-TUBE ELECTRONIQUE POUR ONDES COURTES;ET TRES'COURTES.
L'invention concerne un tube électronique pour ondes courtes et très courtes, c'est-à-dire des ondes .d'une longueur de quelques mètres à environ 1 cm, tube qui comporte au moins une cathode, une grille de commande, et une électrode de sortie. Dans une triode, une tétrode et une pentode normales, l'anode constitue l'électrode de sortie. Pour la gamme d'ondes centimétrique, on n'utilise pratiquement que des triodes.
<EMI ID=1.1> on s'est efforcé de réduire au minimum la capacité entre l'électrode d'entrée
et l'électrode de base d'une part, ainsi qu'entre l'électrode de base et l'électrode de sortie d'autre part. Dans le cas d'ondes pas trop courtes, la cathode constitue en général l'électrode de base. Dans les tubes à traversées par disques pour ondes très courtes, c'est en général l'électrode de commande qui constitue l'électrode de base. La capacité totale entre les diverses électrodes dépend non seulement de la grandeur de la surface de ces électrodes
et de leur écartement, mais encore d'une capacité parasite.
Si on désigne par "capacité utile", la partie de la capacité entre les électrodes qui varie proportionnellement à la surface active, on trou- . ve que, pour un montage plan simple, la capacité utile est égale à S. ,
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expression dans laquelle S est la surface active des électrodes et d, leur écartement. Pour des montages plus compliqués, la capacité utile peut être considérée comme la somme d'un certain nombre de termes ou comme une intégrale: La partie de la capacité totale non formée par la capacité utile, sera appelée par la suite "capacité-tampon"..
Etant donné que l'on s'efforce de rendre minima les capacités
du tube, il faudra tout d'abord réduire au minimum la capacité- tampon. Pour chaque disposition d'électrodes, il existe un minimum au-dessous duquel il est impossible de descendre par suite de la capacité du câblage et de la capacité des conducteurs. A titre d'exemple, ce minimum est plus bas pour des tubes à électrodes planes comportant des disques de traversée scellés dans la paroi du tube, que pour des tubes à électrodes concentriques et à broches de traversée.
En général, la capacité utile devra assez grande, car en particulier, la densité de courant de la surface de la cathode ne doit pas dépasser une valeur déterminée alors que, pour les divers tubes, on part,
en général, d'une puissance désirée déterminée.
Dans un tube électronique pour ondes courtes et ondes très courtes, comportant au moins une-cathode, une grille de commande et une élec-
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pacité utile à la capacité-tampon entre l'électrode d'entrée et l'électrode de base, et du rapport de la capacité utile à la capacité-tampon entre l'électrode de base et l'électrode de sortie est compris entre 1/4 et 4, et de plus, les rapports de la capacité utile à la capacité-tampon,entre l'électrode d'entrée et l'électrode de base ainsi qu'entre l'électrode de base et l'électrode de sortie sont compris entre 0,5 et 2. De préférence, le produit
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lorsque les deux rapports sont eux-mêmes égaux à 1.
Lorsque les rapports mentionnés sont choisis conformément aux règles précitées, l'amplification possible d'énergie, lors d'une adaptation complète, est maximum lorsque les deux rapports et/ou au moins le produit
de ces deux rapports sont respectivement égaux à 1. Lorsque les deux rapports sont égaux à 2 ou à 0,5, l'amplification maximum d'énergie qui.peut être obtenue est de 25% inférieure, même dans le cas d'une adaptation totale. Il en est ainsi lorsque les amortissements ohmiques sont prédominants par rapport aux amortissements électroniques, ce qui est généralement le cas aux fréquences très élevées. Lorsque l'amortissement électronique est assez grand, la réduction est plus petite.
Le choix des rapports précités peut s'expliquer de la fagon suivante. L'amplification d'énergie maximum qui peut être obtenue dépend de la pente du tube qui, aux fréquences élevées, constitue généralement une valeur complexe. De plus, l'amplification d'énergie dépend de l'amortissement d'entrée, de l'amortissement de sortie et de la réaction dans le tube. En général, dans le cas d'une réaction pas trop élevée, l'amplification d'énergie sera approximativement proportionnelle à l'inverse du produit de l'amortissement d'entrée et de l'amortissement de sortie exprimés en conduction et au carré de la valeur absolue de la pente.
Aux fréquences très élevées, l'amortissement d'entrée et l'amortissement de s'ortie varient fortement avec la capacité totale (capacité utile plus capacité-tampon) du système d'électrodes, car la charge et la décharge de ces capacités doivent s'effectuer par l'intermédiaire des résistances en série des conducteurs d'alimentation, résistances qui.ne dépendent pratiquement pas de la grandeur des surfaces des électrodes.
Pour une fréquence déterminée, les amortissements ohmiques provoqués par ces courants de charge et de décharge sont proportionnels à l'inverse du carré de la capacité totale .Correspondante et aux fréquences très élevées, ils constituent la partie principale des amortissements totaux du tube. :
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por'tionnels à la capacité utile-lorsqu'on considère que les variations de cette capacité sont dues uniquement aux variations de la surface utile, toutes autres conditions égales d'ailleurs, entre autres l'écartement des électrodes qui est pratiquement toujours fixé.
De ce qui précède il résulte qu'il doit 'exister une certaine grandeur optimum de la surface utile pour laquelle l'amplification est maximum. En effet, lorsque la surface utile est très petite, la capacité utile est petite par rapport à la capacité-tampon, mais la pente est, elle aussi,
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té-tampon ont cependant une valeur finie et dans ce cas, l'amplification d'énergie est donc très petite. Lorsque la surface utile augmente, l'amplification devient plus grande, car la pente varie proportionnellement à la capacité utile, mais si la capacité utile devient beaucoup plus grande que la capacité-tampon, les amortissements sont proportionnels au carré de la capacité utile, de sorte que l'amplification diminue. Comme il a déjà été mentionné, l'amplification maximum possible ne tombe que de 25% lorsque la capacité utile et la capacité-tampon s'écartent d'un facteur 2 du rapport mutuel 1, toutes deux dans le même sens.
Bien que l'amplification maximum possible, en' fonction de ces rapports soit assez uniforme, les constructions usuelles des tubes s'écartent cependant du rapport optimum de manière telle que l'amplification d'énergie est notablement plus petite que celle qui est possible dans le cas du rapport optimum. Ceci est probablement dû au fait qu'outre l'absence du-principe servant de base à la présente'invention, les petites surfaces actives des électrodes qu'entraînerait le rapport optimum de la capacité utile à la capacité-tampon n'auraient permis de construire jusqu'à présent que des tubes de très petite puissance par suite de la faible densité de courant admise à la cathode.
Les cathodes actuellement disponibles pour de hautes densités de courant, constituées par un corps bien fermé de tungstène poreux contenant une réserve d'oxyde de baryum et de strontium, permettent d'utiliser des densités de courant plus élevées, donc d'obtenir à l'aide de tubes à petites surfaces d'électrode, une puissance raisonnable.
Surtout pour des oscillateurs, la longueur d'onde limite, est es-
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mentation. La limite d'oscillation se trouve à la plus courte longueur d'onde, pour laquelle l'amplification est inférieure à 1 fois. Cette limite est aussi petite que possible dans les tubes satisfaisant aux rapports précités, car dans ceux-ci, l'amplification est maximum et reste donc aussi longtemps que possible supérieure à 1.
Les tubes amplificateurs à petite surface d'électrode, donc à faible capacité d'électrode, offrent un sérieux avantage : la réaction, qui résulte de la combinaison de la capacité des électrodes et de la self-induction des conducteurs d'alimentation, réaction qui, aux fréquences élevées, permet très difficilement de maintenir à un potentiel constant la surface active de l'électrode de base peut être rendue beaucoup plus petite que dans le cas des surfaces d'électrodes usuelles plus grandes (voir-en particulier le Brevet belge N[deg.] 505.953 du 20 Septembre 1951 de la Demanderesse pour :
"Dispositifs pour fréquences électro-magnétiques très élevées et triode appropriée à un tel dispositif").
Ceci assure un fonctionnement beaucoup plus stable aux fréquences très élevées et dans certains montages récepteurs, on peut réduire l'énergie provenant des circuits oscillateurs rayonnée vers l'antenne.
L'exactitude des rapports mentionnés peut aussi être expliquée
à l'aide du contenu de l'article de Knol et Van der Ziel publié dans "Philips Research Reports", 4, pages 168 à 178, 1949, dans lequel la formule 22 donne pour l'amplification d'énergie maximum d'un quadripôle actif arbitraire, pour l'accord et l'adaptation optima du côté d'entrée et du côté de sortie et une réaction quelconque mais fixée :
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Dans cette formule,
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ouvert.
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Les admittances sont toutes constituées par une partie électronique et par une partie non électronique. La dernière est formée par les pertes ohmiques. La partie électronique est toujours proportionnelle à la surface active, donc à la capacité utile. Les parties non électroniques sont proportionnelles au carré de la capacité totale.
Lorsque, dans la formule précitée, toutes les grandeurs sont ex-
<EMI ID=14.1> présente un maximum lorsque ce rapport est égal à 1.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, 'fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent.tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
La.Fig. 1 est une coupe transversale, par le système d'électrodes, d'une-double pentode connue.
Les figs. 2 et 3 sont des coupes longitudinales par le système d'électrodes, respectivement d'une triode connue à traversées par disques
et d'une triode à traversées par disques à laquelle est appliquée l'invention.
Les dimensions de la pentode représentée sur là fig. 1 peuvent se déduire de l'échelle indiquée sur cette figure. Pour chacune des moitiés du tube, 1 est la cathode, 2 la grille de commande et 3 la grille-écran. La grille de freinage 4 est réalisée sous forme d'écran; elle est commune aux deux moitiés. L'anode 5 est constituée, pour chacune des moitiés, par deux plaques. Un écran 6 entoure le système d'électrodes; la paroi du tube est indiquée par 7. La longueur active de la cathode de ce tube, connu sous le nom de EFF50, est de 18 mm. La capacité de grille Cg est de 9,4 pF; la capacité d'anode Ça'est de 5,5'pF, pour chaque moitié de tube. Le coefficient d'amplification d'énergie de ce tube connu pour une longueur d'onde de 1 m n'est que de 2,5. Toutes autres conditions égales d'ailleurs, par exemple
la section transversale du système d'électrodes, et le câblage à l'intérieur du tube, on a raccourci la longueur du système et on a constaté, que, pour une longueur utile du système de 6 mm, l'amplification d'énergie était maximum à savoir de 10 fois. Il est vrai que la puissance totale à débiter était fortement tombée, mais ceci ne constitue pas un inconvénient pour certaines applications, par exemple pour des amplificateurs à bas niveau. Sur le tube à système d'électrodes raccourci, on releva Cg = 5,3 pF et Ca = 2,5 pF.
Dans ce système on peut admettre que la capacité-tampon n'existe pratiquement qu'aux extrémités du système d'électrodes et dans le câblage. On peut en déduire d'une façon très.simple que pour la.grille, la capacité utile est de 2,05 pF et la capacité-tampon de 3,25 pF. Pour l'anode la capacité utile est alors de 1,5 pF et la capacité-tampon de 1,0 pF. Les deux rapports de la capacité utile à la capacité-tampon sont alors respectivement
2.05 _ 0,63 et 1.5 _ 1,5, de sorte que le produit est d'environ 0,95.
3,25 1
Pour l'ancien tube, les capacités-tampons sont les mêmes, alors que la capacité utile pour la grille et l'anode -sont respectivement 6,15 et
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3,25 1,0
dire que le produit est égal à 9.
Dans le tube connu représenté sur la fig. 2, 8 est le bloc anodique cylindrique qui est scellé au disque de grillé 10 à l'aide de la tête conique 9 en verre. Une bague de verre 11 forme la liaison entre le disque de grille et le disque de cathode déformé en un cylindre 12. Dans le fond 13 sont prévus, à l'aide de perles de verre, deux alimentations de chauffage
14, une alimentation de cathode 16 et le queusot 15. Le filament est indiqué par 17 et le corps cathodique par 18. Sur la face ayant du corps cathodique
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de d'une bague 19 au cylindre 21 qui est muni d'une collerette. La collerette est logée entre deux bagues de céramique 22 et 23, et elle est centrée
par la bague 24 qui assure la liaison avec le fil d'alimentation 16. Une bague isolante 25 isole la cathode de la paroi 12. Quatre ressorts 26, issus
de la bague 27 et poussés par le cylindre 28, assemblent la construction. La bague'de céramique 22 repose contre une feuille de cuivre 29 qui est appliquée contre les côtés tendus de la bague de grille 30. Trois bras 31 sont fixés
à l'aide d'émail dans des rainures ménagées dans la bague 22 et formant entre elles des angles de 120[deg.].
Dans le tube conforme à l'invention, représenté sur la fig. 3,
31, 32 et 33 sont respectivement le disque de cathode, le disque de grille
et le disque d'anode; 34, est l'anode cylindrique. La bague de grille 35 est appliquée, par sa face tendue de fils 36, contre le disque de grille; 37 est un couvercle de tungstène poreux dans lequel se trouve une réserve d'oxyde
de baryum et de strontium 38. Une lame 39 relie la cathode au disque cathodique. Ce tube est représenté d'une fagon moins détaillée que sur la fig. 2.
Le tableau suivant donne une comparaison des données et des propriétés du tube connu de la fig. 2 et du tube conforme à l'invention de la fig. 3.
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