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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS A DECHARGE ELECTRONIQUE.
La présente invention est relative à des perfection- nements aux appareils à décharge électronique et, plus particu- lièrement, à un résonateur à tube à vide susceptible de pro- duire de grandes quantités d?énergie à de très hautes fréquen- ces. La présente demande constitue en partie une suite à la demande de brevet déposée de 27/3/46 par la société demanderes- se pour " Tubes à fréquences ultra-élevées ".
L'un des objets de l'invention est l'obtention d'un résonateur à tube à vide de grande puissance.
L'invention prévoit également un résonateur à tube à vide susceptible de produire de plus grandes quantités d'é- nergie à de très hautes fréquences qu'antérieurement.
Un autre objet de l'invention est d'établir un réso- nateur à tube à vide, dont les capacités internes soient rela-
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tivement peu dcvces pour 1 puissance 0. laquelle e 1 tube est
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susceptible de fonctionner,
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n'invention envisage 811 outre e 1 ' o 'h t e n:; 1 a i . d'une e c a - thode annulaire de construction nouvelle.
Plus sp4ci i =.cnLer¯t, l'invention m p r É v c 1 la construc- tion d'un rësonsteur à tube vide comportant une cathode annu- laire entourée par des électrodes concentriques 0f;sl EJj)l(,nt annu- la1res, par eX8fuple une anode ou encore une grille et. une e a -
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node.
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Dans son sens J¯8 plus 1¯are, l'invention vise a 1' obtention d'un résonateur. tube u. 'vide nouveau., dans lequel la capacité entre électrodes par unité ce surface sctive entre ulechrodes est maintenue e e x 1 > r Ê:;i; eùi e n 1; f' ;.i 1,. i; 1 e L'invention sera mieux comprise d. lu lecture de In description ;:J.iW3e qui suit et fi 1 ' <> >: a;:i e i; des dessins joints qui l'J8Jrljselterlt, à titre d'exemple non limitatif, un Mode de
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mise en oeuvre de l'invention.
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La figure e est une coupe transversale verticale, ei7 perspective partielle, représentant une r;jélir-:;2ticll l;rfé.(1Úe d'un oscillateur C:;.,t'tbE; 1 vide, conforme u. des principes de 1'inventi on.
J-a figure v, est un? coupe transversale Lorusontale de li structure de 1'-' ,. t'.J<;-.':9 suivajt 1.- :- 1 1 g i,, -->--;' Le la fl1.- (';oe I, l. figure - -.' 1.,:[;1. i , : ; .+cu 0 :-?, .-1.8 r.c¯A.1, ;:;; de 7¯ m a; .. tev,¯3. t l}¯:1( il i : è. 1: c-) ':l c:- >. .. l à Je: fi Sl). l'J e :9 L< figure e est un C:¯"i:¯. ;0 Ül\'EL:':'C0 '-:iE<::¯<Lifir:3 re- présentant le A Ij Y' C Il: i t 2... d {: L rJ :L' "V, l 't. e r' C'2 de e :, '0 .s G j 11. eU:.' re# l:Jr,'-'s8-t;r.5 z.", la l'i:':;1LJ( l.
.La figure " est ur. sonéina (le :uY'.t:.y,,? analogue à celui de la figure G 14:, 11 ;-i 1:1 r.t 2j' le f: t '0."0 fonctionnant c 0..iIl un ré- su.:teL::'/ r à 1L!t.'J-excit.a1il}lJ"
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pour faire fonctionner avec succès d.es tubes à vicie de très hautes fréquences, il est bien connu qu'il est néoessai- re de maintenir un espacement étroit entre les électrodes de manière à réduire le temps de transit entre électrodes, D'autre part, les capacités entra électrodes doivent être maintenues faibles, de sorte que les circuits résonnants puissent présen- ter l'impédance nécessaire.
En conséquence, lorsque les tubes ont été perfectionnés pour fonctionner à des fréquences élevées et très élevées, la surface des éléments a été réduite pour di- minuer les capacités entre électrodes. La réduction de la sur- face de la cathode se traduit par une émission maximum et une puissance de sortie maximum faibles sous l'action d'impulsions tenais qu'une réduction de 1'.. surface de l'anode se traduis par des puissances moyennes faibles.
Toutefois, on n constaté qu'en utilis nt une canode sous la forme d'un solide de 'évolution d'un rayon relative- ment grand, mais avec une surface cathodique émettrice effective étroite, la périphérie de ladite cathode ±tant entourée par une anode annulaire convenable, on peut développer de grandes quantités d'énergie à de très hautes fréquences.
Cette possi- bilit résulte du fait que, tandis que la capacité totale entre les électrodes est augmentée, la capâ@ité par unité d'arc de la cathode est .maintenue relativement faible, ce qui provient de ce que les caractéristiques électriques par unité d'arc dépen- dent de l'épaisseur des électrodes adjacentes et de la distance qui les sépare, lesditas caractéristiques étant pratiquement indépendantes du rayon. Le tube résultant est, en fait, équi- valent à un nombre¯¯infini de tubes montés en parallèle, cnacun d'eux comportant une faible capacité unitaire entre électrodes.
Dans ce 'La paissance développée est très augm ntée, mais la capacité supplémentaire introduite ne s'ajoute pas réellement à la capacité déjà existante, étant donné que les conditions
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de sj7,n<:tr:1.e circL¯7 '...¯ ^c^, o:,.j.:t8rt en un point sur 'la circonfé- rence 11e le'J.vr-.-'"-!t ,..è-;îr rl':i(Jlll).8:r:CP sur tes C027!1'ilC,:" P'"=^1',¯;iît en UYI outre -::.¯.0 y'l"1(-'1Jn!ÎI'i(3: CU1trrji}"Ie'['Jnt" par rT îr A .1:, :..x tß G'.'-i C0rJ.1JU':: C3 :-; r, :.: 2 e ÇU1111/or'G tLt. ce.? ..¯¯.y. u:S u0î¯C2i t,¯',' Cll"r' i, dans lesquels le r Ea,y U:1 Ci.3 lu ci:L;.Jdie disposée ,)0. CEia,1^ e.;;, ^xÜ;C.u','1:1e71'W petit par :..:>:,;Jort 1; 1.z .JlJ;uGl;i1' de ?,c,,fl21,e ^LI :.0¯¯ r18, I est décrit oi-dossoun .{.:.le f)l:J.1.a 6.t1.11 tel tube ci r'tv ¯F,.
.oe:.. 'U;';... de p'j]ldf? due i?:b-va:,lt,1,;>1 inà,;l i,s-i,: 1'.:.': OI)(Jrl' tj nieS j><5-- Ce8:.ltres GUl:t15¯Ln:-"5es ci-dessus, tandis (:l'i¯j:::e jutre t'ûrn'e d'un tute du Même type est re;".('88ent'e dans la c1.Er.rc.ncie àe brevet .AE'11t1Qi1ne ci-dessus.
Le 1').Jsonsteu:t1 ?l. tube à vide j"H:'fJrés.Qté il. 18 fjc;1)11e I, coin,=;+',e une C'1ti'lo e 10 ePurJ8 ,1*1;,;e .2^etn;ll.SW.m¯t, les ccnc1it:.uns soulignées ci-dessus. Il est à noter que :1 catnode ,,>", repré- sentée d'une nani0re plus tél;aiiiàe à le figure 2, comporte une surfF.oe périphérique éuiettrioe rolativeitiert étroite Ig, dont le rayon est S 11s1CJ1C',irî?11t plus rf.X!C. vue sa dimension dans la di- rection longitudinale.
La cathode peut être portée directement de chaque côté p"r deux collerettes rabattues hartie7emPnt o- bliques 152 et 153, dont les rebords dirigés vers 1'extérieur, 166 et 167, sont à priximité maisnon au contact des rebords 164 et 165 dirigés vers l'intérieur des cathodes sauf par l'in- termédiaire de plusieurs disques métalliques 162 disposés sur une circonférence et de préférence soudés par points entre les rebords opposés.
Les disques 152 et 153 sont ,:, leur tour portés
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par une coqu.'lle cylindrique formée par les deux d;ù;1-cjri i.1?4¯res 46 et 169, reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire des re-
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bords opposés 178 et 173- Le demi-cylindre Ie9 peut être ren- forcé par lapièce cylindrique intérieure ondulée 151 Le demi- cylindre inférieur 46 est porté par un élément 14 en forme de cuvette à l'une,de ses extrémités, élément à son tour fixé à un tube de support creux 16.
L'autre extrémité du tube 16 est
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fixée d'une manière convenable quelconque à un élément métalli- que de fermeture 17 relié à. un scellement de verre 18. Ce dernier est à son tour relié à l'élément terminal 20 auquel est fixée la tige 22 traversant le support tubulaire 16 et s'étendant vers le haut à l'intérieur des cylindres 46 et 169 pour connexion avec les filaments chauffants 24 de la cathode qui peuvent être au nombre de six montés en parallèle et espacés sur une circonfé- rence à l'intérieur de la cathode 10. L'une des extrémités de chaque filament chauffant 24 peut être reliée directement, par exemple par le conducteur 26, à un disque 162 monté à l'extré- mité de la tige 22 à l'aide d'un organe, tel que la vis 161.
La tige 22 forme alors l'une des connexions des filaments chauf- fants. L'autre extrémité desdits filaments chauffants peut être reliée par la connexion 25, à un anneau 163 fixé sur le support tubulaire 16 entre un collier rigide 174 et un collier fileté 175 vissé à l'extrémité supérieure dudit support 16, qui sert alors de seconde connexion de chauffage. Les connexions 25 et 26 s'étendent à travers des ouvertures convenables dans les cy- lindres 46 et 169. Pour augmenter encore l'efficacité thermique de la cathode, six écrans de chauffage 170 sont placés derrière chacun des éléments chauffants 24 et sont fixés au cylindre 46, par exemple 3. l'aide des équerres 171.
La construction de la cathode décrite ..;i-dessus est avantageuse à plusieurs points de vue. L'espace compris entre la cathode 10 et ses collerettes de support 152 et 153 agit comme isolement thermique évitant un chauffage excessif desdites colle- rettes et permettant la dissipation de tout excès de chaleur.
La cathode 10 est reliée électriquement aux collerettes 152 et 153 par la capacité entre les rebords opposés 164 et 167 d'une part, et 165,166 d'autre part, et directement par le disque métallique 168.
Les résonateurs 32 et 34 en forme de toroides incomplets sont disposés coaxialement avec la surface émettrice 12 de la
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cathode annulaire et sur les faces opposées de ladite cathode.
Dans la réalisation préférée de l'invention représentée, le résonateur 32 est espace des éléments cylindriques 169 et sup-
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porté par un élément en forliie c1e cuvette renversée 3G, monté a. l'extrémité d'une tige longitudinale réglable 38.
Ladite tige 38 est montre de manière à pouvoir glisser dans une ouverture
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occupant une position centraie à l'intérieur du couvercle du tube 40 et est munie sont extrémité extérieure d'un filetage convenable 42 engage par un écrou 44. 11 est clair que larota- tion de l'écrou 44 provoque un déplacement vertical vers le haut ou vers le bas de la tige 38, d'où il résulte un ajustement de la position du résonateur 32.
L'extrémité du tube est scellée
38 en dépit de laprésence de la tige Mobile longitudinal entent, à l'aide d'organes convenables, par exempled'une membrane mé-
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tallique flexible 4b fixée 6troiteiii;it à son centre autour de la tige 38 et reliée à sa périphérie à la paroi métallisé 50 du tube.
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Les résonateurs bzz et 54 for.uent de préférence le cir- cuit d'entrée à haute fréquence pour l'oscillateur , tube à vide et le oou'iage avec ls1it circuit 'oeuf tre wéalidé par une boucl convenable 51 se projietar't travers uns ouverture dans le résonateur 34. 3:zc:¯;e ru;,tcLe est portée par LUI;) ligne coaxiale e sous la forille d'uj' élément tubulaire extérieur 3.) entourant une connexion intérieure 34. Un sCellE#iWnt convenable gag obture oompl?; t ';n1tmt ltextr..':aitÜ extérieure du tube 3& et maintient en position la connexion 34.
Le tube 52 est maintenu
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eu place per rapport au résonateur / en le reliant solidement à la coquille extérieure inférieure 55 dru tl7be. elOil la forme pr férée de l'invention, en contraste avec le montage du réso- nateur ',y le résonateur couplé inférieur 34 est fixé de ornière rigide au support de cathode en fo.rme ç1e cuvette 14. Dans la l-',,'tie centrale (le a coq ille extérieure inférieure 50 est dis-
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posé un cylindre métallique 60, reliée par le cylindre de verre 62 à l'élément métallique de fermeture 17, ce qui complète le scellement de l'extrémité inférieure de l'appareil à décharge électronique.
La grille est disposée concentriquement à la cathode 10 à une distance relativement faible de la surface active 12 de la cathode et également assez près des surfaces annulaires extérieures des résonateurs 32 et 34. La grille 64 peut consis- ter en plusieurs fils 66 espacés suivant une circonférence et supportés à leur extrémité par les éléments annulaires rigides 66 et 72. Lesdits éléments annulaires peuvent etre renforcés le cas échéant, d'une part par le cylindre ondulé 156 à l'inté- rieur de la grille et d'autre part par le cylindre ondulé 158, à l'extérieur de la grille.
L'extrémité inférieure du support de grille 68 peut être rabattue en un rebord 76 relié à un an- neau de support 78 à l'aide d'organes convenables, tels que l'anneau de serrage 150 et les vis 80. L'anneau 7b est à son tour monté sur une ou plusieurs tiges 81 s'étendant à l'extérieur du tube à travers des organes tels que le cylindre 82, le tube cylindrique 84 et la capsule de fermeture 86. La tige 81 peut de cette manière servir d'entrée de courant pour la grille du tube.
Une.seconde paire de résonateurs toroidaux ouverts 88 et 90, sont espacés radialement de la grille 64 etjuxtaposés avec les résonateurs 32 et 34. Le résonateur 90 es't relié de manière rigide à la coquille extérieure inférieure92 du tube qui assure son support. A son extrémité supérieure, ledit réso- nateur 90 est muni d'un rebord 93 rabattu vers l'intérieur et supportont l'élément annulaire 94. Le résonateur supérieur 88 est fixé de manière rigide à la coquille extérieure supérieure 50 du assure son support et est muni à son extrémité inférieure d'un rebordannulaire 95 identique à 93, dirige vers l'intérieur.
Ainsi, on peut constater que le disque d'anode 94 est, en fait,
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lllnnté entre les rebords 0 'J zal des 1"¯',"i?üt'-?-71'ç>, Gt '1'Joli.,,; Jlec- trinuerent dj¯r01:ier:1811t t ii l'une des faces desdits .1'tcY.^tf',.u".;.
Les rebords \:)3 et t j 0¯'Et âne position telle que la ; ,..:'.pl.':;^7.C-' intérieure de l'anode 9/J: entoure la grille 64 et esL :OOLC8D[,riqur- J'Isc la surface active IL de 1.i catllode. L'espc:ce",P1Jt entre lui Rurfnce intérieure de l'anode et la grille :34 est. :'f;}dv- JU-',s:: petit t 1Áf orl. le désire eii J ' n..-. - u =? .7 : - 1.. , tOlJ1""O, :r1 I""\.-,;) 1. --.s cur- f:-;C8S '.:¯.i lla',5¯'t'ES irltér3¯r;Fc'CS des rI58:Jj1,te;;lY'S L(, et <'1 Z?toet cge- l <: i.i .-. r: efS,t;Lc, es ,J é, é F"L1.Pl.lo.Y'ts de -,.¯1.l.J.1r Qc; e r...-;
qu.' 8¯Je=] ç;1l,0u- :r1J.t :¯tl;ïïE;'i'lE' de :p01'LW ç;. a3te rrce0C0 peut être recueil- lie sur le ré8osteur SU à l'aide d'une boucla cOLv8uatle gg STlte.4lC'.â.;t a'J15 , ledit résoD'Àt.c1:.r lJ:3J! unn ouverture et ruoirt/e à 1t1:1t.x'lr,.ùJ" ,.y'u:1 tube <j.## FC'2^tle 8L .relié C:.E'.Ct;"7¯l'1¯el:E:t 3t à manière rigide su rE',Cr).'¯î.'','¯7-1". T':; boucle <.: Q ent relide r1.L1.1(ct.e- <; ;i à iytülN de e x e E=.:.;:7':;tilt';'¯' nu tube e 9 iJ , et C1/J autre ,,';.'.1', uitë 8C pr sente .c:-:JUC) le; forte do la C0"lé;(i.OD ICO disposée COY.1- 0E:ntriq'c,8lliont à l' .i.ntél'ic31Ú' du tube 98, et sortant u. 1'^,VeY'S un SC2li.^llÂr.,iît de verre COJïrel9::1e 10 ïe::'¯,111t l,yé::tr.:ï.. exté- rieure dudit tube 9b.
Une seconde sortie à iiauto i'X'81,?uencc peut He faire depuis le résonateur S8 à l'aide d'une boucle 176 de position opposée H. la premiare trnv8rS9rt une ouverture du résonateur et montée à l'intérieur d'un tube 125. Dans ce cas, la boucle 172 est reliée dÜOec;e1.(,:ht à l'une de ses: extrémité? au tube 1eG et son autre extrémité, sous la fiiiée de la ¯a.urexion, 177, s'étend CO.i:lG8L.triçllE:JÜJ.ent à l'intérieur du tube 183 et sort à travers un scel18ment de verre convenable &0co.
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Si l'on désire prévoir un refroidissement par ;:au de
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l'anode, on peut utiliser un dispositif tel que celui représen- té à la figure in
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Une tubulure ininterrompue partant de la boite d'entrée
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et de jonction 18" s'enroule vers l'intérieur sur la partie extérieure de la face supérieure de l'anode '94, en une spirale plate de manière à former les tubes ISO, 181, 182, se terminant dans la boite de jonction et d'évacuation 184. Une seconde tu- bulure part de la boite de jonction d'entrée 183, forme les tu- bes 190, 191, 192 et se termine également dans la boite de jonc- tion et d'évacuation 184.
Le circuit électrique à haute fréquence résultant de la construction représentée à la figure I sera mieux compris à l'examen du schéma de montage de la figure 3. En considérant tout d'abord la connexion d'entrée à haute fréquence 54 reliée à la boucle 51, on constatera que ladite connexion est couplée au résonateur 34. L'autre extrémité de la boucle 51 est reliée électriquement à l'anode 94, par l'intermédiaire du support cy- lindrique 52 et des parties 58 et 92 de la coquille du tube.
Cette même extrémité de la boucle est également reliée électri- quement au résonateur 32 à travers la coquille supérieure 50 du tube, la membrane métallique flexible 48, la tige mobile 38 et le support en forme de cuvette renversée 36.
Le résonateur 32 est couplé de manière variable à l'une de ses extrémit avec la cathode 10, en raison des capa- cités-série existant entre les parties adjacentes indiquées à la figure 3 par C 32-169 et CI53-k L'autre extrémité du réso- nateur 32 est couplée à la grille par la capacité existant entre la surface extérieure du résonateur 32 et le support entourant la grille, ladite capacité étant représentée à la figure 3 par la référence C32g .
Le résonateur d'entrée 34 est reliée d'une part à la cathode 10 à travers le support en forme de cuvette 14 et la capacité C152-K, comme décrit précédemment, et couplé d'autre part à la grille par la capacité existant entre la surface extérieure du résonateur 34 et le support en- tourant la grille immédiatement adjacent.
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Les boucles de sortie 96 et 178 sont, comme décrit
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pr:ce-.de,r2ezt, reliées chacune directement à l'une nés G-xtpé- mité.s de l'anode 94 qui forme en même temps une prise médiane entre les résonateurs 88 et 90. Les autres extrémités des bou-
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cles sont, bien entendu, reliées 8X ccr-ex-àons de sortie res- pectives 100 et 177. Les extrémités intérieures opposées des résonnateurs 88 et 90 sont couplées à,la grille par les capacités existant entre leurs surfaces intérieures respectives et les supports de grille adjacents.
Lesdites capacités sont représen-
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tées la figure g par les références respectives 0 et C 9 0 -g Le circuit oscillateur a haute fréquence est complété par les capacités internes entre électrodes indiquées à la figure 3
CPK pour la capacité entre anode et cathode
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el C pour la capacité entre grille et auode/et C 1 pour la capacoté entre grille et cathode.
Le montage simplifié à haute fréquence du tube fonc- tionnant en amplificateur à haute fréquence accordé est repré-
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santé à la figure 4, où les capacités C°-, C12-k, C 32-G C " 169' I5S- C , C8c-' ,ont St6 négligées étant donné qu'elles sont toutes effectivement court-circuitées au'c t1'08 hautes fréquences. Dans ces conditions, les résonateurs 32, 34 et, 88, 90 peuvent être considérés comme des self-inductances
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concentrées formant xesy.ectivec,c:ut des circuits oscillants en parallèle avec la capacité vrille-cathode C - et la capacité gk
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anode-grille C pg .. Les résonateurs 7,;3, 34 et Se-., DO sont ciiiiensionncs ('ce façon telle qu'ils agissent COiJ1!T'G des ré8cté1nce. in- ductives à la fréquence des ordcs prcc'uites.
Le circuit oscillant en parallèle représenté 1)2.1'1 les J:t5s0n:;t.,("rLJ":::'E 3, 34 et 10 caps- cité shunt C,,.¯ peut être accordé en fsisntu varier les dimenOl\.l8 SllUu Vglr: P8LJ., evie accord8 ..L.(?lS1..w.t -v' a:'''':L el'1 les dlill2nsions du résonateur z2, COiliwe décrit prBCtd-G'iuîleLt. Bien qu'il en résulte 06s1auant lJ.e léG6re variation de la ccuacité C 32-169' cette cerniere variation n'est pas importante et peut c'tre négli- gée aux très hautes fréquences, où ladite capacité constitue, - en fait, un court-circuit.
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Des organes additionnels susceptibles d'être aisément établis par lthomme de l'art peuvent être utilisés pour accorder les résonateurs 88 ou 90, l'un d'entre eux étant rendu réglable d'une manière analogue au résonateur 32.
Si le tube doit être utilisé en oscillateur à auto- excitation, on peut utiliser un montage tel que celui représen- té à la figure 5. Dans ce cas, l'entrée 52, 54 est reliée à la sortie 98, 100 à travers des organes tels qu'une ligne co- axiale 210, 212. La sortie de l'oscillateur à auto-excitation peut alors se faire à partir de 177, 185.
On constatera que la construction décrite ci-dessus est parfaitement adaptée à l'établissement d'un oscillateur à tube à vide de grande puissance pour très hautes fréquences.
Bien qu'une grand.e surface active entre électrodes permette la production d'une grande puissance, la largeur des surfaces efficaces de la cathode et de l'anode dans le sens longitudinal a été maintenue extrêmement faible et, en conséquence, on a évité les capacités indésirables entre lesdits éléments et la capacité résultante par unité d'arc est extrêmement petite.
En même temps, la disposition des résonateurs pour former le circuit oscillant est relativement simple et peu encombrante, et l'ajustement de l'un des résonateurs est possible, si on le désire.
Bien que l'invention ait été décrite par rapport à une réalisation particulière, il est évident que les nouveaux principes introduits par l'invention peuvent être appliqués à des tubes présentant d'autres aaractéristiques structurelles Par exemple, le principe permettant d'obtenir une grande puis- sance aux très hautes fréquences est applicable à des diodes aussi bien qu'à des triodes. Les résonateurs proprement dits peuvent présenter d'autres formes bien connues dans la techni- que et la manière dont les parties du tube sont construites
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ne présente pas d'importance particulière.
Bien qu'il ait été re- présenté une forme spéciale perfectionnée de la cathode, il est seu- lement essentiel, 'pour obtenir un fonctionnement optimum d'un oscil- lateur à tube à vide conforme à l'esprit de l'invention, que la dite cathode soit formée d'une surface périphérique extérieure efficace dont la largeur soit inférieure au rayon de la dite cathode. Une telle forme de cathode peut être désignée par l'expression cathode annulaire ou par d'autres expressions variées analogues. En outre, il est important que l'anode, ayant de préférence pratiquement la même largeur que la cathode, entoure la dite cathode concentriquement de manière à ce qu'on obtienne une capacité minimum entre électrodes avec un maximum d'énergie transmise dans l'espace actif entre élec- trodes.
L'invention est bien entendu, susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter de l'esprit de lt invention.
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IMPROVEMENTS TO ELECTRONIC DISCHARGE DEVICES.
The present invention relates to improvements in electronic discharge apparatus and, more particularly, to a vacuum tube resonator capable of producing large amounts of energy at very high frequencies. The present application constitutes in part a continuation of the patent application filed of 27/3/46 by the applicant company for "Ultra-high frequency tubes".
One of the objects of the invention is to obtain a high power vacuum tube resonator.
The invention also provides a vacuum tube resonator capable of producing greater amounts of energy at very high frequencies than previously.
Another object of the invention is to establish a vacuum tube resonator, the internal capacities of which are relative.
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very little death for 1 power 0. which e 1 tube is
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likely to work,
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The invention contemplates 811 in addition to e 1 'o' t e n :; 1 a i. of a new construction ring-shaped method.
More sp4ci i = .cnLer¯t, the invention mpr É vc 1 the construction of an empty tube resonator comprising an annular cathode surrounded by concentric electrodes 0f; sl EJj) l (, nt annul1res , by eX8fuple an anode or a grid and. an ea -
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node.
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In its sense J¯8 plus 1¯are, the invention aims at obtaining a resonator. tube u. 'new vacuum., in which the capacitance between electrodes per unit of this active surface between ulechrodes is maintained e x 1> r:; i; eùi e n 1; f '; .i 1 ,. i; 1 e The invention will be better understood d. read the following description: J.iW3e and fi 1 '<>>: a;: i e i; of the attached drawings which the J8Jrljselterlt, by way of nonlimiting example, a Mode of
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implementation of the invention.
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Figure e is a vertical cross section, ei7 partial perspective, showing a r; jélir - :; 2ticll l; rfé. (1Úe of an oscillator C:;., T'tbE; 1 empty, conforming u. Of the principles of The invention.
J-a figure v, is a? Lorusontal cross section of the structure of 1'- ',. t'.J <; -. ': 9 next 1.-: - 1 1 g i ,, -> -;' The la fl1.- ('; oe I, l. Figure - -.' 1.,: [; 1. I,:;. + Cu 0: - ?,.-1.8 rc¯A.1,;:; ; from 7¯ ma; .. tev, ¯3. tl} ¯: 1 (il i: è. 1: c-) ': lc: ->. .. l to I: fi Sl). l'J e: 9 L <figure e is a C: ¯ "i: ¯.; 0 Ül \ 'EL:': 'C0' -: iE <:: ¯ <Lifir: 3 representing the A Ij Y 'C Il: it 2 ... d {: L rJ: L' "V, l 't. e r 'C'2 de e:,' 0 .s G j 11. eU :. ' re # l: Jr, '-' s8-t; r.5 z. ", la l'i: ':; 1LJ (l.
.The figure "is ur. Sonéina (le: uY'.t: .y ,,? Similar to that of figure G 14 :, 11; -i 1: 1 rt 2j 'le f: t' 0." 0 working c 0..iIl a success.:teL::'/ r at 1L! t.'J-excit.a1il} lJ "
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in order to successfully operate very high frequency vitrified tubes, it is well known that it is new to maintain a narrow spacing between the electrodes so as to reduce the transit time between electrodes. , the capacitances between electrodes must be kept low, so that the resonant circuits can present the necessary impedance.
As a result, when the tubes have been perfected to operate at high and very high frequencies, the surface area of the elements has been reduced to decrease the capacitances between electrodes. Reduction in cathode area results in maximum emission and low maximum output power under the action of pulses, while reduction in anode area results in low power output. low averages.
However, it was found that by using a canode in the form of an evolving solid of a relatively large radius, but with a narrow effective emitting cathode area, the periphery of said cathode being surrounded by a A suitable ring anode, large amounts of energy can be developed at very high frequencies.
This possibility results from the fact that, while the total capacitance between the electrodes is increased, the capacitance per unit arc of the cathode is kept relatively low, which is due to the fact that the electrical characteristics per unit d. The arc depends on the thickness of the adjacent electrodes and the distance between them, the characteristics being practically independent of the radius. The resulting tube is, in fact, equivalent to an infinite number of tubes mounted in parallel, each of which has a small unit capacitance between electrodes.
In this, the developed grazing is very much increased, but the additional capacity introduced does not really add to the already existing capacity, since the conditions
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of sj7, n <: tr: 1.e circL¯7 '... ¯ ^ c ^, o:,. j.:t8rt at a point on' the circumference 11th le'J.vr -.- ' "-! t, .. è-; îr rl ': i (Jlll) .8: r: CP on your C027! 1'ilC ,:" P' "= ^ 1 ', ¯; is in UYI besides -: : .¯.0 y'l "1 (- '1Jn! ÎI'i (3: CU1trrji}" Ie' ['Jnt "by rT îr A .1 :,: .. x tß G' .'- i C0rJ .1JU ':: C3: -; r,:.: 2 nd ÇU1111 / or'G tLt. Ce.? ..¯¯.y. U: S u0î¯C2i t, ¯', 'Cll "r' i , in which the r Ea, y U: 1 Ci.3 lu ci: L; .Jdie arranged,) 0. CEia, 1 ^ e. ;;, ^ xÜ; C.u ',' 1: 1e71'W small by: ..:>:,; Jort 1; 1.z .JlJ; uGl; i1 'de?, c ,, fl21, e ^ LI: .0¯¯ r18, I is described oi-Dossoun. {.: .le f) l: J.1.a 6.t1.11 such tube ci r'tv ¯F ,.
.oe: .. 'U;'; ... from p'j] ldf? due i?: b-va:, lt, 1,;> 1 inà,; li, si ,: 1 '.:.': OI) (Jrl 'tj nieS j> <5-- Ce8: .ltres GUl: t15¯Ln: - "5th above, while (: l'īj ::: e jutre t'ûrn'e of a tute of the same type is re;". ('88ent'e in c1. Er.rc.ncie patent .AE'11t1Qi1ne above.
The 1 '). Jsonsteu: t1? L. vacuum tube j "H: 'fJrés.Qty il. 18 fjc; 1) 11e I, coin, =; +', e une C'1ti'lo e 10 ePurJ8, 1 * 1;,; e. 2 ^ etn ; ll.SW.m¯t, the ccnc1it: .uns underlined above. It should be noted that: 1 catnode ,,> ", represented by a nane more tel; aiiiàe in figure 2, comprises a peripheral surfF.oe narrow rolativeitiert Ig, whose radius is S 11s1CJ1C ', irî? 11t more rf.X! C. considering its dimension in the longitudinal direction.
The cathode can be carried directly on each side by two folded down collars 152 and 153, the outwardly directed edges, 166 and 167, of which are at a limited price but not in contact with the outwardly directed edges 164 and 165. The interior of the cathodes except through a plurality of metal discs 162 disposed on a circumference and preferably spot welded between the opposing flanges.
The discs 152 and 153 are,:, their turn worn
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by a cylindrical shell formed by the two d; ù; 1-cjri i.1? 4¯res 46 and 169, connected to each other by means of re-
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opposite edges 178 and 173- The half-cylinder Ie9 can be reinforced by the corrugated inner cylindrical part 151 The lower half-cylinder 46 is carried by a cup-shaped element 14 at one of its ends, element at its tower attached to a hollow support tube 16.
The other end of tube 16 is
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attached in any suitable manner to a metal closure member 17 connected to. a glass seal 18. The latter is in turn connected to the end member 20 to which is attached the rod 22 passing through the tubular support 16 and extending upwardly inside the cylinders 46 and 169 for connection with the Heating filaments 24 of the cathode which may be six in number mounted in parallel and spaced circumferentially inside the cathode 10. One end of each heating filament 24 may be connected directly, for example by the conductor 26, to a disc 162 mounted at the end of the rod 22 by means of a member, such as the screw 161.
The rod 22 then forms one of the connections of the heating filaments. The other end of said heating filaments can be connected by connection 25, to a ring 163 fixed on the tubular support 16 between a rigid collar 174 and a threaded collar 175 screwed to the upper end of said support 16, which then serves as a second heating connection. Connections 25 and 26 extend through suitable openings in cylinders 46 and 169. To further increase the thermal efficiency of the cathode, six heat shields 170 are placed behind each of heaters 24 and are attached to the cathode. cylinder 46, for example 3. using the brackets 171.
The construction of the cathode described above is advantageous from several points of view. The space between cathode 10 and its support flanges 152 and 153 acts as thermal insulation preventing excessive heating of said flanges and allowing the dissipation of any excess heat.
The cathode 10 is electrically connected to the flanges 152 and 153 by the capacitance between the opposite edges 164 and 167 on the one hand, and 165,166 on the other hand, and directly by the metal disc 168.
The resonators 32 and 34 in the form of incomplete toroids are arranged coaxially with the emitting surface 12 of the
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annular cathode and on the opposite faces of said cathode.
In the preferred embodiment of the invention shown, the resonator 32 is space between the cylindrical elements 169 and sup-
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carried by a forliie element c1e inverted bowl 3G, mounted a. the end of an adjustable longitudinal rod 38.
Said rod 38 is shown so as to be able to slide into an opening
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occupying a central position within the tube cover 40 and is provided at its outer end with a suitable thread 42 engaged by a nut 44. It is clear that the rotation of the nut 44 causes vertical upward displacement. or towards the bottom of the rod 38, resulting in an adjustment of the position of the resonator 32.
The end of the tube is sealed
38 despite the presence of the longitudinal movable rod entent, by means of suitable organs, for example of a membrane
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flexible metal 4b fixed 6troiteiii; it at its center around the rod 38 and connected at its periphery to the metallized wall 50 of the tube.
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The bzz and 54 resonators preferably provide the high frequency input circuit for the oscillator, vacuum tube and wire with the said egg circuit secured by a suitable loop 51 projecting through. one opening in the resonator 34. 3: zc: ¯; e ru;, tcLe is carried by HIM;) coaxial line e under the bore of uj 'outer tubular element 3.) surrounding an inner connection 34. A sCellE # iWnt suitable gag obture oompl ?; t '; n1tmt ltextr ..': outside the tube 3 & and maintains in position the connection 34.
Tube 52 is held
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had place relative to the resonator / by firmly connecting it to the lower outer shell 55 dru tl7be. In the preferred form of the invention, in contrast to the resonator mounting, the lower coupled resonator 34 is rigidly rutted to the cuvette-shaped cathode holder 14. In the l-, , 'central tie (the lower outer cock 50 is dis-
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laid a metal cylinder 60, connected by the glass cylinder 62 to the metal closure member 17, which completes the sealing of the lower end of the electronic discharge device.
The grid is disposed concentrically to the cathode 10 at a relatively small distance from the active surface 12 of the cathode and also quite close to the outer annular surfaces of the resonators 32 and 34. The grid 64 may consist of several wires 66 spaced apart in a row. circumference and supported at their end by the rigid annular elements 66 and 72. Said annular elements can be reinforced, if necessary, on the one hand by the corrugated cylinder 156 inside the grid and on the other hand by the corrugated cylinder 158, outside the grid.
The lower end of the grid support 68 may be folded down into a ledge 76 connected to a support ring 78 by suitable means, such as the clamping ring 150 and the screws 80. The ring 7b is in turn mounted on one or more rods 81 extending outside the tube through members such as cylinder 82, cylindrical tube 84, and closure cap 86. Rod 81 may in this way serve current input for the tube grid.
A second pair of open toroidal resonators 88 and 90 are radially spaced from grid 64 and juxtaposed with resonators 32 and 34. Resonator 90 is rigidly connected to the lower outer shell 92 of the supporting tube. At its upper end, said resonator 90 is provided with an inwardly folded flange 93 and supports the annular element 94. The upper resonator 88 is rigidly fixed to the upper outer shell 50 of the support and is provided at its lower end with an annular flange 95 identical to 93, directed towards the interior.
Thus, it can be seen that the anode disc 94 is, in fact,
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Lllnnté between the edges 0 'J zal des 1 "¯'," i? üt '-? - 71'ç>, Gt' 1'Joli. ,,; Jlec- trinuerent dj¯r01: ier: 1811t t ii one of the faces of said .1'tcY. ^ Tf ',. U ".;.
The edges \ :) 3 and t j 0¯ 'And donkey position such as the; , ..: '. pl.':; ^ 7.C- 'inner anode 9 / J: surrounds gate 64 and esL: OOLC8D [, riqur- J'Isc the active surface IL of 1.i catllode . The espc: ce ", P1Jt between him Rurfnce interior of the anode and the grid: 34 is.: 'F;} dv- JU -', s :: small t 1Áf orl. The desire eii J 'n .. -. - u =? .7: - 1 .., tOlJ1 "" O,: r1 I "" \ .- ,;) 1. -. s cur- f: -; C8S '.: ¯.i lla ', 5¯'t'ES irltér3¯r; Fc'CS des rI58: Jj1, te ;; lY'S L (, et <' 1 Z? Toet cge- l <: ii .-. R: efS, t; Lc , es, J é, é F "L1.Pl.lo.Y'ts de - ,. ¯1.lJ1r Qc; e r ...-;
that. ' 8¯Je =] ç; 1l, 0u-: r1J.t: ¯tl; ïïE; 'i'lE' from: p01'LW ç ;. a3te rrce0C0 can be collected on the SU resistor using a loop cOLv8uatle gg STlte.4lC'.â.; t a'J15, said resoD'Àt.c1: .r lJ: 3J! an opening and ruoirt / e at 1t1: 1t.x'lr, .ùJ ", .y'u: 1 tube <j. ## FC'2 ^ tle 8L. linked C: .E'.Ct;" 7¯ l'1¯el: E: t 3t rigidly on rE ', Cr).' ¯î. '', '¯7-1 ". T' :; loop <.: Q ent relide r1.L1.1 (ct.e- <;; i to iytülN from exe E =.:.;: 7 ':; tilt'; '¯' nu tube e 9 iJ, and C1 / J other ,, ';.'. 1 ' , uitë 8C presents .c: -: JUC) le; forte do la C0 "le; (i.OD ICO arranged COY.1- 0E: ntriq'c, 8lliont at the .i.ntél'ic31Ú 'of the tube 98, and exiting u. 1 '^, VeY'S a SC2li. ^ LlÂr., Glass iît COJïrel9 :: 1e 10 ïe ::' ¯, 111t l, yé :: tr.: Ï .. outside said tube 9b .
A second output to iiauto i'X'81,? Uencc can he make from the resonator S8 using a loop 176 of opposite position H. The first trnv8rS9rt an opening of the resonator and mounted inside a tube 125. In this case, loop 172 is connected dÜOec; e1. (,: ht at one of its: end? to tube 1eG and its other end, under the line of ¯a.urexion, 177, s 'extends CO.i: lG8L.triçllE: JÜJ.ent inside tube 183 and exits through a suitable glass seal & 0co.
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If you want to provide cooling by;: at the
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anode, it is possible to use a device such as that shown in figure in
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Uninterrupted tubing from the inlet box
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and junction 18 "wraps inwardly on the outer part of the upper face of the anode '94, in a flat spiral so as to form the ISO tubes, 181, 182, ending in the junction box and outlet 184. A second tubular extends from inlet junction box 183, forms tubes 190, 191, 192 and also terminates in junction and outlet box 184.
The high frequency electrical circuit resulting from the construction shown in figure I will be better understood by examining the circuit diagram of figure 3. Considering first of all the high frequency input connection 54 connected to the loop 51, it will be seen that said connection is coupled to the resonator 34. The other end of the loop 51 is electrically connected to the anode 94, via the cylindrical support 52 and the parts 58 and 92 of the shell. tube.
This same end of the loop is also electrically connected to the resonator 32 through the upper shell 50 of the tube, the flexible metallic membrane 48, the movable rod 38 and the support in the form of an inverted cup 36.
The resonator 32 is variably coupled at one of its ends with the cathode 10, because of the series capacities existing between the adjacent parts indicated in figure 3 by C 32-169 and CI53-k The other end of resonator 32 is coupled to the gate by the capacitance existing between the outer surface of resonator 32 and the support surrounding the gate, said capacitor being represented in FIG. 3 by the reference C32g.
The input resonator 34 is connected on the one hand to the cathode 10 through the cup-shaped support 14 and the capacitor C152-K, as described previously, and on the other hand coupled to the grid by the capacitance existing between the outer surface of resonator 34 and the support surrounding the immediately adjacent grid.
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The output loops 96 and 178 are, as described
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pr: ce-.de, r2ezt, each connected directly to one born G-xtpémité.s of the anode 94 which at the same time forms a midpoint between the resonators 88 and 90. The other ends of the bou-
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These keys are, of course, connected 8X ccr-ex-aons of respective outputs 100 and 177. The opposite inner ends of resonators 88 and 90 are coupled to the grid by the capacitors existing between their respective inner surfaces and the supports of the resonators. adjacent grid.
Said capacities are represented
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shown in figure g by the respective references 0 and C 9 0 -g The high frequency oscillator circuit is completed by the internal capacitances between electrodes indicated in figure 3
CPK for the capacitance between anode and cathode
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el C for the capacitance between grid and auode / and C 1 for the capacitance between grid and cathode.
The simplified high frequency assembly of the tube functioning as a tuned high frequency amplifier is shown.
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health in Figure 4, where the capacitors C ° -, C12-k, C 32-GC "169 'I5S- C, C8c-', have St6 neglected since they are all effectively shorted to 'c t1 '08 high frequencies. Under these conditions, the resonators 32, 34 and, 88, 90 can be considered as self-inductors
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concentrates forming xesy.ectivec, c: ut oscillating circuits in parallel with the spiral-cathode capacitance C - and the capacitance gk
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anode-gate C pg .. The resonators 7,; 3, 34 and Se-., DO are ciiiiensionncs ('this way such that they act COiJ1! T'G of the inductive reactions at the frequency of the orders prcc' uites.
The parallel oscillating circuit shown 1) 2.1'1 the J: t5s0n:; t., ("RLJ" ::: 'E 3, 34 and 10 shunt C ,,. ¯ can be tuned fsisntu vary the dimenOl \ .l8 SllUu Vglr: P8LJ., evie accord8 ..L. (? lS1..wt -v 'a:' '' ': L el'1 the dlill2nsions of the resonator z2, COiliwe describes prBCtd-G'iuîleLt. Although the result is that there is a slight variation in the ccuacity C 32-169 'this variation is not significant and can be neglected at very high frequencies, where said capacitance constitutes, - in fact, A short-circuit.
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Additional members capable of being easily established by those skilled in the art may be used to tune resonators 88 or 90, one of them being made adjustable in a manner analogous to resonator 32.
If the tube is to be used as a self-excited oscillator, an assembly such as the one shown in figure 5 can be used. In this case, the input 52, 54 is connected to the output 98, 100 through components such as a coaxial line 210, 212. The output of the self-excited oscillator can then be done from 177, 185.
It will be seen that the construction described above is perfectly suited to the establishment of a high power vacuum tube oscillator for very high frequencies.
Although a large active area between electrodes allows the production of high power, the width of the effective areas of the cathode and anode in the longitudinal direction has been kept extremely small and, therefore, has been avoided. the undesirable capacitances between said elements and the resulting capacitance per unit arc is extremely small.
At the same time, the arrangement of the resonators to form the oscillating circuit is relatively simple and space-saving, and adjustment of one of the resonators is possible, if desired.
Although the invention has been described with respect to a particular embodiment, it is obvious that the new principles introduced by the invention can be applied to tubes having other structural characteristics For example, the principle allowing to obtain a large Power at very high frequencies is applicable to diodes as well as to triodes. The actual resonators may have other shapes well known in the art and the manner in which the tube parts are constructed.
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is not of particular importance.
Although a special improved form of the cathode has been shown, it is only essential, in order to obtain optimum operation of a vacuum tube oscillator according to the spirit of the invention, that said cathode is formed from an effective outer peripheral surface, the width of which is less than the radius of said cathode. Such a form of cathode may be referred to by the expression ring cathode or by various other similar expressions. In addition, it is important that the anode, preferably having substantially the same width as the cathode, surrounds said cathode concentrically so that a minimum capacitance between electrodes is obtained with a maximum of energy transmitted through the cathode. active space between electrodes.
The invention is of course capable of numerous variants, accessible to those skilled in the art, depending on the applications envisaged and without departing from the spirit of the invention.