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Dispositif à décharge électronique.
La présente invention concerne des dispositifs à décharge électronique et, plus particulièrement des tu- bes à vide thermioniques aptes à être utilisés dans des circuits haute fréquence.
Il a été proposé autrefois de construire à vide thermionique ayant deux plaques, deux électrodes de contr8le et une seule cathode. De plus, il a été proposé d'utiliser un tube de cette construction générale pour le changement de fréquence. Les tubes connus de cette
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construction n'ont pas trouvé une grande utilisation com- merciale parce qu'il a été constaté, entre autres, que leur aménagement était tel qu'il fallait une relativement grande variation de la tension de réglage-appliquée en- tre les électrodes de contr8le, si l'on voulait avoir la production de la variation désirée dans la division du courant entre les deux plaques. Il en résultait qu'un tu- be unique de ce type était inférieur, en service, à deux triodes séparées.
Un objet de la présente invention consiste 1 réa- liser un dispositif à décharge électronique du type à deux plaques, représentant une nouvelle construction et une dis- position nouvelle et fonctionnant d'une manière nouvelle, telle que la variation désirée dans la division du courant entre les deux plaques puisse être obtenue avec des varia- tions relativement petites du réglage.
Un autre objet de la présente invention consiste à réaliser un dispositif à décharge électronique fonction- nant de la menière décrite ci-dessus, de construction sim- ple et pouvant être utilisé pour un grand nombre d'applica- tions différentes. Dit plus en détail, cet objet de la pré- sente invention consiste à réaliser un dispositif parti- culièrement apte à être utilisé dans un circuit de change- ment de fréquence.
Conformément à la présente invention se trouve ré- alisé un dispositif à décharge électronique comprenant une cathode, deux plaques situées très près l'une de l'autre, et des éléments de réglage disposés de telle façon que les électrons émanant de la cathode vers les plaques sont di- visés en un nombre de courants parallèles qui sont déviés périodiquement et alternativement de chacune des deux pla- ques dans la direction de l'autre en concordance avec des variations d'un potentiel de réglage périodique. On obtient ainsi les variations désirées dans la division du courant
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entre les deux plaques.
Avec une telle disposition des élé- ments du tube, il suffit d'un changement relativement pe- tit du potentiel de réglage pour faire dévier les courants d'électrons d'une plaque à l'autre et produire ainsi les variations désirées dans la division du courant entre les deux plaques. La déviation des courants d'électrons al- ternativement entre les deux plaques peut s'obtenir en pré- voyant deux électrodes de contr8le interposées entre la ca- thode et les plaques et pouvant recevoir leur exitation d'une source de tension alternative de réglage de telle fa- çon que le champ électrostatique alternatif entre les élec- trodes exerce l'action de déviation désiré sur les courants d'électrons.
Une forme de construction de tube pouvant être employée à propos pour obtenir la séparation désirée des électrons en plusieurs courants et la déviation alternative des cou- rants dans la direction de l'une des deux plaques puis dans la direction de l'autre, est celle qu'on obtient en construi- sant les électrodes de contrôle sous forme d'hélices inter- calées, disposées coaxialement autour de la cathode et dé- placées de celle-ci soit de distances égales soit de dis- tances inégales, ainsi qu'en construisant les plaques de la même manière, afin de former deux hélices intercalées qui entourent les électrodes de contr8le et ont le même pas héli- cofdal que celles-ci.
Lorsqu'on a cette disposition et, en plus, les spires respectives des plaques et des électrodes de contrôle en face l'une de l'autre dans la même voie hé- licoldale exacte autour de la cathode, les électrons émis par la cathode et allant aux plaques peuvent être consi- dérés comme étant divisés en plusieurs courants paralle- les qui peuvent dévier de chacune des plaques à l'autre en réponse aux variations du champ électrostatique pro- duites par des différences de potentiel entre les élec- trodes de contrôle respectives et la cathode du tube.
Les électrodes de contrôle peuvent, dans certains types de montage de réception, tels que les montages 41 changement
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de fréquence, être reliées à deux sources différentes de tensions alternatives de telle façon que l'une des tensions agisse pour régler l'intensité de l'émission d'électrons de la cathode dans la direction des pla- ques et que l'autre tension agisse pour régler la dévia- tion des courants d'électrons alternativement de l'une vers l'autre plaque. Avec cette dernière disposition, une tension d'une fréquence peut être modulée par celle d'une autre fréquence, et la tension qui a dans celle-ci soit la somme soit les composantes de la fréquence dè différence peut être sélectée au moyen de circuits fil- tres convenables reliés aux électrodes de sortie de l'ap- pareil.
Dans une variante de la réalisation de la pré- sente invention, une électrode additionnelle règle l'émis- sion d'électrons de la cathode vers les plaques; dans ce cas, les électrodes de contr8le décrites ci-dessus n'agis- sent que comme organes de déviation des courants d'électrons d'une plaque à, l'autre. L'électrode de contrôle additionnel- le est tout particulièrement utile lordque le tube est employé dans certaines applications qui seront décrites plus amplement dans la suite.
Dans une autre variante de la réalisation de la présen- te invention se trouve prévue à l'intérieur du tube une électrode de contrôle unique pour régler l'intensité de l'émission d'électrons de la cathode; la déviation des courants d'électrons est obtenue, dans ce cas, au moyen d'un champ électromagnétique excité par un courant de ré- glage variable. L'organe de réglage électromagnétique peut être réalisé sous forme d'une bobine montée hors du tube coaxialement aux éléments du tube.
Diverses modifications dans la construction du tube agissant de la manière décrite ci-dessus peuvent être employées. Certaines de ces modifications sont expliquées en détail dans la description ci-après qui, en relation
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avec les plans annexés, permettra de mieux comprendre les objets de la présente invention.
Les figures 1,2 et 3 montrent une réalisation de la présente invention comprenant plusieurs éléments pou- vant être tenus de la manière usuelle par une pièce de pression.
Afin de rendre plus claire la description de la présente Invention, l'enveloppe évacuée dans laquelle doivent être montés les éléments du dispositif de déchar- ge électronique n'est pas montrée sur la figure, mais il convient de noter qu'on peut utiliser n'importe quel- le forme d'enveloppe évacuée à un degré suffisant pour assurer une émission d'électrons absolument pure. Les éléments fondamentaux de ce dispositif sont: une cathode 2, qui peut être du type à chauffage direct ou indirect, comme montré, deux électrodes ou grilles de contr8le 3 et 4, qui entourent la cathode, deux plaques 5 et 6 qui entourent les électrodes de contrôle, et un écran 7, qui enveloppe les plaques 5 et 6.
Dans le mode de réali- sation montré sur la figure, les électrodes de contrôle 3 et 4 sont construites sous forme d'hélices intercalées, disposées coaxialement à des distances égales de la ca- thode cylindrique 2 et interposées entre la cathode 2 et les deux plaques 5 et 6. Les plaques 5 et 6 sont de con- struction similaire, dans le but de former des hélices intercalées ayant le même pas et la même direction d'en- roulement que les électrodes de contrôle. Elles sont dis- posées coaxialement par rapport à la cathode 2 et entou- rent les électrodes de contrôle 3 et 4. Dans cette dispo- sition, les spires des plaques se trouvent en face des spires des électrodes de contr8le.
Bien qu'on puisse utiliser n'importe quel genre de support désiré, le type de support montré sur la figure est à recommander parce qu'il procure la rigidité de la
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construction nécessaire pour maintenir les électrodes respectives dans leurs justes positions réciproques.
Le plan montre quatre montants en métal 8,910 et 11, supportant les plaques 5 et 6 et les pièces isolantes 12.
Dans les bords de chacun des montants sont pratiquées des encoches dans lesquelles se trouvent les spires des plaques 5 et 6 et les spires des électrodes de contrôle 3 et 4.
Les montants en métal 8 et 9 peuvent être soudés par points aux enroulements de la plaque 5,à des points.dé- placés de 180 , et ils possèdent des parties échancrées 13 en face des enroulements de la plaque 6, de sorte qu'une connexion électrique entre les deux plaques dans le tube est évitée. De même les montants en métal 10 et 11, qui peuvent être soudés par points à la plaque 6, possèdent des parties échancrées 13 qui ont pour but d'éli- ter une connexion électrique entre les deux plaques. Ain- si que montré sur la fig. 2, l'écran 7 peut avoir des creux longitudinaux 14 destinés à recevoir les quatre montants de support 8 à et y compris 11, ainsi qu'à permettre l'écar- tement exact de l'écran par rapport aux plaques sans dan- ger de court-circuit.
La position relative des électrodes respectives est très bien montrée par la coupe constituant la fig. 3. On peut voir que les enroulements d'une des électrodes de contrôle et les enroulements d'une des plaques se trouvent dans le même hélicoide. Par conséquent, la coupe transversale de l'électrode 4 se trouve sur une ligne perpendiculaire avec la cathode 2 et passant par la plaque 6, Cette posi- tion des électrodes est définie par l'expression que les enroulements des plaques sont situés en face des enroule- ments des électrodes de contrôle.
Dans cette disposition des éléments, les deux électro- des de contrôle agissent pour séparer en plusieurs cou- ,
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rants les électrons alant aux plaques. Par exemple, chacune des spires de chacune des plaques hélicoïdales et des élec- trodes de contrôle peut être consid/ée/ comme étant une sec- tion de l'électrode dont elle constitue une part, et les di- verses sections, ou spires, sont reliées ensemble à leurs extrémités, pour former un élément continu.
Dans ce cas, la voie hélicoïdale qui s'étend absolument perpendiculaire- ment à partir de la cathode et entre chaque paire adjacente de spires des deux électrodes de contrôle peut être indiquée comme constituant une voie pour un courant d'électrons, et cette voie est parallèle à la voie du courant qui circule dans la voie hélicoïdale perpendiculairement à la cathode et s'étend entre les paires adjacentes suivantes de spires des électrodes de contrôle. L'intensité de l'émission d'électrons peut ètre réglée par l'action combinée des deux électrodes de contrôle.
Pour cette raison, si les potentiels instantanés des électrodes 3 et 4 par rapport à la cathode 2 sont égaux et varient d'une manière égale et simultanée, comme c'est le cas par application de la même composante instantanée d'une tension périodique aux deux électrodes, l'intensité de l'émis- sion d'électrons'variera et avec elle, de la même manière, la grandeur du courant affluant de l'une ou l'autre des pla- ques 5 et 6 à la cathode 2.
De plus, on peut faire varier la direction des courants d'électrons en faisant varier le champ électrostatique entre les électrodes 3 et 4, De ce fait, une proportion plus gran- de des électrons émis atteindra l'une des plaques que l'autre.
Pour cette raison, lorsqu'on considère les deux plus basses spires des électrodes de contrôle et des plaques montrées sur la fig. 3 et que l'électrode 13 est rendue alternative- ment plus négative par rapport à la cathode 2 que l'électro- de 4, de sorte qu'il y a une variation du champ électrostati- que entre les deux électrodes, les électrons seront alternati- vement déviés vers l'une et ensuite vers l'autre des plaques 5 et 6. On verra, pour cette raison, que lorsqu'une tension
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alternative est appliquée entre les électrodes de contrô- le 3 et 4, les courants d'électrons seront alternativement déviés de chacune desplaques vers l'autre.
A la vérité, il est bien entendu que la division des électrons entre les deux plaques seront Influencées à un degré moindre par les potentiels relatifs des deux plaques.
Par exeple, si la plaque 5 est rendu plus positive par rapport à la cathode 2 qu'à la cathode 6, les électrons seront attirés avec une intensité plus grande dans la diec- tion de la plaque 5 et viee-versa. Cependant, comme les. deux plaques sont a une plus grande distance de la cathode que des électrodes de contrôle, de telles variations des potentiels relatifs ont moins d'effet sur la division des électrons entre les deux plaques que les variations des potentiels relatifs des électrodes de contr8le 3 et 4.
Il est évident que les électrons qui passent entre les plaques 5 et 6 seront, du moins en partie, attirés en retour à ces plaques.Cependant, quelques-uns peuvent attein- dre l'écran 7, surtout si le potentiel de l'écran n'est pas assez négatif pour avoir le dessus sur la vitesse initiale des électrons. Afin de réduire cette tendance à un minimum on peut donner à l'écran 7 un potentiel légèrement négatif par rapport à la cathode 2 dans le but de repousser les électrons vers les deux plaques. Cependant, si la vitesse initiale des électrons est assez petite, on peut ne pas utiliser ce potentiel négatif et alors relier l'écran 7 di- rectement à la cathode 2.
Comme autre exemple et pour améliorer l'action de déviation des électrodes de contrôle, ainsi que pour assurer une intereeptioa plus complète des électrons émis, par l'une ou l'autre des deux plaques on peut utiliser la construc- tion montrée sur la fig. 4. Dans cette disposition, les électrodes de contrôle à enroulements en hélices intercalées 3' et 4' sont des bandes enrulées de champ de sorte que
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leurs côtés plats sont parallèles aux courants d'électrons.
Les plaques hélicoïdales intercalées 5' et 6' sont des ban- des enroulées à plat et sont séparées par un intervalle hé- licoïdal relativement petit. Dans cette construction, il n'est présenté qu'une petite surface obstructive, par les bords des électrodes 3' et 4', au passage des électrons dans la direction des plaques 5' et 6', et en même temps la surface relativement grande des électrodes de contrôles enroulées à plat accroissent l'action de déviation, notam- ment d'une différence de potentiel donnée entre les deux élec- trodes de contrôle. De plus, la surface relativement plus grande des plaques 5' et 6' augmente la quantité d'électrons interceptée par les plaques et diminue celle qui passe par l'intervalle hélicoidal entre les plaques et l'écran 7.
Le but de l'écran 7 est triple dans tous les modes de réalisation. D'abord, l'écran évite que les électrons qui passent entre les plaques s'accumulent sur la surface inté- rieure de l'enveloppe du tube. Il évite ainsi qu'une charge électrostatique indésirable ne se forme sur cette surface.
Ensuite, l'écran réduit l'envoi secondaire d'électrons de la plaque momentanément moins positive à la plaque plus positive. troisièmement, l'écran agit comme écran électrostatique pour réduire les accouplements capacitifs entre le circuit d'en- trée et le circuit de sortie. L'écran est tout particulière- ment efficace pour réduire l'accouplement capacitif entre les électrodes de contrôle conjointement et les deux pla- ques conjointement.
Afin de réduire encore l'envoi secondaire d'électrons de l'une des plaques à l'autre et de diminuer encore la capa- ci tance entre les électrodes, l'écran 7 peut être pourvu d'al- longes hélicoïdales pliées vers l'intérieur, ou ailerons (non montrés) qui s'étendent entre les deux plaques. On peut uti- liser en variante la construction montrée sur la fig. 5, dans laquelle des électrodes-écrans hélicoïdales auxiliaires 15 et 6 posées entre les deux plaques et D'une extension égale
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aus spires de ces deux plaques. Il est entendu que les électrodes 15 et 16 sont reliées à l'écran 7 dans le tube.
De plus, il est entendu qu'il n'est pas be- soin que les deux .électrodes 15 et 16 se'trouvent dans la même surface cylindrique que les plaques 5 et 6; elles peuvent être disposées coaxialement par rap- port à la cathode 2 avec un rayon plus grand ou plus petit que le rayon des deux plaques. L'action de ces deux électrodes auxiliaires ou des ailerons, est, lors- que ces organes sont reliés à la cathode absolument celle d'une électrode de suppression telle que celle utilisée dans un tube pentode ordinaire.
Le fonctionnement du dispositif à décharge électro- nique décrit ci-dessus pourra être mieux compris en de référant aux indications de la fig. 6 montrant ce dis- positif comme étant l'élément actif d'un système de chan- gement de fréquence. Dans ce système les électrodes d'en- trée 3 et 4 sont reliées aux bornes de l'enroulement se- condaire 17 d'un transformateur 18 dont l'enroulement pri- maire 19 est relié à une source (non montrée) de tension alternative ayant une fréquence f1. Le point médian 20 de l'enroulement secondaire 17 est relié à la cathode 2 par un condensateur de dérivation 21 et l'enroulement se- condaire 22 d'un transformateur 23. L'enroulement pri- maire 24 du transformateur 23 est relié à une seconde source (non montrée) de tension alternative ayant une fréquence différente f2.
Afin de donner aux électrodes de contrôle 3 et 4 le juste potentiel négatif par rapport à la cathode 2, il est prévu une source (non montrée) de potentiel de grille qui peut être branchée entre les bor- nes 25 et 26. Le coté négatif de cette source est alors relié à la borne 25. Les plaques 5 et 6 du dispositif de réglage de la décharge électronique sont reliées aux bornes d'entrée d'un réseau filtrant, indiqué en schéma par 28. Les bornes de sortie de ce réseau filtrant peu-
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vent être reliées à n'importe lequel des circuits d'uti- lisation désiré (non montré). Les circuits entre les plaques 5 et 6 et la cathode 2 sont complétés par une source de tension de plaque, indiquée par +B et shuntée par un condesateur de dérivation 27.
Il convient de faire remarquer ici que la tension qui a la fréquence f2 est imprimée simultanément sur cha- cune des électrodes de contrôle 3 et 4 dans le but de faire varier la tension moyenne de celles-ci par rapport à la cathode 2. De cette manière, l'intensité de l'émis- sion d'électrons de la cathode 2 vers les plaques 5 et 6 est réglée en concordance avec la variation de la ten- sion alternative appliquée aux bornes de l'enroulement primaire 24. De plus les électrodes de contrôle produi- sent une séparation des électrons émis en plusieurs cou- rants comme expliqué ci-dessus, et ses courants se diri- gent vers les plaques en raison de ce que ces dernières ont un potentiel positif.
En même temps que le réglage de l'émission d'électrons, les courants d'électrons for- més de la manière décrite ci-dessus sont déviés alterna- tivement de l'une des plaques vers l'autre par le champ électrostatique qui se trouve produit entre les électro- des de contrôle 3 et 4 par la tension alternative impri- mée sur les bornes de l'enroulement primaire 19. Pendant le demi-cycle de la tension appliquée au transformateur 18, la polarité du champ électrostatique entre les élec- trodes de contrôle 3 et 4 fait dévier les courants d'élec- trons vers la plaque 6. De cette manière, le courant de plaque qui s'écoule vers la cathode 2 vient alternativement principalement de l'une ou de l'autre des plaques 5 et 6 à une périodicité déterminée par la fréquence de la tension appliquée au transformateur 18.
Simultanément, la grandeur de ce courant de plaque varie par suite des variations de l'émission d'électrons produites par la tension imprimée sur les bornes d'entrée du transformateur 23. En s'écoulant par
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les impédances du filtre 28, les courants de plaque for- ment une différence de potentiel entre les plaques 5 et 6.
Cette différence de potentiel a la fréquence f1, mais elle est modulée à la fréquence f2, I1 en résulte en réalité la production de deux différences de potentiel, dont les fréquences sont fl+f2 et f1-f2 et qui existe en parallèle sur les bornes d'entrée du filtre. Le filtre 28 peut être sélectif pour transmettre à ses bornes de sortie une ten- sion ayant l'une ou l'autre des deux composantes de fréquen- ce indiquées. En raison de la symétrie de la disposition, auxune tension ayant une fréquence f2 n'est produite entre les plaques 5 et 6.
Il est connu que la capacitance inhérente entre la plaque et les électrodes de contrôle d'un tube à vide pro-, duit entre les circuits d'outrée et de sortie reliés à celui-ci un couplage qui est souvent très indésirable et qu'on rend ordinairement négligeable en interposant une grille-écran entre l'électrode de contrôle et la plaque.
Dans le mode de réalisation de la présente invention qui sont décrits, ce moyen n'est pas nécessaire pour autant qu'il s'agit de couplage entre les circuits d'entrée et de sortie, pour la raison que chacun de ces modes de réali- sation est presque entièrement neutralisé de soi-même.
Ceci est partiel parce que chacune des électrodes de contrô- le met sous écran en partie l'autre électrode de contrôle et que chaque plaque met en partie sous écran l'autre pla- que, mais est principal parce.que chacune des plaques a des capacitances presque égales (qui ont des effets opposés) par rapport aux deux électrodes de contrôle et parce que chacune des électrodes de contrôle a similairement des capa- citances presque égales par rapport aux deux plaques.
Bien que le circuit montré sur la fig. 6 soit con@@ struit pour utiliser à la fois le réglage de la déviation des électrons et le réglage de l'émission des électrons, il est entendu que le dispositif à décharge décrit convient
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aussi pour être employé dans des circuits dans lesquels doit être utilisé un seul des deux modes de réglage. Lors- qu'on utilise que le réglage de l'émission, le fonctionne- ment est absolument celui d'un tube à vide triode ordinai- re. L'emploi du réglage de la déviation seul est montré sur la fig. 7 en application à un étage d'amplifi- cateur monté en push-pull et destiné à amplifier des courants d'audio-fréquence ou de radio-fréquence.
Dans ce circuit, les électrodes de contrôle 3 et 4 sont reliées aux bornes de l'en- roulement secondaire 29 d'un transformateur 30, dont l'en- roulement primaire 31 est relié à une source (non montrée) d'oscillations haute fréquence. La cathode 2 est reliée, par l'intermédiaire d'un condensateur en dérivation 32, au point médian 33 de l'enroulement secondaire 29. Un potentiel con- venable peut être appliqué aux électrodes de contrôle par la borne 34. Le circuit de sortie de l'amplificateur comprend les plaques 5 et 6 qui sont reliés aux bornes de l'enroulement primaire 35 d'un transformateur 36. Le point médian 37 de l'enroulement 35 est relié à une source de tension de plaque +B qui est shuntée par un condensateur en dérivation 38.
Len- roulement secondaire 39 du transformateur 36 peut être re- lié à une forme quelconque de circuit d'utilisation, par exemple aux électrodes d'entrée d'un étage d'amplification suivant dans un système d'amplification.
Quand le circuit montré sur la fig. 7 est en fonction le réglage du courant de plaque est obtenu par la déviation des courants d'électrons entre les deux plaques 5 et 6. Dans ce cas, l'émission d'électrons est déterminée par la gran- deur du potentiel négatif appliqué aux électrodes de contrôle 3 et 4 par la borne 34. L'action de déviation exercée par les électrodes de contrôle 3 et 4 est la même que celle décrite ci-dessus, de sorte qu'il n'est pas besoin de donner ici des explications à son sujet.
Comme la déviation des courants d'électrons est essentiellement proportionnelle à la différen- ce de potentiel entre les électrodes de contrôle jusqu'au
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point auquel les courants sont entièrement déviés d'une pla- que à l'autre et comme l'émission d'électrons est constante pendant chaque cycle, l'amplification sera linéaire, si le niveau des signaux est maintenu dans les limites mentionnées.
La distorsion, qui représente un préjudice sérieux dans les amplificateurs audio-fréquence ordinaires, est donc évitée ici. Le système montrée sur la fig. 7 offre aussi l'avantage que les deux courants de plaque se contrebalancent magnéti- quement dans l'enroulement primaire du transformateur 36, évitant ainsi la saturation du noyau de fer, si on utilisé un- transformateur 36, évitant ainsi la saturation du noyau de fers si on utilise un transformateur à noyau de fer.
Ce qui précède permet de constater que le dispositif à décharge électronique amélioré conforme à la présente inven- tion peut être utilisé avec avantage dans un système analogue à un système amplificateur réflexe dans lequel un seul élément actif, ou tube, est utilisé pour obtenir à la fois l'amplifi- cation audio-fréquence et celle radio-fréquence. Pour cette raison, dans la disposition montrée sur la fig. 8, l'action de déviation des électrodes de contr8le 3 et 4 est utilisée pour assurer l'amplification audio-fréquence dans le dispo- sitif à décharge, et l'émission d'électrons varie en concor- dance avec une tension de radio-fréquence appliquée aux deux électrodes. Elle est utilisée pour assurer simultanément l'am- plification audio- et radio-fréquence dans le même dispositif à décharge électronique.
Afin d'obtenir ces fonctions de ré- glage simultanées, le circuit d'entrée aux électrodes de con- trôle 3 et 4 est relié respectivement à une source de courant alternatif audio-fréquence et à une source de courant altere natif radio-fréquence, respectivement au moyen des transfor- mateurs 40 et 41. Le transformateur 41 comprend deux enroule- ments secondaires 42 et 43, qui sont respectivement reliés aux électrodes de contrôle 3 et 4, ainsi qu'à la cathode 2 par des condensateurs de dérivation radio-fréquence 44 et 45.
La tension audio-fréquence est imprimée sur les électrodes y
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de contrôle par l'enroulement secondaire 46 du transformateur
40. Les bornes de l'enroulement 46 sont respectivement reliées aux électrodes 3 et 4 par les enroulements secondaires de transformateur respectifs 42 et 34. Une source (non montrée) de potentiel pour maintenir les électrodes de contrôle au jus- te potentiel de grille négatif par rapport à la cathode 2 peut être appliquée à ces électrodes par la borne 47. Le circuit de sortie de l'amplificateur comprend les plaques 5 et 6 qui sont reliées aux transformateurs 48 et 49 dans le but d'impri- mer respectivement les tensions radio-fréquence'amplifiées et les tensions audio-fréquence amplifiées sur deux circuits d'u- tilisation (non montrés).
La branche radio-fréquence de ce cir- cuit de sortie comprend les enroulements primaires 50 et 51 du transformateur 48 qui est reliés aux plaques 5 et 6 et deux condensateurs radio-fréquence en dérivation 52 et 53 ayant une connexion commune à la cathode 2. La branche audio-fréquence du circuit de sortie comprend l'enroulement primaire 55 du transformateur 49 dont les bornes sont reliées aux plaques 5 et 6 par les enroulements 50 et 51 et dont le point médian 56 est relié à une source de tension de plaque +B qui est shun- tée par un condensateur en dérivation 57.
Dans le fonctionnement de l'amplificateur montré sur la fig. 8, la tension radio-fréquence appliquée aux bornes d'en- trée du transformateur 41 règle l'intensité de l'envoi d'élec- trons de la cathode 2 aux plaques 5 et 6. Dans ce cas il est entendu que les électrodes de contrôle ont pour effet que les électrons se séparent en plusieurs courants, de la manière dé- jà décrite. La tension audio-fréquence appliquée aux bornes d'entrée du transformateur 40 a pour effet que les courants d'électrons dévient alternativement de l'une vers l'autre des deux plaques, de la manière décrite en détail dans les paragra- phes précédents.
La division des composantes radio-fréquence .et audio-fréquence du courant dans le circuit de sortie du dis- positif de réglage de la décharge électronique est supposée bien connue, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'en donner
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ici une plus ample description. Avec ce circuit, le signal radio-fréquence n'est pas modulé:dans une mesure apprécia- ble par le signal audio-fréquence comme c'est le cas lors- qu'on utilise un tube à vide de type usuel pour obtenir uae amplification simultanée de deux signaux ayant des fré- quences différentes. Ceci est obtenu ici au moyen des élec- trodes de contrôle, en vertu de l'impédance des deux actions de réglage, notamment le réglage de l'émission d'électrons et le réglage exercé par l'action de déviation sur les cou- rants d'électrons.
L'action de déviation des électrodes de contrôle du dispositif à décharge électronique perfectionné peut être, à la vérité, employé aussi dans des montages en réaction dans lesquels un circuit de sortie est connecté d'une maniè- re convenable dans le bude reconduire l'énergie à un cir- cuit d'entrée. Un système de ce type général est montré sur la fig. 9. Il s'agit d'un oscillateur à décharge électroni- que monté en push-pull et ayant un circuit d'entrée accor- dable 58 comprenant une inductance 59 shuntée par un con- densateur d'accord variable 60. Les bornes de cet oscilla- teur sont reliées aux électrodes de contrôle 3 et 4. Un potentiel négatif peut être appliqué aux deux électrodes de contrôle par la borne 60'.
Le circuit de plaque de l'os- cillateur comprend deux résistances 61 et 62 qui sont res- pectivement reliées aux plaques 5 et 6 et dont la connexion commune 63 est reliée à la borne positive d'une source de tension de plaque +B. De l'énergie est fournie des électro- des de sortie au circuit d'entrée accordé, par les voies de recouplage qui comprennent respectivement les condensateurs de bloquage 64 et 65. Chaque voie de réaction relie une plaque à un point de l'inductance 59 du circuit déterminant la fréquence qui a la polarité opposée à celle de l'élec- trode de contrôle correspondante.
La voie comprenant le condensateur 64 relie donc la plaque 6 à un point 66 de l'inductance 59 qui a une polaire opposée.à celle del'élec-
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trode de contrôle correspondante 4, tandis que la voie comprenant le condensateur 65 relie la plaque 5 à un point 67 de l'inductance 59 qui a une polarité opposée à celle de l'électrode de contrôle 3. Avec cette dispo- sition, l'action de réaction du dispositif à décharge électronique est obtenue entièrement par l'action de déviation du courant d'électrons exercée par les deux électrodes de contrôle.
Le réglage de la déviation des électrons convient tout aussi bien pour application à des oscillateurs du type comprenant un circuit de plaque accordable déter- minant la fréquence. Dans le montage d'oscillateur mon- tré sur la fig.10, le circuit déterminant la fréquence 67, qui se compose d'une inductance en parallèle 68 et d'un condensateur variable 69, est compris dans le cir- cuit de plaque branché entre les plaques 5 et 6. De l' énergie est fournie aux électrodes de contrôle 3 et 4 par les voies de réaction qui comprennent les condensa- teurs de bloquage de courant continu 70 et 71. Le régla- ge de l'émission des électrons s'obtient par ajustement convenable du''potentiel appliqué aux électrodes de con- trôle 3 et 4 par la borne 72 et les résistances 73 et 74.
Il est entendu que, dans cette disposition, l'action de recouplage du dispositif à décharge électronique est entièrement due à l'action de déviation d'électrons des électrodes de contrôle 3 et 4, exercée de la manière dé- jà décrite.
Il est entendu aussi que, dans l'un et l'autre des circuits d'oscillateur montrés sur les figures 9 et 10, les oscillations produites peuvent être couplées à un circuit d'utilisation, notamment de n'importe quelle manière convenable, par exemple par accouplement induc- tif d'un tel circuit à l'inductance du circuit déterminant
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la fréquence. Dans le fonctionnement de l'un ou l'autre des deux circuits d'oscillateur avec un accouplement réactif suf- siant., les courants d'électrons seront presque entièrement déviés de l'une des plaques à l'autre à chaque cycle. Les oscillations peuvent être portées à toute intensité dési- rée par réglage du potentiel appliqué à 66 ou 72. On dé- termine ainsi l'émission des électrons. Les oscillations restent stables même à de très basses amplitudes.
Un des principaux avantages de ce dispositif per- , fectionné dans les circuits oscillants et d'amplification décrits, consiste dans le fait que toute l'émission d'élec- trons reste absolument constante. De plus, l'émission maxi- mum requise est égale au maximum requis sur l'une ou l'autre demi-onde de la tension de réglage, tandis que dans tout am- plificateur ordinaire l'émission maximum doit avoir le dou- ble de la valeur.
Le dispositif à décharge électronique perfectionné étant décrit comme comprenant deux plaques intercalées, il peut être jugé désirable de ne pas employer une de ces pla- ques et de faire usage comme seconde plaque de l'écran qui enveloppe les autres éléments du tube. Une telle construction est montrée sur la fig.ll. Dans cette disposition, le cylin- dre métallique enveloppant 75 peut être relié comme seconde plaque. La construction du tube montrée sur cette figure est, dans ses autres détails, la même que celle montrée sur la fig.l.
En n'employant pas l'une des plaques hélicofdales, on ne modifie pas le fonctionnement du tube à un degré marqué, car l'action de déviation des électrodes de contrôle 3 et 4 est telle que les courants d'électrons dévient alterna- tivement vers l'une et ensuite vers l'autre des deux plaques 5 et 75. On peut donc facilement comprendre que ce tube peut s'utiliser dans tous les montages déjà décrits sans exiger
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une modification substantielle de ces montages. Il peut être cependant trouvé désirable d'employer une disposition avec circuit changeur de fréquence, comme montré sur la fig.12.
Cette disposition est la même que celle montrée sur la fig. 6, mais seule la plaque 75 est connectée directement dans le circuit de plaque, tandis que la plaque 5 est main- tenue à un potentiel positif fixe, par application de ten- sion à cette plaque par la borne 76. Dans cette disposition, la plaque 5 agit comme grille-écran entre les électrodes de contrôle 3 et 4 et la plaque unique 75. Comme usuel dans de telles dispositions, le potentiel positif appliqué à l'élec- trode 5 est maintenu à une valeur moindre que celle appli- quée à la plaque 75.
Non seulement la plaque 5 sert de gril- le-écran de la manière usuelle pour décroître la capacitance entre la plaque 75 et les électrodes de contrôle, mais aus- si la disposition symétrique des électrodes de contrôle a pour résultat un haut degré d'autoneutralisation, comme dé- jà décrit.
Bien que les électrodes de contrôle 3 et 4 aient été décrites comme étant des hélices intercalées disposées concentriquement autour de la cathode 2 et à des distances égales de celle-ci, il peut être jugé avantageux, au point de vue de la fabrication, de disposer les hélices de telle façon que les deux grilles aient un diamètre différent, mais soient aménagées dans une relation échelonnée par rapport à la cathode 2.
Ainsi, sur la fig.13 se trouve montrée l'élec- trode de contrôle 4 comme étant une hélice de plus grand dia- mètre que l'hélice formée par l'électrode 3 et comme étant concentrique par rapport à la cathode 2 autour de l'élec- trode de contrôle 3, produisant de cette manière une cons- truction asymétrique dans laquelle les spires de 1'électro- de 4 entourent les spires de l'électrode 3.
La construction asymétrique de la disposition mon- trée sur la fig.13 n'altère pas l'action fondamentale de déviation d'électrons des électrodes de contrôle, mais elle
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rend désirable d'employer un circuit d'entrée asymétrique branché entre ces deux électrodes. Une telle disposition de circuit asymétrique est montrée sur la fig.14. Ce circuit est le même que le circuit changeur de fréquence montré sur la fig.6, mais il diffère de ce dernier en ce que l'enroulement secondaire du transformateur 18 est divisé en deux sections 77 et 78 qui ont un nombre de spires différent.
La bobine 77, qui a le plus grand nombre de spires, est reliée l'électrode de contrôle 4 qui la plus éloignée de la cathode 2, tandis que la section 78, qui a le plus petit nombre de spires, est. reliée à 'électrode de contrôle 3 qui est la plus proche de la cathode 2. Le fonctionnement de ce circuit est en princi- pe le même que celui décrit en relation avec le circuit de la fig. 6. Le rapport d'enroulement de 77 et 78 est réglé de tel- le façon que des variations des potentiels appliqués aux élec- trodes de contrôle 3 et 4 par le transformateur 18 ne produi- sent aucun changement de l'émission totale d'électrons.
Il est également réglé de tèlle façon que le potentiel appliqué aux électrodes de contrôle 3 et 4 par le transformateur 23 ne porte pas préjudice à l'action de déviation des courants d' électrons. A ce sujet, il convient de faire remarquer que des potentiels sont appliqués aux électrodes de contrôle 3 et 4 par des bornes séparées, telles que les bornes 79 et 80. Pour des raisons de simplicité, seule l'électrode de contrôle 3, qui est la plus proche de la cathode, est utilisée pour le réglage de l'émission. Son circuit comprend l'enroulement secondaire 22 du transformateur 23.
Le dispositif à décharge électronique montré sur la fig.15'est construit Sans la plaque 6. Dans ce dispositif, 1' électrode cylindrique 75 remplit les fonctions d'une seconde plaque, notamment de la manière décrite à l'occasion de la des cription de la fig.ll. Il est fait usage ici d'une disposition asymétrique des électrodes de contrôle comme celle utilisée pour la fig.13. Un tube de cette construction peut être utili- sé dans un circuit changeur de fréquence asymétrique du tipe
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montré sur la fig.16. Dans cette disposition se trouve, rac- cordée par un transformateur 81, une source de tension ayant une fréquence f1, destinée à régler la déviation des courants d'électrons entre les deux plaques 5 et 75.
Le transformateur 81 comprend deux sections d'enroulement secondaire 82 et 83, connectées en série entre les électrodes de contrôle 3 et 4 par le condensateur de couplage 84. Une source de tension ayant une fréquence f2 est aussi prévue, et sa tension est fournie simultanément aux électrodes 3 et 4, afin de régler l'émission des électrons. Dans les connexions entre la source f2 et les électrodes de contrôle se trouve inséré le trans- formateur 85 comprenant un enroulement primaire 86 et les deux enroulements secondaires 87 et 88. Le circuit de sortie con- necté entre les plaques 5 et 75 et la cathode 2 comprend 1' enroulement primaire d'un transformateur 89 auquel est reliée, à la prise 90, la borne positive d'une source de tension de plaque + B.
Le principe du fonctionnement du circuit montré sur la fig.16 est le même que celui du circuit montré sur la fig.6.Les rapports d'enroulement des transformateurs de couplage sont réglés de façon à compenser l'asymétrie produite par la dis- position asymétrique des électrodes de contrôle 3 et 4 et des plaques 5 et 75. Dans les deux cas, les nombres relatifs de spires des transformateurs sont tels que la tension ayant la fréquence f1 n'influence pas l'émission des électrons et que la tension ayant la fréquence f2 n'apparaît pas entre les deux plaques.
Sur la fig.17 est montrée encore une autre modification au dispositif à décharge électronique perfectionné. Dans ce mode de réalisation, deux électrodes additionnelles, comprenant une grille de suppression hélicoidale 92, se trouvent dans le dispositif en plus des éléments décrits au sujet de la fig. 15.
Un circuit changeur de fréquence comprenant un dispositif à décharge électronique ayant les deux électrodes additionnelles susmentionnées est montré sur la fig.18. Dans cette disposition,
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la grille de suppression 92 est montrée comme étant reliée dans le tube à la cathode 2, tandis que la grille-écran est reliée à la borne positive + écran, de sorte que cette dernière grille est maintenue à un potentiel positif plus bas que celui des pla- ques 5 et 75. Le fonctionnement fondamental de cette disposi- tion est essentiellement le même que celui de chacun des circuits changeurs de fréquence décrits ci-dessus, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de donner ici de plus amples explications à ce sujet.
Dans le dispositif à décharge électronique montré sur la fig.19, le cylindre métallique 75 agit comme une plaque unique, pendant que l'électrode hélicoïdale 93 agit comme une 'grille- écran. Une grille de suppression hélicoïdale 94 est prévue; elle est interposée entre l'électrode 93 et la plaque 75. Les conne- xions du circuit pour l'application dece dispositif à décharge électronique à un circuit changeur de fréquence sont montrées sur la fig.20. Cette disposition ne diffère de celle montrée sur la fig.16 qu'en ce qu'elle utilise une plaque unique; la grille- écran est formée par l'électrode 93, et l'électrode 94 est reliée à la cathode 2 afin de former une grille de suppression.
Dans le dispositif à décharge électronique montré sur la fig.21, une électrode de contrôle additionnelle 95 est prévue entre la cithode 2 et les électrodes de contrôle hélicoidales intercalées 3 et 4. lorsqu'elle est connectée dans un circuit changeur de fréquence, cette électrode agit indépendamment des électrodes de contrôle 3 et 4 pour régler l'émission des électrons de la cathode 2 aux plaques 5 rt 6, et les électro- des de contrôle 3 et 4 agissent seules pour faire dévier les courants d'électrons alternativement de l'une des plaques à l'autre.
Il n'est pas essentiel que les spires de l'électro- de de contrôle 95 se trouvent en face de celles des électro- des de contrôle 3 et 4, mais si elles sont en face d'elles comme montré sur la fig. 21, elles tendent à éviter que des électrons n'atteignent les électrodes 3 et 4, même si celles--.
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ci ont un potentiel légèrement positif. Elles peuvent permettre un potentiel petit ou non négatif des électro- des de contr8le 3 et 4 à la borne 25, ce qui procure un accroissement de l'émission normale. Un circuit changeur de fréquence dans lequel est incorporé le tube de la fig.
21 est montré sur la fig. 22. On peut voir que la seule différence entre le circuit montré sur cette figure et celui montré sur la fig. 6 consiste dans le fait qu'une borne de l'enroulement 22 est reliée à l'électrode addi- tionnelle 95 au lieu des électrodes 3 et 4 par l'enrou- lement 17 et que l'autre borne de l'enroulement 22 est reliée à uns source séparée de potentiel de grillera la borne 25'
Le mode de réalisation du dispositif à décharge é- lectronique montré sur la fig. 23 comprend les deux pla- ques 5 et 6, la cathode 2 et une électrode unique 96 pour régler l'émission des électrons de la cathode 2 aux deux plaques. Ce dispositif à décharge électronique agit com- me relais par rapport au réglage de l'émission d'élec- trons d'une manière analogue au tube à vide triode usuel.
Cependant, par rapport au réglage de la déviation des électrons ce dispositif n'exerce pas une action de relais; il agit ici de manière analogue à l'action d'un redres- seur. Pour cette raison, dans le circuit montré sur la fig. 24, qui comprend un dispositif ayant la construc- tion montrée sur la fig. 23e les plaques 5 et 6 sont re- liées par des condensateurs de bloquage 97 et 98 au se- condaire d'un transformateur 99 qui reçoit par les bor- nes de son enroulement primaire, un courant ayant une radio-fréquence f1. Une tension ayant une fréquence f2 peut être appliquée par un transformateur 100 à l'élec- trode 96, af'on de faire varier l'émission des électrons à une fréquence f2 qui fait réellement varier la résis- tance entre les plaques 5 et 6 à la même fréquence f2.
Cette dernière fréquence peut être considérée comme étant la fréquence de modulation. Il s'en-suit qu'une
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différence de potentiel composée se forme entre les plaques 5 et 6 et que cette différence de potentiel composée est la somme ou la différence de la fréquence f2. Par aménagement convenable du filtre 101 relié aux plaques 5 et 6, une tension ayant une fréquence égale à la somme ou à la différence des fréquences f1 et f2 peut être développée aux bornes de sortie du filtre.
Sur la fig. 25 est montré un mode de réalisation du dispositif à décharge électronique perfectionné qui convient tout particulièrement pour être utilisé dans un système à multiplication de la fréquence. La réalisation physique de la présente invention comprend la cathode 2, enveloppée par les deux électrodes de con- trôle hélicoïdales intercalées 3 et 4 et, à une plus gran- de distance radiale, par les deux plaques hélicoïdales in- tercalées 5 et 6. Les éléments notés sont enfermés dans le corps cylindrique 75. L'application de ce mode de réali- sation de la présente invention a un système doublant la fréquence est montrée sur la fig. 26.
Les deux électrodes de contrôle 3 et 4 sont reliées aux bornes respectives de l'enroulement secondaire d'un transformateur 102 et les deux plaques sont reliées ensemble pour former une élec- trode unique 103 qui est située entre les électrodes de contrôle et le cylindre métallique 75, à la façon d'une grille-écran. Le circuit de sortie du système comprend l'enroulement primaire d'un transformateur 104 connecté entre le cylindre 75, qui agit. comme plaque, et la cathode 2 au moyen des condensateurs 105 et 106, qui shuntent la source de potentiel +B employée pour exiter les électrodes 75 et 103. Il est entendu que les électrodes de contrôle reçoivent le juste potentiel négatif par application à la tension entre les bornes 107 et 108.
Lorsque le système doublant la fréquence montré sur la fig. 26 est en service, le champ électrostatique entre les électrodes de contrôle renverse périodiquement la pola-
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rite, et les courants d'électrons dévient vers l'une ou l'autre des deux électrodes 5 et 6 comprenant la grille écran 103. De plus, pendant que chaque renversement du champ électrostatique entre les deux électrodes de contrôle 3 et 4, les courants d'électrons sont dirigés entre les deux électrodes 5 et 6 et vers la plaque 75. Il s'ensuit que pendant chaque cycle de la tension alternative appli- quée aux électrodes de contrôle, les courants d'électrons sont dirigés deux fois entre les plaques 5 et 6 et vers la plaque 75.
De cette manière la fréquence des alternations du courant de plaque est le double de la fréquence de la tension de réglage appliquée au transformateur 102. Ce système peut être utilisé avantageusement dans des systèmes de transmission du type à modulation de fréquence.
Bien que le réglage de la déviation des électrons ait été décrit comme comprenant deux électrodes de contrôle qui, par leur action électrostatique sur les courants d'é- lectrons, produisent la déviation alternative désirée des courants d'électrons vers chacune des deux plaques, il est possible d'obtenir un fonctionnement semblable en utilisant un champ magnétique variable pour produire la déviation du courant d'électrons désirée. Pour cette raison, la fig.
27 montre un dispositif à décharge électronique comprenant une cathode 109 autour de laquelle sont disposées concen- triquement plusieurs sections de grille en forme de fils s'étendant axialement 110 qui sont reliées entre elles dans le tube de telle façon qu'elles forment une électrode de contrôle. Disposées concentriquement par rapport à la catho- de 109 se trouvent plusieurs sections de plaque en forme de fils s'étendant axialement 111, qui sont reliées alterna- tivement entre elles dans le tube, afin de former deux électrodes intercalées. Le nombre de sections de grille est la moitié de celui des sections de plaquer .chacune des sections de grille fait face au passage entre deux sections
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de plaque adjacentes.
Un écran 112 entoure ces éléments et est, à son tour, entouré d'une enveloppe évauée 113 ayant un degré de vide suffisant pour assurer parfaitement une émission pure des électrons. Afin de réduire les cou- rants de Foucault dans l'écran se trouve prévue dans ce dernier une fente 112' qui s'étend longitudinalement le long de l'écran.
Dans le but de faire dévier les courants d'électrons entre les deux plaques, un enroulement 114 est placé autour de l'enveloppe et renferme les connexions pour l'excitation par un courant de réglage convenable.
La fig. 28 montre un circuit changeur de fréquence ayant un dispositif à décharge électronique construit comme mon- tré sur la fig. 27. Dans ce circuit, une source de courant alternatif ayant une fréquence f1 est reliée aux bornes de l'enroulement 114 et une seconde source de tension alterna- tive ayant une fréquence f2 est reliée, par le transformateur 116, à l'électrode de réglage d'émission 115 formée par les sections en forme de fils connectées 110. L'électrode de con- trôle 115 reçoit le juste potentiel négatif d'une source de tension(non montrée) insérée entre la cathode et la borne 117 et shuntée par un condensateur de dérivation 118.
Les deux plaques 119 et 120, formées par les sections en forme de fils connectées alternativement sont reliées à un cir- cuit de sortie qui comprend les bornes d'entrée d'un filtre 121 et une source de tension de plaque +B shuntée par un condensateur de dérivation 122.
Dans le fonctionnement du circuit montré sur la fig. 28, l'émission d'électrons de la cathode 109 vers les deux pla- ques varie à la fréquence f2 en vertu de la tension appli- quée à l'électrode de contrôle 115. Les courants d'électrons émis dans la direction des deux plaques dévient alternati- vement vers l'une et ensuite vers l'autre des deux plaques par le champ magnétique alternatif produit dans le disposi- tif à décharge par l'enroulement 114. Ce qui précède per-\
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met de voir que, dans cette modification de la présente inven- tion, la déviation des courants d'électrons s'accomplit magné- tiquement, ce qui est différent des autres modifications déjà décrites, dans lesquelles la déviation électrostatique des électrons est utilisée pour produire l'action de réglage dé- siré.
Bien que dans certains des modes de réalisation de ce dispositif à décharge électronique perfectionné, les électro- des de contrôle et les plaques aient été décrites comme étant de forme hélicoïdale, il va de soi qu'elles peuvent avoir une autre forme quelconque:,sans s'écarter de l'esprit de l'inven- tion. Ainsi elles peuvent avoir la forme de sections annulaires coaxiales intercalées ou spires, chacune des spires étant dans un plan et toutes les spires de chacune des électrodes ayant le même diamètre. Certes,les diverses spires de chacune des élee trodes seraient, dans ce cas, reliées électriquement. Dit de manière plus générale; Les spires des éléments ayant la forme qui vient d'être indiquée ou la forme hélicoidale peuvent avoir toute configuration désirée, par exemple être aplatie ou elliptiques.
Alternativement, les deux électrodes interca- lées peuvent être formées de sections situées dans un même plan, les sections de l'une des électrodes alternant avec les sections correspondantes de l'autre et étant situées les unes près des autres. Il convient de faire remarquer ici que le terme " section " indiqué dans cette description est employé dans son sens le plus large pour désigner une des composantes élémentaires de n'importe quelle forme d'électrode.
Par exem- ple, dans la forme hélicoidale décrite, bien que les électro, des soient effectivement des hélices continues et que le cou- rant d'électrons soit réellement continu, dans le but de fa- ciliter l'explication du fonctionnement du tube,les électro- des peuvent être considérées comme comprenant plusieurs anneaux élémentaires ou sections, et le courant d'électrons peut être considérée comme étant composé de plusieurs courants absolu- ment annulaires unis par les sections adjacentes des deux
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électrodes. Dans une telle construction, le terme"section" se rapporte donc à toute composante élémentaire simple.
Dans l'électrode de forme située dans un plan, le terme section" se rapporte à tout conducteur seul connecté électri- quement à la connexion commune entre les divers conducteurs.
Il convient de faire remarquer aussi que le terme " in- tercalée " est utilisé dans cette description pour indiquer d'une manière très large la relation des deux électrodes par laquelle des sections élémentaires correspondantes, ou sur- faces,de chacune des électrodes exposées directement à la cathode alternent avec des sections correspondantes, ou surfac- ces, de l'autre, que ces sections ou surfaces soient ou ne soient pas réellement à des distances égales de la cathode.
Par exemple, dans le mode de réalisation du dispositif per- fectionné, dans lequel les spires ou sections correspondan- tes des deux électrodes de contrôle ont des diamètres dif- férents et ne se font pas face entre elles, les électrodes peuvent être considérées comme étant intercalées.
De nouveau dans le mode de réalisation dans lequel seule une plaque hé- licoidale est prévue et dans lequel l'électrode cylindrique est connectée pour fonctionner comme seconde plaque, la sur- face intérieur hélicoidale de l'électrode de contrôle se trou- vant entre les spires de l'électrode hélicoidale et directe- ment exposée à la cathode peut être considérée comme une plaque intercalée avec la plaque hélicoïdale parce que les courants d'électrons dévient alternativement entre les sec- tions de cette surface et les spires de la plaque hélicàidale.
Bien que la description ci-dessus se rapporte à ce qui est considéré comme des modes de réalisation préférés de la présente invention, il va de soi que cela ne limite pas l'in- vention, car toutes modifications à la structure du disposi- tif à décharge électronique et des circuits emploés peuvent avoir lieu sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
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Electronic discharge device.
The present invention relates to electronic discharge devices and more particularly to thermionic vacuum tubes suitable for use in high frequency circuits.
It was previously proposed to construct a thermionic vacuum having two plates, two control electrodes and a single cathode. In addition, it has been proposed to use a tube of this general construction for the frequency change. The known hits of this
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construction did not find great commercial use because it was found, among other things, that their arrangement was such that a relatively large variation in the set voltage applied between the control electrodes was required. , if one wanted to have the production of the desired variation in the division of the current between the two plates. As a result, a single tube of this type was inferior, in use, to two separate triodes.
An object of the present invention is to provide an electronic discharge device of the two-plate type, showing a new construction and a new arrangement and operating in a new way, such as the desired variation in the division of the current. between the two plates can be achieved with relatively small variations in setting.
Another object of the present invention is to provide an electronic discharge device operating in the manner described above, of simple construction and which can be used for a large number of different applications. Said in more detail, this object of the present invention consists in providing a device particularly suitable for use in a frequency change circuit.
In accordance with the present invention, there is provided an electronic discharge device comprising a cathode, two plates located very close to each other, and adjustment elements so arranged that the electrons emanating from the cathode towards each other. The plates are divided into a number of parallel currents which are periodically and alternately deflected from each of the two plates in the direction of the other in accordance with variations of a periodic adjustment potential. We thus obtain the desired variations in the division of the current
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between the two plates.
With such an arrangement of the tube elements, it only takes a relatively small change in the setting potential to deflect the electron currents from one plate to the other and thus produce the desired variations in the division. current between the two plates. The deflection of the electron currents alternately between the two plates can be obtained by providing two control electrodes interposed between the cathode and the plates and being able to receive their excitation from an alternating voltage source for adjustment of such that the alternating electrostatic field between the electrodes exerts the desired deflection action on the electron currents.
One form of tube construction that can be appropriately employed to achieve the desired separation of electrons into several currents and the alternating deflection of the currents in the direction of one of the two plates and then in the direction of the other is that which is obtained by constructing the control electrodes in the form of interposed helices, arranged coaxially around the cathode and displaced therefrom either by equal or unequal distances, as well as by constructing the plates in the same way, in order to form two interposed helices which surround the control electrodes and have the same helical pitch as these.
When we have this arrangement and, in addition, the respective turns of the plates and the control electrodes facing each other in the same exact helical path around the cathode, the electrons emitted by the cathode and going to the plates can be thought of as being divided into several parallel currents which can deviate from each of the plates to the other in response to changes in the electrostatic field produced by potential differences between the control electrodes respective and the cathode of the tube.
The control electrodes may, in certain types of receiving assembly, such as 41 change assemblies
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frequency, be connected to two different sources of alternating voltages in such a way that one of the voltages acts to regulate the intensity of the emission of electrons from the cathode in the direction of the plates and the other voltage acts to regulate the deflection of electron currents alternately from one to the other plate. With the latter arrangement, a voltage of one frequency can be modulated by that of another frequency, and the voltage which has therein either the sum or the components of the difference frequency can be selected by means of wire circuits. - very suitable connected to the output electrodes of the device.
In a variant of the embodiment of the present invention, an additional electrode regulates the emission of electrons from the cathode to the plates; in this case, the control electrodes described above only act as members of deflection of the electron currents from one plate to the other. The additional control electrode is particularly useful when the tube is employed in certain applications which will be described more fully below.
In another variant of the embodiment of the present invention there is provided inside the tube a single control electrode for adjusting the intensity of the emission of electrons from the cathode; the deflection of the electron currents is obtained, in this case, by means of an electromagnetic field excited by a variable regulating current. The electromagnetic adjustment member can be produced in the form of a coil mounted outside the tube coaxially with the elements of the tube.
Various modifications in the construction of the tube acting as described above may be employed. Some of these modifications are explained in detail in the description below which, in relation
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with the accompanying drawings, will make it possible to better understand the objects of the present invention.
Figures 1, 2 and 3 show an embodiment of the present invention comprising several elements which can be held in the usual manner by a pressure piece.
In order to make the description of the present invention clearer, the evacuated casing in which the elements of the electronic unloading device are to be mounted is not shown in the figure, but it should be noted that n Any form of envelope evacuated to a sufficient degree to ensure absolutely pure electron emission. The fundamental elements of this device are: a cathode 2, which can be of the direct or indirect heating type, as shown, two electrodes or control grids 3 and 4, which surround the cathode, two plates 5 and 6 which surround the electrodes control, and a screen 7, which surrounds the plates 5 and 6.
In the embodiment shown in the figure, the control electrodes 3 and 4 are constructed as interposed helices, arranged coaxially at equal distances from the cylindrical cathode 2 and interposed between the cathode 2 and the two. plates 5 and 6. Plates 5 and 6 are of similar construction, in order to form interposed helices having the same pitch and the same direction of winding as the control electrodes. They are arranged coaxially with respect to the cathode 2 and surround the control electrodes 3 and 4. In this arrangement, the turns of the plates are located opposite the turns of the control electrodes.
Although any type of support desired can be used, the type of support shown in the figure is recommended because it provides the rigidity of the
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construction necessary to maintain the respective electrodes in their right reciprocal positions.
The plan shows four metal uprights 8, 910 and 11, supporting the plates 5 and 6 and the insulating pieces 12.
Notches are formed in the edges of each of the uprights in which the turns of the plates 5 and 6 and the turns of the control electrodes 3 and 4 are located.
The metal uprights 8 and 9 can be spot welded to the windings of the plate 5, at points displaced by 180, and they have notched portions 13 opposite the windings of the plate 6, so that a electrical connection between the two plates in the tube is avoided. Likewise the metal uprights 10 and 11, which can be spot welded to the plate 6, have scalloped parts 13 which are intended to provide an electrical connection between the two plates. So that shown in fig. 2, the screen 7 can have longitudinal recesses 14 intended to receive the four support posts 8 to and including 11, as well as to allow the exact separation of the screen from the plates without danger. short circuit.
The relative position of the respective electrodes is very well shown by the section constituting FIG. 3. It can be seen that the windings of one of the control electrodes and the windings of one of the plates are in the same helicoid. Therefore, the cross section of the electrode 4 lies on a line perpendicular to the cathode 2 and passing through the plate 6, This position of the electrodes is defined by the expression that the windings of the plates are located opposite the windings of the control electrodes.
In this arrangement of the elements, the two control electrodes act to separate into several sections,
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rants the electrons going to the plates. For example, each of the turns of each of the helical plates and of the control electrodes can be considered / as being a section of the electrode of which it constitutes a part, and the various sections, or turns, are connected together at their ends, to form a continuous element.
In this case, the helical path which runs absolutely perpendicularly from the cathode and between each adjacent pair of turns of the two control electrodes may be indicated as constituting a path for an electron current, and this path is parallel to the path of the current which flows in the helical path perpendicular to the cathode and extends between the following adjacent pairs of turns of the control electrodes. The intensity of the electron emission can be regulated by the combined action of the two control electrodes.
For this reason, if the instantaneous potentials of electrodes 3 and 4 with respect to cathode 2 are equal and vary equally and simultaneously, as is the case by applying the same instantaneous component of a periodic voltage to the two electrodes, the intensity of the electron emission will vary and with it, in the same way, the magnitude of the current flowing from one or the other of the plates 5 and 6 to the cathode 2 .
In addition, the direction of the electron currents can be varied by varying the electrostatic field between electrodes 3 and 4, therefore a larger proportion of the emitted electrons will reach one of the plates than the other. .
For this reason, when considering the two lower turns of the control electrodes and the plates shown in fig. 3 and that the electrode 13 is made alternately more negative with respect to the cathode 2 than the electrode 4, so that there is a variation of the electrostatic field between the two electrodes, the electrons will be alternately deflected towards one and then towards the other of the plates 5 and 6. It will be seen, for this reason, that when a voltage
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is applied between the control electrodes 3 and 4, the electron currents will be alternately deflected from each of the plates to the other.
In truth, it is of course understood that the division of electrons between the two plates will be influenced to a lesser degree by the relative potentials of the two plates.
For example, if plate 5 is made more positive with respect to cathode 2 than to cathode 6, electrons will be attracted with greater intensity in the direction of plate 5 and vice versa. However, like the. two plates are at a greater distance from the cathode than control electrodes, such variations in relative potentials have less effect on the division of electrons between the two plates than variations in the relative potentials of control electrodes 3 and 4 .
It is obvious that the electrons which pass between plates 5 and 6 will, at least in part, be attracted back to these plates. However, a few can reach screen 7, especially if the potential of the screen is not negative enough to have the upper hand over the initial speed of the electrons. In order to reduce this tendency to a minimum, the screen 7 can be given a potential slightly negative with respect to the cathode 2 in order to repel the electrons towards the two plates. However, if the initial speed of the electrons is small enough, it is possible not to use this negative potential and then to connect the screen 7 directly to the cathode 2.
As another example and to improve the deflecting action of the control electrodes, as well as to ensure a more complete intereeptioa of the electrons emitted, by either of the two plates one can use the construction shown in fig. . 4. In this arrangement, the interposed helical winding control electrodes 3 'and 4' are field-wound strips so that
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their flat sides are parallel to the electron currents.
The interposed helical plates 5 'and 6' are flat wound bands and are separated by a relatively small helical gap. In this construction, only a small obstructive area is presented, by the edges of the electrodes 3 'and 4', to the passage of electrons in the direction of the plates 5 'and 6', and at the same time the relatively large area flat wound control electrodes increase the deflection action, in particular of a given potential difference between the two control electrodes. In addition, the relatively larger surface area of plates 5 'and 6' increases the amount of electrons intercepted by the plates and decreases that which passes through the helical gap between the plates and screen 7.
The purpose of the screen 7 is threefold in all embodiments. First, the screen prevents electrons passing between the plates from accumulating on the inner surface of the tube shell. It thus prevents an unwanted electrostatic charge from forming on this surface.
Then, the screen reduces the secondary send of electrons from the momentarily less positive plate to the more positive plate. third, the screen acts as an electrostatic screen to reduce capacitive couplings between the input circuit and the output circuit. The screen is particularly effective in reducing capacitive coupling between the control electrodes jointly and the two plates together.
In order to further reduce the secondary sending of electrons from one of the plates to the other and to further reduce the capacitance between the electrodes, the screen 7 can be provided with helical extensions bent towards the end. interior, or fins (not shown) which extend between the two plates. The construction shown in FIG. 5, in which helical helical shield electrodes 15 and 6 placed between the two plates and of equal extension
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aus turns of these two plates. It is understood that the electrodes 15 and 16 are connected to the screen 7 in the tube.
In addition, it is understood that it is not necessary for the two electrodes 15 and 16 to be in the same cylindrical surface as the plates 5 and 6; they can be arranged coaxially with respect to cathode 2 with a radius greater or less than the radius of the two plates. The action of these two auxiliary electrodes or of the fins is, when these members are connected to the cathode, absolutely that of a suppression electrode such as that used in an ordinary pentode tube.
The operation of the electronic discharge device described above may be better understood by referring to the indications of FIG. 6 showing this device as the active element of a frequency change system. In this system the input electrodes 3 and 4 are connected to the terminals of the secondary winding 17 of a transformer 18 whose primary winding 19 is connected to a source (not shown) of alternating voltage. having a frequency f1. The midpoint 20 of the secondary winding 17 is connected to the cathode 2 by a bypass capacitor 21 and the secondary winding 22 of a transformer 23. The primary winding 24 of the transformer 23 is connected to a second source (not shown) of alternating voltage having a different frequency f2.
In order to give the control electrodes 3 and 4 the right negative potential with respect to the cathode 2, a source (not shown) of gate potential is provided which can be connected between terminals 25 and 26. The negative side of this source is then connected to terminal 25. Plates 5 and 6 of the electronic discharge adjustment device are connected to the input terminals of a filtering network, indicated in the diagram by 28. The output terminals of this network filtering little
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can be connected to any of the desired user circuits (not shown). The circuits between plates 5 and 6 and cathode 2 are completed by a source of plate voltage, indicated by + B and shunted by a bypass capacitor 27.
It should be noted here that the voltage which has the frequency f2 is simultaneously printed on each of the control electrodes 3 and 4 in order to vary the average voltage of these with respect to the cathode 2. From this In this way, the intensity of the emission of electrons from the cathode 2 to the plates 5 and 6 is adjusted in accordance with the variation of the alternating voltage applied to the terminals of the primary winding 24. In addition, the The control electrodes separate the emitted electrons into several currents as explained above, and their currents flow towards the plates due to the latter having a positive potential.
At the same time as the adjustment of the electron emission, the electron currents formed in the manner described above are alternately deflected from one of the plates to the other by the electrostatic field which is formed. found produced between the control electrodes 3 and 4 by the alternating voltage printed on the terminals of the primary winding 19. During the half-cycle of the voltage applied to the transformer 18, the polarity of the electrostatic field between the electro- - control trodes 3 and 4 deflect the electron currents towards the plate 6. In this way, the plate current which flows towards the cathode 2 comes alternately mainly from one or the other of the plates 5 and 6 at a periodicity determined by the frequency of the voltage applied to transformer 18.
Simultaneously, the magnitude of this plate current varies as a result of the variations in the emission of electrons produced by the voltage printed on the input terminals of transformer 23. Flowing through
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the impedances of the filter 28, the plate currents form a potential difference between the plates 5 and 6.
This potential difference has the frequency f1, but it is modulated at the frequency f2, I1 actually results in the production of two potential differences, the frequencies of which are fl + f2 and f1-f2 and which exist in parallel on the terminals inlet of the filter. Filter 28 may be selective to transmit to its output terminals a voltage having either of the two frequency components indicated. Due to the symmetry of the arrangement, auxa voltage having a frequency f2 is produced between the plates 5 and 6.
It is known that the inherent capacitance between the plate and the control electrodes of a vacuum tube produces between the output and output circuits connected thereto a coupling which is often very undesirable and which is often very undesirable. usually makes it negligible by interposing a screen grid between the control electrode and the plate.
In the embodiment of the present invention which are described, this means is not necessary as far as it is a question of coupling between the input and output circuits, for the reason that each of these embodiments - sation is almost entirely neutralized by itself.
This is partial because each of the control electrodes partially shields the other control electrode and each plate partially shields the other plate, but is primary because each of the plates has almost equal capacitances (which have opposite effects) with respect to the two control electrodes and because each of the control electrodes similarly has almost equal capacitances with respect to the two plates.
Although the circuit shown in fig. 6 is designed to use both the electron deflection adjustment and the electron emission adjustment, it is understood that the discharge device described is suitable
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also to be used in circuits in which only one of the two adjustment modes must be used. When using only the emission control, operation is absolutely that of an ordinary triode vacuum tube. The use of the deflection adjustment alone is shown in fig. 7 in application to an amplifier stage mounted in push-pull and intended to amplify audio-frequency or radio-frequency currents.
In this circuit, the control electrodes 3 and 4 are connected to the terminals of the secondary winding 29 of a transformer 30, the primary winding 31 of which is connected to a source (not shown) of high oscillations. frequency. Cathode 2 is connected, via a shunt capacitor 32, to the midpoint 33 of secondary winding 29. A suitable potential can be applied to the control electrodes through terminal 34. The output circuit of the amplifier comprises the plates 5 and 6 which are connected to the terminals of the primary winding 35 of a transformer 36. The midpoint 37 of the winding 35 is connected to a source of plate voltage + B which is shunted by a bypass capacitor 38.
The secondary bearing 39 of the transformer 36 may be connected to some form of use circuit, for example to the input electrodes of a next amplification stage in an amplification system.
When the circuit shown in fig. 7 is a function of the adjustment of the plate current is obtained by the deflection of the electron currents between the two plates 5 and 6. In this case, the emission of electrons is determined by the magnitude of the negative potential applied to the plates. control electrodes 3 and 4 through terminal 34. The deflection action exerted by control electrodes 3 and 4 is the same as described above, so there is no need to explain here about her.
As the deflection of electron currents is essentially proportional to the potential difference between the control electrodes up to
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point at which the currents are entirely deviated from one plate to another and since the emission of electrons is constant during each cycle, the amplification will be linear, if the level of the signals is kept within the limits mentioned.
Distortion, which is a serious prejudice in ordinary audio-frequency amplifiers, is therefore avoided here. The system shown in fig. 7 also offers the advantage that the two plate currents magnetically counterbalance each other in the primary winding of transformer 36, thus avoiding saturation of the iron core, if a transformer 36 is used, thus avoiding saturation of the iron core. irons if using an iron core transformer.
From the foregoing it will be seen that the improved electronic discharge device according to the present invention can be used with advantage in a system analogous to a reflex amplifier system in which a single active element, or tube, is used to obtain the output. both audio-frequency and radio-frequency amplification. For this reason, in the arrangement shown in fig. 8, the deflection action of the control electrodes 3 and 4 is used to provide audio-frequency amplification in the discharge device, and the electron emission varies in accordance with a radio voltage. frequency applied to the two electrodes. It is used to simultaneously provide audio- and radio-frequency amplification in the same electronic discharge device.
In order to obtain these simultaneous adjustment functions, the input circuit to the control electrodes 3 and 4 is connected respectively to an audio-frequency alternating current source and to a radio-frequency native alternating current source, respectively by means of transformers 40 and 41. Transformer 41 comprises two secondary windings 42 and 43, which are respectively connected to control electrodes 3 and 4, as well as to cathode 2 by radio bypass capacitors. frequency 44 and 45.
The audio-frequency voltage is printed on the electrodes y
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control by secondary winding 46 of the transformer
40. The terminals of winding 46 are respectively connected to electrodes 3 and 4 by the respective transformer secondary windings 42 and 34. A source (not shown) of potential to maintain the control electrodes at the full negative gate potential. with respect to cathode 2 can be applied to these electrodes through terminal 47. The output circuit of the amplifier comprises plates 5 and 6 which are connected to transformers 48 and 49 for the purpose of printing voltages respectively. amplified radio-frequency and amplified audio-frequency voltages on two operating circuits (not shown).
The radio-frequency branch of this output circuit comprises the primary windings 50 and 51 of the transformer 48 which is connected to the plates 5 and 6 and two bypass radio-frequency capacitors 52 and 53 having a common connection to the cathode 2. The audio-frequency branch of the output circuit comprises the primary winding 55 of the transformer 49 whose terminals are connected to the plates 5 and 6 by the windings 50 and 51 and whose midpoint 56 is connected to a plate voltage source + B which is shunted by a bypass capacitor 57.
In the operation of the amplifier shown in fig. 8, the radio-frequency voltage applied to the input terminals of transformer 41 regulates the intensity of the sending of electrons from cathode 2 to plates 5 and 6. In this case it is understood that the electrodes control causes the electrons to separate into several currents, in the manner already described. The audio-frequency voltage applied to the input terminals of transformer 40 causes the electron currents to alternately deflect from one to the other of the two plates, as described in detail in the preceding paragraphs.
The division of the radio-frequency and audio-frequency components of the current in the output circuit of the electronic discharge regulator is assumed to be well known, so it is not necessary to give any.
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here a fuller description. With this circuit, the radio-frequency signal is not modulated: to an appreciable extent by the audio-frequency signal, as is the case when a vacuum tube of the usual type is used to obtain amplification simultaneous of two signals having different frequencies. This is achieved here by means of the control electrodes, by virtue of the impedance of the two adjustment actions, notably the adjustment of the emission of electrons and the adjustment exerted by the deflection action on the currents. of electrons.
The deflection action of the control electrodes of the improved electronic discharge device can, indeed, be employed also in feedback arrangements in which an output circuit is suitably connected in the lead back. energy to an input circuit. A system of this general type is shown in fig. 9. This is an electronic discharge oscillator mounted in push-pull and having a tunable input circuit 58 comprising an inductor 59 shunted by a variable tuning capacitor 60. The terminals of this oscillator are connected to the control electrodes 3 and 4. A negative potential can be applied to the two control electrodes via terminal 60 '.
The oscillator plate circuit comprises two resistors 61 and 62 which are respectively connected to plates 5 and 6 and whose common connection 63 is connected to the positive terminal of a source of plate voltage + B. Power is supplied from the output electrodes to the tuned input circuit, through the recoupling paths which include the blocking capacitors 64 and 65, respectively. Each feedback path connects a plate to a point of inductor 59. of the circuit determining the frequency which has the opposite polarity to that of the corresponding control electrode.
The path comprising the capacitor 64 therefore connects the plate 6 to a point 66 of the inductor 59 which has a polar opposite. To that of the electricity.
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corresponding control trode 4, while the path comprising the capacitor 65 connects the plate 5 to a point 67 of the inductor 59 which has a polarity opposite to that of the control electrode 3. With this arrangement, the The reaction action of the electronic discharge device is obtained entirely by the deflection action of the electron current exerted by the two control electrodes.
The adjustment of the electron deflection is equally suitable for application to oscillators of the type comprising a tunable frequency determining plate circuit. In the oscillator assembly shown in fig. 10, the frequency determining circuit 67, which consists of a parallel inductor 68 and a variable capacitor 69, is included in the connected plate circuit. between plates 5 and 6. Energy is supplied to the control electrodes 3 and 4 by the reaction paths which include the DC blocking capacitors 70 and 71. The control of the electron emission is obtained by suitable adjustment of the potential applied to control electrodes 3 and 4 by terminal 72 and resistors 73 and 74.
It is understood that, in this arrangement, the recoupling action of the electronic discharge device is entirely due to the electron deflection action of the control electrodes 3 and 4, exerted in the manner already described.
It is also understood that, in either of the oscillator circuits shown in Figures 9 and 10, the oscillations produced may be coupled to a user circuit, especially in any suitable manner, by example by inductive coupling of such a circuit to the inductance of the determining circuit
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frequency. In the operation of either of the two oscillator circuits with sufficient reactive coupling, the electron currents will be almost entirely deflected from one plate to the other in each cycle. The oscillations can be brought to any desired intensity by adjusting the applied potential to 66 or 72. The emission of electrons is thus determined. The oscillations remain stable even at very low amplitudes.
One of the main advantages of this device, perfected in the oscillating and amplifying circuits described, consists in the fact that the whole emission of electrons remains absolutely constant. In addition, the maximum emission required is equal to the maximum required on one or the other half-wave of the setting voltage, while in any ordinary amplifier the maximum emission must have the double value.
Since the improved electronic discharge device is described as comprising two interposed plates, it may be considered desirable not to employ one of these plates and to use as a second plate the screen which envelops the other elements of the tube. Such a construction is shown in fig.ll. In this arrangement, the enveloping metal cylinder 75 can be connected as a second plate. The construction of the tube shown in this figure is, in its other details, the same as that shown in fig.l.
By not employing one of the helical plates, the operation of the tube is not changed to a marked degree, since the deflecting action of the control electrodes 3 and 4 is such that the electron currents alternately deflect. towards one and then towards the other of the two plates 5 and 75. It can therefore easily be understood that this tube can be used in all the assemblies already described without requiring
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a substantial modification of these assemblies. It may however be found desirable to employ an arrangement with a frequency changer circuit, as shown in fig. 12.
This arrangement is the same as that shown in FIG. 6, but only plate 75 is connected directly into the plate circuit, while plate 5 is held at a fixed positive potential, by applying voltage to this plate through terminal 76. In this arrangement, the plate 5 acts as a screen grid between the control electrodes 3 and 4 and the single plate 75. As usual in such arrangements, the positive potential applied to the electrode 5 is kept at a value less than that applied. at plate 75.
Not only does plate 5 serve as a screen grill in the usual manner to decrease the capacitance between plate 75 and the control electrodes, but also the symmetrical arrangement of the control electrodes results in a high degree of self-neutralization. , as already described.
Although the control electrodes 3 and 4 have been described as being interposed helices arranged concentrically around the cathode 2 and at equal distances therefrom, it may be considered advantageous from a manufacturing point of view to have the helices in such a way that the two grids have a different diameter, but are arranged in a staggered relation with respect to the cathode 2.
Thus, in fig. 13 is shown the control electrode 4 as being a helix of greater diameter than the helix formed by the electrode 3 and as being concentric with respect to the cathode 2 around the control electrode 3, thereby producing an asymmetric construction in which the turns of the electrode 4 surround the turns of the electrode 3.
The asymmetric construction of the arrangement shown in fig. 13 does not alter the fundamental electron deflection action of the control electrodes, but it does
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makes it desirable to employ an unbalanced input circuit connected between these two electrodes. Such an asymmetric circuit arrangement is shown in Fig. 14. This circuit is the same as the frequency changer circuit shown in Fig. 6, but it differs from the latter in that the secondary winding of transformer 18 is divided into two sections 77 and 78 which have a different number of turns.
Coil 77, which has the largest number of turns, is connected to the control electrode 4 which is furthest from cathode 2, while section 78, which has the smallest number of turns, is. connected to the control electrode 3 which is closest to the cathode 2. The operation of this circuit is in principle the same as that described in relation to the circuit of FIG. 6. The winding ratio of 77 and 78 is set such that variations in the potentials applied to control electrodes 3 and 4 by transformer 18 do not produce any change in the total emission of. electrons.
It is also regulated in such a way that the potential applied to the control electrodes 3 and 4 by the transformer 23 does not prejudice the deflection action of the electron currents. In this regard, it should be noted that potentials are applied to the control electrodes 3 and 4 by separate terminals, such as the terminals 79 and 80. For the sake of simplicity, only the control electrode 3, which is closest to the cathode, is used for emission control. Its circuit comprises the secondary winding 22 of the transformer 23.
The electronic discharge device shown in fig.15 is constructed without the plate 6. In this device, the cylindrical electrode 75 performs the functions of a second plate, in particular as described on the occasion of the description. of fig.ll. Use is made here of an asymmetrical arrangement of the control electrodes such as that used for fig. 13. A tube of this construction can be used in an asymmetric frequency changer circuit of the type.
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shown in fig. 16. In this arrangement there is, connected by a transformer 81, a voltage source having a frequency f1, intended to adjust the deflection of the electron currents between the two plates 5 and 75.
The transformer 81 comprises two secondary winding sections 82 and 83, connected in series between the control electrodes 3 and 4 by the coupling capacitor 84. A voltage source having a frequency f2 is also provided, and its voltage is supplied simultaneously. to electrodes 3 and 4, in order to regulate the emission of electrons. In the connections between the source f2 and the control electrodes is inserted the transformer 85 comprising a primary winding 86 and the two secondary windings 87 and 88. The output circuit connected between the plates 5 and 75 and the cathode 2 comprises the primary winding of a transformer 89 to which is connected, at the tap 90, the positive terminal of a source of plate voltage + B.
The principle of operation of the circuit shown in fig. 16 is the same as that of the circuit shown in fig. 6. The winding ratios of the coupling transformers are set so as to compensate for the asymmetry produced by the arrangement. asymmetric control electrodes 3 and 4 and plates 5 and 75. In both cases, the relative numbers of turns of the transformers are such that the voltage having the frequency f1 does not influence the emission of electrons and that the voltage having the frequency f2 does not appear between the two plates.
In Fig. 17 is shown yet another modification to the improved electronic discharge device. In this embodiment, two additional electrodes, comprising a helical suppression grid 92, are in the device in addition to the elements described in connection with FIG. 15.
A frequency changer circuit comprising an electronic discharge device having the aforementioned two additional electrodes is shown in Fig. 18. In this arrangement,
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the suppression grid 92 is shown as being connected in the tube to the cathode 2, while the screen grid is connected to the positive + screen terminal, so that the latter grid is maintained at a positive potential lower than that of the plates 5 and 75. The basic operation of this arrangement is essentially the same as that of each of the frequency changing circuits described above, so it is not necessary to give further explanation here. on this subject.
In the electronic discharge device shown in Fig. 19, the metal cylinder 75 acts as a single plate, while the helical electrode 93 acts as a screen grid. A helical suppression grid 94 is provided; it is interposed between the electrode 93 and the plate 75. The circuit connections for the application of this electronic discharge device to a frequency changer circuit are shown in fig.20. This arrangement differs from that shown in fig.16 only in that it uses a single plate; the screen grid is formed by the electrode 93, and the electrode 94 is connected to the cathode 2 in order to form a suppression grid.
In the electronic discharge device shown in fig. 21, an additional control electrode 95 is provided between the cithode 2 and the interposed helical control electrodes 3 and 4. When it is connected in a frequency changer circuit, this electrode acts independently of control electrodes 3 and 4 to regulate the emission of electrons from cathode 2 to plates 5 rt 6, and control electrodes 3 and 4 act alone to deflect electron currents alternately from the one of the plates to the other.
It is not essential that the turns of the control electrode 95 are opposite those of the control electrodes 3 and 4, but if they are opposite them as shown in fig. 21, they tend to prevent electrons from reaching electrodes 3 and 4, even if those--.
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these have a slightly positive potential. They can allow small or non-negative potential of control electrodes 3 and 4 at terminal 25, which provides an increase in normal emission. A frequency changer circuit in which the tube of FIG.
21 is shown in fig. 22. It can be seen that the only difference between the circuit shown in this figure and that shown in fig. 6 consists in the fact that one terminal of the winding 22 is connected to the additional electrode 95 instead of the electrodes 3 and 4 through the winding 17 and that the other terminal of the winding 22 is connected to a separate source of potential will burn out terminal 25 '
The embodiment of the electronic discharge device shown in FIG. 23 includes the two plates 5 and 6, cathode 2 and a single electrode 96 for controlling the emission of electrons from cathode 2 to the two plates. This electronic discharge device acts as a relay to the regulation of the electron emission in a manner analogous to the usual triode vacuum tube.
However, with respect to the adjustment of the electron deflection, this device does not exert a relay action; here it acts in a manner analogous to the action of a straightener. For this reason, in the circuit shown in fig. 24, which comprises a device having the construction shown in FIG. 23rd, the plates 5 and 6 are connected by blocking capacitors 97 and 98 to the secondary of a transformer 99 which receives through the terminals of its primary winding a current having a radio frequency f1. A voltage having a frequency f2 can be applied by a transformer 100 to the electrode 96, in order to vary the emission of the electrons at a frequency f2 which actually varies the resistance between the plates 5 and 6. at the same frequency f2.
This latter frequency can be considered to be the modulation frequency. It follows that a
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compound potential difference is formed between plates 5 and 6 and that this compound potential difference is the sum or the difference of the frequency f2. By suitable arrangement of the filter 101 connected to the plates 5 and 6, a voltage having a frequency equal to the sum or the difference of the frequencies f1 and f2 can be developed at the output terminals of the filter.
In fig. An embodiment of the improved electronic discharge device is shown which is particularly suitable for use in a frequency multiplication system. The physical embodiment of the present invention comprises the cathode 2, enveloped by the two interposed helical control electrodes 3 and 4 and, at a greater radial distance, by the two interposed helical plates 5 and 6. The two interposed helical plates 5 and 6. The noted elements are enclosed in the cylindrical body 75. The application of this embodiment of the present invention to a frequency doubling system is shown in FIG. 26.
The two control electrodes 3 and 4 are connected to the respective terminals of the secondary winding of a transformer 102 and the two plates are connected together to form a single electrode 103 which is located between the control electrodes and the metal cylinder. 75, like a screen grid. The output circuit of the system comprises the primary winding of a transformer 104 connected between cylinder 75, which acts. as the plate, and the cathode 2 by means of the capacitors 105 and 106, which shunt the source of potential + B used to excite the electrodes 75 and 103. It is understood that the control electrodes receive the correct negative potential by application to the voltage between terminals 107 and 108.
When the system doubling the frequency shown in fig. 26 is in use, the electrostatic field between the control electrodes periodically reverses the pola-
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rite, and the electron currents deviate towards one or the other of the two electrodes 5 and 6 comprising the screen grid 103. In addition, while each reversal of the electrostatic field between the two control electrodes 3 and 4, the Electron currents are directed between the two electrodes 5 and 6 and towards the plate 75. It follows that during each cycle of the alternating voltage applied to the control electrodes, the electron currents are directed twice between the electrodes. plates 5 and 6 and towards plate 75.
In this way the frequency of the alternations of the plate current is twice the frequency of the adjustment voltage applied to the transformer 102. This system can be used advantageously in transmission systems of the frequency modulation type.
Although the adjustment of the electron deflection has been described as comprising two control electrodes which, by their electrostatic action on the electron currents, produce the desired alternating deflection of the electron currents towards each of the two plates, it is Similar operation can be achieved by using a variable magnetic field to produce the desired electron current deflection. For this reason, fig.
27 shows an electronic discharge device comprising a cathode 109 around which are arranged concentrically a plurality of axially extending wire-shaped grid sections 110 which are interconnected in the tube such that they form a solid-state electrode. control. Arranged concentrically with respect to cathode 109 are several axially extending wire-like plate sections 111, which are alternately interconnected in the tube, to form two interposed electrodes. The number of grid sections is half that of the tackle sections. Each grid section faces the passage between two sections
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of adjacent plates.
A screen 112 surrounds these elements and is, in turn, surrounded by a hollow envelope 113 having a sufficient degree of vacuum to perfectly ensure pure emission of electrons. In order to reduce the eddy currents in the screen, there is provided in the latter a slot 112 'which extends longitudinally along the screen.
In order to deflect the electron currents between the two plates, a coil 114 is placed around the shell and encloses the connections for excitation by a suitable adjustment current.
Fig. 28 shows a frequency changer circuit having an electronic discharge device constructed as shown in FIG. 27. In this circuit, a source of alternating current having a frequency f1 is connected to the terminals of the winding 114 and a second source of alternating voltage having a frequency f2 is connected, through the transformer 116, to the electrode of emission control 115 formed by the connected wire-shaped sections 110. The control electrode 115 receives the just negative potential of a voltage source (not shown) inserted between the cathode and terminal 117 and shunted by a bypass capacitor 118.
The two plates 119 and 120, formed by the alternately connected wire-shaped sections are connected to an output circuit which comprises the input terminals of a filter 121 and a + B plate voltage source shunted by a bypass capacitor 122.
In the operation of the circuit shown in fig. 28, the emission of electrons from cathode 109 to the two plates varies at the frequency f2 by virtue of the voltage applied to the control electrode 115. The electron currents emitted in the direction of the two plates deflect alternately towards one and then towards the other of the two plates by the alternating magnetic field produced in the discharge device by the winding 114. The foregoing fails.
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It can be seen that in this modification of the present invention the deflection of the electron currents is accomplished magnetically, which is different from the other modifications already described, in which the electrostatic deflection of the electrons is used to produce the desired adjustment action.
Although in some of the embodiments of this improved electronic discharge device the control electrodes and the plates have been described as being helical in shape, it goes without saying that they can have any other shape: depart from the spirit of the invention. Thus they can have the form of interposed coaxial annular sections or turns, each of the turns being in a plane and all the turns of each of the electrodes having the same diameter. Certainly, the various turns of each of the ele trodes would, in this case, be electrically connected. Said more generally; The turns of the elements having the shape just indicated or the helical shape can have any desired configuration, for example be flattened or elliptical.
Alternatively, the two intercalated electrodes can be formed of sections located in the same plane, the sections of one of the electrodes alternating with the corresponding sections of the other and being located close to each other. It should be noted here that the term "section" indicated in this description is used in its broadest sense to denote one of the elementary components of any form of electrode.
For example, in the helical form described, although the electro, des are indeed continuous helices and the current of electrons is really continuous, in order to facilitate the explanation of the operation of the tube, the electrodes can be regarded as comprising several elementary rings or sections, and the current of electrons can be regarded as being composed of several absolutely annular currents united by the adjacent sections of the two
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electrodes. In such a construction, the term “section” therefore relates to any simple elementary component.
In the plane shaped electrode, the term section "refers to any single conductor electrically connected to the common connection between the various conductors.
It should also be noted that the term "intercalated" is used in this description to indicate very broadly the relationship of the two electrodes by which corresponding elementary sections, or surfaces, of each of the electrodes directly exposed. at the cathode alternate with corresponding sections, or surfaces, on the other, whether or not these sections or surfaces are actually at equal distances from the cathode.
For example, in the embodiment of the improved device, in which the corresponding turns or sections of the two control electrodes have different diameters and do not face each other, the electrodes can be considered to be. interspersed.
Again in the embodiment in which only one helical plate is provided and in which the cylindrical electrode is connected to function as a second plate, the helical inner surface of the control electrode being between the two. turns of the helical electrode and directly exposed to the cathode can be regarded as a plate interposed with the helical plate because the electron currents alternately deflect between the sections of this surface and the turns of the helical plate.
Although the above description relates to what are considered to be preferred embodiments of the present invention, it goes without saying that this does not limit the invention, since any modifications to the structure of the device. electronic discharge and employed circuits can take place without departing from the spirit of the invention.
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