87 également monté sur ledit noyau alimente de courant de chauffage la cathode du redresseur 75.
Le circuit d'utilisation 89, 90 renferme la bobine excitatrice de champ 91 du dispositif D, le conducteur 90 étant relié par l'embran chement 92 au point médian de l'enroulement 86. La résonance dans le circuit est assurée au moyen d'un condensateur réglable 93. La cathode du dispositif D est chauffée par un courant alternatif fourni par le secondaire d'un transformateur 94, dont le primaire est alimenté par une génératrice de courant al ternatif 95. Le circuit d'utilisation 96, 97 ren ferme une source de courant continu (non re présentée) et un instrument d'utilisation 98, tel qu'un récepteur téléphonique.
Les ampèretours de la bobine .91. sont choi sis de telle manière que le champ magné tique qu'ils produisent soit à la valeur polari sante critique définie plus haut en regard de la fig. l; à. laquelle une augmentation de l'in tensité de champ occasionne une diminution de courant. Il s'ensuit qu'un signal reçu par l'antenne et amplifié par le dispositif C pro voquera une augmentation de flux magnéti que de la bobine 91 et une diminution du cou rant dans le circuit 96, 97 qui est perçu dans le récepteur 98.
La fig. 11 représente une forme d'exécu tion du dispositif dans une installation. pour la production de courants électriques oscilla toires. Ce dispositif comporte un récipient tubulaire 1 à vide renfermant la cathode 2 en forme de filament et l'anode 3 sous forme de cylindre creux; ces électrodes présentent. les s -Y irfaces de révolution à axe commun en vue de la répartition radiale du champ électrique entre elles.
Une source de courant 104 est reliée aux deux bornes de la cathode 2 pour la chauffer à l'incandescence afin de lui faire émettre des électrons pour portier le courant à travers l'espace évacué entre les deux électro des. Un circuit extérieur entre les électrodes 2, 3 renferme une source de courant 105, un dis positif à impédance 106, une inductance repré sentée conventionnellement en 107, mais qui est enroulée en réalité autour du récipient 1, et un condensateur réglable 108.
Un champ ma gnétique constant est produit; au moyen d'une bobine 109 entourant également le récipient 1 et qui est alimentée de courant à partir d'une source de courant continu 110, l'intensité du champ magnétique ainsi produit étant a,]uS- table à. une valeur désirée au moyen d'une résistance réglable 111.
Une bobine-tampon oii de réaction 112 est insérée dans le circuit alimentant de courant la bobine 109 afin d'empêcher une circulation de courant alternatif dans ce circuit par suite de la relation inductive entre les bobines 107, 109. Le circuit entre les électrodes 2, 3 ren ferme aussi un enroulement 113 qui est ma- gnétiquement couplé avec un enroulement 114 relié en circuit avec l'antenne 115, fournissant ainsi le courant de haute fréquence qui est en gendré, au circuit de l'antenne.
Quand la ca thode est maintenue à une température appro priée par le courant de chauffage et qu'un voltage approprié est appliqué aux électrodes, un courant sera amené à passer dans le cir- cuit d'électrodes ou d'utilisation 105, 107, 113, 106.
Le dispositif de décharge d'électrons étant susceptible d'un emploi très varié; il convient de signaler, pour terminer, un mode de fonc tionnement particulier pour le dispositif de la fig. 11.
Le champ magnétique constant peut: être ajusté à une valeur sensiblement égale ou un peu supérieure à celle. qui est représentée par o-a en fig. 2?. La bobine excitatrice 107 peut être disposée et reliée à la source 105 de telle manière que le courant qui la traverse à partir de cette source produise un champ magnétique s'ajoutant au champ magnétique constant. Dans ces conditions, lorsque les circuits sont complétés, le courant commencera bien à. pas ser dans le circuit d'électrodes, mais ce cou rant, au lieu de s'élever à la valeur maximum, s'élèvera seulement à une valeur intermédiaire entre les valeurs maximum et minimum.
En s'élevant à cette valeur à laquelle les champs magnétiques combinés produits par les bo bines 107 et 109 empêcheront l'augmentation ultérieure de courant, le condenséur 108 sera. charge. Quand le courant dans le circuit d'é lectrodes atteint une valeur maximum à la= quelle il peut s'élever dans ces conditions, le condensateur 108 se décharge par la bobine 107 en donnant un courant dans le sens oppo sé à celui fourni par la source 105. Le champ magnétique produit par ce courant s'opposera au champ magnétique constant et permettra le rétablissement de courant par la bobine 107 depuis la source 105. Le rétablissement de ce courant produira de nouveau un champ magnétique qui s'ajoute à celui de la bobine 109 et fait de nouveau diminuer le courant.
La fréquence de ces changements dans le courant dépendra de la période naturelle du circuit oscillant qui comprend le condensateur 108 et les bo bines 107 et 113. Le courant passant dans le circuit d'électrodes peut être considéré comme un courant continu ayant une com posante altérnative y superposée, cette com posante alternative étant la composante qui est active en faisant varier le champ magné- tique dans le dispositif, et faisant varier, par suite, le courant dans le circuit d'électrodes.
Cette action est aidée par l'impédance 106.
Le courant alternatif produit de cette fa çon est à radiofréquence et peut être mo dulé ou interrompu, de toute manière désirée, pour des usages de radio-signalisation, soit téléphonique, soit télégraphique. On comprend aussi que le courant alternatif produit peut aussi être employé pour signalisation par fil ou pour d'autres usages.
Les dispositifs décrits peuvent fonctionner dans des limites étendues pour le voltage ap pliqué et une faible variation du champ ma gnétique produit une variation relativement grande du courant d'espace dans le dispositif.