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GENERATEURS D'IMPULSIONS ELECTRIQUES
La présente invention est relative à des générateurs d'impulsions électriques et, en particulier, à un dispositif de montage distributeur ou modulateur d'impulsions électriques utilisant un tube à décharge électronique à atmosphère gazeuse et à cathode froide.
Un dispositif distributeur d'impulsions électriques conforme à l'invention comporte un tube à décharge électro- nique à atmosphère gazeuse et à cathode froide présentant une série d'intervalles de décharge, des organes permettant d'appli- quer, à chacun desdits intervalles, un potentiel de grandeur suffisante pour maintenir une décharge entre ses bords mais insuffisante en elle-même pour déclencher une telle décharge, des organes appliquant une impulsion pour l'allumage du premier intervalle de la série, les dispositifs étant tels que les autres intervalles sont conditionnés par la migration des ions,
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de telle manière qu'ils s'allument spontanément et successive- ment un par un, et des organes permettant d'obtenir des impul- sions de sortie à partir desdits intervalles.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des dessins joints qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de ladite invention.
La figure 1 représente un diagramme d'un train d'impulsions qui peut être obtenu avec le dispositif de montage conforme à certaines caractéristiques de l'invention.
La figure 2 représente schématiquement ledit mon- tage.
Les figures 3 et 4 montrent des modifications de détail des dispositifs de la figure 2.
Le dispositif de montage de la figure 2 est sus- ceptible de produire un train d'impulsions modulées en ce qui concerne la période des impulsions pour système de communication électrique. Ce type de train d'impulsions est représenté à titre d'exemple sur la figure 1. D'après cette figure, on peut voir que la durée de signalisation est subdivisée en un certain nombre de périodes de signalisation égales par un train d'im- pulsions 0 à récurrence régulière présentant une certaine carac- téristique qui peut être distinguée des impulsions de voie telle que par exemple une amplitude plus large, comme indiqué sur la figure 1. Ces impulsions seront désignées ci-après par simpli- fication par l'expression "impulsions codées" et lesdites im- pulsions ne portent aucun signal. Trois impulsions codées successives 0 sont représentées sur la figure 1.
Les impulsions de voie sont produites à l'origine sous la forme de trains d'im- pulsions dont la fréquence de récurrence est égale à celle des impulsions codées et qui sont entremêlées de telle manière qu'au cours de chacune des périodes de signalisation mentionnées
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ci-dessus, chaque impulsion appartienne à une voie différente.
Quatre impulsions de voie désignées par 1, 2,3et 4 sont repré- sentées dans chacune des deux périodes de signalisation indiquées sur la figure 1. Les positions dans le temps des impulsions de voie sont modifiées par les signaux modulateurs correspondants, de telle manière que l'espacement dans le temps entre l'impulsion 1 de la voie 1 et l'impulsion codée 0 précédente ne dépendent que de la tension instantanée du signal porté par la voie 1 et de telle manière que dans le cas d'une impulsion d'une autre voie telle que 2, l'espacement dans le temps entre ladite im- pulsion 2 et l'impulsion précédente 1 ne dépende que de la ten- sion instantanée du signal porté par la voie 2, et ainsi de suite. On comprendra qu'il peut y avoir un nombre quelconque d'impulsions de voie dans chaque période de signalisation.
Sur la figure 1, les positions de non-modulation des impulsions de voie sont représentées par les lignes en trait interrompu et, de préférence, lesdites positions doivent être également espacées entre deux impulsions codées successives.
Les impulsions de voie 1, 2,3 et 4 sont représentées décalées de façons diverses dans les périodes de signalisation suivant les tensions de signal correspondantes.
Le dispositif de la figure 2 utilise un tube à dé- charge électronique à atmosphère gazeuse et à cathode froide comportant des intervalles multiples. Ledit tube comporte une anode 113 qui consiste en une longue plaque de métal rectiligne et, en face de cette anode, sont disposées un certain nombre de cathodes métalliques identiques consistant en des cylindres courts et formant avec ladite anode une série d'intervalles de décharge. Lesdites cathodes sont également espacées sur une même ligne droite et la première d'entre elles 114 est la cathode de démarrage, les autres étant les cathodes de voie qui sont utilisées pour produire les impulsions de voie 1,2, 3,
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etc... Seules les deux premières et la dernière desdites im- pulsions de voie ont été représentées ; sont désignées par 114A, 114B et 114N.
On comprendra qu'il existe une cathode de voie de ce type pour chacune des voies du système. Les cathodes de voie sont toutes également espacées de l'anode 113 mais la cathode de démarrage 114 est, de préférence, disposée un peu plus près de l'anode.
La cathode de démarrage est reliée à la terre par l'intermédiaire d'une résistance variable 115 et les cathodes de voie sont mises à la terre par l'intermédiaire des enroule- ments secondaires des transformateurs correspondants 116A, 116B, etc 116 N. Les résistances 112A, 112B, 112N sont montées en série avec lesdits enroulements secondaires, comme représenté. Les enroulements primaires desdits trans- formateurs sont reliés aux bornes d'entrée correspondantes 117A, 117B, ..... 117N auxquelles les signaux modulateurs correspon- dants sont appliqués.
L'anode 113 est reliée par l'intermédiaire de l'en- roulement primaire d'un transformateur de sortie 118 à la borne positive 119 de la source à haute tension, la borne négative correspondante 120 étant mise à la terre. L'enroulement secon- daire dudit transformateur est relié par l'intermédiaire d'un circuit formé d'un redresseur en série 121 et de deux résistances shunt 122 et 123 à deux bornes de sortie 124 qui sont elles- mêmes reliées à la ligne ou autre milieu au moyen duquel les impulsions doivent être transmises.
Un générateur d'impulsions principal 125 produit deux trains d'impulsions négatives brèves ayant la même fré- quence de récurrence, par exemple de 10.DOO impulsions par se- conde. Le premier de ces trains comporte des impulsions néga- tives de grande amplitude (qui seront désignées par l'expression "impulsions d'extinction") et est appliqué par l'intermédiaire
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du condensateur d'arrêt 126 à l'anode 113. Le second train comporte des impulsions négatives d'amplitude moyenne (désignées par l'expression "impulsions de démarrage") chacune de ces dernières impulsions se produisant un très court instant après l'impulsion correspondante du premier train. Le second train est appliqué par l'intermédiaire du condensateur d'arrêt 127 à la cathode de démarrage 114.
Le générateur d'impulsions principal 125 peut être d'un type connu convenable quelconque et il n'est pas nécessaire de le décrire ici de façon détaillée.
Le potentiel de la source d'excitation à haute tension, appliqué aux bornes 119 et 120, doit être .insuffisant pour provoquer une décharge entre l'une quelconque des cathodes et l'anode, mais il doit être susceptible d'entretenir une dé- charge lorsqu'elle a été déclenchée. Le circuit fonctionne alors de la manière suivante:
On supposera qu'une impulsion d'extinction néga- tive vient d'être appliquée à l'anode 113 et qu'elle est d'ampli- tude suffisante pour éteindre toutes les décharges qui peuvent exister entre des cathodes quelconques et l'anode. L'impulsion de démarrage négative qui suit immédiatement doit être d'ampli- tude suffisante pour provoquer une décharge entre la cathode 114 et l'anode 113.
Dans les conditions convenables de pression de gaz, d'espacement des électrodes et autres facteurs, la présence de la décharge provenant de la cathode 114 diminue progressivement par migration des ions, le potentiel d'éclatement minimum de tous les autres intervalles d'une quantité et à une vitesse qui dépendent entre autres facteurs de la distance entre les deux intervalles. Ainsi, par exemple, la tension d'éclatement de l'intervalle correspondant à la cathode 114A peut être abaissée de 80 volts de plus que celle qui correspond à la cathode suivante 114B.
Il en résulte qu'un court instant après l'éclatement de la décharge de la cathode 114, une décharge se
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produit à partir de la cathode 114A mais non pas à partir d'une autre cathode quelconque, étant donné que la tension d'éclatement n'a pas été abaissée suffisamment du fait que lesdites cathodes sont plus éloignées. En conséquence, la décharge provenant de la cathode 114A agit exactement de la même manière sur la ten- sion d'éclatement correspondant à la cathode suivante 114B et une décharge se produit à partir de ladite cathode. Il est clair que le même processus se poursuit, chacun des intervalles étant allumé un court instant après l'intervalle précédent jusqu'à ce que la dernière cathode 114N soit atteinte.
En conséquence, étant donné que les différentes cathodes sont également espacées, les intervalles de décharge sont allumés successivement à des intervalles de temps sensible- ment également espacés dès que la décharge provenant de la cathode 114 a été déclenchée par l'impulsion de démarrage.
Chaque fois qu'un intervalle est allumé, le courant d'anode qui traverse l'enroulement primaire du transformateur 118 augmente brusquement d'une quantité constante et étant donné que le transformateur agit comme un dispositif différentiateur, un train d'impulsions brèves d'une polarité déterminée sont produites dans l'enroulement secondaire du transformateur dont les p8les doivent être disposés de telle façon que lesdites im- pulsions de sortie traversent le redresseur 121 et puissent être recueillies sur les bornes 114.
L'allumage des intervalles doit être réglé dans le temps de telle façon que le dernier intervalle soit allumé avant l'arrivée de l'impulsion d'extinction suivante qui éteint tous les intervalles, le tube étant alors prêt pour une nouvelle série d'opérations qui commence avec l'impulsion de démarrage immédiatement suivante. Etant donné que ladite impulsion d'ex- tinction coupe le courant traversant l'enroulement primaire du transformateur, une impulsion brève de grande amplitude mais de
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polarité opposée à celle des impulsions de sortie est produite et cette impulsion est bloquée par le redresseur 121. Toutefois, il peut être utile de transmettre cette impulsion de grande amplitude à des fins de synchronisation, par exemple, et dans ce cas, le redresseur 121 et les résistances 122 et 123 peuvent être supprimées.
Il est évident que les impulsions de sortie indiquées ci-dessus comprennent les impulsions codées 0 de la figure 1 tirées de la cathode de démarrage 114 et les impulsions de voie 1, 2,3, etc.... obtenues successivement à partir des cathodes 114A, 114b, etc.... et 114N.
La tension d'éclatement minimum d'une cathode par- ticulière telle que 114B diminue de façon sensiblement uniforme en fonction du temps lorsque l'intervalle précédent a été allumé.
En conséquence, l'intervalle correspondant est allumé lorsque la tension d'éclatement est tombée au potentiel de la source à haute tension. Toutefois, si un signal modulateur est appliqué aux bornes 117b, une tension est produite dans l'enroulement secondaire du transformateur 116B, ce qui augmente ou diminue la tension d'excitation effective appliquée à l'intervalle corres- pondant. En conséquence, la décharge se produit plus t8t ou plus tard que d'habitude dans une mesure dépendant de la grandeur et de la polarité de la tension de signal: En d'autres termes, l'intervalle de temps entre l'éclatement des décharges à partir des cathodes 114B et 114A est modulé suivant le signal et il en est de même de l'intervalle de temps entre les impulsions de voie correspondantes 2 et 1 (figure 1).
Il est clair que tous les autres intervalles de temps sont modulés de manière analogue par les signaux appliqués aux bornes correspondantes 117.
Il y a lieu de mentionner qu'on suppose que le retard dans l'éclatement des décharges à partir des cathodes est dû principalement aux conditions suivantes :
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a) Un temps court mais fini est nécessaire pour l'établisse- ment de la luminescence de la cathode qui commence à sa base pour s'étendre progressivement sur toute sa longueur. Il en ré- sulte que la diminution de la tension d'éclatement de l'inter- valle adjacent qui dépend de l'augmentation du nombre d'ions et d'électrons produits nécessite un certains temps d'établisse- ment. b) Les ions et les électrons formés dans le premier inter- valle ont besoin d'un temps court mais fini pour atteindre une région voisine du second intervalle, de sorte que leur effet sur ledit intervalle est retardé.
Le couplage par ionisation qui résulte de ces deux effets ne présente donc pas,.pour ainsi dire, un flanc avant infiniment abrupt mais il croit progressivement à partir de zéro, de sorte que la diminution résultante de la tension d'écla- tement du second intervalle augmente en fonction du temps d'une manière finie et continue.
C'est pour cette raison qu'il est possible de mo- duler le temps d'éclatement du second intervalle entre certaines limites par application d'une tension de signal de la manière exposée.
Les conditions initiales de l'éclatement de la décharge à partir de la première cathode 114 peuvent être aisé- ment modifiées en faisant varier la résistance 115, ce qui modifie la vitesse d'accroissement et la valeur finale du courant correspondant.
Le mélange de gaz, la pression, les intervalles d'éclatement et les espacements des cathodes doivent être, bien entendu, déterminés suivant les espacements des impulsions et les modulations en temps désiréd. Un exemple de détail d'éta- blissement d'un tube susceptible de produire un train d'impul- sions conforme à certaines caractéristiques de la présente
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invention est donné ci-dessous. La fréquence de récurrence des impulsions codées est supposée être de 10. 000 impulsions par seconde et l'intervalle de temps entre deux impulsions adja- centes quelconques (figure 1) est supposé compris entre trois et cinq microsecondes.
Les détails du tube et son fonctionnement sont indiqués ci-dessous :
Atmosphère gazeuse
Néon 92 ) ( Pression totale 100 mm
Argon 1%) ( de mercure
Hydrogène 7% )
Matière des électrodes nickel
Longueur de la cathode 2 mm
Espacement entre chaque paire de cathodes adjacentes 2 mm
Intervalle d'éclatement en- tre la cathode 114 et l'anode 2 mm
Intervalle d'éclatement entre chacune des autres ca- thodes et l'anode 2 mm
Tension de la source d'excitation 180 volts
Valeur maximum du courant de chaque cathode 2 milliampères
Durée de l'impulsion d'extinction 20 microsecondes
Amplitude de l'impulsion d'extinction 150 volts
Durée de l'impulsion de démarrage 1 microseconde
Amplitude de l'impulsion de démarrage 20 volts
Aved ce tube, la durée d'extinction de tous les intervalles est d'environ 100 microsecondes,
de sorte que la durée de l'impulsion d'extinction est choisie de telle manière qu'elle soit approximativement double pour qu'on puisse dis- poser d'une marge de sécurité suffisante.
Bien que le tube représenté sur la figure 2 comporte
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une plaque d'anode plate et rectiligne, et que ses cathodes soient disposées suivant une ligne droite, l'anode pourrait être incurvée et prendre d'autres formes que celle d'une plaque et les cathodes pourraient être disposées d'autres manières.
Une commande améliorée peut également être obtenue par l'utilisation d'une cathode supplémentaire assurant un intervalle d'amorçage additionnel à travers lequel une décharge est entretenue en permanence. Un tel intervalle d'amorçage doit être, de préférence, équidistant des autres cathodes qui en conséquence doivent être disposées suivant une circonférence, la cathode supplémentaire étant au centre, comme représenté schématiquement par exemple sur la figure 3 qui représente un plan d'une variante du dispositif de la figure 2. Les éléments non représentés sur la figure 3 peuvent être disposés exactement comme sur la figure 2.
Dans ce cas, l'anode 113 consiste en un disque de métal circulaire et le nombre nécessaire de cathodes 114 sont disposés concentriquement audit disque et avec un espacement convenable, comme déjà exposé. La cathode supplémentaire 128 est représentée au centre et elle est connectée par l'inter- médiaire d'une résistance variable 129 et d'une source de ten- sion additionnelle 130 à la borne 120. Les cathodes 114 sont supposées connectées, comme représenté sur la figure 2.
' La cathode supplémentaire est espacée de l'anode 113 de telle façon qu'une décharge ait lieu en permanence à partir de ladite cathode. La source additionnelle est connectée pour augmenter la tension d'excitation de ladite cathode et sa tension doit être telle que la décharge ne soit pas éteinte par l'im- pulsion d'extinction appliquée par l'intermédiaire du condensa- teur 126 à l'anode 113.
En réglant le courant traversant la cathode 128 au moyen de la résistance 129, on peut faire varier le niveau général
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d'ionisation de toutes les autres cathodes. Une élévation dudit niveau général d'ionisation a quatre effets principaux sur les autres intervalles.
1) Réduction de la tension d'éclatement minimum;
2) Réduction de la différence entre la tension d'é- clatement et la tension d'entretien;
3) Réduction du temps d'extinction minimum ;
4) Augmentation de la vitesse d'étalement de la luminescence le long de chaque cathode lorsque la décharge est déclenchée.
L'effet numéro 3 est très utile étant donné qu'il est désirable de réduire la durée d'extinction pour obtenir un espace maximum pour les voies et l'effet numéro 4 est un facteur qui détermine le rapport entre la tension de signal et la modulation dans le temps résultante et peut être utilisé pour faire varier ce rapport.
La figure 4 représente une légère modification du dispositif de la figure 3. La cathode supplémentaire 128 est munie d'une anode supplémentaire correspondante 131 qui est reliée séparément à la borne positive 119 de la source à haute tension. La source supplémentaire 130 représentée sur la figure 3 est alors inutile, étant donné que les impulsions d'extinction n'affectent pas l'anode supplémentaire. Sur la figure 4, l'anode 113 a été représentée sous la forme d'un disque annulaire et l'anode supplémentaire 131 est un disque circulaire placé au centre du premier et isolé de l'anode 113. Comme dans le cas de la figure 3, le niveau d'ionisation peut être ajuste au moyen de la résistance 129.
Sur les figures 3 et 4, la dernière cathode de voie 114N doit être nettement séparée de la cathode de démarrage 114, comme indiqué, pour empêcher qu'elle ne soit affectée de façon notable par l'ionisation provenant de l'intervalle de démarrage,
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ce qui permet d'éviter un allumage prématuré du dernier inter- valle.
Par une légère modification, le dispositif repré- senté sur la figure 2 peut être rendu susceptible de fonctionner comme distributeur d'impulsions pour un système de communications par impulsions à voies multiples à modulation de phase, par exemple. Dans ce cas, le transformateur 118 peut être supprimé, l'anode 113 étant reliée directement à la borne 119. Après l'application de l'impulsion de démarrage à la cathode 114, les autres intervalles sont allumés successivement à intervalles réguliers et, en conséquence, chacun d'eux produit une impulsion brève qui peut être recueillie à la sortie du transformateur correspondant 117A, 117B, ..... 117N.
En conséquence, lesdits transformateurs peuvent être reliés à des modulateurs en phase des-impulsions corres- pondants (non représentés) de modèle classique au lieu d'être reliés aux sources de signaux et des trains d'impulsions modu- lées correspondants peuvent être recueillis à la sortie desdits modulateurs, lesdites impulsions étant réglées convenablement dans le temps en vue de leur entremêlement de la manière habi- tuelle. S'il y a lieu, la cathode 114 peut être munie d'un transformateur correspondant (non représenté), de telle manière qu'on bbtienne les impulsions codées qui définissent les pé- riodes'de signalisation.
Il est clair également qu'un distributeur de ce type peut être utilisé pour la génération des impulsions de commande de porte électronique d'un récepteur d'un système de modulation de phase à voies multiples.
Il est évident, d'autre part, que les impulsions produites par le tube représenté sur la figure 2 peuvent être disposées, s'il y a lieu, à différents intervalles inégaux par espacement des cathodes 114 d'une façon inégale correspon-
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dante.
Bien entendu, l'invention est susceptible de nom- breuses variantes et modifications suivant les applications envisagées et accessibles à l'homme de l'art, sans s'écarter du domaine de ladite invention.
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ELECTRIC PULSE GENERATORS
The present invention relates to electrical pulse generators and, in particular, to an electrical pulse distributor or modulator assembly device using an electronic discharge tube with a gaseous atmosphere and a cold cathode.
An electrical pulse distributor device according to the invention comprises an electronic discharge tube with a gaseous atmosphere and a cold cathode having a series of discharge intervals, members making it possible to apply, at each of said intervals, a potential of sufficient magnitude to maintain a discharge between its edges but insufficient in itself to trigger such a discharge, devices applying a pulse for the ignition of the first interval of the series, the devices being such that the other intervals are conditioned by the migration of ions,
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in such a way that they ignite spontaneously and successively one by one, and devices making it possible to obtain output pulses from said intervals.
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the accompanying drawings which represent, by way of non-limiting example, an embodiment of said invention.
FIG. 1 represents a diagram of a pulse train which can be obtained with the mounting device according to certain characteristics of the invention.
FIG. 2 schematically represents said assembly.
Figures 3 and 4 show detailed modifications of the devices of Figure 2.
The mounting device of FIG. 2 is capable of producing a train of pulses modulated with respect to the period of the pulses for an electrical communication system. This type of pulse train is shown by way of example in Fig. 1. From this figure, it can be seen that the signaling duration is subdivided into a number of equal signaling periods by an im train. - Regularly recurring 0 pulses exhibiting a certain characteristic which can be distinguished from the channel pulses such as for example a larger amplitude, as indicated in FIG. 1. These pulses will be designated hereafter for simplicity by the the expression "coded pulses" and said pulses carry no signal. Three successive coded pulses 0 are shown in Figure 1.
The track pulses are originally produced in the form of pulse trains with a repetition frequency equal to that of the coded pulses and which are intermingled in such a way that during each of the signaling periods mentioned
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above, each impulse belongs to a different path.
Four channel pulses denoted by 1, 2, 3 and 4 are represented in each of the two signaling periods indicated in figure 1. The positions in time of the channel pulses are modified by the corresponding modulator signals, in such a way that the spacing in time between the pulse 1 of channel 1 and the previous coded pulse 0 depend only on the instantaneous voltage of the signal carried by channel 1 and in such a way that in the case of a pulse of another channel such as 2, the spacing in time between said pulse 2 and the previous pulse 1 depends only on the instantaneous voltage of the signal carried by channel 2, and so on. It will be understood that there can be any number of channel pulses in each signaling period.
In FIG. 1, the non-modulation positions of the channel pulses are represented by the dashed lines and, preferably, said positions should be equally spaced between two successive coded pulses.
The channel pulses 1, 2, 3 and 4 are shown shifted in various ways in the signal periods according to the corresponding signal voltages.
The device of Figure 2 uses a cold cathode gas atmosphere electron discharge tube with multiple gaps. Said tube comprises an anode 113 which consists of a long rectilinear metal plate and, in front of this anode, are arranged a number of identical metal cathodes consisting of short cylinders and forming with said anode a series of discharge intervals. Said cathodes are also spaced on a same straight line and the first of them 114 is the start cathode, the others being the channel cathodes which are used to produce the channel pulses 1, 2, 3,
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etc ... Only the first two and the last of said channel pulses have been shown; are designated by 114A, 114B and 114N.
It will be understood that there is one such channel cathode for each of the channels in the system. The path cathodes are all equally spaced from the anode 113 but the start cathode 114 is preferably disposed a little closer to the anode.
The starting cathode is connected to earth via a variable resistor 115 and the track cathodes are earthed via the secondary windings of the corresponding transformers 116A, 116B, etc 116 N. The resistors 112A, 112B, 112N are connected in series with said secondary windings, as shown. The primary windings of said transformers are connected to the corresponding input terminals 117A, 117B, ..... 117N to which the corresponding modulator signals are applied.
The anode 113 is connected through the primary winding of an output transformer 118 to the positive terminal 119 of the high voltage source, the corresponding negative terminal 120 being grounded. The secondary winding of said transformer is connected by means of a circuit formed by a series rectifier 121 and two shunt resistors 122 and 123 to two output terminals 124 which are themselves connected to the line or other medium through which the pulses are to be transmitted.
A main pulse generator 125 produces two trains of short negative pulses having the same repetition rate, for example 10, 200 pulses per second. The first of these trains comprises negative pulses of large amplitude (which will be denoted by the expression "extinction pulses") and is applied via
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from the stop capacitor 126 to the anode 113. The second train comprises negative pulses of average amplitude (referred to as "start pulses") each of these latter pulses occurring a very short instant after the pulse correspondent of the first train. The second train is applied through stop capacitor 127 to start cathode 114.
The main pulse generator 125 can be of any suitable known type and need not be described in detail here.
The potential of the high voltage excitation source, applied to terminals 119 and 120, must be insufficient to cause a discharge between any of the cathodes and the anode, but it must be capable of sustaining a failure. charge when triggered. The circuit then operates as follows:
Assume that a negative quench pulse has just been applied to anode 113 and is of sufficient magnitude to quench any discharges that may exist between any cathodes and the anode. The negative start pulse which immediately follows should be of sufficient magnitude to cause a discharge between cathode 114 and anode 113.
Under the proper conditions of gas pressure, electrode spacing and other factors, the presence of the discharge from cathode 114 gradually decreases by ion migration, the minimum burst potential of all other intervals by an amount. and at a speed which depends among other factors on the distance between the two intervals. Thus, for example, the burst voltage of the gap corresponding to cathode 114A can be lowered by 80 volts more than that corresponding to the following cathode 114B.
As a result, a short time after the bursting of the discharge from cathode 114, discharge occurs.
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produced from cathode 114A but not from any other cathode since the burst voltage has not been lowered sufficiently because said cathodes are further apart. Accordingly, the discharge from cathode 114A acts in exactly the same way on the burst voltage corresponding to the next cathode 114B and a discharge occurs from said cathode. It is clear that the same process continues, each of the intervals being turned on a short time after the previous interval until the last cathode 114N is reached.
Accordingly, since the different cathodes are equally spaced, the discharge intervals are successively fired at substantially equally spaced time intervals as soon as the discharge from cathode 114 has been initiated by the start pulse.
Each time an interval is turned on, the anode current flowing through the primary winding of transformer 118 abruptly increases by a constant amount and as the transformer acts as a differentiator, a train of brief pulses of a determined polarity are produced in the secondary winding of the transformer, the poles of which must be arranged in such a way that said output pulses pass through the rectifier 121 and can be collected on the terminals 114.
The switching on of the intervals must be time-regulated so that the last interval is switched on before the arrival of the next extinguishing pulse which switches off all the intervals, the tube then being ready for a new series of operations. which begins with the immediately following start pulse. Since said extinguishing pulse cuts the current flowing through the primary winding of the transformer, a short pulse of large amplitude but of
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polarity opposite to that of the output pulses is produced and this pulse is blocked by rectifier 121. However, it may be useful to transmit this large amplitude pulse for synchronization purposes, for example, and in this case rectifier 121 and resistors 122 and 123 can be removed.
Obviously, the output pulses shown above include the 0 coded pulses of Figure 1 taken from the start cathode 114 and the channel pulses 1, 2,3, etc ... obtained successively from the cathodes 114A, 114b, etc ... and 114N.
The minimum burst voltage of a particular cathode such as 114B decreases substantially uniformly with time when the preceding interval has been ignited.
As a result, the corresponding interval is turned on when the burst voltage has fallen to the potential of the high voltage source. However, if a modulator signal is applied to terminals 117b, a voltage is produced in the secondary winding of transformer 116B which increases or decreases the effective excitation voltage applied at the corresponding interval. As a result, the discharge occurs earlier or later than usual to an extent depending on the magnitude and polarity of the signal voltage: In other words, the time interval between the bursting of discharges from cathodes 114B and 114A is modulated according to the signal and so is the time interval between the corresponding channel pulses 2 and 1 (Figure 1).
It is clear that all the other time intervals are modulated in an analogous way by the signals applied to the corresponding terminals 117.
It should be mentioned that the delay in bursting of discharges from cathodes is assumed to be mainly due to the following conditions:
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a) A short but finite time is required for the establishment of luminescence of the cathode which begins at its base and gradually extends over its entire length. As a result, the decrease in the burst voltage of the adjacent interval which depends on the increase in the number of ions and electrons produced requires a certain set-up time. b) The ions and electrons formed in the first interval need a short but finite time to reach a region close to the second interval, so that their effect on said interval is delayed.
The coupling by ionization which results from these two effects does not therefore present, so to speak, an infinitely steep leading edge, but it increases progressively from zero, so that the resulting decrease in the burst voltage of the second interval increases over time in a finite and continuous manner.
It is for this reason that it is possible to modulate the burst time of the second interval between certain limits by applying a signal voltage in the manner set forth.
The initial conditions of the bursting of the discharge from the first cathode 114 can be easily changed by varying the resistance 115, which changes the rate of increase and the final value of the corresponding current.
The gas mixture, pressure, burst intervals and cathode spacings must, of course, be determined according to the pulse spacings and timing modulations desired. An example of a detail of the establishment of a tube capable of producing a train of pulses conforming to certain characteristics of this present
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invention is given below. The repetition rate of the coded pulses is assumed to be 10,000 pulses per second and the time interval between any two adjacent pulses (Figure 1) is assumed to be between three and five microseconds.
The details of the tube and how it works are shown below:
Gaseous atmosphere
Neon 92) (Total pressure 100 mm
Argon 1%) (mercury
Hydrogen 7%)
Electrode material nickel
Cathode length 2 mm
Spacing between each pair of adjacent cathodes 2 mm
Burst interval between cathode 114 and anode 2 mm
Burst interval between each of the other cathodes and the anode 2 mm
Voltage of the excitation source 180 volts
Maximum value of the current of each cathode 2 milliamperes
Duration of the extinction pulse 20 microseconds
Amplitude of extinction pulse 150 volts
Start pulse duration 1 microsecond
Start pulse amplitude 20 volts
With this tube, the extinction time of all intervals is about 100 microseconds,
so that the duration of the extinction pulse is chosen such that it is approximately double so that a sufficient safety margin can be provided.
Although the tube shown in Figure 2 has
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a flat, rectilinear anode plate, and its cathodes being arranged in a straight line, the anode could be curved and take other shapes than a plate and the cathodes could be arranged in other ways.
Improved control can also be achieved by the use of an additional cathode providing an additional ignition interval through which a discharge is continuously maintained. Such an initiation interval should preferably be equidistant from the other cathodes which therefore should be arranged around a circumference, the additional cathode being in the center, as shown schematically for example in Figure 3 which shows a plan of an alternative of the device of Figure 2. The elements not shown in Figure 3 can be arranged exactly as in Figure 2.
In this case, the anode 113 consists of a circular metal disc and the necessary number of cathodes 114 are arranged concentrically with said disc and with suitable spacing, as already discussed. The additional cathode 128 is shown in the center and is connected through a variable resistor 129 and an additional voltage source 130 to terminal 120. The cathodes 114 are assumed to be connected, as shown in figure 2.
The additional cathode is spaced from anode 113 such that a discharge takes place continuously from said cathode. The additional source is connected to increase the excitation voltage of said cathode and its voltage should be such that the discharge is not extinguished by the extinguishing pulse applied through capacitor 126 to the. anode 113.
By adjusting the current flowing through cathode 128 by means of resistor 129, the general level can be varied.
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ionization of all other cathodes. An increase in said general level of ionization has four main effects on the other intervals.
1) Reduction of the minimum burst voltage;
2) Reduction of the difference between the burst voltage and the float voltage;
3) Reduction of the minimum extinction time;
4) Increasing the rate of luminescence spreading along each cathode when the discharge is initiated.
Effect number 3 is very useful since it is desirable to reduce the extinction time to obtain maximum space for channels and effect number 4 is a factor which determines the ratio of signal voltage to signal voltage. modulation in time and can be used to vary this ratio.
Figure 4 shows a slight modification of the device of figure 3. The additional cathode 128 is provided with a corresponding additional anode 131 which is separately connected to the positive terminal 119 of the high voltage source. The additional source 130 shown in FIG. 3 is then unnecessary, since the extinction pulses do not affect the additional anode. In figure 4, the anode 113 has been shown in the form of an annular disc and the additional anode 131 is a circular disc placed in the center of the first and isolated from the anode 113. As in the case of the figure 3, the ionization level can be adjusted by means of resistor 129.
In Figures 3 and 4, the last track cathode 114N should be clearly separated from the start cathode 114, as shown, to prevent it from being significantly affected by ionization from the start gap,
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this makes it possible to avoid premature ignition of the last interval.
By a slight modification, the device shown in Figure 2 can be made capable of functioning as a pulse distributor for a phase-modulated multipath pulse communications system, for example. In this case, the transformer 118 can be omitted, the anode 113 being connected directly to the terminal 119. After the application of the start pulse to the cathode 114, the other intervals are successively ignited at regular intervals and, in Consequently, each of them produces a short pulse which can be picked up at the output of the corresponding transformer 117A, 117B, ..... 117N.
As a result, said transformers can be connected to corresponding pulse phase modulators (not shown) of conventional design instead of being connected to signal sources and corresponding modulated pulse trains can be collected at. the output of said modulators, said pulses being suitably regulated in time with a view to their intermixing in the usual manner. If required, cathode 114 may be provided with a corresponding transformer (not shown), so that the coded pulses which define the signaling periods are obtained.
It is also clear that a distributor of this type can be used for the generation of the electronic gate control pulses of a receiver of a multi-channel phase modulation system.
It is evident, on the other hand, that the pulses produced by the tube shown in Fig. 2 can be arranged, if necessary, at different unequal intervals by spacing the cathodes 114 in a corresponding unequal manner.
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dante.
Of course, the invention is capable of numerous variants and modifications depending on the applications envisaged and accessible to those skilled in the art, without departing from the scope of said invention.