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Dispositif comportant un tube à rayons cathodiques équipé de moyens déviateurs et destinés à produire des oscillations à très haute fréquence.
Pour la production d'oscillations à très haute fré- quence, dont la fréquence est un multiple de celle d'une oscillation de commande, on a déjà proposé d'utiliser un dispositif comportant un tube à rayons cathodiques muni de moyens déviateurs, dans lequel l'oscillation de commande est amenée aux moyens déviateurs et dans lequel on fait se déplacer lepinceau électronique du tube à rayons cathodiques sur l'électrode antérieure d'une ou de plusieurs électrodes perforées, en arrière desquelles est placée une électrode collectrice qui est frappée de façon intermittente par le pinceau.
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Chaque fois que l'électrode collectrice dans ce dispositif est frappée par le pinceau une impulsion de cou- rant est engendrée dans un circuit de sortie relié à l'élec- trode collectrice, impulsion dont la fréquence est'déterminée par le produit de la fréquence de l'oscillation de commande et du nombre d'orifices sur lesquels est déplacé le pinceau pendant une période de l'oscillation de commande. Le cir- cuit de sortie est mis en vibration par les impulsions de courant et est accordé sur la fréquence des impulsions de courant. Pour obtenir une oscillation de sortie ayant une puissance considérable le circuit de sortie doit avoir une grande impédance pour cette fréquence à engendrer.
Dans les dispositifs du genre précité connus'jus- qu'ici, qui étaient destinés à la production d'oscillations ayant une longueur d'onde de quelques décimètres ou cen- timètres, on se heurtait à des difficultés dans la cons- truction d'un circuit de sortie ayant une impédance suffi- sante pour les oscillations à engendrer.
Conformément à la présente invention 'on évite ces difficultés en utilisant un dispositif, dans lequel soit deux des électrodes perforées, soit l'une de ces élec- trodes et l'électrode collectrice, sont assemblées de manière à former un corps creux qui constitue un circuit oscillant accordé sur la fréquence des oscillations à en- gendrer.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du des- sin que du texte, faisant bien entendu partie de l'invention.
La fig. 1 représente un mode d'exécution du aispo- sitif conforme à l'invention qui comprend une électrode perforée. Le dispositif proposé comporte un tube à rayons cathodiques muni de moyens usuels pour la production d'un
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pinceau électronique constitués par une cathode 1, une électrode de commande 3 et une électrode accélératrice 5. Le tube est représenté en coupe axiale, et l'enveloppe étanche à l'air 'a été omise pour plus de clarté. Pour la concentra- tion du pinceau on peut prévoir une bobine de concentration 7 excitée au moyen de courant continu, conjointement avec un écran magnétique 8, qui soustrait les moyens déviateurs du tube à l'influence du champ de la bobine 7.
Les moyens déviateurs du tube sont constitués par un jeu de plaques déviatrices 9 reliées aux extrémités d'un circuit oscillant qui est représenté sur la Fig. 1 par une capacité 11 et une inductance 13, dont la dernière est couplée à une bobine de couplage 15. Coaxialement au dispositif décrit plus haut sont disposées, à l'autre extrémité du tube, une électrode perforée 17 et une électrode collectrice 19 qui, comme on l'expliquera ci-après, sont assemblées, conformément à l'in- vention, de manière à constituer un corps creux 21 au moyen d'un boîtier annulaire métallique 23, lequel corps, abstrac- tion faite d'un orifice annulaire 25 pratiqué dans l'élec- trode 17, est complètement fermé.
A l'intérieur du corps creux 21 est disposée, perpendiculairement à l'axe environ au milieu entre les électrodes 17 et 19, une grille 27 qui est reliée pour des courants à haute fréquence au boîtier 23 par l'intermédiaire d'un condensateur 30 et est reliée à la terre pour les hautes fréquences à travers un conden- sateur 29. L'électrode 19 est reliée au conducteur extérieur 31, tandis que l'électrode 17 est reliée au conducteur intérieur 33 d'une ligne de transmission concentrique 31, 33 dont l'autre extrémité est reliée à un circuit de consomma- tion, par exemple l'antenne 35.
A partir d'une source de tension continue, par exemple une batterie 41, on amène à l'électrode 5 et au corps 21 des tensions auxiliaires
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positives convenables par rapport à la cathode 1, l'élec- trode 30 recevant une tension auxiliaire négative par l'in- termédiaire de l'enroulement secondaire 45 d'un transforma- teur 43, 45.
Le dispositif 1, 3, 5 produit un pinceau électro- nique,indiqué en pointillés 2, qui peut être concentré par la bobine de concentration 7. Au circuit oscillant 11, 13 relié aux plaques déviatrices 9 est amenée une tension alternative de commande à haute fréquence par l'intermédiai- re de la bobine de couplage 15, d'où il résulte un mouvement de va et vient du pinceau. Le point où le pinceau frappe l'électrode 17 se déplace sur cette électrode entre deux points extrêmes P et Q. Comme le montre la fig. 2, qui est une vue de face du corps creux 21, un groupe d'électrons du pinceau passe quatre fois par l'orifice annulaire 25 et tombe sur l'électrode 19 à chaque mouvement de va et vient du pinceau, c'est-à-dire à chaque période de l'oscillation de commande amenée aux électrodes 9.
Pendant qu'un tel groupe d'électrons va de l'électrode 17 à l'électrode 19 il est produit, dans le cas où un circuit extérieur est connec- té entre ces électrodes, une impulsion de courant dans ce circuit de telle façon que le courant passe de l'électrode
17 à l'électrode 19. Les électrodes 17 et 19 sont combinées pour former un corps creux (21) qui constitue un circuit oscillant accordé sur la fréquence de l'oscillation à engen- drer. En l'espèce, la capacité entre les électrodes 17 et 19 constitue la capacité d'accord, l'inductance d'accord étant constituée en substance par l'inductance de la partie du corps creux qui relie les électrodes 17 et 19.
Le circuit oscillant ainsi établi sert de circuit extérieur entre les électrodes 17 et 19 et est mis en oscillation par les impul- sions de courant produites entre ces électrodes; la fréquen-
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ce de l'oscillation engendrée est la même que celle des im- pulsions de courant, en l'espèce donc quatre fois plus grande que la fréquence de l'oscillation de commande.
Conformément à l'invention on établi ' ainsi un circuit oscillant connecté entre les électrodes 17 et 19 qui présente de très faibles pertes et, partant, une forte impédance même à de très hautes fréquences ce qui permet d'obtenir une énergie de sortie considérable. La propriété d'être exempt de pertes dans une grande mesure, que possède le circuit 17,19, 23, résulte des très faibles pertes dans l'inductance constituée par la connexion entre les électro- des 17 et 19. Cette connexion est constituée par une seule spire ayant une grande surface, de sorte que la résistance de perte est très faible pour des courants à hau.te fréquence.
En outre, le flux magnétique est fermé en soi et s'étend com- plètement en dedans du corps 21. De la sorte on évite des champs de dispersion susceptibles de frapper des parties métalliques et de provoquer des pertes. Du fait que les électrodes 17 et 19 elles-mêmes font partie du circuit os- cillant on peut se passer, en outre, de conducteurs de jonction.
On a trouvé expérimentalement et'aussi par le cal- cul que pour un bon fonctionnement la distance entre les électrodes 17 et 19, compte tenu de la vitesse des électrons, doit être choisie de telle façon que la durée de circulation d'un électron entre les électrodes 17 et 19 soit inférieure à une demi-période de l'oscillation de-sortie, c'est-à-dire que la distance entre les électrodes 17 et 19 sera très fai- ble en général.
Pour assurer que la connexion qui réunit ces électrodes pour former un corps creux ait une inductance considérable, la connexion est constituée, de préférence, par un boîtier métallique annulaire 23 qui est disposé coaxiale-
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ment par rapport aux électrodes 17 et 19 et dont le diamètre et la longueur axiale sont supérieurs respectivement au diamètre des électrodes 17 et 19 et à leur distance mutuelle.
Les extrémités du circuit oscillant constitué par le corps creux 21 se situent respectivement au milieu des électrodes 17 et 19. L'énergie oscillatoire disponible dans le circuit peut être amenée à un circuit de consommation, tel que l'antenne 35, par l'intermédiaire de la ligne de transmission 31, 33 dont les deux conducteurs sont reliés respectivement au milieu précité.
Le temps ou durée de circulation des électrons entre les électrodes 17 et 19 est fonction de la distance en- tre ces électrodes et, en outre, de la vitesse moyenne des électrons entre les électrodes 17 et 19. Les électrons en- trent dans le corps 21 avec une vitesse initiale déterminée et y sont retardés par le fait qu'ils cèdent de l'énergie.
Les électrons, après avoir parcouru en sens axial le corps 21, tombent sur l'électrode 19 et peuvent alors dégager des électrons secondaires qui se propagent vers l'électrode 17.
Ces électrons produisent dans le circuit de sortie une im- pulsion de courant depuis l'électrode 19 vers l'électrode 17, impulsion qui est opposée à celle qui produit l'oscillation de sortie et la contrarie donc. C'est pourquoi, conformément à l'invention, l'électrode collectrice 19 est rendue incapa- ble ou presque d'émettre des électrons secondaires, par exem- ple, en la recouvrant d'une couche appropriée du moins sur le côté où sont recueillis les électrons.
Pour éviter que des électrons secondaires produits à l'électrode 19 atteignent l'électrode 17, de préférence la grille 27, reliée à la terre pour les hautes fréquences à travers un condensateur 29, est disposée, conformément à l'invention, environ au milieu entre les électrodes 17 et
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19 et parallèlement à ces dernières, laquelle grille re- pousse des électrons secondaires éventuellement émis par l'électrode 19. Par l'intermédiaire du condensateur 30 la grille 27 est reliée pour les hautes fréquences au milieu du bord du boîtier 23. Par conséquent, le milieu du circuit oscillant constitué par le corps 21 est mis à la terre pour les hautes fréquences à travers les condensateurs 29 et 30.
La grille 27 a encore une deuxième fonction.
Pendant une moitié de la période de l'oscillation de sortie l'électrode 19 est négative par rapport à l'électrode 17.
En l'absence de la grille 27 un groupe d'électrons, qui se trouve devant l'orifice 25 pendant cette demi-période est attiré par l'électrode 17 et repoussé par l'électrode
19 de sorte que les électrons sont éventuellement dispersés et se propagent vers l'électrode 17 au lieu de passer par le trou 25 vers l'électrode 19. La présence de la grille 27 réduit grandement ce risque, parce que pendant la demi-pério- de précitée la tension négative de la grille 27 par rapport à l'électrode 17 n'est que la moitié de celle de l'électro- de 19 du fait que la grille 27 est reliée pour les hautes fréquences à une prise médiane du circuit 17,19, 23.
Au lieu d'un orifice annulaire l'électrode 17 peut avoir deux orifices en forme de fente 25 par où passe alter- nativement le pinceau électronique. Conformément à l'inven- tion, cependant, on utilise, de préférence, un orifice annu- laire. En effet, la ligne PQ, suivant laquelle se déplace le point où le pinceau frappe l'électrode 17, tend à tourner autour de l'axe zéro du tube à rayons cathodiques et à occu- per par exemple, la position P'Q'.
Grâce à la forme annulai- re de l'orifice 25 la distance relative des points, où le pinceau passe par l'électrode 17, reste toujours la même, ce qui assure que les impulsions de courant se produisent tou- @
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jours aux moments corrects les uns par rapport aux autres, aussi longtemps que la déviation du pinceau électronique sous l'action de la tension de commande, c'est-à-dire la longueur de la ligne PQ, reste la même.
Le dispositif représenté sur la fig.l convient également à engendrer des oscillations modulées. A cet effet une oscillation modulatrice est amenée à l'enroule- ment primaire 43 du transformateur 43, 45. La tension modu- latrice induite dans l'enroulement secondaire 45 de ce trans- formateur est amenée à l'électrode de commande 3 et provo- que des variations d'intensité du pinceau électronique qui correspondent à la tension modulatrice, de sorte que l'am- plitude maximum de l'oscillation de sortie est variée pro- portionnellement à l'amplitude momentanée de la tension modulatrice.
La fig. 3 représente en perspective un deuxième mode d'exécution du dispositif conforme à l'invention, qui correspond en substance à celui représenté sur la fig. l, mais qui comprend un dispositif destiné à la production d'un pinceau électronique en forme de bande; de cette ma- nière on obtient un pimeeau électronique ayant une forte intensité. La cathode 1 est exécutée en forme de bande et l'électrode de commande 3 présente un orifice en forme de fente par où sort le pinceau 2. L'accélération et la concen- tration du pinceau se font au moyen des électrodes 9 qui servent en même temps de plaques déviatrices; à cet effet, elles sont reliées au circuit oscillant 11, 13 de la manière indiquée sur la fig. l, et une tension auxiliaire positive est amenée aux deux plaques à travers le milieu de la bobine
13 à partir de la batterie 41.
Le fonctionnement correspond à celui du dispositif représenté sur la fig. 1.
Les figs. 4 et 5 montrent un autre mode d'exécu- tion du dispositif conforme à l'invention, au moyen duquel
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on peut obtenir une oscillation de sortie dont la fréquence est de nombreuses fois plus grande que celle de l'oscillation de commande. La fig.4 correspond en grande partie à la fig.l; toutefois, le dispositif montré sur la fig.4 comprend un deuxième jeu de plaques déviatrices 10 disposées perpendicu- lairement aux plaques 9. Les plaques 10 sont reliées à un circuit oscillant représenté par un condensateur 12 et une bobine 14. La bobine 14 est couplée à une bobine de couplage 16 à laquelle, de même qu'à la bobine 15, est amenée l'oscil- lation de commande.
Les circuits 11, 13 et 12, 14 sont lé- gèrement désaccordés les uns par rapport aux autres de telle façon que les tensions alternatives, qui se produisent à travers les circuits, présentent une différence de phase de 90 . De la sorte il se produit entre les plaques dévia- trices 9 et 10 un champ électrique tournant, sous l'action duquel le pinceau reçoit un mouvement de rotation autour de sa direction initiale comme axe. Par ce mouvement le pinceau se déplace suivant une trajectoire circulaire sur l'électrode 17 qui dans le présent mode d'exécution du dis- positif faisant l'objet de l'invention, vue dans le sens de mouvement des électrons, présente la forme montrée sur la fig. 5. L'électrode 17 présente un certain nombre d'orifices 26 disposés en cercle.
Les amplitudes des tensions alternati- ves produites entre les plaques déviatrices 9 et 10 respecti- vement sont réglées de telle façon que le pinceau passe sur les orifices 26 et tombe alternativement sur l'électrode 17 et par l'un des orifices 26 sur l'électrode 19, ce qui produit de la manière précitée des impulsions de courant qui excitent le circuit oscillant constitué par le corps creux 21. Le pinceau exécuté une révolution par période de l'oscillation de commande, le nombre des impulsions de courant produites correspondant au nombre des orifices 26.
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Le nombre des impulsions le courant par seconde, c'est-à- dire la fréquence de l'oscillation de sortie, correspond donc à la fréquence de l'oscillation de commande multipliée par le nombre d'orifices 26. Le dispositif montré sur la fig.4 se différencie de celui montré sur la fig.l en ce que dans le premier l'énergie de sortie est prise sur le circuit os- cillant 17, 23, 19 au moyen d'une boucle 37 qui traverse de façon isolée la paroi du boîtier 23; cette boucle est couplée au flux magnétique du circuit et reliée, à l'extérieur du corps 21, aux deux bornes de sortie 39. Toutefois, on pour- rait également utiliser le dispositif désigné par 31, 33, 35 sur la fig. 1.
La fig. 6 représente un mode d'exécution de l'in- vention, qui correspond sensiblement à celui montré sur la fig. 4 mais qui comporte plus d'une électrode perforée de telle façon que les trous des électrodes disposées les unes en arrière des autres soient en alignement dans le sens du pinceau électronique. Conformément à l'invention il y a trois électrodes perforées 17, 47 et 49; dans le mode d'exé- cution représenté sur le dessin deux électrodes' voisines 47,49, situées les plus près de l'électrode collectrice 19, sont assemblées de manière à constituer un corps creux 51 au moyen d'un boîtier métallique 43, de préférence de forme annulaire, qui est relié à la terre pour les hautes fré- quences à travers le condensateur 52.
Les électrodes 17 et 19 sont reliées à la terre pour la fréquence de l'oscil- lation de sortie par l'intermédiaire des condensateurs 53 et 55 respectivement. La tension d'alimentation amenée au corps creux 51 est plusieurs fois plus élevée que la tension amenée aux électrodes 17 et 19 ; tensions précitées peuvent s'élever, par exemple, à 5000 volts et 500 volts respectivement.
Les électrons du pinceau 2 sont recueillis alter-
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nativement par les électrodes 17 et 19 ; fait que ces électrodes ont une assez faible tension d'alimentation et pas de tension alternative, la perte d'énergie est faible, de sorte qu'on peut obtenir un bon rendement. Les -électrodes 47 et 49 ne sont pas frappées par des électrons, de sorte qu'il ne passe pas de courant vers ces électrodes.
Comme on l'a déjà décrit plus haut, la distance entre les électrodes 47 et 49,est, de préférence, choisie de telle façon que le temps ou durée de circulation des électrons entre ces électrodes corresponde tout au plus à une demi-période de l'oscillation de sortie. La distanee entre les électrodes 17 et 47 et entre les électrodes 49 et 19 peut être beaucoup plus grande; de préférence on donne à la distance entre les électrodes 49 et 19 une valeur si grande qu'il s'amasse entre elles une charge d'espace qui a pour résultat que des électrons secondaires qui se dégagent éventuellement de l'électrode 19 reviennent à cette der- nière.