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Boucle de couplage
Cette invention concerne des dispositifs à décharge électronique, et particulièrement des dispositifs à décharge du type comprenant des résonateurs creux.
Ce genre de dispositifs à d'charge électronique corres- pond à. un développement assez récent en la matière, et, au point de vue général, comprend deux éléments de circuit creux séparés dans lesquels des champs, comprenant des ondes électromagnétiques stationnaires, peuvent être créée par le passage alun faisceau ou d'un flux d'électrons dans ces circuits. Les dits éléments fonctionnent comme des résonateurs et sont désignés sous ce nom.
Ils font d'ordinaire partie de la structure du tube, comprennent une électrode de ce tube, et entre eux ont un espace de glissement @
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non soumis au champ et traversé par les électrons qui vont du premier au second résonateur* Les électrons traversent de même entièrement les champs de ces résonateurs, le temps de passage étant égal ou intérieur à une demi-période de la fréquence de résonance des éléments conducteurs résonnants. Quand le faisceau d'électrons passe par le premier résonateur, une composante si- nusoïdale correspondant aux oscillations électriques existant dans le résonateur est superposée au faisceau d'électrons et produit une modulation de vitesse ou de densité des électrons.
La modulation, que ce soit de vitesse ou de densité, force les électrons à se grouper périodiquement en paquets et le second résonateur est placé de façon à absorber l'énergie des électrons au moment de leur passage.
On peut amorcer et entretenir les oscillations internes au moyen par exemple, d'un circuit de couplage avec le premier résonateur. Cela peut se réaliser soit en introduisant l*énergie nécessaire du genre voulu produite par un oscillateur extérieur, soit en employant une partie de l'énergie fournie au second ré- sonateur et ramenée en feedback au ,premier résonateur. On emploie de même un circuit de couplage pour transférer à l'extérieur, à une antenne, par exemple, l'énergie tirée du second résonateur.
Pour ntimporte lequel de ces couplages, on emploie un dispositif qui pénètre réellement dans le champ magnétique des oscillations internes du résonateur; ce dispositif sera dénommé ici élément de couplage qu'il serve au feedback, à l'introduction d'énergie créée à l'extérieur ou à la transmission d'énergie à un circuit de sor- tie.
La position relative de l'élément de couplage par rap- port au champ magnétique change l'effet de l'énergie sur ce cou- plage ou encore l'effet de l'énergie délivrée à ou par ce coupla- ge. L'emploi de isolément de couplage comme couplage de feedback @
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exige une autre disposition que pour d'autres usages, tels que la transmission d'oscillations vers on au départ d'une antenne.
La présente invention consiste en un dispositif à dé- charge électronique comprenant un résonateur creux avec une bou- cle de couplage inductif pouvant y pénétrer par un tube rentrant scellé hermétiquement au dit résonateur. Une des extrémités du tube est fermée et pénètre à l'intérieur du résonateur, loutre extrémité est ouverte et vient à l'extérieur; la dite boucle de couplage est mobile à l'intérieur du tube et peut en.être retimée; une monture se trouvant sur la carcasse du résonateur porte le tu- be et est pourvue alun dispositif servant à déplacer et à tourner la boucle de couplage et à l'immobiliser dans la position choisie.
Pour bien faire comprendre l'invention, on se référera au dessin annexé, dans lequel:
La figure 1 est une élévation partie en coupe, d'un dispositifà décharge électronique du genre indiqué, comportant le dispositif de couplage perfectionné.
La figure 2 est une coupe agrandie d'un de ces disposi- tifs de couplage, suivant la ligne II-II de la figure 3.
La figure 3 est une coupe en élévation suivant la ligne III-III de la figure 1;
La figure 4 est une coupe semblable à une partie de la figure 2, pour illustrer un dispositif de couplage du type plein.
Dans la forme d'exécution de 1'invention représentée sur le dessin, le chiffre de référence 10 désigne de façon géné- rale une enveloppe cylindrique en une matière convenable, telle que du cuivre, de l'acier ou un autre métal, qui forme à l'intérieur deux chambres de résonance désignées ici par convenance com- me le premier résonateur 11 et le second résonateur 12, le premier résonateur se trouvant le plus près de la cathode (non représentée) d'où partent les électrons.
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Comme la construction des cathodes, grillée, collecteurs et autres parties usuelles est connue et ne concerne pas directe- ment la présente invention, ces parties ne sont pas détaillées ici, mais doivent être considérées comme étant présentes là où elles doivent ee trouver.
Il suffira de dire que l'enveloppe est vidée d'air, que les résonateurs font partie de l'espace vidé d'air et sont pourvue d'un dispositif pour les régler à la même fréquence, par exemple, en employant des parois terminales 13, 13 flexibles permettant de régler dans l'espace des grilles se trouvant en un endroit rétréci.
Un faisceau d'électrons est envoyé par la cathode, passe par les ouvertures rétrécies des résonateurs et l'espace de glissement 14 entre les deux résonateurs, et arrive sur le collecteur à l'autre extrémité de l'appareil. Lorsque le faisceau d'électrons traverse le premier résonateur 11, une composante sinusoïdale est appliquée au faisceau provoquant le groupement des électrons. Ce groupage est maximum à hauteur du second résonateur 12 dans lequel l'énergie est absorbée dans des buts utilitaires; elle est dénommée ici: énergie dérivée.
Chaque résonateur est pourvu de préférence de deux dis- positifs de couplage 15, 15 dont les extrémités intérieures pénè- trent à l'intérieur du résonateur à travers la paroi extérieure de l'enveloppe 10 dans une direction pratiquement radiale. A l'ex- térieur de l'enveloppe, un dispositif de couplage 15 du premier résonateur peut être relié convenablement, par exemple par une boucle 16, à un des dispositifs de couplage 15 de l'autre ou du second résonateur, réalisant ainsi le feedback d'oscillations pré- cité du second vers le premier résonateur.
Le second dispositif de couplage 15 du premier résona- teur peut être relié, si on le désire, à. une source d'oscillations extérieure (non représentée) ou à un autre moyen de modulation.
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Une composante sinusoïdale est donc appliquée au faisceau d'élec- trone qui passe par ce résonateur, au moyen de l'un ou de l'autre ou des deux dispositifs de couplage du premier résonateur.
Le second dispositif de couplage 15 du second résonateur associé à celui servant au feedback sert à la sortie et envoie l'énergie dérivée à l'extérieur pour y être utilisée.
Le dispositif de couplage 15 est représenté plus en détail aux figuras 2 et 3. Unimanchon fileté 17, dont l'intérieur 18 communique avec la chambre de résonance, est monté extérieure- ment sur la paroi cylindrique du réservoir 10. Ce manchon est re- présenté ici séparé de l'enveloppe et soudé dans une ouverture de calla-ci, le joint étant hermétique rendant ainsi le manchon partie intégrants de l'enveloppe. Du côté du bout extérieur du manchon, le passage 18 est élargi et reçoit un piston 19 dont l'extrémité intérieure s'adapte exactement @@passage et porte sur un épaulement 20 auquel il est soudé ou brasé pour former un joint hermétique. Le bout extérieur du,piston sort du manchon et est effilé en 21 sur toute sa périphérie.
Un tube 22 en verre ou céramique d'une forme générale- ment rentrante, de façon que son extrémité extérieure s'étende d'abord vers l'extérieur puis revienne à l'intérieur formant ainsi une partie extérieure cylindrique 23 en forme de cloche, a son bord soudé à 1 extrémité effilée 21 du piston 19. La partie inté- rieure ou corps du tube 22 est beaucoup plus longue que la partie en cloche; elle est rentrante par rapport à celle-ci, passant à travers elle, à travers le piston 19 et le manchon 17, et pénétrant jusqu'à une certaine distance dans le résonateur. Cette extrémité intérieure du tube 22 dans le résonateur est fermée par l'extré- mité arrondie 24.
Une chambre de résonance étanche au vide est ainsi main- tenue autour de la partie rentrante du tube et dans la partie en
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en forme de cloche, celle-ci est scellée au piston,et piston et manchon sont montés hermétiquement. On peut avoir accès de l'ex- térieur à l'intérieur de cette partie rentrante du tube, formant une poche ouverte vers l'extérieur et pénétrant réellement à 1?intérieur de la chambre de résonance tout en y étant scellée.
On peut par conséquent insérer, manipuler, retirer ou remettre à volonté un élément de couplage ou un autre instrument dans le tube et même dans le résonateur aussi Loin que le permet l'ex- trémité fermée du tube, et cela sans démanger le vide régnant dans le résonateur.
Par raisons d'économie et de rendement, ce tube 22 en verre ou céramique est de préférence fabriqué comme un verre hé- térogène séparé, dont l'extrémité intérieure 25 est en verre au quartz (coefficient de dilatation 5) par raisons de solidité et de résistance aux effets nuisibles de la chaleur ainsi que pour sa propriété de laisser passer facilement l'énergie micro-ondula- toire. La partie extérieure 26 qui comprend la cloche 23 est de préférence en une matière qui réalise un scellement parfait avec le bord effilé 21 du piston* Pour cela, la partie 26 du tube peut être en verre au borosilicate (coefficient de dilatation 33) se scellant bien à un piston en cuivre.
Les parties 2? et 28 du tube entre le Quartz et le borosilicate peuvent être en verre à coefficients de dilatation intermédiaires, par exemple, à côte du borosilicate, un verre à coefficient de dilatation 21 et entre celui-ci et le quartzun verre à coefficient de dilatation 14.
L'élément de couplage présenté à la figure 2 est du type à boucle coaxiale. Sa construction comprend un tube conducteur métallique 29 dont le diamètre extérieur est inférieur au diamè- tre Intérieur du tube de céramique 22 de aorte qu'on puisse le glisser et le tourner dedans. A l'intérieur du tube conducteur 29 se trouve une tige conductrice coaxiale 30 maintenue à l'intérieur
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du tube conducteur par des Isolateurs quelconques, tels que des perles de verre 31.
L'extrémité extérieure de la tige conductrice émerge du tube conducteur comme le montre la figure 1 et une boucle extérieure 32 peut y être prévue pour des raisons de couplage pour ondes radioélectriques, cette boucle ayant un bout relié physi- quement et électriquement à la tige et 1+antre bout au tube.
Au bout intérieur du tube et de la tige, se trouve, dans le présent exemple, une boucle 32 en épingle à cheveux, celle-ci, au point de vue exécution, peut être une tige pleine soudée en prolongement de la tige centrale, repliée en son milieu et ramenée parallèlement pour être soudée ou brasée sur la paroi intérieure du tube conducteur. Les deux branchée de la bouche forment un plan, et pour obtenir le maximum d'effet du champ électromagné- tique du résonateur, ce plan devra être transversal à la section circulaire ou au plan du champ du résonateur. Lorsque l'angle dorientation du plan de la boucle change de façon à .amener ce plan en coïncidence avec le plan du champ, la boucle coupe moins champ du résonateur et le couplage devient plus faible.
De même le couplage peut être renforcé ou diminué à volonté en engageant plus ou moins la boucle dans le résonateur, ce mouvement longitu- dinal ayant aussi un effet d'accord en changeant la phase, la fré- quence et l'amplitude de l'oscillation à cause du changement de position ou d'orientation ou à cause de la plus grande ou de la plus petite distance de couplage entre les deux résonateurs par lintermédiaire de la boucle extérieure 16 causée par l'écarte- ment ou le rapprochement des boucles dans les résonateurs.
D'autres dispositifs de couplage, tels que des couplages en forme de'cylindres pleins, comme le montre la figure 4, peuvent être employés à la place de la ligne coaxiale décrite ci-dessus.
Un cylindre de couplage 33 comme celui de la figure peut se compo- ser simplement d'une tige métallique d'un diamètre pratiquement
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égal à celui du tube conducteur 30, L'effet de couplage est change uniquement par déplacement longitudinal mais il serait bon de le monter suivant le principe de la présente invention. Cependant' quel que soit le type de couplage employé, il est clair que l'é- lément de couplage est mobile et réglable sans en aucune façon porter atteinte ni au vide ni aux joints hermétiques du résonateur.
Pour monter, faire tourner et ajuster longitudinalement Isolément de couplage, il est prévu sur le manchon fileté 17 une bague taraudée 34 garnie extérieurement d'un rebord moleté 35 au d'un autre moyen de manipulation. L'autre extrémité de cette bague est recouverte sur toute sa périphérie par un chapeau en forme de ouvette renversée 36 ayant également à son sommet un rebord moleté 37. Ce chapeau est lui-même surmonté d'un renflement cylindrique 38 par lequel passe et dans lequel est fixé, au moyen d'une vis d'arrêt 39, l'élément de couplage.
Le chapeau 36, à l'endroit où il recouvre la bague, peut être garni d'un certain nombre de tê-
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tons 40, 41 dirigée rad1aJ.el1lent vers lt1ntér1eur et glissant dans une rainure circulaire 42 pratiquée sur la périphérie extérieure de la bague. Unedee tétons, tel que 41, peut avoir une tête papil- lon ou autre 43 au moyen duquel on peut manipuler convenablement le téton pour le serrer dans la rainure et empêcher ainsi le cha- peau de tourner par rapport à la bague. Sur la paroi extérieure de la bague se trouve une échelle 44 qui indique le déplacement et la rotation du chapeau et de isolément de couplage au moyen d'un index à double pointe 45 attaché à l'enveloppe 10 et dirigé de façon à se trouver à proximité de l'échelle.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Coupling loop
This invention relates to electronic discharge devices, and particularly to discharge devices of the type comprising hollow resonators.
This kind of electronic charge devices corresponds to. a fairly recent development in the matter, and, from a general point of view, comprises two separate hollow circuit elements in which fields, comprising stationary electromagnetic waves, can be created by the passage of a beam or a flow of electrons in these circuits. Said elements function as resonators and are referred to by this name.
They are usually part of the structure of the tube, include an electrode of this tube, and between them have a sliding space @
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not subject to the field and crossed by the electrons which go from the first to the second resonator * The electrons likewise pass entirely through the fields of these resonators, the passage time being equal to or within half a period of the resonance frequency of the conductive elements resonant. When the electron beam passes through the first resonator, a sinusoidal component corresponding to the electrical oscillations existing in the resonator is superimposed on the electron beam and produces a modulation of speed or density of the electrons.
Modulation, be it speed or density, forces the electrons to periodically group together in packets and the second resonator is placed to absorb the energy of the electrons as they pass.
The internal oscillations can be initiated and maintained by means, for example, of a coupling circuit with the first resonator. This can be accomplished either by introducing the necessary energy of the desired kind produced by an external oscillator, or by employing part of the energy supplied to the second resonator and fed back to the first resonator. Likewise, a coupling circuit is used to transfer to the exterior, to an antenna, for example, the energy drawn from the second resonator.
For any of these couplings, a device is employed which actually penetrates the magnetic field of the internal oscillations of the resonator; this device will be referred to here as a coupling element whether it is used for feedback, for the introduction of energy created outside or for the transmission of energy to an output circuit.
The relative position of the coupling element with respect to the magnetic field changes the effect of the energy on this coupling or the effect of the energy delivered to or by this coupling. The use of coupling isolation as feedback coupling @
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requires a different arrangement than for other uses, such as the transmission of oscillations towards one from an antenna.
The present invention consists of an electronic discharge device comprising a hollow resonator with an inductive coupling loop which can enter it through a re-entering tube hermetically sealed to said resonator. One end of the tube is closed and penetrates inside the resonator, the otter end is open and comes out; said coupling loop is movable inside the tube and can be retimed; a mount on the carcass of the resonator carries the tube and is provided with a device for moving and rotating the coupling loop and immobilizing it in the selected position.
To make the invention fully understood, reference will be made to the appended drawing, in which:
Fig. 1 is a partly sectional elevation of an electronic discharge device of the type indicated, including the improved coupling device.
Figure 2 is an enlarged section of one of these coupling devices, taken along the line II-II of Figure 3.
Figure 3 is a sectional elevation taken on line III-III of Figure 1;
Figure 4 is a section similar to part of Figure 2, to illustrate a solid type coupling device.
In the embodiment of the invention shown in the drawing, reference numeral 10 generally designates a cylindrical shell of a suitable material, such as copper, steel or other metal, which forms inside two resonance chambers designated here for convenience as the first resonator 11 and the second resonator 12, the first resonator being closest to the cathode (not shown) from which the electrons originate.
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As the construction of cathodes, grates, manifolds and other customary parts is known and does not directly relate to the present invention, these parts are not detailed here, but are to be considered to be present where they are to be found.
It will suffice to say that the envelope is emptied of air, that the resonators form part of the space emptied of air and are provided with a device to adjust them to the same frequency, for example, by using end walls. 13, 13 flexible for adjusting in space grids located in a narrow place.
An electron beam is sent through the cathode, passes through the narrow openings of the resonators and the sliding space 14 between the two resonators, and arrives at the collector at the other end of the device. When the electron beam passes through the first resonator 11, a sinusoidal component is applied to the beam causing the grouping of electrons. This grouping is maximum at the height of the second resonator 12 in which the energy is absorbed for utility purposes; it is called here: derivative energy.
Each resonator is preferably provided with two coupling devices 15, the inner ends of which enter the interior of the resonator through the outer wall of the shell 10 in a substantially radial direction. Outside the envelope, a coupling device 15 of the first resonator can be suitably connected, for example by a loop 16, to one of the coupling devices 15 of the other or of the second resonator, thus achieving the feedback of oscillations mentioned above from the second to the first resonator.
The second coupling device 15 of the first resonator can be connected, if desired, to. an external source of oscillations (not shown) or to another modulation means.
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A sinusoidal component is therefore applied to the electron beam which passes through this resonator, by means of one or the other or of both coupling devices of the first resonator.
The second coupling device 15 of the second resonator associated with the one serving for feedback serves as the output and sends the derived energy to the outside for use there.
The coupling device 15 is shown in more detail in Figures 2 and 3. A threaded single sleeve 17, the interior of which 18 communicates with the resonance chamber, is mounted externally on the cylindrical wall of the reservoir 10. This sleeve is re-mounted. shown here separated from the casing and welded in a calla opening, the seal being hermetic thus making the sleeve part of the casing. On the side of the outer end of the sleeve, the passage 18 is widened and receives a piston 19, the inner end of which fits the passage exactly and bears on a shoulder 20 to which it is welded or brazed to form a hermetic seal. The outer end of the piston comes out of the sleeve and tapers at 21 over its entire periphery.
A glass or ceramic tube 22 of a generally re-entrant shape, so that its outer end first extends outwards and then comes back inside, thus forming a cylindrical outer part 23 in the shape of a bell, has its edge welded to the tapered end 21 of the piston 19. The inner part or body of the tube 22 is much longer than the bell-shaped part; it re-enters with respect to the latter, passing through it, through the piston 19 and the sleeve 17, and penetrating up to a certain distance into the resonator. This inner end of the tube 22 in the resonator is closed by the rounded end 24.
A vacuum-tight resonance chamber is thus maintained around the re-entrant part of the tube and in the part in
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bell-shaped, this is sealed to the piston, and the piston and sleeve are mounted hermetically. This re-entrant portion of the tube can be accessed from the outside, forming a pocket open to the outside and actually penetrating inside the resonance chamber while being sealed therein.
A coupling element or other instrument can therefore be inserted, manipulated, withdrawn or replaced at will in the tube and even in the resonator as far as the closed end of the tube allows, and this without itching the prevailing vacuum. in the resonator.
For reasons of economy and efficiency, this glass or ceramic tube 22 is preferably manufactured as a separate heterogeneous glass, the inner end 25 of which is made of quartz glass (coefficient of expansion 5) for reasons of strength and of resistance to the harmful effects of heat as well as for its property of easily passing micro-wave energy. The outer part 26 which includes the bell 23 is preferably made of a material which makes a perfect seal with the tapered edge 21 of the piston * For this, the part 26 of the tube can be in borosilicate glass (coefficient of expansion 33) sealing itself well to a copper piston.
Parts 2? and 28 of the tube between the Quartz and the borosilicate can be made of glass with intermediate coefficients of expansion, for example, next to the borosilicate, a glass with a coefficient of expansion 21 and between this and the quartza glass with a coefficient of expansion 14.
The coupling element shown in FIG. 2 is of the coaxial loop type. Its construction comprises a metallic conductive tube 29 the outside diameter of which is less than the inside diameter of the aortic ceramic tube 22 which can be slid and rotated therein. Inside the conductive tube 29 is a coaxial conductive rod 30 held inside
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of the conductive tube by any insulators, such as glass beads 31.
The outer end of the conductive rod emerges from the conductive tube as shown in Figure 1 and an outer loop 32 may be provided therein for RF coupling reasons, this loop having one end physically and electrically connected to the rod. and 1 + antre end to the tube.
At the inner end of the tube and of the rod, there is, in the present example, a hairpin loop 32, this one, from the point of view of execution, can be a solid rod welded in extension of the central rod, folded back in the middle and brought back in parallel to be welded or brazed to the inner wall of the conductive tube. The two branches of the mouth form a plane, and to obtain the maximum effect of the electromagnetic field of the resonator, this plane must be transverse to the circular section or to the plane of the field of the resonator. When the angle of orientation of the plane of the loop changes so as to bring this plane into coincidence with the plane of the field, the loop cuts less field of the resonator and the coupling becomes weaker.
Likewise the coupling can be reinforced or decreased at will by engaging the loop more or less in the resonator, this longitudinal movement also having a tuning effect by changing the phase, frequency and amplitude of the signal. oscillation because of the change of position or orientation or because of the greater or lesser coupling distance between the two resonators through the outer loop 16 caused by the loops moving apart or closer together in resonators.
Other coupling devices, such as solid cylinder-shaped couplings, as shown in Fig. 4, can be employed in place of the coaxial line described above.
A coupling cylinder 33 like the one in the figure may simply consist of a metal rod with a diameter of practically
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equal to that of the conductive tube 30. The coupling effect is changed only by longitudinal displacement but it would be good to mount it according to the principle of the present invention. However, whatever type of coupling is employed, it is clear that the coupling element is movable and adjustable without in any way affecting either the vacuum or the hermetic seals of the resonator.
To mount, rotate and adjust longitudinally Coupling isolation, there is provided on the threaded sleeve 17 a threaded ring 34 externally furnished with a knurled flange 35 to another handling means. The other end of this ring is covered over its entire periphery by a cap in the form of an inverted opening 36 also having a knurled rim 37 at its top. This cap is itself surmounted by a cylindrical bulge 38 through which passes and in which is fixed, by means of a stop screw 39, the coupling element.
Cap 36, where it covers the ring, can be lined with a number of tê-
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tones 40, 41 directed rad1aJ.el1lent towards lt1entér1eur and sliding in a circular groove 42 made on the outer periphery of the ring. A nipple, such as 41, may have a butterfly or other head 43 by means of which the nipple can be properly manipulated to clamp it in the groove and thus prevent the cap from rotating relative to the ring. On the outer wall of the ring is a scale 44 which indicates the movement and rotation of the cap and coupling isolation by means of a double point index 45 attached to the casing 10 and directed so as to be proximity to the scale.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.