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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une
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DEMANDE DE 3R.'L'iT7!,1 1 t !J'V.;I'rIOIV
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Société dite : C. LORENZ AKTIENGFSELLSCHAFT. Tube à temps de parcours pourvu d'un seul champ haute-fréquence et d'un résonateur en H.
Demande de brevet déposée en Allemagne le 5 novembre 1943.-
Lors de la produotion d'ondes ultra-courtes de grande puissance au moyen de générateurs à tubes, le logement de la surface cathodique nécessaire provoque des difficultés considé- rables, car le plus souvent on utilise des circuits oscillants resp. des résonateurs dont toutes les dimensions sont déterminantes pour la fréquence propre du résonateur. Il a été proposé d'utiliser dans un tube à temps de parcours un résonateur en H constitué, lors d'une canalisation tubulaire concentrique, par l'insertion d'une traverse entre le conducteur intérieur et le conducteur extérieur. Dans ce générateur, un rayon électronique disposé en oblique est utilisé pour exciter le résonateur.
Le fonctionnement de ce générateur ressemble un peu à un générateur thérapeutique, le rayon est modulé dans le premier champ dans sa vitesse, dans le second champ haute fréquence, l'énergie du rayon est découplée.
L'invention se rapporte à un tube à temps de parcours à vitesse modulée présentant un seul champ haute-fréquence et est caractérisé par'l'emploi d'un résonateur en H dont la longueur d'onde dépend principalement de ses dimensions radiales.
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Le nouveau tube à temps de marcours possède dgalement un résonateur en H constitué, partant 'l'une conduite tubulaire concentrique, par l'insertion ci tune traverse entre le conducteur intérieur et le conducteur extérieur; cependant l'excitation du résonateur est réalisée au moyen d'un ou de plusieurs rayons électroniques qui ne traversent qu'un seul chnmp. Une belle disposi- tion possède par rapport à celle décrite précédemment l'avantage d'un montage plus simple;
de même pour une conformation appropries du résonateur et pour un choix convenable des noeuds d'oscilla- tions, plusieurs rayons électroniques peuvent pénétrer dans le résonateur, de sorte que pour des didensions approximativement égales, il est possible d'y produire des puissances de rayonnement plus élevées. Le mécanisme d'anorgage des oscillations est celui d'un tube à temps de parcours à un :;au). champ avec omdulatin de la vitesse c.à.d. que le rayon électronique est réglé- dans sa vitesse à l'intérieur d'un champ et modulé en densité.
Le mode de fonctionnement du générateur sera rapidement décrit à l'aide de la figure 1. La figure représente la coupe à travers le résonateur; la question de la conformation de l'anode, de l'ampoule en verre etc. n'est pas traitée en détails. Le résonateur en H est constitué par un conducteur intérieur creux 1 de diamètre r1 relié par l'intermédiaire d'une traverse 2 à un tube extérieur 3 de diamètre r. La canalisation tubulaire peut être des deux côtés ouverte ou fermée resp. n'être fermée que d'un côté.
La longueur d'onde fondamentale d'un tel résonateur correspond à environ le double de la périphérie moyenne du tube et ne dépend que peu de la longueur de la canalisation. A l'endroit 4, opnosé à la traverse, règne le champ électrique maximum, dont l'intensité est approximativement constante sur toute la longueur axiale du réso- nateur, au cas où celui-ci est ouvert;
a.u cas où celui-ci est fermé, il se produit une répartition sinusoïdale le Ion,':; de l'axe. Le rayon électronique est fourni par une cathode 5 disposée à l'intérieur du conducteur interne creux, envoyé, à travers le conducteur interne 1 pourvu à cet endroit d'une grille 6, dans le chame du résonateur et entre en contact avec la paroi extérieure 3 du réso- nateur, agissant dans ce cas comme anode.
Il se produit une excitation
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du résonateur lorsque, par le choix de la tension préalable des électrons, de la fréquence et du parcours électronique, un angle déterminé de temps de parcours d'environ 2 1/3 Ò est observé dans ce seul champ.
Différentes variantes de ce tube à temps de parcours seront traitées plus en détail ci-dessous.
La formation du rayon peut se faire à l'aide de moyens électrostatiques. Dans ce cas il est nécessaire de munir l'un ou les deux cylindres du résonateur de grilles afin de ne pas obtenir pour des largeurs de rayon importantes des champs haute-fréquence trop peu homogènes.
D'autre part la formation du rayon peut être réalisée par une concentration magnétique, en plaçant p.ex le tube électronique dans un champ magnétique dirigé perpendiculairement à l'axe du résonateur. Gomme il est possible d'obtenir au moyen de la concen- tration magnétique un rayon électronique considérablement plus concentré qu'avec la disposition mentionnée ci-dessous, on peut dans cette réalisation travailler sans grille et n'envoyer le rayon qu'à travers des diaphragmes à fente étroits. Une concentration de rayon électrostatique et électromagnétique combinée est cependant également possible.
Si en outre on utilise dans un tube une anode séparée, à laquelle on peut donner une tension préalable, il est possible de supprimer dans une large proportion des électrons secondaires pouvant nuire fortement au mécanisme d'amorgage des oscillations. En outre, le mécanisme d'amorçage des oscillations de ce tube dans le cas d'une anode spécialement constituée peut être fortement modifié en portant cette anode à un potentiel zéro ou en lui donnant, par rapport à la cathode, une tension négative, de sorte que le tube agit comme résonateur par réflexion (tube à champ de freinage à double Grille avec résonateur en H).
La traverse reliant les deux cylindres peut être oonstituée en métal. Dans ce cas, la même tension est appliquée aux deux cylindres. En vue d'obtenir un rendement plus élevé, il est avantageux d'appliquer aux deux cylindres des potentiels différents, la liaison entre les deux cylindres ne peut alors être réalisée que capacitivement. On arrive à cela en appliquant fermement sur
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chaque cylindre une surface métallique, entre lesquelles est dispose un diélectrique.
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Aussi longtemps que le rapport du dia'jiètre extérieur au diamètre intérieur du cylindre n'est; p''n bro'-) j=Tend , le résonateur peut être ouvert des deux cotés car 81.ors 1",(, oertep 'le r:Y0nnemollt se produisant aux deux surfaces :;":r::mt:-Ü8<) m sont pns S 1¯'l'U1'^..nt'û.
Dans l'autre cas, le résonateur est .C'ri"'1.' on vue d'éviter le rayonnement aux deux cotés. Pour cela on )eut :-li.,;l!Ùei1(;l1t fermier des doux côtés le résonateur par des tôles de feTt.1etUI'p. ou encore ;J(; .,"cüv,r: que l'enveloppe extérieure. Dans ce but on donne au conducteur ex-
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t-'rieur du résonateur une longueur plus grande qu'au conductour 'i.ntérieur et on fixe alors seulement les deux plans de ferr!mture.
Figure 2 montre un tel résonateur. Les clÜî'f'rr;c.; (1 référence sont les mêmes que ceux d.e la ficure 1, les plans de fermeture de le. canalisation tubulaire extérieure sont disignés par 7, 8 est la conduite pour le découplage de l'énergie haute-fréquence.
Le découplage de l'énergie haute-fréquence hors du résona-
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teur peut être réalisé de plusieurs nf,ni'2)rcs. Ou bien on raccorde dans une surface frontale 7 du résonateur la conduite de découplage dont le conducteur intérieur 9 est prolongé, au moyen d'une barre courbée 10 ou d'une boucle jusqu'aux environs du champ le plus puissant. Ou bien on dispose, comme la figure 3 le montre on prin- cipe, la canalisation de découplage S perpendiculairement à l'axe du résonateur à l'endroit du champ électrique maximum et on laisse pénétrer le conducteur intérieur légèrement dons le champ.
Au cas o on travaille avec des formes d'oscillations d'ordre plus élevé, le découplage peut, si c'est nécessaire, être effectué en plusieurs endroits.
L'accord du résonateur peut en principe être réalisé de plusieurs renieras. Ou bien on nodifie la capacité de la fixation du conducteur interne p.ex. en conduisent d'une manière isolée la traverse vers l'extérieur et en modifiant de l'extérieur, par dé- placement d'une plaque capacitive isolée, la capacitéentre les deux cylindres. On peut également laisser, à l'endroit du champ
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électrique maximum, dans l'enveloppe extérieure, une ouverture à travers laquelle une pointe métallique ou encore une pointe céra mique est plongée dans le ohamp. Un réglage peut également être obtenu en modifiant la distance d'un ou des deux plans de fermeture.
Une autre possibilité est enfin constituée par l'aooouplement énergique d'uneconduite fermée disposée à l'extérieur du tube; en modifiant la longueur de celle-ci, il est possible d'amener la fréquence propre du résonateur à l'intérieur de certaines limites.
Le nouveau tube à temps de parcours peut également être exécuté avec plusieurs rayons électriques p.ex. on peut travailler avec deux rayons électroniques voisins, issus d'une cathode trapézoïdale. et traversant un champ. Ceci offre la possibilité d'obtenir, à l'aide d'un résonateur à surfaces relativement grandes, pour des ondes très courtes de grandes puissances. Figure 1 représentait un résonateur oscillant dans son onde fondamentale, où seul un rayon électronique est utilisé. L'onde fondamentale y est égale à environ le double du pourtour. Figure 4 montre un résonateur en H1, pour lequel l'onde fondamentale est approximativement égale à la. circonférence moyenne résultant du pourtour du conductour interne et de celui du conducteur externe.
Un tel résonateur pourrait en principe également être constitué sans traverse, mais celle-ci est avantageuse pour des raisons mécaniques. Comme dans cette forme d'oscillation, il se forme à l'endroit da la traverse et à la face diamétralement opposée des noeuds de tension, on obtient dans les intervalles, deux ventres de tension. a ces en droits, l'excitation est réalisée par deux rayons électroniques émis du milieu du résonateur, p.ex. une cathode 12 de construction spéciale, émettant vers des cotés opposés. Les deux anodes sont désignées par 13. Une nouvelle augmentation du nombre de rayons électroniques est représentée a.ux figures !; et 6, dans lesquelles l'onde fondamentale est égale aux 2/3 resp. à la moitié du pourtour. Les numéros de référence ont la même signification que dans les figures précédentes.
Pour les systèmes rayonnants dessinés aux figures 5 et 6, une concentration électrostatique de rayon entre pratiquement en ligne de compte.
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Jusqu'à présent seuls les tubes à résonateurs ronds ont été décrits. En principe il est possible galement de travailler avec des résonateurs à section rectangulaire. deleest parfois à recommander pour des raisons de fabrication.
Les tubes décrits jusqu'.'''. présent travaillent comme une diode préalablement polarisée avec rasp. sans différences équipotentielles au champ haute-fréquence. En orincipe il est églement possible, de faire fonctionner un tel tube cornue une vraie diode sans tension préalable.
La diode préalablement polarisée à diffa:rents potentiels égaux peut également être considérée comme triode., pour autant que l'on donne à l'espace entre cathode et première grille les dimensions définies constituant un circuit oscillante
Si l'on constitue la grillede manière à donner lieu à une transparence importante, ce tube peut agir cornue une triode à nodulation par transparence.
Figures 7 et 8 montrent deux formes pratiques d'eyécution du tube pourvu d'un résonateur en H, danslesquelles Ion réalisa- tions discutées ci-dessus peuvent être utilisées. Figure 7 contre le résonateur fer mé des deux côtés, disposé coaxialement dans l'ampoule en verre du tube et dans lequel le découplage de la. haute-fréquence à l'extrémité supérieure du résonateur est réalisé par une ligne d'utilisation accouplée capacitivement au conducteur extérieur et, par l'intermédiaire d'une pointe de passage, au conducteur intérieur.
Figure 8 montre un tube, pourvu d'un résonateur ouvert disposé transversalement, au-dessus duquel peut être placée une chape-écran reliée à la ligne d'utilisation, constituant si- multanément le conducteur extérieur de la ligme de couplage. Dans ce cas, la variation de fréquence peut être réaliséc en codifiant la distance de la paroi-écran 14.