Dispositif amplificateur d'oscillations électriques. L'invention se rapporte à un dispositif amplificateur d'oscillations électriques à tubes pour oscillations à haute fréquence. Elle est applicable en particulier aux dispositifs am plificateurs fonctionnant avec des fréquences de l'ordre de 3000 hilocycles par seconde ou plus; par exemple à ceux qui sont destinés à fonctionner comme générateurs à commande séparée.
Les installations actuelles de télégraphie ou téléphonie sans fil comportent en général un grand tube, ou générateur à grande puis sance, commandé par nu générateur plus petit, et quelquefois un générateur encore plus petit, commandant le précédent; le géné rateur à grande puissance. peut donc être commandé par un tube de faible puissance.
Des dispositifs électrostatiques ou électro magnétiques ont été imaginés pour que la fréquence des deux tubes concorde exactement; ces dispositifs fonctionnent parfaitement bien quand les ondes à transmettre mesurent plu sieurs centaines de mètres; mais le réglage en devient de plus en plus difficile au fur et à mesure que la longueur d'onde diminue Le but principal de l'invention est d'éliminer cette difficulté.
Dans le dispositif selon l'invention, la capacité entre grille et anode d'un tube est placée dans l'un des côtés d'une sorte de pont de Wheatstone, dont les trois autres côtés comportent des condensateurs; la capa cité de chacun de ceux-ci étant de préférence égale à celle qui existe entre l'anode et la grille du tube.
L'une des diagonales de cette sorte de pont est formée par un circuit oscillant de commande relié à la grille du tube, et l'autre par un circuit oscillant de puissance relié à l'anode du même tube. Ces deux circuits sont disposés symétriquement par rapport à la terre.
L'invention repose sur cette observation qui a été faite qu'une indépendance complète des deux circuits constituant les diagonales du pont n'est obtenue qu'au cas où les cir cuits de grille et de puissance sont symétri ques par rapport à la terre, comme cela a lieu lorsque les capacités de ces branches sont pratiquement égales.
Si l'on emploie deux tubes; la capacité du second peut être disposée dans la branche du pont qui est opposée à la branche con tenant celle du premier tube, les anodes des deux tubes étant reliées à deux sommets opposés du polit.
De petits condensateurs réglables peuvent être disposés entre les anodes et les grilles des deux tubes, dans le but de permettre titi réglage facile et exact des capacités des quatre branches du pont, capacités qui doivent être égales.
Le dessin annexé représente à titre d'exem ple en fig. 1, un schéma d'un dispositif selon l'invention, ainsi qu'une variante (fig. 2).
Dans la fig. 1, A, G et F désignent res pectivement l'anode, la grille et le filament d'rrrr tube. La capacité constituée par A et G est intercalée sur l'un des côtés d'une sorte de pont de Wheatstone dont les trois autres côtés comportent chacun une capacité Ci, C- et C3 sensiblement égale à celle entre .1 et G.
Les résistances de ces quatre côtés, résistances qui doivent aussi être sensiblement égales. peuvent être ajustées ait moyen de résistances réglables<B>ri,</B> r2, r3 et r4. Un petit condensateur n dont la capacité est sensible ment la même que celle qui existe entre la grille G et le filament F est intercalé entre le point commun à Cl et<B>0'</B> et la terre.
Le circuit oscillant relié ait circuit de la grille du tube commandé est branché aux points 3 et 4, tandis que celui qui est relié ait cir cuit d'anode est branché aux points 1 et 2.
Ce dernier circuit oscillant comporte des inductances Ll et L2 et, en parallèle avec celles-ci, des condensateurs en série, réglables, K' et 1i2, reliés à la terre par leur, point commun, comme de coutume; le pôle positif d'une source de courant continu à haute tension est reliée ait point X se trouvant entre les inductances Ll et L2.
Le premier circuit oscillant comprend une inductance V et des condensateurs cri série réglables RI et R2, ces derniers étant en parallèle avec l'inductance V et reliés à la terre par leur point commun; il comprend enfin deux résistances en série j1" et T1'2, également en parallèle avec V et reliées par leur point commun a, un autre condensateur Z et à une batterie B fournissant à la grille du tube récepteur le potentiel négatif voulu. <I>Z et B</I> sont reliés d'autre part à la terre.
L'inductance T' est reliée au circuit de puissance d'un oscillateur de commande, non représenté sur la figure et cela selon l'un des schémas usuels.
Si l'on envisage le circuit oscillant com posé de l'inductance V et des capacités R' et R2 comme titi simple circuit de synthoni- sation, les capacités RI et R2 peuvent être considérées comme de simples capacités de synthonisation dont le point médian est mis à la terre.
L'anode A du tube est connectée, par titi autre circuit oscillant composé des inductances Ll et L2 et des capacités<B>El</B> et 1i2, ait positif de la haute tension.
Les inductances L' et L2 peuvent être envisagées comme une simple inductance, et les capacités Kl et h' comme de simples capacités de synthonisation dont le point médian est mis à la terre, le point médian de 1\inductance étant connecté ait positif de la haute tension.
Le circuit de grille et le circuit d'anode devraient être cornplètenrent découplés. Mais en fait, ils sont couplés au travers de la capacité existant entre la grille G et l'anode A; il est par suite nécessaire de prévoir des moyens pour neutraliser ce couplage. Selon l'invention on y parvient comme suit L'inductance formée par<I>L'</I> et L= est divisée en titi point X en deux parties telles que les chutes de tension de ces deux parties soient égales, et ce point X est connecté ait positif de la haute tension.
L'extrémité de l'inductance L' est con nectée à la grille au travers d'une capacité C3 de telle façon que le voltage transmis de l'anode A à la grille G par effet de la capa cité entre lesdites électrodes soit égal et opposé au voltage transmis au travers de la capacité C3. Comme on le sait, seule une capacité théoriquement parfaite n'a pas de composante de courant en phase; les condensateurs usuels consomment au contraire de la puissance, c'est-à-dire que le courant qui les traverse a une petite composante en phase;
ils peuvent donc être représentés par une capacité théo- riquement parfaite en série avec une résistance parfaite également. Daus le but d'équilibrer ces imperfections des condensateurs d'équili brage, et dans le but de compenser des variations de résistance des lignes, de petites résistances r', r2, r3 et r4 ont donc été pré vues en série avec les capacités c', c2 et c3 et avec celle existant entre la grille et l'anode.
Si l'on néglige un moment les mises à la terre, l'analogie avec un pont de Wheatstone est parfaite, c'est-à-dire que les différences de potentiel se produisant entre les points 3 et 4 ne créent aucune variation de tension entre les points 1 et 2. Mais on voit que le pont, considéré dans son ensemble, pourrait avoir un potentiel oscillant par rapport à la terre; dans ce cas, quoique le pont soit équi libré par rapport à ses côtés, des variations entre 3 et 4 peuvent créer des tensions entre 1 et 2.
On a, trouvé que cet inconvénient peut être éliminé en mettant à la terre le point médian entre les condensateurs IL' et K2 et celui ente e les condensateurs C' et C, ce dernier au travers d'une capacité<B>ri</B> qui est égale à la capacité entre la grille et le filament l' du tube. Le point médian entre les condensateurs R' et B2 est aussi mis à la terre comme celui entre les résistances <B>lui</B> et io2, ce dernier au travers d'un conden sateur Z en parallèle avec la batterie B.
Selon fig. 1, on voit que le condensateur C2 est en parallèle avec le condensateur K2 et que le condensateur C' est en parallèle avec le condensateur K', on peut donc ima giner deux condensateurs dont les capacités seraient respectivement C'-I-g' et C2 ;
-K2 branchés en série et remplaçant les quatre condensateurs<I>C',</I> C2, K' et g2, le premier branché entre 2 et 3 et en série avec r', le second entre 3 et 1 et en série avec r2. Les deux inductances L' et L2 pourraient d'autre part être variables.
La fig. 2 montre une variante dans la quelle les condensateurs 02 et n de fig. 1 sont remplacés respectivement par les capa cités anode-grille et grille-cathode d'un second tube. Dans cette variante, la condition d'équi librage du pont de Wheatstone est maintenue; l'emploi de deux tubes permet d'utiliser une puissance double.
Il est évident que dans ce dispositif, des courants dans le circuit de puissance ne produisent aucun courant dans le circuit de grille et que la synthonisation des circuits de grille n'est pas non plus affectée par la mise à la terre d'une partie quelconque du circuit de puissance, ou par une modification de sa capacité électrostati que par rapport à la terre.
On peut utiliser un certain nombre d'am plificateurs en cascade, ce qui permet de maintenir un générateur de grande puissance constamment en fréquence au moyen d'un oscillateur de commande de dimensions tout à fait réduites. On a trouvé qu'il est possible de commander à l'aide de deux dispositifs semblables à celui qui vient d'être décrit un transmetteur de 25 kilowatts et de 25 mètres au moyen d'un oscillateur de commande de 100 watts, et. cela de façon absolument satis faisante.
Ledit dispositif petit être utilisé aussi pour la réception d'ondes courtes. Une ampli fication à haute fréquence très bonne et très stable a été même obtenue par ce moyen avec des tubes de réception .normaux lors de la réception d'une onde de 6 mètres.
Les inductances L' et L2 et les conden sateurs K' et .K2 ont été figurés séparés; mais il va sans dire qu'il peut s'agir d'une inductance unique à prise centrale et d'un ensemble formé de deux condensateurs varia bles couplés.
Amplifier device for electrical oscillations. The invention relates to an amplifier device of electrical oscillations with tubes for high frequency oscillations. It is applicable in particular to amplifying devices operating with frequencies of the order of 3000 hilocycles per second or more; for example to those which are intended to function as generators with separate control.
Current wireless telegraphy or telephony installations generally include a large tube, or high power generator, controlled by a smaller generator, and sometimes an even smaller generator, controlling the previous one; the high power generator. can therefore be controlled by a low power tube.
Electrostatic or electromagnetic devices have been devised so that the frequency of the two tubes matches exactly; these devices work perfectly well when the waves to be transmitted measure more than hundreds of meters; but the adjustment becomes more and more difficult as the wavelength decreases. The main object of the invention is to eliminate this difficulty.
In the device according to the invention, the capacitance between the grid and the anode of a tube is placed in one of the sides of a kind of Wheatstone bridge, the other three sides of which have capacitors; the capacity of each of these preferably being equal to that which exists between the anode and the grid of the tube.
One of the diagonals of this kind of bridge is formed by an oscillating control circuit connected to the grid of the tube, and the other by an oscillating power circuit connected to the anode of the same tube. These two circuits are arranged symmetrically with respect to the earth.
The invention is based on this observation which has been made that complete independence of the two circuits constituting the diagonals of the bridge is obtained only in the case where the grid and power circuits are symmetrical with respect to the earth, as happens when the capacities of these branches are practically equal.
If two tubes are used; the capacity of the second can be arranged in the branch of the bridge which is opposite to the branch containing that of the first tube, the anodes of the two tubes being connected to two opposite vertices of the polish.
Small adjustable capacitors can be placed between the anodes and the grids of the two tubes, in order to allow easy and exact adjustment of the capacities of the four branches of the bridge, capacities which must be equal.
The accompanying drawing shows by way of example in FIG. 1, a diagram of a device according to the invention, as well as a variant (FIG. 2).
In fig. 1, A, G and F denote the anode, the grid and the tube filament respectively. The capacitor formed by A and G is interposed on one of the sides of a kind of Wheatstone bridge, the other three sides of which each have a capacitor Ci, C- and C3 substantially equal to that between .1 and G.
The resistances of these four sides, resistances which must also be approximately equal. can be adjusted by means of adjustable resistors <B> ri, </B> r2, r3 and r4. A small capacitor n whose capacity is appreciably the same as that which exists between the grid G and the filament F is interposed between the point common to Cl and <B> 0 '</B> and the earth.
The oscillating circuit connected to the grid circuit of the controlled tube is connected to points 3 and 4, while that which is connected to the anode circuit is connected to points 1 and 2.
This latter oscillating circuit comprises inductors L1 and L2 and, in parallel with them, series capacitors, adjustable, K 'and 1i2, connected to earth by their common point, as usual; the positive pole of a high voltage direct current source is connected to point X located between the inductors L1 and L2.
The first oscillating circuit comprises an inductor V and adjustable series Cree capacitors RI and R2, the latter being in parallel with the inductor V and connected to earth by their common point; it finally comprises two resistors in series j1 "and T1'2, also in parallel with V and connected by their common point a, another capacitor Z and to a battery B supplying the grid of the receiving tube with the desired negative potential. <I > Z and B </I> are also connected to the earth.
The inductance T 'is connected to the power circuit of a control oscillator, not shown in the figure and this according to one of the usual diagrams.
If we consider the oscillating circuit made up of the inductance V and the capacitors R 'and R2 as a simple synthesizing circuit, the capacitors RI and R2 can be considered as simple tuning capacitors whose midpoint is grounded.
The anode A of the tube is connected, by another oscillating circuit composed of the inductors L1 and L2 and the capacitors <B> El </B> and 1i2, to the positive of the high voltage.
The inductors L 'and L2 can be considered as a simple inductance, and the capacities K1 and h' as simple tuning capacities whose midpoint is grounded, the midpoint of the inductance being connected to the positive of the high tension.
The gate circuit and the anode circuit should be completely decoupled. But in fact, they are coupled through the capacitance existing between the gate G and the anode A; it is therefore necessary to provide means to neutralize this coupling. According to the invention, this is achieved as follows: The inductance formed by <I> L '</I> and L = is divided into titi point X into two parts such that the voltage drops of these two parts are equal, and this point X is connected to positive high voltage.
The end of the inductance L 'is connected to the grid through a capacitor C3 such that the voltage transmitted from the anode A to the grid G by the effect of the capacitance between said electrodes is equal to and opposite to the voltage transmitted through the capacitor C3. As we know, only a theoretically perfect capacitor does not have an in-phase current component; conventional capacitors, on the contrary, consume power, that is to say that the current flowing through them has a small in-phase component;
they can therefore be represented by a theoretically perfect capacitance in series with perfect resistance as well. Due to the goal of balancing these imperfections of the balancing capacitors, and in order to compensate for variations in resistance of the lines, small resistors r ', r2, r3 and r4 have therefore been planned in series with the capacitors c ', c2 and c3 and with that existing between the grid and the anode.
If we neglect for a moment the groundings, the analogy with a Wheatstone bridge is perfect, that is to say that the potential differences occurring between points 3 and 4 do not create any voltage variation between points 1 and 2. But we see that the bridge, considered as a whole, could have an oscillating potential with respect to the earth; in this case, although the bridge is balanced with respect to its sides, variations between 3 and 4 can create tensions between 1 and 2.
It has been found that this drawback can be eliminated by grounding the midpoint between the capacitors IL 'and K2 and that between the capacitors C' and C, the latter through a capacitor <B> ri </ B> which is equal to the capacity between the grid and the filament of the tube. The midpoint between capacitors R 'and B2 is also earthed like that between resistors <B> lui </B> and io2, the latter through a capacitor Z in parallel with battery B.
According to fig. 1, we see that the capacitor C2 is in parallel with the capacitor K2 and that the capacitor C 'is in parallel with the capacitor K', we can therefore imagine two capacitors whose capacities would be respectively C'-I-g 'and C2;
-K2 connected in series and replacing the four capacitors <I> C ', </I> C2, K' and g2, the first connected between 2 and 3 and in series with r ', the second between 3 and 1 and in series with r2. The two inductances L 'and L2 could on the other hand be variable.
Fig. 2 shows a variant in which the capacitors 02 and n of FIG. 1 are replaced respectively by the anode-grid and grid-cathode capacities of a second tube. In this variant, the condition of balancing the Wheatstone bridge is maintained; the use of two tubes allows the use of double power.
It is obvious that in this device, currents in the power circuit do not produce any current in the gate circuit, and the tuning of the gate circuits is also not affected by the grounding of any part. of the power circuit, or by a modification of its electrostatic capacity with respect to the earth.
A certain number of amplifiers can be used in cascade, which makes it possible to maintain a high-power generator constantly in frequency by means of a control oscillator of quite small dimensions. It has been found that it is possible to control using two devices similar to that just described a 25 kilowatt and 25 meter transmitter by means of a 100 watt control oscillator, and. this in an absolutely satisfying way.
Said device can also be used for the reception of short waves. Very good and very stable high frequency amplification was even obtained by this means with normal receiving tubes when receiving a 6 meter wave.
The inductors L 'and L2 and the capacitors K' and .K2 have been shown to be separate; but it goes without saying that it can be a question of a single inductor with central tap and of an assembly formed of two variable capacitors coupled.