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DISPOSITIFS A DECHARGE ELECTRONIQUE.
La présente invention se rapporte à des dispositifs à dé- charge électronique et à leurs montages et, plus particulièrement, à ceux adaptés au fonctionnement aux très hautes fréquences. Elle a notamment pour objet d'en améliorer le fonctionnement, et d'augmen- ter la fréquence et la puissance auxquelles lesdits dispositifs peu- vent fonctionner avec un bon rendement. Elle a pour objet secondaire l'obtention d'un mode de construction simple et peu encombrant, com- patible avec le bon rendement nécessaire.
On a antérieurement proposé des tubes à vide comportant des montages de résonateur creux, ou de cavités résonantes, fournissant une résonance à très haute fréquence. Pour permettre à de tels tubes . de fonctionner avec un bon rendement, la dimension des électrodes devait être faible,.afin. qu'un transfert d'énergie notable à très haute fréquence puisse avoir lieu sur les surfaces des électrodes.
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De plus, il était à. désirer que l'impédance électrique des éléments de couplage des circuits résonnants aux électrodes du tube soit faible, pour réduire les pertes de puissance dans lesdits éléments.
Conformément à certaines caractéristiques de l'invention, il est prévu une disposition symétrique et peu encombrante des pièces constitutives du tube et des résonateurs creux, qui réduit la dimen- sion effective des électrodes à la moitié de sa valeur usuelle et, par suite, permet le débit d'une énergie considérable à une fréquence très élevée. Une caractéristique de l'invention est la disposition des cavités résonnantes symétriquement par rapport à la section cen- trale des électrodes, de sorte que le tube fonctionne comme deux tu- bes jumelés, un de chaque côté de ladite section centrale.
Une autre caractéristique est l'emploi d'une capacité de couplage à l'intérieur du vide du tube, à travers laquelle le résonateur creux est couplé à l'électrode correspondante dudit tube, ce qui facilite l'obtention d'une capacité de couplage importante.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion détaillée suivante et à l'examen des dessins joints qui en re- présentent schématiquement, à titre d'exemples non limitatifs, quel- ques modes de réalisation.
La figure 1 représente, en coupe longitudinale, un tube à vide comportant certaines caractéristiques de l'invention.
La figure 2 représente, également en coupe, une variante de réalisation.
La figure 5 est relative à une autre variante de réalisation de 1'invention.
On a représenté à la figure 1 un dispositif constituant, en fait, un tube double. Ledit tube comporte deux cathodes 10 et 10a, sous la forme bien connue de filaments écartés l'un de l'autre le long de l'axe longitudinal et supportés par des connexions d'entrée de courant 11, 12 et 13 . Le conducteur 11 est relié au point milieu
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du filament et il est scellé au travers de la calotte isolante 14, qui fait partie de la paroi du récipient à vide. Concentriquement autour des cathodes 10 et 10a, espacées longitudinalement, est dis- posée une grille cylindrique 15, qui peut avoir la forme bien connue nécessaire à sa fonction de grille de commande et qui peut comporter des parties terminales 16 et 17 constituées par des cylindres conduc- teurs non perforés.
La grille elle-même peut être un enroulement en spirale cylindrique, ou quelque structure équivalente, telle que celle de tiges espacées. La grille peut être supportée de façon pratique.
A la figure 1 on l'a représentée maintenue par,le collier 18, autour de sa section milieu, ledit collier étant lui-même supporté par la connexion rigide de grille 19, qui traverse le scellement de verre 20 comportant une partie annulaire 21, scellée à un cylindre 22, qui peut être en métal et qui est en saillie à l'extérieur sur le côté de l'anode cylindrique 23 . Ladite anode est disposée concentrique- ment autour de la grille et elle peut être supportée de façon pra- tique, par exemple entre des flasques terminaux 24 et 25, scellés à des cylindres isolants correspondants 26 et 27, normalement en verre, faisant partie du récipient à vide et se prolongeant au delà des extrémités de l'anode.
Ce mode de construction d'anode concentrique comporte une fixation sur la calotte isolante 14, au moyen d'un col- lier conducteur 28, comportant des nervures 29 et 30, scellées res- pectivement au cylindre 27 et à la calotte 14 . Le tube est fermé, à son extrémité opposée, par l'organe métallique en forme de dôme 31, fixé à un collier conducteur 32, lui-même scellé au cylindre de verre 26 au moyen de la nervure 33 .
Dans le but de permettre l'accord du circuit anode-grille, il est prévu deux circuits oscillants,.sous forme des résonateurs creux, ou cavités résonnantes, 34 et 35, en forme de solides de ré- volution, et disposés coaxialement et symétriquement par rapprt aux électrodes. Chacune desdites cavités comporte une paroi exté- rieure 36 et 36a, s'évasant et se prolongeant concentriquement à
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partir des extrémités de l'anode et les parois intérieures 37 et 37a, se prolongeant concentriquement à partir des colliers 32 et 28, de sorte que les parois extérieures et intérieures desdites cavités for- ment des lignes concentriques, comme représenté. Des listons annulaires 38 et 38a peuvent être disposés dans l'espace annula,ire de chaque ligne concentrique, afin de l'accorder.
Les pistons 36 sont, de pré- férence, déplaçables longitudinalement, comme indiqué par leur tige, de manière à permettre un réglage d' accord.
Pour le couplage des parois intérieures 37 et 37a avec les extrémités correspondantes de la grille, de manière à former lés cir- cuits anode-grille, on a fixé à chacun des colliers 32 et 28 des con- ducteurs cylindriques 39 et 39a se prolongeant vers l'intérieur et au voisinage des cylindres correspondants 16 et 17 formant les extré- mités de la grille, de manière à ce qu'il se forme entre les cylin- dres 16 et 39 et entre les cylindres 17 et 39a, des capacités couplant les parois intérieures des cavités aux extrémités correspondantes de la grille.
Pour compléter le circuit grille-cathode, il est prévu un cylindre concentrique 41, à l'intérieur de la aroi cylindrique 37a du résonateur creux. Ledit cylindre 41 est fixé au conducteur 11 aboutissant au point milieu du filoment. Les parois 41 et 37 sont couplées, au moyen d'un condensateur formé par le disque annulaire
42, en contact avec le cylindre 37a et le disque annulaire 43, en contact avec le cylindre 41 . Ces deux disques peuvent être dépla- çables longitudinal ornent, comme indiqué, de manière que l'on puisse régler la, capacité entre eux et la résonance du circuit grille-filament.
Grâce à sa construction symétrique, le dispositif décrit peut fonctionner comme deux tubes, la subdivision se faisant à la ligne de section milieu 45, entre les filaments 10 et 10a. La cathode 10, avec la moitié correspondante de la grille et de l'anode
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et le circuit de résonateur creux 34, fonctionne comme un tube l'autre cathode 10a, avec sa grille et son anode et le circuit résonnant 35 fonctionnant simultanément comme un autre tube.
Le dispositif peut être actionné à la manière usuelle, la .tension de chauffage nécessaire étant appliquée aux entrées de cou- rant de filaments 12 et 13, une tension de grille de commande con- venable, à la connexion 19 et une tension anodique convenable à l'anode 23 . Il peut être utilisé en amplificateur ou, si on le dé-. sire, en oscillateur, si l'on prévoit une réaction suffisante du circuit anodique au circuit grille-filament à la manière bien connue.
Une telle réaction peut être obtenue, par exemple, en connectant une ligne concentrique entre les cavités 34 et 35, s'il n'y a pas déjà un couplage suffisant entre les électrodes à l'intérieur du tube.
L'énergie de sortie du tube peut être recueillie, de manière bien connue, par exemple, en disposant un organe convenable,de captation d'énergie dans l'une des cavités. Une telle disposition est représen- tée sous forme de la boucle conductrice 46, connectée à l'intérieur de la cavité 34 et aboutissant à l'extérieur à travers le tube con- centrique 47 .
La figure 2 se rapporte à une variante,. susceptible égale- ment de fonctionner en tube double, bien que sa cathode soit sous forme d'un élément unique 50 . Ladite cathode est entourée par la grille concentrique 51 et l'anode 52, de manière analogue à celle représentée par la figure 1 . Le tube est prévu avec un résonateur unique symétrique, s'étendant de l'une de ses extrémités à l'autre.
Ledit résonateur est formé par la paroi conductrice enveloppante 53, disposée concentriquement autour du tube et s'évasant à partir du col terminal 54, à l'une des extrémités et à partir de l'organe de scellement tubulaire métallique 55, à l'autre extrémité. La ca- pacité de couplage entre le résonateur et la grille est obtenue au moyen du cylindre métallique 56, qui pénètre à l'intérieur du
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cylindre, à, l'extrémité de la grille. Comme le cylindre 56 fait partie de la paroi du récipient, à vide, la capacité de couplage entre la paroi 56 et 1'extrémité 58 a l'avantage d'être à l'intérieur du vide. Cette capacité 56, 58, peut être utilisée à cause de sa facili- bé de construction et de montage.
En effet, la grille 51 peut être introduite dans le tube à partir de la droite et le circuit à partir de l'extrémité de gauche de la grille sera complété jusqu'à la cavi- té à travers la capacité. Cette disposition présente l'avantage de permettre le déplacement relatif des pièces 58 et 56, par exemple par suite d'une dilatation due à, l'échauffement. Si on le juge convenable, on peut connecter directement entre eux les éléments 56 et 58, si des dispositions sont prises pour tenir compte de la dilatation thermique de la grille.
Il est prévu un circuit grille-cathode, constitué par les cylindres coaxiaux 59 et 60, le cylindre 59 étant fixé au collier 54, et le cylindre 60, à l'entrée de courant de point milieu de la cathode, en 61. Les cylindres 59 et 60 forment une ligne coaxiale qui peut être accordée d'une manière quelque peu analogue à celle indiquée à propos de la figure 1, au moyen des disques annula,ires 62 et 63, dis- posés entre les parois de ligne coaxiale 59 et 60 et respectivement connectés auxidtes parois. Ces disques 62 et 63 peuvent être disposés d'une façon déplaçable longitudinalement au moyen d'organes de ma- noeuvre convenables 64 et 65, comme représenté.
Pour amener la tension anodique à l'anode 52, une tige con- ductrice 52a peut être fixée à l'anode et amenée à l'extérieur à tra- vers un trou 53a, dans la paroi de la cavité résonnante 53, de façon telle que la tige soit isolée de ladite paroi 53 .
Des ailettes de refroidissement 66 peuvent être disposées radialement autour de l'anode 52 . Si l'on désire prévoir un refroi- dissement par air, on peut prévoir des ouvertures d'air 67, conduisant à l'inbérieur du résonateur eb à travers lesquelles l'air puisse passer
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le long des ailettes.
Selon le mode de réalisation de la figure 2, le fonction- nement est analogue à celui d'un tube double, comme à la figure 1 .
Bien qu'il n'y ait à la figure 2 qu'une cathode.unique, par suite de la construction symétrique des électrodes et des résonateurs, la moitié de l'appareil située à la droite de la ligne de section cen- trale 68 peut fonctionner comme un dispositif et l'autre moitié, comme un autre dispositif, en parallèle, la moitié du résonateur constituant en fait, la ligne de séparation des deux résonateurs élémentaires, par suite de la symétrie de construction des éléments, aussi 'bien dans la direction radiale, que dans la direction longi- tudinale.
La figure 3 se rapporte à une variante du dispositif re- présenté à la figure 2, variante selon laquelle un conducteur 70 est couplé par capacité au point milieu du filament 71, le couplage ca- pacitaire étant obtenu au moyen d'un cylindre 72, fixé au conducteur 70 et entourant l'extrémité de 71 . Pour permettre au conducteur 70 d'aboutir à l'extérieur du tube, la paroi extrême de ce dernier est formée par la calotte de verre 73, scellée à la partie métallique 74 de la paroi du tube à vide. La partie 74 comporte, comme pièce in- tégrante, un collier 75, auquel est fixé le cylindre 76, qui forme, avec l'extrémité 58 de la grille, un couplage capacitaire, comme dans le cas de la figure 2 .
Le conducteur'70 se prolonge à une certaine distance coaxialement au delà de l'extrémité du tube et à son extré- mité est fixée l'extrémité fermée d'un cylindre 77, disposée coaxiale- ment par rapport au tube et s'étendant à l'extrémité de ce dernier.
Concentriquement autour du cylindre 77:' un autre cylindre 78 est fixé au collier 75, de façon telle que les cylindres 77 et 78 forment une ligne coaxiale. Dans ladite ligne sont disposés les disques annulaires mobiles 79 et 80, semblables aux disques 62 et 63 de la figure 2 .
Ces disques sont déplaçables longitudinalement, au moyen de leur tige
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de réglage, de manière à accorder la ligne et il se forme également entre eux une capacité.
On comprendra que l'extrémité de droite du tube de la fi- gure 3 peut être faite comme l'extrémité de droite du tube de la fi- gure 2 . Avec ce mode de construction, on obtient un tube comportant non seulement un circuit résonnant anode-grille symétrique, mais des circuits résonnants cathode-grille symétriques, dont chacun est ac- cordable.
L'usage du cylindre 72 autour du conducteur de point milieu du filament 71 fournit une capacité suffisante aux très hautes fré- quences, pour constituer un couplage d'impédance relativement faible entreles conducteurs 70 et 71 . Il a l'avantage de donner lieu à un assemblage simple et de permettre la dilatation des pièces 71 et 70 longitudinalement l'une par rapport à l'autre, quand l'échauffe- ment se produit. Si on le trouve convenable, les tiges 70 et 71 peu- vent être constituées par une tige unique continue traversant les deux extrémités du tube, à condition que des dispositions convenables soient prises pour tenir compte de la dilatation et de la contraction de ladite tige au cours des variations de température.
Le fonctionnement effectif étant, avec les modes'de con- struction représentés, celui de deux tubes en parallèle, les électro- des du tube fonctionnent électriquement comme si leur longueur n'était que la moitié de leur longueur réelle et, leur longueur effective étant ainsi réduite, il est possible de faire fonctionner le tube à une fréquence plus élevée correspondante, tout en maintenant un ni- veau relativement élevé d'énergie de sortie.
Les modes de construction représentés, permettant à la capacité de couplage du circuit anode- grille d'être placée à l'intérieur du vide du tube ont pour résultat une augmentation supplémentaire d'énergie débitée, par suite de la réduction de la perte de tension aux armatures de cette capacité et de la tendance à la formation d'arcs entre lesdites armatures aux
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hautes tensions, tendance moins prononcée dans le vide que dans l'ait. Ceci permet de disposer les armatures du condensateur plus près l'une de l'autre. L'augmentation résultante de capacité a l'effet désiré de réduction de la chute de tension entre les arma- tures de ladite capacité.