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Système de modulation.
La présente invention concerne des systèmes de modulation et plus particulièrement des systèmes de ce type convenant pour" être utilisés dans des circuits de transmission haute fréquence tels que par exemple ceux employés dans les systèmes d'émission et de récep- tion radiophonique.
La conversion de fréquence, ou modulation, dans des circuits de transmission haute fréquence est jusqu'à présent obtenue généralement par application
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simultanée de deux tensions alternatives de fréquences données à un seul tube à vide thermionique ou à deux tubes à vide thermioniqùes connectés en relation balancée, afin d'obtenir ainsi des variations de l'émission d'élec- trons qui, par suite des caractéristiques non-linéaires de tels tubes, comprennent des composantes ayant des fré- quences respectivement égales à la somme et à la diffé- rence des fréquences données.
Il est bien connu que le courant d'émission d'électrons dans un tube thernionique est substantiellement proportionnel à la puissance 3/2 de la tension combinée effective qui le règle lorsque . cette tension est unidirectionnelle-et est zéro lorsque cette tension combinée se trouve dans une autre direction.
Ce type de caractéristique non-linéaire entraîne des dis- torsions des oscillations de sortie, ce qui représente souvent une perturbation.
En pratique, on a principalement au recours à deux moyens pour éliminer les distorsions susmentionnées. Le premier de ces moyens, qui est applicable lorsque les tensions appliquées ne sont que petites consiste dans une limitation des variations de tension à une gamme si bas- se de la courbe caractéristique du tube que la partie de cette courbe utilisée peut être considérée en pratique comme étant parabolique, pendant que le courant d'émission ne renferme aucun terme important d'un ordre plus haut que le carré. Ce terme quadratique a trois parties respec- tivement proportionnelles au carré de chacune des tensions et au produit des deux tensions, dont la dernière renfer- me les composantes désirées ayant la fréquence de somme et la fréquence de différence.
On pourra constater que en employant ce moyen, la distorsion est réellement élimi- née, à la condition que les composantes représentant le carré de chacune des tensions puissent être séparées par filtrage, ce qui notamment ne peut pas toujours se faire.
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Le second moyen, qui convient lorsqu'on doit appli- quer de fortes tensions, consiste à utiliser, dans le circuit de plaque du tube de réglage, une résis- tance qui est élevée par rapport à la résistance de plaque intérieure du tube au-dessus du point de li- mite du courant de plaque et deuxièmement à moduler le tube au delà du point de limite, de telle façon que la courbe caractéristique combinée du tube avec la résistance extérieure se compose d'une partie dans laquelle le courant est zéro et d'une partie qui est déterminée principalement par la résistance extérieure et qui est également presque linéaire lorsqu'elle est considérée seule.
A la sortie du convertisseur de fréquence de type général décrit ci-dessus, certaines com- posantes de distorsion sont éliminées lorsque deux tubes thermioniques sont utilisés dans une relation balancée.Il a été proposé d'employer pour la conver- sion de fréquence, au lieu de deux tels tubes, un tube à vide thermionique ayant deux plaques, deux élec trodes de contrôle et une seule cathode. Des tubes de cette construction n'ont pas été employés sur une vaste échelle dans l'application susmentionnée parce qu'en- tre autres, leur disposition a été telle qu'une va- riation relativement grande de la tension de réglage appliquée entre les électrodes de contrôle est requise pour produire la variation désirée dans la division du courant entre les plaques; il s'ensuit qu'un tube uni- que de ce type est inférieur en fonctionnement à deux triodes séparées.
De plus, leur disposition n'élimine pas entièrement la distorsion à la sortie parce que la variation se présentant dans la division du cou- rant entre les laques n'est pas directement propor-
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tionnelle , la tension effective appliquée entre les électrodes de contrôle.
Dans une autre demande de brevet du même inven- teur se trouve décrit un dispositif à décharge élec- tronique à deux plaques qui constitue une construction nouvelle et dont le fonctionnement est une nouveauté technique. Ce fonctionnement est tel que la variation dé' sirée de la division du courant entre les deux plaques peut être effectuée avec des variations relativement petites et qu'elle est absolument proportionnelle à la tension derégalge. Dit en résumé : cedispositif à dé- charge électronique perfectionné comprend une cathode, deux plaques situées très près l'une de l'autre, et des organes de réglage.
Les éléments de cet ensemble sont disposés de telle façon quelles électrons émis par la cathode dans la direction des plaques sont divisés ef- fectivement en plusieurs courants parallèles qui dé- vient périodiquement et alternativement de chacune des deux plaques vers l'autre en concordance avec les va- riations d'un réglage périodique., permettant d'obtenir ainsi les variations désirées de la division du courant entre les deux plaques. Avec une telle disposition des éléments du tube, un changement relativement petit du réglage est largement suffisant pour faire dévier les courants d'électrons de l'une des plaques à l'autre et produire ainsi les variations désirées de la division du courant entre les deux plaques.
Par le fait que 1' intervalle entre les plaques est très petit, le chan- gement de direction des courants d'électrons est si petit que la division des électrons entre les deux plaques est absolument proportionnelle à la tension de réglage jusqu'au point auquel les courants d'élec- trons sont entièrement déviés de l'une des plaques à l'autre.
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Diverses dispositions des éléments du tube peu- vent être employées pour obtenir l'action décrite ci- dessus. Une construction qui peut convenir pour obte- nir la séparation effective des électrons en plusieurs courants et la déviation alternative des courants dans la direction de l'une et ensuite de l'autre des deux plaques, comprend deux électrodes de contrôle formées en hélices " intercalées ", disposées coaxialement au- tour de la cathode et déplacées de cette dernière soit de distances égales soit de distances inégales, ainsi que deux plaques semblables formées en hélices " in- tercalées " qui entourent les électrodes de contrôle et ont le même pas hélicoidal que les éléments de contrôle.
Avec cette disposition et les spires respectives des plaques et des électrodes de contrôle qui se font face, c'est-à-dire se trouvent dans la même voie hélicoidale autour de la cathode, les électrons Anis de la cathode vers lesplaques peuvent être considérés comme étant di- visés en plusieurs courants parallèles qui peuvent dé- vier de l'une des plaques à l'autre en réponse à des variation\,périodiques du champ électrostatique pro- duites par une tension de réglage périodique appliquée entre les électrodes de contrôle. Avec cette construc- tion, l'émission totale d'électrons aux plaques peut être réglée par une seconde tension appliquée dans le même sens entre la cathode et les électrodes de con- trôle.
Dans une variante du mode de réalisation de ce dispositif à décharge électronique perfectionné, bute l'émission d'électrons de la cathode aux deux plaques est réglée par me électrode additionnelle. Dans ce cas, les électrodes de réglage décrites ci-dessus agissent seulement comme étant une partie des moyens de dévia- tion des courants d'électrons de l'une des plaques à l'autre.
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Dans une autre variante du mode de réalisation de ce dispositif à décharge électronique perfectionné, une électrode de contrôle unique est prévue à l'intérieur du tube pour régler l'intensité de l'émission d'élec- trons de la cathode. Dans ce cas, la déviation des cou- rants d'électrons est obtenue par un champ électroma- gnétique excité par un courant de réglage variable. Les organes de réglage électromagnétique peuvent être réa- lisés sous forme d'un enroulement monté à l'extérieur de l'enveloppe du tube et disposé coaxialement avec les éléments du tube.
Le but de la présente invention est de créer un système de conversion de fréquence comprenant un dispo- sitif à décharge électronique possédant les caractéris- tiques de fonctionnement d'écrites dans les paragraphes ci-dessus et capable de fonctionner d'une manière per- fectionnée pour produire la modulation désirée d'une fréquence par une autre avec le moins de distorsion possible à la sortie convertie.
Conformément à la présente invention, l'objet précité est obtenu en réalisant un système de conver- sion de fréquence dans lequel deux sources différentes de tensions alternatives ayant les mêmes fréquences différentes sont reliées aux organes de réglage du dis- positif de réglage à décharge électronique du type gé- néral décrit ci-dessus, de telle façon que l'une des tensions agisse pour régler l'émission totale des élec- trons de l'une des plaques à l'autre et que l'autre ten- sion agisse pour régler la déviation des courants d' électrons alternativement vers l'une ou l'autre des deux plaques.
Avec cette disposition, une tension d'une fré- quence peut être modulée par celle d'une autre fréquen- ce et la tension de la fréquence de somme ou de dif- férence peut être choisie au moyen de circuits filtres
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convenables efficacement reliés ou accouplés au circuit de plaque du dispositif.
Lorsque les deux sources sont reliées de cette manière pour exercer les deux actions de réglage sur les courants d'électrons, la relation en- tre la tension appliquée aux organes de réglage de la déviation et la variation qui en résulte dans la division du courant entre les deux plaque sont absolument linéai- res dans une vraiment grande gamme d'amplitudes de la tension de réglage de la déviation, aussi longtemps que les variations de cette tension ne sont pas suffisantes pour produire une déviation complète des courants d'élec- trons de chacune des deux plaques à l'autre. Il est en- tendu que la disposition est telle que le réglage de la déviation n'affecte pas l'émission totale des électrons parce que cela entraînerait de la distorsion comme déjà décrit.
' L'action faisant l'objet de la présente invention peut être obtenue par différents modes de réalisation.
Dans celui où les organes de réglage comprennent les deux électrodes de réglage hélicoidales " intercalées ", l'une des sources de tension peut être connectée direc- tement entre les deux électrodes, afin d'assurer l'ac- tion de déviation d'électrons à la fréquence de cette tension, tandis que la seconde source peut être connec- tée entre les deux électrodes et la cathode, afin de faire varier l'émission totale d'électrons aux deux pla- ques à la fréquence de la seconde source.
Avec cette dis- position, les deux variations modifient le courant cir- culant dans le circuit entre les deux plaques et il en résulte la modulation de la tension d'une fréquence par celle de l'autre, ce qui donne des composantes de fré- quence de battement qui peuvent être transmises sélecti- vement aux bornes de sortie d'un filtre de construction
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convenable inséré dans le circuit de plaque. En varian- te, en cas d'emploi d'un dispositif à décharge électroni- que ayant des électrodes de contrôle ou des plaques, ou les deux,disposées asymétriquement, les éléments du circuit sont proportionnés de telle façon que se trouve obtenue une asymétrie de l'action de réglage de la ten- sion entrainant la déviation des courants d'électrons.
Dans ce cas, la tension n'affecte pas l'émission totale d'électrons parce que la disposition générale des cir- cuits reste la même. Dans une autre variante, l'action de déviation des courants d'électrons est obtenue .par un champ électromagnétique variable ; des tensions de réglage est utilisée pour produire les variations' de l'autre champ. D'autres changements des dispositions générales décrites ci-dessus représentant des applica- tions spéciales sont décrite dans la description dé- taillée ci-après.
Sur les figures 1, 2 et 3 des plans joints à la présente description se trouve montré un mode de réalisation du dispositif à décharge électronique faisant l'objet de l'autre demande de brevet susmention- née. Ce dispositif est montré comme comprenant plusieurs éléments qui peuvent être supportés par une pièce de pres- sion de n'importe quelle manière désirée. Pour faciliter l'explication de l'invention, l'enveloppe évacuée dans laquelle doivent être montés les éléments du dispositif à décharge électronique ne sont pas montrés sur le plan.
Il va de soi qu'on peut employer n'importe quelle sorte d'enveloppe, à la condition qu'elle soit évacuée à un de- gré suffisant pour assurer une émission d'électrons abso- lument pire. Les fonctions du dispositif sont exercées par une cathode 2, qui peut être du type à chauffage direct ou indirect,deux électrodes, ou grilles,de contrôle 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 réalisation
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de ce dispositif à décharge électronique perfectionné, les électrodes de contrôle 3 et 4 sont construites sous forme d'hélices " intercalées " disposées coaxialement à des dis- tances égales de la cathode cylindrique 2, et elles sont posées entre la cathode 2 et les deux plaques 5 et 6. Les plaques 5 et 6 sont construites de manière analogue sous forme d'hélices " intercalées " ayant le même pas et la même direction de spires que les électrodes de contrôle.
2 sont disposées coaxialement par rapport à la cathode/et entourent les électrodes de contrôle 3 et 4.
Bien qu'on puisse employer n'importe quelle sor- te de support, le type montré est à préférer parce qu'il assure la rigidité nécessaire de la construction pour main- tenir les électrodes respectives dans leurs justes posi- tions réciproques. Ce mode de réalisation comprend 4 mon- tants métalliques 8,9,10 et 11 destiné à porter les pla- ques 5 et 6, des pièces d'isolement 12 ayant chacune le long de chacun de leurs bords des creux dans lesquels prennent les enroulements des plaques et les enroulements des électrodes de contrôle, de sorte qu'ils sont tenus entre eux à des distances convenables.
Les montants mé- talliques 8 et 9 peuvent être soudés par joints aux spires de la plaque 5 à des points dépacés de 1800 et ils possèdent des parties échancrées 13 voisines des spires de la plaque
6 pour éviter toute connexion électrique entre les deux plaques dans le tube. De même, les montants métalliques 10 et 11 peuvent être soudés par joints à la plaque 6 et ils possèdent des parties échancrées 13 pour éviter une con- nexion électrique entre les deux plaques. Comme montré sur la fig.2, l'écran 7 peut avoir des creux 14 s'étendant lon- gitudinalement pour recevoir les quatre montants 8 t y compris 11 et permettre d'obtenir un écartement convenable de l'écran par rapport aux plaques sans connexion électrique entre ces organes.
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La position réciproque des électrodes est montrée sur la fig.3. On peut voir que les spires de l'une des électrodes de contrôle et les spires de l'une des plaques sont situées dans le même hélicoide et se font face l'une l'autre. Conformément à cela, les surfaces d'intersection de l'électrode de contrôle 3 et de la plaque 5 se trouvent sur une même ligne qui est perpendiculaire à la cathode 2 et passe par la plaque 5. De même,dans le même plan, les surfaces d'intersection de l'électrode 4 se trouvent sur une ligne qui est perpendiculaire à la cathode 2 et . passe par la plaque 6.
Avec cette disposition des éléments, les deux élec- trodes de contrôle agissent pour séparer en plusieurs cou- rants les électrons circulant vers les plaques. Par exem- ple, chacune des spires de chacune des plaques hélicoidales et des électrodes de contrôle peut être considérée comme étant une section de l'électrode dont elle constitue une part, les diverses sections,ou spires, étant reliées en- semble, à leurs extrémités, de telle façon qu'elles forment un élément continu.
Considérés de cette manière, la voie hélicoïdale qui s'étend absolument perpendiculairement de la cathode et entre chaque des paires voisines de spires seules des deux électrodes de contrôle peut être décrite comme constituant une voie pour un seul courant d'électrons, et cette voie est parallèle à la voie du courant circulant dans la voie hélicoïdale qui est perpendiculaire à la cathode et s'étend entre les paires voisines suivantes de spires seu- les des électrodes de contrôle.
L'intensité de l'émission des électrons peut être réglée par l'action combinée des deux électrodes de contrôle, Par conséquent, si les potentiels instanés des électrodes 3 et 4 par rapport à la cathode 2 sont égaux et varient de manière égale et simultanée, comme c'est la cas par application de la même composante instanta- née d'une tension périodique aux deux électrodes, l'inten- site de l'émission d'électrons variera en concordance faisant
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ainsi varier la grandeur du courant circulant de l'une ou l'autre des plaques 5 et 6 à la cathode 2. De plus, la direction des courants d'électrons peut varier par variation du champ électrostatique produit entre les deux électrodes 3 et 4.
Dans ce cas, la proportion des électrons émis qui atteindra l'une des plaques sera plus grande que celle qui atteindra l'autre plaque.
Considérant donc les deux plus basses spires des élec- trodes de contrôle et des plaques montrées sur la fig.
3, si l'électrode 3 est rendue alternativement plus né- gative par rapport à la cathode 2 que l'électrode 4, de telle façon que le champ électrostatique existant entre les deux électrodes varie, les électrons dévient alternativement vers l'une et ensuite vers l'autre des plaques 5 et 6. Pour cette raison si une tension alter- native est imprimée entre les électrodes de contrôle 3 et 4, les courants d'électrons dévient alternativement de chacune des plaques vers l'autre plaque.
Il est entendu que la division des courants d'élec- trons entre les deux plaques sera moint influencés par les potentiels relatifs des deux plaques. Par exemple, si la plaque 5 est rendue plus positive par rapport la cathode 2 que la plaque 6, les électrons seront at- tirés avec une plus grande intensité vers la plaque 5 et Vioe-versa. Cependant, comme les deux plaques sont situées à une plus grande distance de la cathode que les électrodes de contrôle, de telles variations de ces potentiels relatifs ont un effet moindre sur la di- vision des courants d'électrons entre les deux plaques que celui des variations des potentiels relatifs des électrodes de contrôle 3 et 4.
On peut voir aussi que les électrons qui passent entre les plaques 5 et 6 sont attirés en retour à ces plaques, du moins en partie, mais que quelques-uns peu- vent atteindre l'écran 7, surtout si le potentiel de
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l'écran n'est pas assez négatif pour vaincre la véloci- té initiale des électrons. Afin de réduire cetteten- dance le plus possible l'écran 7 peut recevoir un poten- tiel 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 donner ce potentiel négatif et relier directement l'écran 7 à la cathode 2.
L'écran 7, qui enveloppe les plaques 5 et 6, est pré- vu pour trois buts. D'abord, cet écran évite que les - électrons passant entre les plaques ne s'accumulent sur la surface intérieure de l'enveloppe du tube et il évite ainsi qu'une charge électrostatique indésirable ne se forme sur cette surface. Ensuite, l'écran réduit l'émis- sion secondaire délectrones de la plaque poins positi- ve pour un moment vers la plaque plus positive. Troisiè- mement, l'écran agit comme un écran électrostatique pour réduire les accouplements capacitifs entre les circuits d'entrée et les circuits de sortie reliés à ce disposi- tif. L'écran convient tout particulièrement pour rédui- re l'accouplement capacitif entre les deux électrodes de contrôle d'une part et les deux plaques d'autre part.
De plus, afin de réduire l'émission secondaire d'électrons de l'une desplaques vers l'autre et d'obtenir une diminu- tion de la capacitance entre les deux électrodes, l'écran 7 peut être pourvu de pièces hélicoidales pliéees vers l'intérieur, ou ailerons (non montrés), qui s'étendent en- tre les deux plaques. Lorsque l'écran est relié à la catho- de, ces ailerons agissent absolument comme une électrode de suppression telle qu'on en emploie dans la pentode usu- elle.
Sur la fig. 4 est montrée un mode de réalisation du système de modulation faisant l'objet de la présente inven- tion qui comprend un dispositif à décharge électronique ayant les caractéristiques de construction et de fonctino-
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nement décrites ci-dessus. Dans ce système, les électrode d'entrée 3 et 4 du dispositif à décharge électronique sont reliées aux bornes de l'enroulement secondaire 17 d'un transformateur 18 dont le primaire 19 rest relié à une sour- ce (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 shunt 21 et l'en- roulement secondaire 22 d'un transformateur 23,L'enroule- ment primaire 24 du transformateur 23 est relié à une se- conde 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, une source (non montrée) de potentiel de grille peut être branchée entre les bornes 25 et 26, le côté négatif de cette source étant relié à la borne 25.
Les plaques 5 et 6 du dispositif à décharge électronique sont reliées aux bornes d'entrée d'un système de filtres, indiqué en schéma par 28. Les bornes de sortie de ce sys- tème peuvent être reliées à tout circuit d'utilisation dé- siré (non montré). Les circuits entre les plaques 5 et 6 et la cathode 2 comprennent aussi une source de tension de plaque, indiquée par +B et shuntée par un condensateur 27.
On constate que la tension ayant la fréquence f2 est appliquée simultanément à chacune des électrodes de con- tr8le 3 et 4, afin de faire varier le potentiel moyen de celles-ci par rapport à la cathode 2 vers lesplaques 5 et 6 est réglée en concordance avec lesvariations de la tension alternative appliquée aux bornes de l'enroulement primai- re 20. De plus, les électrodes de contrôle entraîne les électrons émis à se séparer en plusieurs courants comme expliqué ci-dessus. Par suite du potentiel positif des pla- ques, ces courants se dirigent vers les plaques.
En même temps que le réglage de l'émission d'électrons, les cou- rants d'électrons formés comme indiqué ci-dessus dévient
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alternativement de l'uen des plaques vers l'autre par le champ électrostatique produit entre les deux électrodes de contrôle 3 et 4 par la tension alternative appliquée aux bornes de l'enroulement primaire 19. Potr cette raison, pan- dant !l'un des demi-cycles de la tension appliquée au trans- formateur 18, la polarité du champ électrostatique produit en- tre les électrodes de contrôle 3 et 4 fait dévier les cou- rants d'électrons vers la plaque 5, tandis que pendant l'autre demi-cycle, le champ électrostatique fait dévier les courants d'électrons vers la plaque 6.
De cette manière, le courant de plaque circulant vers la cathode 2 provient alternativement principalement de l'une et ensuite de l'autre des plaques 5 et 6 avec une périodicité déterminée par la fréquence de la tension appliquée au transformateur 18. En même temps, la gran- deur de ce courant de plaque varie par suite des variations de l'émission d'électrons produites par la tension appliquée aux bornes d'entrée du transformateur 23. En circulant dans les impédances du filtre 28, le courant de plaque produit entre les plaques 5 et 6 une différence.de potentiel qui a une fréquence f1, mais qui est modulée à une fréquence f2.
Il en résulte réellement la production de deux différences de potentiel dont les fréquences sont fl+f2 et f1-f2. Le filtre 28 peut être sélectif pour transmettre à ses bornes de sortie une tension ayant l'une ou l'autre des deux com- posantes de fréquence indiquées. On peut voir que, par sui- te de la symétrie de cette disposition, aucune 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 du couplage entre les circuits d'entrée et de sortie connectés avec celles-ci. Ce couplage est souvent très désagréable et est généralement rendu négligeable par in- sertion d'une grille-écran entre les électrodes de con- trôle et la plaque. Dans le mode de réalisation de l'in- vention décrite ci-dessus, ce moyen n'est pas nécessaire
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pour autant qu'il s'agisse de couplage entre les circuits d'entrée et de sortie, carce que ce système se neutralise de lui-même dans la plupart des cas.
Ceci est dû en par- tie au fait que chacune des électrodes de contrôle blin- de partiellement l'autre électrode de contrôle et au fait que chacune des plaques blinde partiellement l'autre pla- que, mais cela est dû principalement au fait que chacune des plaques a une capacitance presque égale ( avec des effets opposés ) aux deux électrodes de contrôle et au fait que chacune des électrodes de contrôle a de même une capacitance presque égale aux deux plaques.
Sur la fig.5 est montré un mode de réalisation de la présente invention qui peut, en cas d'ajustement convenable des éléments du circuit, être employé al- ternativement comme oscillateur-modulateur pour un récepteur superhétérodyne. Le système montré diffère de celui montré sur la fig.4 en ce que la seconde sour- ce de tension alternative comprend un circuit de réso- nance accordable qui est maintenu en oscillation con- tinue par application d'une tension alternative ayant la fréquence du circuit de résonance et dérivée du circuit de sortie de l'oscillateur-modulateur.
En résumé: ce sys- tème comprend un transformateur 29 ayant un enroulement primaire 30 qui est.traversé par le courant porteur modu- lé dérivé d'une partie précédente du récepteur et un 'en- roulement secondaire 31 pour appliquer la tension por- teuse modulée entre les électrodes de contrôle 3 er 4.Le circuit de plaque comprend l'enroulement primaire 33 d' un transformateur 32, connecté entre les deux plaques 5 et 6, le circuit primaire 33 étant shunté par deux con- densateurs 34 et 35 montés en série.
L'émission totale d'électrons de la cathode 2 vers les plaques 5 et 6 est réglée par la tension développée entre les bornes d'un circuit de résonance 36 comprenant une inductance en parallèle 37 et un condensateur varia- ble 38. Ce circuit est connecté entre chacune des deux/
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électrodes de contrôle 3 et 4 et la cathode 2, par un con- densateur 39 et les deux sections de l'enroulement secon- daire 31. Afin de maintenir le circuit de.résonance 36 en oscillation continue à sa fréquence de résonance naturelle, se trouve prévue une voie de réaction qui comprend un enrou- lement 40 relié à un point médian 41 de l'enroulement 33 et qui est accouplé inductivement à l'inductance 37.
Il convient de faire remarquer que les deux branches du cir- cuit de sortie sont reliées à la cathode 2 par la connexion commune qui comprend l'enroulement 40 et une source de ten- sion de plaque +B shuntée par un condensateur haute fréquen- ce 42. Il convient aussi de faire remarquer que s électro- des de contrôle 3 et 4 peuvent être portées au juste poten- tiel négatif par rapport à la cathode 2 en appliquant entre les bornes 43 et 44 une source de tension unidirectionnelle de valeur convenable.
Lorsque le système oscillateur-modulateur montré sur la fig. 5 doit agir comme étage de conversion dans un récepteur du type superhétérodyne, l'enroulement primai- re 30 peut être relié au circuit de sortie de l'étage pré- cédent de l'amplificateur haute fréquence, dans le but d'appliquer entre les électrodes de contrôle 3 et 4 une tension porteuse haute fréquence modulée reçue. Cette ten- sion fait dévier les courants d'électrons développés dans le dispositif à décharge électronique alternativement vers chacune des deux plaques 3 et 4, afin de produire des va- riations de la division du courant de plaque en concordan- ce avec la fréquence du porteur arrivant.
Comme le drcuit de plaque de ce système est symétrique par rapport à la cathode 2, la composante de fréquence porteuse de ce cou- rant est contrebalancée dans l'enroulement 33, de sorte qu' il ne se présente aucune composante de tension de fréquence porteuse entre le point médian 41 et la cathode 2.
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En service, la somme des deux courants de plaque pas- se par l'enroulement 40, et une tension est fournie ainsi au circuit de résonance 36. Ce circuit peut être ajusté, au moyen du condensateur variable 38, à une fréquence de résonance au-dessus ou au-dessous de la fréquence porteuse et différant de celle-ci de toute valeur déterminée d'avan- ce. En supposant un tel ajustement du circuit 36, on voit que se trouve développée entre les bornes du circuit une tension alternative qui est appliquée entre chacune des deux électrodes de contrôle 3 et 4 et la cathode 2, afin de faire varier, de la manière déjà décrite, l'émission totale d'électrons vers les plaques en même temps que la division des courants d'électrons entre les plaques.
De telles variations de l'émission totale d'électrons vers les plaques modulent le courant alternatif produit par le réglage de la déviation, afin d'obtenir des composan- tes de fréquence de battement dans le courant de plaque affluant à la cathode 2. Ces composantes de fréquence de battement ont des fréquences égales aux fréquences de somme et de différence entre les fréquences modulées et les fréquences modulatrices. Il est entendu que la com- posante alternative du courant circulant dans l'enrou- lement 40 contient seulement un courant de la fréquence modulatrice qui est, à la vérité, la fréquence déter- minée par le circuit de résonance 36.
Lorsqu'on accorde les circuits reliés à la bobine-33 à la fréquence de battement désirée, qui, dans un récepteur à changement de fréquence, est modulée comme moyenne fréquence par les oscillations basse fréquence, il ne sera fourni aux parties suivantes du récepteur que cette fréquence de battement choisie.
Par ajustement du condensateur 38 montré sur la fig.
5, le circuit 36 peut aussi être accordé à la fréquence porteuse des oscillations de réception, de sorte qu'on obtient le fonctionnement d'un récepteur homodyne.
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Sur la fig.6 est montré un oscillateur-modulateur qui peut être employé pour moduler une tension haute fré- quence à une tension basse fréquence et qui est tout par- ticulièrement utile pour des essais en laboratoire. La dis- position comprend un circuit de résonance haute Séquence accordable 45 ayant comme éléments une inductance en paral- lèle 46 et un condensateur variable 47, ainsi qu'un cir- cuit de résonance basse fréquence accordable 48 ayant com- me éléments une inductance 49 et un condensateur variable 50. Le circuit de résonance 45 est inséré entre les éleq- trodes de contrôle 3 et 4 et il est accouplé inductivement à une inductance 51 insérée entre les plaques 5 et 6. Le circuit 48 est inséré entre chacune de ces deux électrodes de contrôle et la cathode 2.
Il est accouplé inductivement à une inductance 52 qui est reliée au point médian 53 de 1' inductance 51 et il constitue une part de la partie commu- ne des deux branches du circuit de plaque qui s'étend res- pectivement entre les plaques 5 et 6 et la cathode2. Le circuit de plaque comprend, de plus, une source de tension de plaque +B, reliée à une des bornes de l'inductance 52 et shuntée par un condensateur 54. Les deux électrodes de contrôle peuvent recevoir un potentiel de travail conve- nable par rapport à la cathode 2 par application de ten- sion entre les bornes 55 et 56 qui sont shuntées par un condensateur 57.
Lorsqu'on utilise le circuit montré sur la fig.6, de l'énergie est fournie aux deux circuits accordables dé- terminant la fréquence 45 et 46, par les accouplements inductifs respectifs entre les enroulements 46 et 51 et les enroulements 49 et 52, Afin de maintenir en oscillation continue chacun de ces circuits de résonance. De cette ma- nière, on obtient une tension alternative haute fréquence correspondant à la fréquence de résonance du circuit 45 en- tre les deux électrodes de contrôle 3 et4, ce qui provoque
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la déviation des courants d'électrons décrite ci-dessus alternativement vers l'une et ensuite vers l'autre des deux plaques 5 et 6.
En même temps, une tension basse fréquence est appliquée par le circuit de résonance 48, entre chacune des deux électrodes de contrôle 3 et 4 et la cathode 2, afin de régler l'émission totale d'électrons vers les plaques.
Conformément à cela, le courant circulant vers la cathode et passant par l'enroulement 51 contient une composante haute fréquence qui est modulée à une basse fréquence. L' ajustement de la fréquence de l'une ou l'autre des compo- santes haute et basse fréquence s'obtient par ajustement convenable des éléments d'accord respectifs 50 et 47.
Au lieu de deux plaques disposées symétriquement par rapport à la cathode, on peut aussi employer comme plaque l'écran qui enveloppe les autres éléments du tube. Un tel tube est montré sur la fig. 7.Le cylindre métallique 73 peut être connecté comme plaque. Les autres détails de la cons- truction de ce tube sont les mêmes que ceux indiqués dans la description de la fig.l.
L'emploi d'un écran au lieu des plaques hélicoïdales ne modifie pas Beaucoup l'action du tube de réglage, car 1' action de déviation des électrodes de contrôle 3 et 4 est telle que les courants d'électrons dévient alternativement vers les surfaces actives de l'une et ensuite de l'autre des deux plaques 5 et 75 de la même manière que celle dé- jà décrite. On comprendra donc facilement que ce tube peut être employé dans n'importe lequel des systèmes de modulation déjà décrits sans entraîner des modifications importantes de ceux-ci. Cependant, il peut être désirable d'employer une disposition comme celle montrée sur la fig.
8. Cette disposition est la même que celle montrée sur la fig.4, mais seule la plaque 75 est reliée directement au circuit de sortie, la plaque 5 étant maintenue à un po- tentiel positif fixe par application de tension sur celle-ci par la borne 76. Dans cette disposition, la plaque 5 fonc- tionne comme une grille-écran entre les électrodes de con-
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trôle 3 et 4 et la plaque unique 75. Comme c'est ordinai- rement le cas dans de telles dispositions, le potentiel positif appliqué à l'électrode 5 est maintenu aune valeur plus basse que celle appliquée à la plaque 75.
Dans ce système, non seulement la plaque 5 sert comme grille-écran à diminuer ' dans une large mesure la capacitance inhérente entre la plaque 75 et les électrodes de contrôle,mais aussi la disposition symétrique des électrodes de contrôle a pour résultat un large degré d'autoneutralisation, comme déjà décrit.
La fig. 9 montre une autre modification appliquée au dispositif de réglage de la décharge électronique. Dans ce mode de'réalisation., les hélices sont disposées de telle façon que les spires des électrodes de contrôle hélicoida- les sont aménagées dans une relation échelonnée l'une par rapport à l'autre. Les spires de l'une des électrodes sont déplacées de la cathode d'une distance plus grande que la distance entre l'autre électrode et la cathode. L'élec- trode de contrôle 4 est montrée sous forme d'une hélice de diamètre plus grand que celui de l'hélice formée par l'électrode 3 et elle est concentrique par rapport à la cathode 2 autour de l'électrode3.
Dans eet aménagement, les spires de l'électrode 4 sont déplacées de la cathode d'une distance radiale qui est plus grande que celle des spires de l'électrode de contrôle 3, et on a unecoastruc- tion asymétrique dans laquelle les spires de l'électrode 4 entourent les spires de l'électrode 3.
L'asymétrie de la construction du tube n'altère pas l'action fondamentale de déviation des courants d' électrons des électrodes de contrôle, mais il rend dési- rable d'employer un circuit d'entrée asymétrique connec- té entre eas deux électrodes . La fig.10 montre un tel circuit asymétrique. Cette disposition est la même que celle du circuit de conversion de fréquence montré sur
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la fig.4, mais elle diffère de cette dernière en ce que l'enroulement secondaire du transformateur 18 est divisé en deux sections 77 et 78 ayant un nombre de spires différent.
La bobine 77, qui a le plus grand nombre de spires, est reliée à l'électrode de con- trôle 4 à la plus grande distance possible de la ca- thode 2, tandis que la section 78, qui a le plus pe- tit nombre de spires, est reliée à l'électrode de contrôle 3 le plus près de la cathode 2. Le fonction- nement de ce circuit est essentiellement le même que celui du circuit montré sur la fig.4, le rapport d' enroulement de 77 et 78 étant ajusté de telle façon que des fluctuations des potentiels appliqués aux électrodes de contrôle 3 et 4 par le transformateur 18 ne produisent aucun changement de l'émission to- tale d'électrons.
De plus, le rapport des spires des enroulements des accouplements comprenant les trans- formateurs 18 et 23 sont proportionnés de telle fa- çon que la tension appliquée aux électrodes de con- trôle pour faire varier l'émission totale d'électrons vers les plaques, n'affecte pas la déviation des cou- rants d'électrons entre les deux plaques. Il est en- tendu que des potentiels peuvent être appliqués aux électrodes 3 et 4 par des bornes séparées, telles que les bornes 79 et 80. Pour simplifier l'explica- tion, seule l'électrode de contrôle 3 qui est la plus proche de la cathode est utilisée pour le ré- glage de l'émission. Elle comprend dans son circuit le secondaire 22 du transformateur 23.
Le dispositif à décharge électronique montré sur la fig.ll ne possède pas la plaque 6. L'électro- de cylindrique 75 agit ici comme seconde plaque,de la manière décrite à 1'occasion de l'explication de la
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fig.7, et la disposition asymétrique des électrodes de contrôle est utilisée comme celle de la fig.9. Un tube de cette construction peut être employé dans un circuit de conversion de fréquence asymétrique du type montré sur la fig.12. Dans ce circuit, une source de tension ayant une fréquence fi est couplée au moyen d'un transformateur 81 pour régler la déviation des courants dtélectrons entre les deux plaques 5 et 75.
Le transformateur 81 comprend deux sections d'enroulement secondaire 82 et 83 connectées en série entre lesélec- trodes de contrôle 3 et 4 par le condensateur de coupla- ge 84. Une source de tension ayant une fréquence f2 est relié en même temps aux électrodes 3 et 4, pour régler l'émission totale d'électrons vers les plaques. Dans les connexions entre la source .2 et les électrodes de con- trôle se trouve inséré un transformateur 85 comprenant un enroulement primaire 86 et deux enroulements secon- daires 87 et 88. Le circuit de sortie connecté entre les plaques 5 et 75 et la cathode 2 comprend l'enrou- lement primaire d'un transformateur 89 auquel est re- liée, à une prise 90, la borne positive de la source de tension de plaque +B.
Le fonctionnement de ce circuit montré sur la fig.12 est le même que celui du circuit montré sur la fig.4, les rapports d'enroulement des transformateurs de couplage é'tant ajustés pour compenser l'asymétrie provenant de la disposition asymétrique des plaques 5 et 75. Dans les deux cas, les nombres relatifs de spires du transformateur sont tels que la tension d'une fréquence fi n'affecte pas l'émission d'élec- trons et que la tension d'une fréquence f2 ne se pré- sente pas entre les plaques 5 et 75.
La fig.13 montre une autre modification du dispositif à décharge électronique. Dans ce mode de réa- lisation, deux électrodes additionnelles, comprenant une grille-écran hélicoidale 91 et une grille de suppression
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hélicoidale 92, sont comprises dans le dispositif en plus des éléments décrits à l'occasion de l'explication de la fig.ll. Un circuit de conversion de fréquence com- prenant un dispositif à décharge électronique ayant ces deux électrodes additionnelles est montré sur la fig.14. Dans cette disposition, la grille de suppression 92 est montrée comme étant reliée dans le tube à la catho- de.2, tandis que la grille-écran est reliée à la borne positive d'une source de courant continu +écran,
de sor- te que la dernière grille est maintenue à un potentiel positif plus bas bas que celui des plaques 5 et 75. Le fonctionnement fondamental de ce circuit est essentiel- lement le même que celui des circuits de conversion de fréquence déjà décrite, de sorte qu'il n'est pas besoin de donner ici de plus amples explications à ce sujet.
Dans le dispositif à décharge électronique mon- tré sur la fig.15, le cylindre métallique 75 agit com- me une plaque seule, et l'électrode hélicoidale 93 agit comme une grille-écran. Une grille de suppression hélicoïdale 94 est insérée entre l'électrode 93 et la plaque 75. Les connexions du circuit pour application de ce dispositif à décharge électronique à un circuit de conversion de fréquence sont mont montrées sur la fig.16. Cette disposition ne diffère de celle montrée sur la fig.14 qu'en ce qu'elle utilise une seule pla- que, la grille-écran étant formée par l'électrode 93.
De plus, l'électrode 94 est reliée à la cathode 2 pour former une grille de suppression.
Dans la construction du dispositif à décharge électronique montrée sur la fig.17, une électrode de contrôle additionnelle 95 est prévue entre la cathode 2 et les électrodes hélicoïdales " intercalées Il 3 et 4. Lorsqu'elle est insérée dans un circuit de con- version de fréquence, cette électrode agit indépen- damment des électrodes de contrôle 3 et 4 pour régler
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l'émission d'électrons de la cathode 2 vers les plaques 5 et 6. Dans ce cas, les électrodes'de contrôle 3 et 4 agissent seulement pour faire dévier les courants dtélec- trons alternativement de l'une des plaques vers l'autre.
Un tel circuit dans lequel se trouve un tube comme celui montré sur la fig.17, est montré sur la fig.18. On peut voir que la seule différence existant entre ce circuit et celui montré sur la fig. 4 consiste dans la connexion d'une borne de l'enroulement 17 avec l'électrode addi- tionnelle 95 au lieu de celle avec les électrodes 3 et 4 par l'enroulement 22.
Dans les modes de réalisation du dispositif à décharge électronique décrits jusqu'ici, la tension de réglage de la déviation,et la tension de réglage de 1' émission ont été appliquées à des électrodes de con- trôle séparément des plaques. Il est entendu cependant que l'une de ces tensions ou les deux tensions peuvent être appliquées aux plaques au moyen de connexions con- venables. Par exemple, la fig.19 montre un dispositif à décharge électronique comprenant les deux plaques 5 et 6, la cathode 2 et une électrode seule 96, pour ré- gler l'émission d'électrons de la cathode 2 vers les deux plaques. Ce dispositif . décharge électronique agit comme un relais par rapport au réglage de l'émis- sion d'électrons, d'une manière analogue à l'action des tubes à vide triodes normaux.
Cependant, en ce qui concerne le réglage de la déviation d'électrons, il n'exerce aucune action de relais. Dans ce cas, il agit comme un redresseur, la tension de réglage de la dévia- tion étant appliquée entre les deux plaques.
Un système de modulation comprenant un dis- positif construit comme celui montré sur la fig.19 est montré sur la fig. 20. Les plaques 5 et 6 sont icireliées
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par des condensateurs de blocage 97 et 98, au secondaire d'un transformateur 99 qui reçoit, par les bornes de son enroulement primaire, un courant ayant une fréquence f1. La déviation alternative des courants d'électrons d'une plaque à l'autre, produite par la tension ayant la fréquence fi appliquée entre les deux plaques, est équi- valente à la production d'un courant ayant la fréquence f1 circulant entre les plaques et dans le secondaire du transformateur 99.
Une tension ayant une fréquence f2 peut être appliquée, par un transformateur 100, à l'élec- trode 95, afin de faire varier l'émission d'électrons à une fréquence f2 qui fait réellement varier la résis- tance entre les plaques 5 et 6 à la même fréquence f2.
Il s'ensuit que se forment entre les plaques 5 et 6 des différences de potentiel ayant des fréquences qui sont la somme et la différence de la fréquence f1 et de la fréquence f2. Lorsqu'on a un filtre 101 de construction convenable relié aux plaques 5 et 6, une tension ayant soit la somme de fréquence soit la différence de fréquen- ce des fréquences f1 et f2 peut être développée aux bor- nes de sortie du filtre.
Dans la disposition montrée sur la fig.20, il est supposé que seule la fréquence de différence est dé- sirée et que cette fréquence est beaucoup plus basse que f1, de sorte qu'elle peut être tenue éloignée du circuit d'entrée par les condensateurs 97 et 98.
La fig.21 montre un système dans lequel la ten- sion de réglage de l'émission est appliquée aux deux pla- ques 5 et 6 et dans lequel la tension de réglage de la déviation est appliquée entre les deux électrodes de con- trôle 3 et 4. Cette disposition ne diffère de celle mon- trée sur la fig.4 qu'en ce que la tension de réglage de l'émission ayant la fréquence f2 est appliquée aux pla- ques et non aux électrodes de contrôle. Pour appliquer
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la tension ayant la fréquence f2 aux deux plaques se trouve prévu un transformateur 102 dont le secondaire 103 est compris dans la connexion commune entre s deux plaques 5 et 6 et la cathode 2.
Dans ce système, la modulation s'obtient dans le circuit de plaque d' une manière analogue CI. celle du système de modulation Heising.
La disposition montrée sur la fig.22 ne pos- sède pas les deux électrodes de contrôle 3 et 4, les deux tensions de réglage étant appliquées aux plaques 5 et 6. Ce circuit est le même que celui montré sur la fig.20, mais il ne comprend pas le transformateur 100, qui est remplacé par le transformateur 104 pour impri- mer la tension ayant la fréquence f2 entre les plaques 5 et 6,d'une part, et la cathode 2, d'autre part. Le transformateur 104 comprend un enroulement 105 traversé par le courant ayant la fréquence f2 et un enroulement secondaire 106 qui est connecté entre le point médian 107 de l'enroulement secondaire du transformateur 99 et la cathode 2 par un condensateur shunt 108. Il est entendu que dans cette disposition les deux plaques peuvent être disposées symétriquement, comme indiqué, de même que l'écran extérieur peut être utilisé comme plaque.
Dans ce cas, on laisse de côté une des plaques " intercalées ",5 ou 6. De même que sur la fig.20, la déviation des courants d'électrons de l'une des plaques à l'autre est réglée par la tension ayant la fréquence fl appliquée entre les plaques par un trans- formateur 99. L'émission,d'autre part, est réglée par la tension ayant la fréquence f2 appliquée entre les plaques, d'une part, et la cathode, d'autre part, par un transformateur 104. De même que dans le système mon- tré sur la fig. 20, les circuits d'entrée et de sortie sont montés en parallèle.
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La disposition montrée sur la fig.23 a une action qui est la même que celle de la disposition montrée sur la fig.22, mais le circuit d'entrée et le circuit de sortie sont montés en série et non en parallèle. Cette disposition est de bonne utilité dans maints cas. Une autre différence entre les deux systèmes consiste dans le fait que le tube à vide montré est asymétrique ,1' une des plaques 5 ayant la forme d'une grille et l'au- tre plaque 75 ayant la forme d'un écran ou d'une plaque en dehors de la grille, de manière analogue à la cons- truction montrée sur la fig.7 et sur la fig.ll. Le tube est une diode ordinaire, mais la disposition du circuit est tout à fait différente de celle des circuits de con- version de fréquence usuels utilisant des triodes.
Le circuit d'entrée correspond de très près à celui qui est montré sur la fig.12, de sorte que les mêmes signes de références ont été employés ici pour marquer les mêmes éléments. La tension de réglage de la déviation, qui a une fréquence fl, est appliquée entre les plaques 5 et
75 par les enroulements secondaires 82 et 83 du trans- formateur 81,' ces enroulements ayant un rapport d'en- roulement tel que la tension de réglage de la délation n'affecte pas l'émission d'électrons, comme déjà décrit.
La tension de réglage de l'émission, qui a une fréquence f2, est appliquée entre les plaques 5 et 75, d'une part, et la cathode 2, d'autre part, par les enroulements 87 et 88 du transformateur 85. Bien que cela ne soit pas toujours nécessaire, se trouve prévu ici un condensateur
84' pour localiser le courant ayant la fréquence f1 qui passe par la capacité électrostatique entre les électrodes 5 et 75, ainsi que pour éviter que ce courant dans n'entre/le circuit de réglage de l'émission par les en- roulements 87 et 88. Lorsqu'on emploie le condensateur
84', les enroulements 87 et 88 devraient avoir de pré-
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férence des nombres de pires égaux, de sorte que le transformateur 85 ne tendra pas à envoyer un courant ayant la fréquence f2 dans le circuit comprenant, en série,les trois condensateurs, comme montré.
Ces amé- liorations de la disposition ne sont importants que lorsque les fréquences fl et f2 sont relativement éle- vées.
Bien que le réglage de la déviation des électrons ait été décrit comme comprenant deux électrodes de con- trôle qui, par leur action électrostatique sur les cou- rants d'électrons, produisent la déviation alternative désirée des courants d'électrons vers l'une et ensuite vers l'autre des deux plaques, il est indiqué, dans la demande de brevet susmentionnée, qu'une action sembla- ble peut être obtenueen utilisant un champ magnétique variable pour produire la déviation désirée des courants d'électrons.
Pour cette raison se trouve montré sur la fig.24 un dispositif à décharge électronique comprenant une cathode 109 autour de laquelle sont disposées con- centriquement plusieurs sections de grille en forme de fils s'étendant axialement 110, qui sont reliées ensem- ble dans le tube pour former une électrode de contrôle.
Plusieurs sections de plaque 11 en forme de fils s'éten- dant axialement sont disposées concentriquement par rapport à la cathode. Elles sont reliées alternativement ensemble dans le tube de telle façon qu'elles forment des électrodes " intercalées ". Le nombre de sections de grille est la moitié de celui du nombre de sections de plaque, chaque section de grills étant en face du passage entre deux sections de plaque voisines. Un écran 112 entoure l'assemblage des sections et est, à son tour, entouré d'une enveloppe évacuée 113 dont le degré de vide est suffisant pour assurer une émis- sion d'électrons absolument pure. Afin de réduire les courants de Foucalt dans l'écran se trouve pratiquée
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dans ce dernier une fente 112' qui s'étend longitudi- nalement le long de l'écran.
Pour faire dévier les courants d'électrons entre les plaques se trouve prévu un enroulement 114 qui entoure l'enveloppe et renferme les connexions pour l'excitation par un courant de ré- glage convenable.
Un circuit de modulation comprenant un dispo- sitif à décharge électronique construit comme montré sur la fig. 24 est montré sur la fig.25. Dans ce cir- cuit,une source de tension alternative ayant une fréquen- ce fl est appliquée aux bornes de l'enroulement 114, et une seconde source de courant alternatif, ayant une fréquence f2, est appliquée, par le transformateur 116, a l'électrode de réglage de l'émission 115 formée par les sections en forme de fils connectées 110. L'électrode de réglage 115 reçoit le juste potentiel négatif d'une source de potentiel ( non montrée) qui est insérée entre la cathode et la borne 117 et est shuntée par un conden- sateur 116.
Les deux plaques 118 et 120, formées par les sections en forme de fils connectées alternativement sont reliées au circuit de sortie qui comprend les bornes d' entrée d'un filtre 121 et une source de tension de plaque(non montrée) shuntée par un condensateur 122.
En service, l'émission de la cathode 109 vers les plaques varie à une fréquence f2 en vertu de la tension appliquée à l'électrode de contrôle 115. De plus, la décharge par le champ magnétique alternatif est déviée alternativement vers l'une et ensuite vers l'autre des plaques.
Les systèmes de modulation décrits conviennent tout particulièrement pour trois genres d'utilisation, notamment pour la modulation d'un émetteur, la modula- tion destinée à produire la moyenne fréquence dans un récepteur superhétérodyne et la détection dans un ré- cepteur, Dans toutes ces applications, on désire com-
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biner une tension d'une simple fréquence fixe avec une tension de signal contenant une bande de fréquences.
L'avantage de la plus grande réduction de la distorsion possible s'obtiendra, en général, parfaitement en uti- lisant la tension du signal pour le réglage de la dé- viation et en utilisant la tension fixe simple pour le réglage de l'émission. Cependant, cet ordre d'applica- tion des tensions aux moyens de réglage peut être ren- versé.
Lorsque, dans un émetteur, un tube ayant -une dis- position symétrique des plaques telle que celle montrée sur la fig. 4 est utilisée dans un système modulateur com- me montré et que la tension du signal est utilisée pour le réglage de la déviation des électrons ( f1 étant une composante de lâchasse fréquence), la fréquence por- teuse ( ou fréquence f2 ) ne se présentera pas dans les circuits de sortie. D'autre part, lorsqu'on utilise un tube asymétrique dans une disposition comme celle mon- trée sur la fig.8 et que la tension du signal est uti- lisée aussi pour le réglage de la déviation, on obtient une modulation d'amplitude normale, pendant que le cou- rant de sortie contient la fréquence porteuse modulée par les deux bandes latérales.
Dans un récepteur superhétérodyne pour oscil- lations porteuses modulées par l'amplitude, les oscil- lations de réception peuvent être utilisées pour le réglage de la déviation et les oscillations locales pour le réglage de l'émission. Dans ce cas, la tension des oscillations de réception entre les électrodes de déviation devrait être assez petite,pour donner un fonctionnement linéaire à toutes les amplitudes de la fréquence porteuse modulée. Dans un récepteur superhé- térodyne pour signaux modulés par la fréquence, la ten- sion de réception utilisée pour le réglage de la dévia- tion peut être si grande que la décharge est déviée entièrement d'une des plaques à l'autre, de sorte que ,
EMI30.1
.... +...,.".., ",
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se trouve créé de cette manière un effet limitatif.
Dans un système de détection sans production d' oscillations homodyne, toute la tension du eignal ( dont f1 est une fréquence composée) peut êtreutili- sée comme réglage de la division des élecrons, et la tension porteuse filtrée par un circuit de élection accordé de manière aiguë peut être utulisée pour ré- gler l'émission.
Dans un système de détection homodyne avec production d'oscillations locales, toute la bande de réception peut être utilisée pour régler la déviation pendant que l'oscillation locale peut être utilisée pour ragler l'émission.
Les dispositions décrites dans les deux derniers paragraphes donnent une démodulation linéaire et évitent ainsi les distorsions qui se présentent dans les détecteurs non linéaires, même celles du type qua- dratique. Elles conviennent tout particulièrement pour la démodulation en cas de réception avec une seule bande altérale parce que même les détecteurs linéaires usuels produisent de la distorsion dans ces cas, lorsque la composante porteuse n'est pas extrêmement grande par rapport aux composantes de la bande latérale.
Les systèmes de démodulation décrits ont une application spéciale dans les circuits destinée au réglage automatique des récepteurs superhétérodynes.Ces dispositions sont analogues à celles décrites pour la démodulation de la réception, mais la tension pour le réglage de l'émission n'est pas en phase avec la com- posante porteuse de la tension moyenne fréque ce , mais en quadrature avec elle. La combinaison de ces tensions donne une tension continue qui est normalement zéro, mais qui s'écarte cependant de zéro dans l'une ou l'autre des directions, lorsque les/ différence de phase entre les tensions s'écarte de la quadrature. Il faut distinguer à
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ce sujet si la tension de réglage de l'émission est produite par une sélection aiguë de la fréquence por- teuse ou par un oscillateur homodyne local.
Dans le pre- mier cas, la différence de phase susmentionnée varie rapidement lorsque la moyenne fréquence s'écarte de la fréquence de résonance du circuit accordé de manière aiguë et la tension continue résultante est utilisable pour régler la fréquence de l'oscillateur superhétéro- dyne de telle façon que la moyenne fréquence est amenée en coincidence parfaite avec la fréquence de résonance.
Dans ce dernier cas, la tension continue obtenue est utilisable pour régler la phase de l'oscillateur hété- royne de telle façon que la différence de phase préci- tée est amenée absolument en quadrature.
Bien que dans les divers modes de réalisation des tubes décrits ici ait été supposé l'emploi d'électrodes de contrôle et de plaques de forme hélicoïdale, il va de soi qu'on peut tout aussi bien employer des électro- des de contrôle et des plaques de toute autre forme.Les électrodes peuvent par exemple être composées d'anneaux coaxiaux intercalés ", pendant que chacun des anneaux est situé dans un plan et que tous les anneaux d'une électrode ont le même diamètre. Les divers anneaux de chacune des électrodes doivent naturellement, dans ce cas, être électriquement connectés ensemble. De manière générale, les anneaux ou la section des électrodes héli- coidales peuvent avoir toute configuration désirée, par exemple être aplatis ou elliptiques.
De plus, les pai- res d'électrodes " intercalées " peuvent se composer de sections situées dans un même plan, les sections de 1' une des électrodes alternant avec les sections corees- pondantes de l'autre électrode et étant situées les unes près des autres.
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Il convient de faire remarquer que l'expression "inerclaées " est utilisée dans cette description pour indiquer d'une manière très large la relation des deux électrodes, sans considérer si les diverses sections des électrodes sont situées réellement à la même dis- tance de la cathode. Le principal est que, vues de la cathode, les suffaces des sections apparaissent comme si les sections des deux électrodes Il intercalées Il étaient alternativement l'une à côté de l'autre. Par exemple, les électrodes de contrôle doivent aussi être considérées comme " intercalées " dans le mode de réalisation dans le- quel elles possèdent des diamètres différents, mais dans lequel leurs spires sont situées sur des " vides Il les unes par rapport aux autres.
Dans le mode de réalisation qui n'utilise qu'une pla- que hélicoïdale, pendant que le cylindre enveloppant sert de seconde plaque, les surfaces actives des deux plaques tournées vers la cathode peuvent être considérées comme " intercalées " parce que, vues de la cathode, les sec- tions de la plaque cylindrique visibles dans les inter- valles de la aque hélicoidale peuvent être considérées comme s'il y avait dans les intervalles de la première plaque hélicoiale une seconde plaque hélicoidale formée par ces sections.
Il va de soi que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et toutes modifications peuvent y être apportées sans s' écarter de l'esprit de l'invention.
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Modulation system.
The present invention relates to modulation systems and more particularly to systems of this type suitable for use in high frequency transmission circuits such as, for example, those employed in radio transmission and reception systems.
Frequency conversion, or modulation, in high frequency transmission circuits has heretofore been achieved generally by application
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simultaneous of two alternating voltages of given frequencies to a single thermionic vacuum tube or to two thermionic vacuum tubes connected in balanced relation, in order thus to obtain variations in the emission of electrons which, as a result of non linear tubes of such tubes, comprise components having frequencies respectively equal to the sum and to the difference of the given frequencies.
It is well known that the electron emission current in a thermionic tube is substantially proportional to the 3/2 power of the effective combined voltage which sets it when. this voltage is unidirectional - and is zero when this combined voltage is in another direction.
This type of non-linear characteristic causes distortions in the output oscillations, which often represents a disturbance.
In practice, two means are mainly used to eliminate the above-mentioned distortions. The first of these means, which is applicable when the applied voltages are only small, consists in limiting the voltage variations to such a low range of the characteristic curve of the tube that the part of this curve used can be considered in practice. as being parabolic, while the emission current contains no important term of an order higher than the square. This quadratic term has three parts respectively proportional to the square of each of the voltages and to the product of the two voltages, the latter of which contains the desired components having the sum frequency and the difference frequency.
It will be seen that by using this means, the distortion is really eliminated, on the condition that the components representing the square of each of the voltages can be separated by filtering, which in particular cannot always be done.
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The second way, which is suitable when high voltages are to be applied, is to use a resistance in the plate circuit of the control tube which is high relative to the inner plate resistance of the tube. above the limit point of the plate current and secondly to modulate the tube beyond the limit point, so that the combined characteristic curve of the tube with the external resistance consists of a part in which the current is zero and a part which is determined mainly by the external resistance and which is also almost linear when considered alone.
At the output of the frequency converter of the general type described above, some distortion components are eliminated when two thermionic tubes are used in a balanced relation. It has been proposed to employ for frequency conversion, at Instead of two such tubes, a thermionic vacuum tube having two plates, two control electrodes and a single cathode. Tubes of this construction have not been widely used in the aforementioned application because, among other things, their arrangement has been such that a relatively large variation in the adjustment voltage applied between the electrodes. control is required to produce the desired variation in the division of current between the plates; It follows that a single tube of this type is inferior in operation to two separate triodes.
Moreover, their arrangement does not entirely eliminate distortion at the output because the variation in the division of the current between the lacquers is not directly proportional.
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tional, the effective voltage applied between the control electrodes.
Another patent application by the same inventor describes a two-plate electronic discharge device which constitutes a new construction and whose operation is a technical novelty. This operation is such that the desired variation in the division of the current between the two plates can be effected with relatively small variations and is absolutely proportional to the equalization voltage. Put it in a nutshell: This advanced electronic discharge device includes a cathode, two plates located very close to each other, and regulators.
The elements of this assembly are arranged in such a way that the electrons emitted by the cathode in the direction of the plates are effectively divided into several parallel currents which periodically and alternately flow from each of the two plates towards the other in concordance with the variations of a periodic adjustment, thus making it possible to obtain the desired variations in the division of the current between the two plates. With such an arrangement of the tube elements, a relatively small change in setting is more than enough to deflect the electron currents from one of the plates to the other and thereby produce the desired variations in the current division between the two. plates.
Because the gap between the plates is very small, the change in direction of the electron currents is so small that the division of electrons between the two plates is absolutely proportional to the set voltage up to the point at which the electron currents are entirely diverted from one plate to the other.
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Various arrangements of the elements of the tube can be employed to achieve the action described above. A construction which may be suitable to achieve the effective separation of electrons into several currents and the alternating deflection of the currents in the direction of one and then the other of the two plates, comprises two control electrodes formed into interposed helices. ", arranged coaxially around the cathode and displaced from the latter either by equal or unequal distances, as well as two similar plates formed in" intercalated "helices which surround the control electrodes and have the same helical pitch as control elements.
With this arrangement and the respective turns of the plates and the control electrodes facing each other, i.e. lying in the same helical path around the cathode, the Anis electrons from the cathode to the plates can be considered as being divided into several parallel currents which can deviate from one of the plates to the other in response to periodic variations in the electrostatic field produced by a periodic adjustment voltage applied between the control electrodes. With this construction, the total emission of electrons to the plates can be controlled by a second voltage applied in the same direction between the cathode and the control electrodes.
In a variant of the embodiment of this improved electronic discharge device, the emission of electrons from the cathode to the two plates is controlled by an additional electrode. In this case, the adjustment electrodes described above act only as a part of the means of deflecting the electron currents from one of the plates to the other.
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In another variation of the embodiment of this improved electronic discharge device, a single control electrode is provided within the tube to control the intensity of electron emission from the cathode. In this case, the deflection of the electron currents is obtained by an electromagnetic field excited by a variable adjustment current. The electromagnetic adjustment members can be implemented in the form of a winding mounted outside the casing of the tube and arranged coaxially with the elements of the tube.
The object of the present invention is to provide a frequency conversion system comprising an electronic discharge device having the operating characteristics set forth in the above paragraphs and capable of functioning in an improved manner. to produce the desired modulation from one frequency to another with the least amount of distortion possible at the converted output.
In accordance with the present invention, the aforementioned object is obtained by realizing a frequency conversion system in which two different sources of alternating voltages having the same different frequencies are connected to the regulators of the electronic discharge regulator. of the general type described above, such that one of the voltages acts to regulate the total emission of electrons from one of the plates to the other and the other voltage acts to adjust the deflection of the electron currents alternately towards one or the other of the two plates.
With this arrangement, a voltage of one frequency can be modulated by that of another frequency and the voltage of the sum or difference frequency can be chosen by means of filter circuits.
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Efficiently connected or mated to the plate circuit of the device.
When the two sources are connected in this way to exert the two regulating actions on the electron currents, the relation between the voltage applied to the deflection regulators and the resulting variation in the division of the current between the two plates are absolutely linear over a really wide range of amplitudes of the deflection adjustment voltage, as long as the variations in this voltage are not sufficient to produce a full deflection of the electron currents of each of the two plates to the other. It is understood that the arrangement is such that adjustment of the deflection does not affect the total emission of electrons because this would cause distortion as already described.
The action which is the object of the present invention can be obtained by different embodiments.
In the one where the regulating members comprise the two "interposed" helical regulating electrodes, one of the voltage sources can be connected directly between the two electrodes, in order to ensure the electron deflection action. at the frequency of this voltage, while the second source can be connected between the two electrodes and the cathode, in order to vary the total emission of electrons to the two plates at the frequency of the second source.
With this arrangement, the two variations modify the current flowing in the circuit between the two plates and the result is the modulation of the voltage of one frequency by that of the other, which gives components of fre- beat frequency which can be selectively transmitted to the output terminals of a construction filter
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suitable inserted into the plate circuit. Alternatively, when using an electronic discharge device having control electrodes or plates, or both, asymmetrically arranged, the circuit elements are proportioned in such a way that asymmetry is obtained. the action of adjusting the voltage causing the deflection of the electron currents.
In this case, the voltage does not affect the total emission of electrons because the general arrangement of the circuits remains the same. In another variant, the deflection action of the electron currents is obtained by a variable electromagnetic field; of the adjustment voltages is used to produce the variations of the other field. Other changes to the general arrangements described above representing special applications are described in the detailed description below.
In Figures 1, 2 and 3 of the plans attached to the present description is shown an embodiment of the electronic discharge device forming the subject of the other aforementioned patent application. This device is shown to include several elements which can be supported by a pressure piece in any desired manner. To facilitate the explanation of the invention, the evacuated casing in which the elements of the electronic discharge device are to be mounted are not shown on the plan.
It goes without saying that any kind of envelope can be used, provided that it is evacuated to a sufficient degree to ensure much worse electron emission. The functions of the device are performed by a cathode 2, which may be of the direct or indirect heating type, two control electrodes, or grids, 3 and 4 which surround the cathode, two plates 5 and 6 which surround the control electrodes, and a screen 7 which envelops the plates 5 and 6.
In the embodiment
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of this improved electronic discharge device, the control electrodes 3 and 4 are constructed in the form of "interposed" helices arranged coaxially at equal distances from the cylindrical cathode 2, and they are placed between the cathode 2 and the two. Plates 5 and 6. Plates 5 and 6 are similarly constructed as "interposed" helices having the same pitch and direction of turns as the control electrodes.
2 are arranged coaxially with respect to the cathode / and surround the control electrodes 3 and 4.
Although any kind of support can be employed, the type shown is to be preferred because it provides the necessary rigidity of the construction to keep the respective electrodes in their proper reciprocal positions. This embodiment comprises 4 metal uprights 8, 9, 10 and 11 intended to support the plates 5 and 6, insulating pieces 12 each having along each of their edges hollows in which the windings take place. of the plates and the windings of the control electrodes, so that they are held between them at suitable distances.
The metal uprights 8 and 9 can be welded by joints to the turns of the plate 5 at points displaced from 1800 and they have notched parts 13 adjacent to the turns of the plate.
6 to avoid any electrical connection between the two plates in the tube. Likewise, the metal uprights 10 and 11 can be welded by joints to the plate 6 and they have notched parts 13 to avoid an electrical connection between the two plates. As shown in fig. 2, the screen 7 may have recesses 14 extending longitudinally to receive the four uprights 8 including 11 and to make it possible to obtain a suitable spacing of the screen with respect to the plates without connection. electrical between these organs.
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The reciprocal position of the electrodes is shown in fig. 3. It can be seen that the turns of one of the control electrodes and the turns of one of the plates are located in the same helicoid and face each other. In accordance with this, the intersection surfaces of the control electrode 3 and of the plate 5 lie on a same line which is perpendicular to the cathode 2 and passes through the plate 5. Likewise, in the same plane, the Intersecting surfaces of electrode 4 lie on a line which is perpendicular to cathode 2 and. goes through plate 6.
With this arrangement of the elements, the two control electrodes act to separate the electrons flowing to the plates into several currents. 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, the various sections, or turns, being connected together at their. ends, so that they form a continuous element.
Considered in this way, the helical path which runs absolutely perpendicularly from the cathode and between each of the neighboring pairs of single turns of the two control electrodes can be described as constituting a path for a single current of electrons, and this path is parallel to the path of the current flowing in the helical path which is perpendicular to the cathode and extends between the following neighboring pairs of single turns of the control electrodes.
The intensity of the electron emission can be regulated by the combined action of the two control electrodes, Therefore, 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 both electrodes, the intensity of the electron emission will vary accordingly making
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thus vary 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 vary by variation of the electrostatic field produced between the two electrodes 3 and 4 .
In this case, the proportion of the emitted electrons which will reach one of the plates will be greater than that which will reach the other plate.
Considering therefore the two lower turns of the control electrodes and the plates shown in fig.
3, if the electrode 3 is made alternately more negative with respect to the cathode 2 than the electrode 4, so that the electrostatic field existing between the two electrodes varies, the electrons alternately deflect towards one and then to the other of the plates 5 and 6. For this reason if an alternating voltage is imparted between the control electrodes 3 and 4, the electron currents alternately deflect from each of the plates to the other plate.
It is understood that the division of the electron currents between the two plates will be less influenced by the relative potentials of the two plates. For example, if the plate 5 is made more positive with respect to the cathode 2 than the plate 6, the electrons will be attracted with a greater intensity towards the plate 5 and Vioe-versa. However, since the two plates are located at a greater distance from the cathode than the control electrodes, such variations in these relative potentials have a less effect on the division of the electron currents between the two plates than that of the control electrodes. variations in the relative potentials of control electrodes 3 and 4.
It can also be seen that the electrons which pass between plates 5 and 6 are attracted back to these plates, at least in part, but that a few can reach screen 7, especially if the potential of
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the screen is not negative enough to overcome the initial velocity of the electrons. In order to reduce this tension as much as possible, the screen 7 can receive a slightly negative potential 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, we can not give this negative potential and directly connect the screen 7 to the cathode 2.
Screen 7, which wraps around plates 5 and 6, is intended for three purposes. First, this screen prevents electrons passing between the plates from accumulating on the inner surface of the tube casing and thus prevents unwanted electrostatic charge from forming on this surface. Then, the screen reduces the secondary electron emission from the positive point plate for a moment towards the more positive plate. Third, the screen acts as an electrostatic screen to reduce capacitive coupling between input circuits and output circuits connected to this device. The screen is particularly suitable for reducing the capacitive coupling between the two control electrodes on the one hand and the two plates on the other hand.
In addition, in order to reduce the secondary emission of electrons from one of the plates to the other and to obtain a reduction in the capacitance between the two electrodes, the screen 7 can be provided with helical parts bent towards the other. the interior, or fins (not shown), which extend between the two plates. When the screen is connected to the cathode, these fins act absolutely like a suppressor electrode such as is used in the usual pentode.
In fig. 4 is shown an embodiment of the modulation system forming the subject of the present invention which comprises an electronic discharge device having the characteristics of construction and operation.
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fully described above. In this system, the input electrodes 3 and 4 of the electronic discharge device are connected to the terminals of the secondary winding 17 of a transformer 18, the primary 19 of which remains connected to an alternating voltage source (not shown). having a frequency f1.
The midpoint 20 of the secondary winding 17 is connected to the cathode 2 by a shunt capacitor 21 and the secondary winding 22 of a transformer 23. The primary winding 24 of the transformer 23 is connected to a second. - second source (not shown) of alternating voltage having a different frequency f2. In order to give the control electrodes 3 and 4 the correct negative potential with respect to the cathode 2, a source (not shown) of gate potential can be connected between terminals 25 and 26, the negative side of this source being connected to terminal 25.
The plates 5 and 6 of the electronic discharge device are connected to the input terminals of a filter system, indicated in diagram by 28. The output terminals of this system can be connected to any de- siré (not shown). The circuits between plates 5 and 6 and cathode 2 also include a source of plate voltage, indicated by + B and shunted by a capacitor 27.
It can be seen that the voltage having the frequency f2 is applied simultaneously to each of the control electrodes 3 and 4, in order to vary the average potential of these with respect to the cathode 2 towards the plates 5 and 6 is adjusted in accordance. with the variations of the alternating voltage applied across the primary winding 20. In addition, the control electrodes cause the emitted electrons to separate into several currents as explained above. As a result of the positive potential of the plates, these currents flow to the plates.
At the same time as the adjustment of the electron emission, the currents of electrons formed as shown above deflect
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alternately from one of the plates to the other by the electrostatic field produced between the two control electrodes 3 and 4 by the alternating voltage applied to the terminals of the primary winding 19. For this reason, however! half cycles of the voltage applied to transformer 18, the polarity of the electrostatic field produced between control electrodes 3 and 4 deflects the electron currents towards plate 5, while during the other half cycle, the electrostatic field deflects the electron currents towards plate 6.
In this way, the plate current flowing to the cathode 2 comes alternately mainly from one and then from the other of the plates 5 and 6 with a periodicity determined by the frequency of the voltage applied to the transformer 18. At the same time, the magnitude of this plate current varies as a result of variations in the emission of electrons produced by the voltage applied to the input terminals of transformer 23. By flowing through the impedances of filter 28, the plate current produced between the plates 5 and 6 a potential difference which has a frequency f1, but which is modulated at a frequency f2.
This actually results in the production of two potential differences whose frequencies are fl + f2 and f1-f2. Filter 28 may be selective to transmit to its output terminals a voltage having either of the two frequency components indicated. It can be seen that, by following the symmetry of this arrangement, no 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 results in the coupling between the input and output circuits connected therewith. This coupling is often very unpleasant and is generally made negligible by inserting a screen grid between the control electrodes and the plate. In the embodiment of the invention described above, this means is not necessary.
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as long as it is a coupling between the input and output circuits, because this system neutralizes itself in most cases.
This is partly due to the fact that each of the control electrodes partially shields the other control electrode and the fact that each of the plates partially shields the other plate, but this is mainly due to the fact that each of the plates has almost equal capacitance (with opposite effects) to the two control electrodes and the fact that each of the control electrodes similarly has almost equal capacitance to the two plates.
In fig. 5 is shown an embodiment of the present invention which can, with proper adjustment of the circuit elements, alternatively be employed as an oscillator-modulator for a superheterodyne receiver. The system shown differs from that shown in Fig. 4 in that the second AC voltage source comprises a tunable resonance circuit which is kept in continuous oscillation by application of an AC voltage having the frequency of resonance circuit and derived from the output circuit of the oscillator-modulator.
In summary: this system comprises a transformer 29 having a primary winding 30 which is passed through by the modulated carrier current derived from a preceding part of the receiver and a secondary winding 31 for applying the carrier voltage. modulated between the control electrodes 3 and 4. The plate circuit comprises the primary winding 33 of a transformer 32, connected between the two plates 5 and 6, the primary circuit 33 being shunted by two capacitors 34 and 35 mounted serial.
The total emission of electrons from cathode 2 to plates 5 and 6 is regulated by the voltage developed between the terminals of a resonance circuit 36 comprising a parallel inductor 37 and a variable capacitor 38. This circuit is connected between each of the two /
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control electrodes 3 and 4 and cathode 2, by a capacitor 39 and the two sections of the secondary winding 31. In order to keep the resonance circuit 36 in continuous oscillation at its natural resonant frequency, A reaction path is provided which comprises a winding 40 connected to a midpoint 41 of the winding 33 and which is inductively coupled to the inductor 37.
It should be noted that the two branches of the output circuit are connected to the cathode 2 by the common connection which comprises the winding 40 and a source of plate voltage + B shunted by a high frequency capacitor. 42. It should also be noted that the control electrodes 3 and 4 can be brought to the right negative potential with respect to cathode 2 by applying between terminals 43 and 44 a unidirectional voltage source of suitable value.
When the oscillator-modulator system shown in fig. 5 should act as a conversion stage in a receiver of the superheterodyne type, the primary winding 30 can be connected to the output circuit of the previous stage of the high frequency amplifier, in order to apply between the control electrodes 3 and 4 a modulated high frequency carrier voltage received. This voltage deflects the electron currents developed in the electronic discharge device alternately to each of the two plates 3 and 4, in order to produce variations in the division of the plate current in accordance with the frequency of the plate. porter arriving.
Since the plate circuit of this system is symmetrical with respect to cathode 2, the carrier frequency component of this current is counterbalanced in winding 33, so that no carrier frequency voltage component is present. between midpoint 41 and cathode 2.
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In use, the sum of the two plate currents passes through winding 40, and a voltage is thus supplied to resonance circuit 36. This circuit can be adjusted, by means of variable capacitor 38, to a resonant frequency at the same time. above or below the carrier frequency and differing therefrom by any value determined in advance. Assuming such an adjustment of the circuit 36, it can be seen that there is developed between the terminals of the circuit an alternating voltage which is applied between each of the two control electrodes 3 and 4 and the cathode 2, in order to vary, in the way already described, the total emission of electrons to the plates at the same time as the division of the electron currents between the plates.
Such variations in the total emission of electrons to the plates modulate the alternating current produced by the deflection adjustment, in order to obtain beat frequency components in the plate current flowing to cathode 2. These Beat frequency components have frequencies equal to the sum and difference frequencies between the modulated frequencies and the modulator frequencies. It is understood that the AC component of the current flowing in the winding 40 contains only a current of the modulating frequency which is, indeed, the frequency determined by the resonance circuit 36.
When tuning the circuits connected to coil-33 to the desired beat frequency, which in a frequency changing receiver is modulated as a medium frequency by the low frequency oscillations, only subsequent parts of the receiver will be supplied this chosen beat frequency.
By adjusting the capacitor 38 shown in FIG.
5, circuit 36 can also be tuned to the carrier frequency of the receive oscillations, so that the operation of a homodyne receiver is obtained.
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In fig. 6 is shown an oscillator-modulator which can be used to modulate a high frequency voltage to a low frequency voltage and which is especially useful for laboratory tests. The arrangement comprises a tunable high frequency resonance circuit 45 having as elements a parallel inductor 46 and a variable capacitor 47, as well as a tunable low frequency resonance circuit 48 having as elements an inductor 49. and a variable capacitor 50. The resonance circuit 45 is inserted between the control electrodes 3 and 4 and it is inductively coupled to an inductor 51 inserted between the plates 5 and 6. The circuit 48 is inserted between each of these two. control electrodes and cathode 2.
It is inductively coupled to an inductor 52 which is connected to the midpoint 53 of the inductor 51 and it constitutes a part of the common part of the two branches of the plate circuit which extends respectively between the plates 5 and. 6 and cathode2. The plate circuit further comprises a source of plate voltage + B, connected to one of the terminals of inductance 52 and shunted by a capacitor 54. The two control electrodes can receive a suitable working potential by relative to cathode 2 by applying voltage between terminals 55 and 56 which are shunted by capacitor 57.
When using the circuit shown in fig. 6, energy is supplied to the two tunable frequency determining circuits 45 and 46, by the respective inductive couplings between the windings 46 and 51 and the windings 49 and 52, In order to maintain in continuous oscillation each of these resonance circuits. In this way, a high-frequency alternating voltage is obtained corresponding to the resonant frequency of circuit 45 between the two control electrodes 3 and 4, which causes
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the deflection of the electron currents described above alternately towards one and then towards the other of the two plates 5 and 6.
At the same time, a low frequency voltage is applied by the resonance circuit 48, between each of the two control electrodes 3 and 4 and the cathode 2, in order to regulate the total emission of electrons towards the plates.
In accordance with this, the current flowing to the cathode and passing through the winding 51 contains a high frequency component which is modulated at a low frequency. Adjustment of the frequency of either of the high and low frequency components is achieved by proper adjustment of the respective tuning elements 50 and 47.
Instead of two plates arranged symmetrically with respect to the cathode, it is also possible to use as plate the screen which envelops the other elements of the tube. Such a tube is shown in fig. 7.Metal cylinder 73 can be connected as a plate. The other details of the construction of this tube are the same as those indicated in the description of fig.l.
The use of a screen instead of the helical plates does not greatly modify the action of the control tube, since the deflection action of the control electrodes 3 and 4 is such that the electron currents alternately deflect towards the surfaces. active of one and then of the other of the two plates 5 and 75 in the same manner as that already described. It will therefore be easily understood that this tube can be used in any of the modulation systems already described without leading to significant modifications thereof. However, it may be desirable to employ an arrangement like that shown in FIG.
8. This arrangement is the same as that shown in fig.4, but only the plate 75 is connected directly to the output circuit, the plate 5 being maintained at a fixed positive potential by applying voltage to it by terminal 76. In this arrangement, plate 5 functions as a screen grid between the control electrodes.
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trole 3 and 4 and single plate 75. As is ordinarily the case in such arrangements, the positive potential applied to electrode 5 is maintained at a lower value than that applied to plate 75.
In this system, not only does the plate 5 serve as a screen grid to greatly decrease the inherent capacitance between the plate 75 and the control electrodes, but also the symmetrical arrangement of the control electrodes results in a large degree of interference. 'self-neutralization, as already described.
Fig. 9 shows another modification applied to the electronic discharge adjuster. In this embodiment, the helices are arranged such that the turns of the helical control electrodes are arranged in a staggered relationship with respect to one another. The turns of one of the electrodes are moved from the cathode a distance greater than the distance between the other electrode and the cathode. The control electrode 4 is shown in the form of a helix of larger diameter than that of the helix formed by the electrode 3 and it is concentric with respect to the cathode 2 around the electrode 3.
In this arrangement, the turns of the electrode 4 are moved from the cathode by a radial distance which is greater than that of the turns of the control electrode 3, and there is an asymmetrical construction in which the turns of the 'electrode 4 surround the turns of electrode 3.
The asymmetry of the tube construction does not alter the fundamental deflection action of the electron currents of the control electrodes, but it makes it desirable to employ an asymmetric input circuit connected between two electrodes. . Fig. 10 shows such an asymmetric circuit. This layout is the same as that of the frequency conversion circuit shown on
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Fig.4, but it differs from the latter in that the secondary winding of transformer 18 is divided into two sections 77 and 78 having a different number of turns.
The coil 77, which has the greatest number of turns, is connected to the control electrode 4 at the greatest possible distance from the cathode 2, while the section 78, which has the smallest number of turns, is connected to the control electrode 3 closest to the cathode 2. The operation of this circuit is essentially the same as that of the circuit shown in fig. 4, the winding ratio of 77 and 78 being adjusted such that fluctuations in the potentials applied to control electrodes 3 and 4 by transformer 18 do not produce any change in the total electron emission.
In addition, the ratio of the turns of the windings of the couplings comprising the transformers 18 and 23 are proportioned so that the voltage applied to the control electrodes to vary the total emission of electrons to the plates, does not affect the deflection of electron currents between the two plates. It is understood that potentials can be applied to electrodes 3 and 4 through separate terminals, such as terminals 79 and 80. For simplicity of explanation, only the control electrode 3 which is closest to the cathode is used for emission control. It includes in its circuit the secondary 22 of the transformer 23.
The electronic discharge device shown in Fig. 11 does not have the plate 6. The cylindrical electrode 75 here acts as a second plate, as described in connection with the explanation of the figure.
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fig. 7, and the asymmetric arrangement of the control electrodes is used like that of fig. 9. A tube of this construction can be employed in an asymmetric frequency conversion circuit of the type shown in Fig. 12. In this circuit, a voltage source having a frequency fi is coupled by means of a transformer 81 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 connected at the same time to the electrodes 3. and 4, to control the total emission of electrons to the plates. In the connections between the source .2 and the control electrodes is inserted a transformer 85 comprising a primary winding 86 and 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 a tap 90, the positive terminal of the + B plate voltage source.
The operation of this circuit shown in fig. 12 is the same as that of the circuit shown in fig. 4, with the winding ratios of the coupling transformers being adjusted to compensate for the asymmetry arising from the asymmetric arrangement of the plates. 5 and 75. In both cases, the relative numbers of turns of the transformer are such that the voltage of a frequency fi does not affect the emission of electrons and that the voltage of a frequency f2 does not occur. - not feel between plates 5 and 75.
Fig. 13 shows another modification of the electronic discharge device. In this embodiment, two additional electrodes, comprising a helical screen-grid 91 and a suppression grid
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helical 92, are included in the device in addition to the elements described on the occasion of the explanation of fig.ll. A frequency conversion circuit comprising an electronic discharge device having these two additional electrodes is shown in fig. 14. In this arrangement, 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 terminal of a direct current source + screen,
so that the last gate is maintained at a positive potential lower than that of plates 5 and 75. The fundamental operation of this circuit is essentially the same as that of the frequency conversion circuits already described, so that there is no need to give here any further explanation on this subject.
In the electronic discharge device shown in Fig. 15, the metal cylinder 75 acts as a single plate, and the helical electrode 93 acts as a screen grid. A helical suppression grid 94 is inserted between the electrode 93 and the plate 75. The circuit connections for applying this electronic discharge device to a frequency conversion circuit are shown in fig.16. This arrangement differs from that shown in fig. 14 only in that it uses a single plate, the screen grid being formed by the electrode 93.
In addition, electrode 94 is connected to cathode 2 to form a suppression grid.
In the construction of the electronic discharge device shown in fig. 17, an additional control electrode 95 is provided between the cathode 2 and the "interposed helical electrodes II 3 and 4. When inserted in a conversion circuit. frequency, this electrode acts independently of the control electrodes 3 and 4 to adjust
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the emission of electrons from cathode 2 to plates 5 and 6. In this case, control electrodes 3 and 4 act only to deflect the electron currents alternately from one of the plates to the other .
Such a circuit in which there is a tube like the one shown in fig. 17, is shown in fig. 18. It can be seen that the only difference existing between this circuit and that shown in fig. 4 consists in the connection of a terminal of the winding 17 with the additional electrode 95 instead of that with the electrodes 3 and 4 by the winding 22.
In the embodiments of the electronic discharge device described heretofore, the deflection adjustment voltage, and the emission adjustment voltage have been applied to control electrodes separately from the plates. It is understood, however, that one or both of these voltages may be applied to the plates by means of suitable connections. For example, FIG. 19 shows an electronic discharge device comprising the two plates 5 and 6, the cathode 2 and a single electrode 96, to regulate the emission of electrons from the cathode 2 towards the two plates. These measures . Electronic discharge acts as a relay with respect to the adjustment of electron emission, in a manner analogous to the action of normal triode vacuum tubes.
However, when it comes to adjusting the electron deflection, it does not exert any relay action. In this case, it acts as a rectifier, the deflection adjustment voltage being applied between the two plates.
A modulation system comprising a device constructed like that shown in fig. 19 is shown in fig. 20. Plates 5 and 6 are linked
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by blocking capacitors 97 and 98, at the secondary of a transformer 99 which receives, through the terminals of its primary winding, a current having a frequency f1. The alternating deflection of electron currents from one plate to another, produced by the voltage having the frequency fi applied between the two plates, is equivalent to the production of a current having the frequency f1 flowing between the plates and in the secondary of transformer 99.
A voltage having a frequency f2 can be applied, by a transformer 100, to the electrode 95, in order to vary the emission of electrons at a frequency f2 which actually varies the resistance between the plates 5 and 6 at the same frequency f2.
It follows that potential differences are formed between the plates 5 and 6 having frequencies which are the sum and the difference of the frequency f1 and of the frequency f2. When a properly constructed filter 101 is connected to plates 5 and 6, a voltage having either the sum of frequency or the difference in frequency of frequencies f1 and f2 can be developed at the output terminals of the filter.
In the arrangement shown in fig. 20, it is assumed that only the difference frequency is desired and that this frequency is much lower than f1, so that it can be kept away from the input circuit by the capacitors 97 and 98.
Fig. 21 shows a system in which the emission adjustment voltage is applied to the two plates 5 and 6 and in which the deflection adjustment voltage is applied between the two control electrodes 3 and 4. This arrangement differs from that shown in fig. 4 only in that the emission adjustment voltage having the frequency f2 is applied to the plates and not to the control electrodes. To apply
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the voltage having the frequency f2 at the two plates is provided a transformer 102 whose secondary 103 is included in the common connection between s two plates 5 and 6 and the cathode 2.
In this system, the modulation is obtained in the plate circuit in an analogous manner CI. that of the Heising modulation system.
The arrangement shown in fig. 22 does not have the two control electrodes 3 and 4, the two adjustment voltages being applied to the plates 5 and 6. This circuit is the same as that shown in fig. 20, but it does not include the transformer 100, which is replaced by the transformer 104 to print the voltage having the frequency f2 between the plates 5 and 6, on the one hand, and the cathode 2, on the other hand. The transformer 104 comprises a winding 105 traversed by the current having the frequency f2 and a secondary winding 106 which is connected between the midpoint 107 of the secondary winding of the transformer 99 and the cathode 2 by a shunt capacitor 108. It is understood that in this arrangement the two plates can be arranged symmetrically, as indicated, just as the outer screen can be used as a plate.
In this case, one leaves aside one of the "intercalated" plates, 5 or 6. As in fig.20, the deviation of the electron currents from one of the plates to the other is regulated by the voltage. having the frequency fl applied between the plates by a transformer 99. The emission, on the other hand, is regulated by the voltage having the frequency f2 applied between the plates, on the one hand, and the cathode, on the other part, by a transformer 104. As in the system shown in fig. 20, the input and output circuits are connected in parallel.
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The arrangement shown in fig. 23 has an action which is the same as that of the arrangement shown in fig. 22, but the input circuit and the output circuit are connected in series and not in parallel. This arrangement is useful in many cases. Another difference between the two systems is that the vacuum tube shown is asymmetrical, with one of the plates 5 in the form of a grid and the other plate 75 in the form of a screen or screen. 'a plate outside the grille, analogously to the construction shown in fig.7 and fig.ll. The tube is an ordinary diode, but the circuit layout is quite different from that of conventional frequency conversion circuits using triodes.
The input circuit corresponds very closely to that shown in fig. 12, so the same reference signs have been used here to mark the same elements. The deflection adjustment voltage, which has a frequency fl, is applied between the plates 5 and
75 by secondary windings 82 and 83 of transformer 81, these windings having a winding ratio such that the setting voltage of the delation does not affect the emission of electrons, as already described.
The emission control voltage, which has a frequency f2, is applied between the plates 5 and 75, on the one hand, and the cathode 2, on the other hand, by the windings 87 and 88 of the transformer 85. Ok that this is not always necessary, there is provided here a capacitor
84 'to locate the current having the frequency f1 which passes through the electrostatic capacitance between the electrodes 5 and 75, as well as to prevent this current in entering / the circuit for adjusting the emission through the windings 87 and 88. When using the capacitor
84 ', windings 87 and 88 should have pre-
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Worse numbers are equal, so that the transformer 85 will not tend to send a current having the frequency f2 into the circuit comprising, in series, the three capacitors, as shown.
These improvements in the arrangement are only significant when the frequencies f1 and f2 are relatively high.
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 one and the other. then towards the other of the two plates, it is stated in the aforementioned patent application that a similar action can be obtained by using a varying magnetic field to produce the desired deflection of the electron currents.
For this reason there is shown in fig. 24 an electronic discharge device comprising a cathode 109 around which several axially extending wire-shaped grid sections 110 are arranged concentrically, which are connected together in the tube. tube to form a control electrode.
A plurality of axially extending wire-shaped plate sections 11 are arranged concentrically with respect to the cathode. They are alternately connected together in the tube in such a way that they form "interposed" electrodes. The number of grid sections is half that of the number of plate sections, with each grid section facing the passage between two neighboring plate sections. A screen 112 surrounds the assembly of the sections and is, in turn, surrounded by an evacuated envelope 113, the degree of vacuum of which is sufficient to ensure absolutely pure electron emission. In order to reduce eddy currents in the screen is practiced
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in the latter a slot 112 'which extends lengthwise along the screen.
To deflect the electron currents between the plates there is provided a winding 114 which surrounds the casing and encloses the connections for excitation by a suitable regulating current.
A modulation circuit comprising an electronic discharge device constructed as shown in FIG. 24 is shown in fig. 25. In this circuit, an alternating voltage source having a frequency f1 is applied across the winding 114, and a second alternating current source, having a frequency f2, is applied, through the transformer 116, to the The emission control electrode 115 formed by the connected wire-shaped sections 110. The control electrode 115 receives the correct negative potential from a potential source (not shown) which is inserted between the cathode and the terminal. 117 and is shunted by a capacitor 116.
The two plates 118 and 120, formed by the alternately connected wire-shaped sections are connected to the output circuit which includes the input terminals of a filter 121 and a plate voltage source (not shown) shunted by a capacitor. 122.
In use, the emission from the cathode 109 to the plates varies at a frequency f2 by virtue of the voltage applied to the control electrode 115. In addition, the discharge by the alternating magnetic field is alternately deflected to one and then to the other of the plates.
The modulation systems described are particularly suitable for three types of use, in particular for the modulation of a transmitter, the modulation intended to produce the medium frequency in a superheterodyne receiver and the detection in a receiver. applications, we want to
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To link a voltage of a single fixed frequency with a signal voltage containing a band of frequencies.
The advantage of the greatest possible distortion reduction will, in general, be obtained perfectly by using the signal voltage for the deviation adjustment and by using the simple fixed voltage for the emission adjustment. . However, this order of application of the voltages to the adjustment means can be reversed.
When, in an emitter, a tube having a symmetrical arrangement of the plates such as that shown in FIG. 4 is used in a modulator system as shown and the signal voltage is used for the adjustment of the electron deflection (f1 being a component of the frequency release), the carrier frequency (or frequency f2) will not occur. not in the output circuits. On the other hand, when an asymmetric tube is used in an arrangement like that shown in fig. 8 and the signal voltage is also used for the adjustment of the deviation, an amplitude modulation is obtained. normal, while the output current contains the carrier frequency modulated by the two sidebands.
In a superheterodyne receiver for amplitude modulated carrier oscillations, the receive oscillations can be used for deflection adjustment and local oscillations for emission adjustment. In this case, the voltage of the receive oscillations between the deflection electrodes should be small enough, to provide linear operation at all amplitudes of the modulated carrier frequency. In a superherodyne receiver for frequency modulated signals, the receiving voltage used for adjusting the deflection can be so large that the discharge is deflected entirely from one plate to the other, so than ,
EMI30.1
.... + ...,. "..,",
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a limiting effect is created in this way.
In a detection system without producing homodyne oscillations, all the voltage of the signal (of which f1 is a phase-to-phase frequency) can be used as an adjustment for the division of the electrons, and the carrier voltage filtered by a selectively tuned elective circuit. can be used to control the emission.
In a homodyne detection system with local oscillation generation, the entire receive band can be used to adjust the deviation while the local oscillation can be used to ragle the emission.
The arrangements described in the last two paragraphs give linear demodulation and thus avoid the distortions which appear in non-linear detectors, even those of the quadratic type. They are particularly suitable for demodulation when receiving with only one sideband because even conventional linear detectors produce distortion in these cases, when the carrier component is not extremely large compared to the sideband components.
The demodulation systems described have a special application in circuits for automatic tuning of superheterodyne receivers These arrangements are analogous to those described for reception demodulation, but the voltage for transmit tuning is not in phase with the medium voltage carrier component freq, but in quadrature with it. The combination of these voltages results in a DC voltage which is normally zero, but which nevertheless deviates from zero in either direction, as the phase difference between the voltages deviates from quadrature. We must distinguish at
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this is the case if the output tuning voltage is produced by a sharp selection of the carrier frequency or by a local homodyne oscillator.
In the first case, the aforementioned phase difference varies rapidly as the mid-frequency deviates from the resonant frequency of the acutely tuned circuit and the resulting DC voltage is usable for adjusting the frequency of the superheterodyne oscillator. so that the middle frequency is brought into perfect coincidence with the resonant frequency.
In the latter case, the DC voltage obtained can be used to adjust the phase of the heterogeneous oscillator in such a way that the above-mentioned phase difference is brought into absolutely quadrature.
Although in the various embodiments of the tubes described herein it has been assumed that the use of test electrodes and helically shaped plates is employed, it goes without saying that one can equally well employ test electrodes and electrodes. plates of any other shape. The electrodes may for example be composed of interposed coaxial rings ", while each of the rings is located in a plane and all the rings of an electrode have the same diameter. The various rings of each of the The electrodes must, of course, in this case be electrically connected together Generally, the rings or the section of the helical electrodes can have any desired configuration, for example be flattened or elliptical.
In addition, the pairs of "interposed" electrodes may consist of sections lying in the same plane, the sections of one of the electrodes alternating with the coresponding sections of the other electrode and being located closely together. others.
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It should be noted that the expression "enclosed" is used in this description to indicate very broadly the relation of the two electrodes, without considering whether the various sections of the electrodes are really located at the same distance from the electrode. cathode. The main thing is that, viewed from the cathode, the suffaces of the sections appear as if the sections of the two interposed II electrodes II were alternately next to each other. For example, the control electrodes are also to be considered "interposed" in the embodiment in which they have different diameters, but in which their turns are located on "voids" relative to each other.
In the embodiment which uses only one helical plate, while the enveloping cylinder serves as a second plate, the active surfaces of the two cathode-facing plates can be considered "interspersed" because, viewed from above. cathode, the sections of the cylindrical plate visible in the gaps of the helical plate can be considered as if there was in the gaps of the first helical plate a second helical plate formed by these sections.
It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above and any modifications can be made to them without departing from the spirit of the invention.