Dispositif thermoionique de radioréception. La présente invention est relative aux dispositifs de radioréception- employant des valves thermoioniques et permet de réaliser des appareils, dans lesquels la simplicité de construction est combinée à la facilité de ma niement et à l'économie de fonctionnement.
Dans les appareils récepteurs sans fil connus employant des valves thermoioniques, les variations des grandeurs électriques dans le circuit d'anode sont d'une amplitude beau coup plus grande que les variations dans le circuit de grille dont elles dépendent. L'am plification obtenue dans chaque valve peut être mesurée par l'amplitude des variations du potentiel appliqué à la grille de la valve suivante ou à travers les téléphones ou haut parleur, l'amplitude des variations du poten tiel de grille de la valve en question étant données. Dans chaque valve, sauf dans la dernière, le travail utile effectué en faisant varier le potentiel de la grille de la valve suivante est hors de proportion avec l'énergie dissipée dans le circuit de l'anode.
En outre, le courant anodique en variant, introduit fré- quemment des effets indésirables qui peuvent produire un trouble dans la réception par exemple en provoquant l'entretien d'oscilla tions.
Dans la présente invention; la production dans le courant anodique de variations plus grandes qu'il n'est nécessaire pour la varia tion du potentiel de l'élément suivant de l'installation, par exemple de la grille de la valve suivante, est évitée autant que possible, et, pratiquement la totalité du changement dans le courant d'espace dû à un change ment de potentiel de l'électrode de contrôle est utilisée pour faire varier le potentiel de l'anode et des parties avec lesquelles elle est reliée.
L'émission par le filament requise est par suite bien inférieure à celle habituellement nécessaire, et ceci permet de donner aux électrodes des valves des dimensions beaucoup plus petites que les dimensions habituelles.
Afin que l'invention puisse être facilement comprise, on se référera aux dessins. annexés, donnés à titre d'exemples, sur lesquels La fig. 1 est un schéma d'riri dispositif constituant une première forme d'exécution de l'invention ;
La fig. 2 est un diagramme donnant les courbes statiques caractéristiques, dessinées en portant comme ordonnées les valeurs du courant d'anode et comme abcisses le poten tiel de grille d'une valve destinée à fonction ner avec un faible courant externe d'anode, ces courbes étant obtenues d'une valve ayant sort anode reliée, au moyen d'une résistance de mégohms, à la borne positive d'une bat terie à haute tension de 50 volts.
La fig. 21 donne des valeurs correspon dantes du courant de grille ; La fig. 3 est un schéma d'un dispositif récepteur constituant une seconde forme d'exécution de l'invention.
Le dispositif représenté sur la fig. 1 com prend trois valves V' disposées pour foirc- tionner avec un courant d'anode faible et titre valve amplificatrice ordinaire V= qui actionne les téléphones ou haut parleur.
Chaque valve V' possède titre cathode f émettrice d'élec trons, reliée à travers la batterie de chauf fage habituelle LT, une grille ou électrode de contrôle g et une anode<I>a</I> qui est reliée ait pôle positif de la batterie habituelle à haute tension HT, air moyen d'une résistance Ii, d'une valeur telle qu'un changement dans le potentiel de l'anode dît à un changement dans le potentiel de l'électrode de contrôle n'a pour suite qu'un minime changement dans le courant externe anodique.
La grille de la première valve est reliée à. la cathode au moyen d'un circuit récepteur oscillant comprenant, dans le cas du dessin, un cadre aérien DI; la grille de chacune des valves suivantes (y compris la valve V-) est reliée à l'anode de la valve précédente au moyen d'un -condensateur fixe Ç qui peut avoir une capacité de 0,0003 microfarads. La=grille de la valve V2 est reliée à celle de la valve précédente au moyen d'une résistance RI de trois mégohms par exemple, et ceci dans le but de prévenir titre surcharge de la grille de la première valve.
La fonction précise de cette résistance est un peu obscure, mais il a été trouvé dans la pratique que la présence de cette résistance est nécessaire pour la stabilité.
Si les valves V' sont d'une construction et d'riri modèle ordinaire, elles fonctionneront alors à une faible température, étant donné que l'émission par le filament requise est bien inférieure à. celle habituelle dans les valves thermoioniques pour appareils de réception sans fil. Il est préférable, toutefois, d'em ployer des valves 1'r de construction spéciale ayant clés électrodes de dimensions beaucoup plus petites que d'habitude.
Par exemple, chacune des valves l<B>"</B> peut avoir une anode cylindrique de 0,17 cru de long et 0,63 cru de diamètre et un filament de cathode sus ceptible de prendre un courant de 0,05 ani- péres à 0,8 volts (Résistance : 16 Ohms à chaud).
Des courbes caractéristiques statiques d'un exemple de valve susceptible de travailler dans les positions des valves V' sont don nées sur la fig. 2, sur laquelle les ordonnées représentent les valeurs du courant anodique <I>(Ca)</I> et les abcisses représentent les valeurs du potentiel de grille f Eg)
. Chacune des courbes données a été obtenue au moyen d'une valve ayant soit anode reliée au moyen d'une résistance de mégohms à la borne positive d'une iratterie haute tension de 50 volts et ayant un voltage T- f' à travers le filament, dont. la valeur est indiquée sur le dessin.
On verra da-ris cette figure que lorsque le potentiel à travers le filament est d'environ 0,95 volts, le courant d'espace à l'anode at teint soir maximum, lorsque<B>T'y</B> == 0 ; le courant d'espace à l'anode ne peut pas être augmenté même lors d'une augmentation du potentiel de grille.
Une mesure précise a montré que lorsque la grille devient positive, le courant d'espace à l'anode peut à ce trio- mont ôtre diminué, étant donnée la grande augmentation dans le courant de grille, qui est indiquée par la courbe de la fig. 2 , sur laquelle les courants de grille soit indi qués comme ordonnées et les potentiels de grille comme abcisses.
Le voltage de la batterie à haute tension et la valeur de la résistance R dépendront aussi jusqu'à un certain degré des caracté- ristiques des valves employées et pour cette raison on ne peut pas donner d'instructions pré(-i,es concernant ces valeurs.
Une batterie haute tension de 50 volts est généralement siiffisaute, mais une tension de 12 volts seu lement a aussi été employée aveu succès. De préférence, la résistance R ne devrait pas avoir une valeur inférieure à 5 mégohms, irais elle peut atteindre sans inconvénient une valeur de 30 mégohms. Le voltage de la batterie à haute tension et les valeurs de la résistance R peuvent varier considérablement avec le même jeu de valves sans affecter d'une manière sensible la force et la qualité des signaux reçus.
La température du fila ment dans les valves V' possède une valeur qu'il convient de ne pas dépasser, étant don nées les autres conditions de fonctionnement, et qui doit être trouvée par expérience.
En employant des résistances de grilles convenables en combinaison avec les autres dispositions indiquées dans la présente des cription, il est possible d'obtenir des signaux avec des valves dans lesquelles l'émission électronique du filament a la valeur utilisée dans les récepteurs de construction courante. Cependant, une telle disposition ne serait pas conforme à l'invention.
Si l'on utilise des lampes ordinaires, il sera nécessaire d'employer une résistance de chauffage de valeur supé rieure à celle qu'on emploie d'ordinaire ou une batterie à voltage réduit de manière à abaisser l'émission du filament à une valeur telle que la valve fonctionne au coude supé rieur de sa courbe caractéristique, ainsi qu'il est montré en fig. 2. Par exemple, une valve à émission réduite consommant un courant de chauffage de 0,06 ampères et prévue pour être employée avec une batterie de 4 volts exige une résistance de chauffage de 15 à 20 ohms de manière à obtenir une différence de potentiel à travers le filament de 3 volts en viron.
L'émission de filament due à un cou rant de chauffage de ladite valeur est telle qu'en des conditions normales de travail le courant d'anode est maximum lorsque le po tentiel de grille est positif. Si une telle valve est montée dans un récepteur selon la pré sente invention, il est nécessaire d'abaisser la tension aux bornes du filament à environ 1 volt pour abaisser l'émission d'électrons à une valeur telle qu'en des conditions normales de travail le courant d'anode atteint sa va leur maxirriuni pour un potentiel de grille égal à zéro.
C'est pourquoi il est nécessaire d'employer une résistance de chauffage d'au moins 50 ohms an lieu de seulement 15 à 20. Cependant; au lieu d'employer une batterie de chauffage de 4 volts, avec une résistance de chauffage ainsi augmentée, il serait préférable de ré duire la tension de la batterie de chauffage on de connecter les filaments de deux ou plusieurs valves en série avec une batterie. Il suffirait dans ce cas d'une résistance de chauffage moindre. Le même effet pourrait d'ailleurs être obtenu en employant des valves construites spécialement, munies de filaments à haute résistance ne consommant que peu de courant et connectés directement à une batterie de 4 volts.
Le dispositif représenté sur la fig. 3 com prend deux valves Vr à quatre électrodes, accouplées chacune à une triode Tue, la der nière de ces triodes comprenant dans son cir cuit les téléphones T on un haut-parleur.' Chacune des valves Vl comprend une cathode F, émettrice d'électrons, une électrode de contrôle G, une anode A. d'une structure sem blable à une grille, directement reliée à l'électrode de contrôle de la valve suivante, et une seconde anode Ai, reliée au pôle po sitif de la batterie à haute tension, au moyen d'une résistance R, qui, de préférence,
n'est pas inférieure à 5 mégohms; mais peut at teindre 30 mégohms.
Dans la forme d'exécution montrée au dessin, l'anode A de la première des lampes Vi est reliée aux cathodes F au moyen d'une résistance R1, pouvant être remplacée par un circuit d'accord formant bouchon, mais ceci n'est pas essentiel. La valeur de la résistance Ri, lorsqu'on l'emploie, peut avoir, de préfé rence, des valeurs comprises entre environ 5 mégohms et 30 mégohms ; l'impédance du circuit externe de l'anode A est, dans tous les cas, suffisamment élevée pour qu'un chan gement dans le potentiel de l'anode dû à un changement dans le potentiel de grille pro duise seulement de très petits changements dans le courant externe à l'anode.
Le courant d'espace moyen à l'anode A peut descendre à '/io de micro-ampère et l'émission requise par le filament est extrê mement petite. Si la valve a des dimensions normales, la température du filament requise sera plus faible que d'habitude, mais il est préférable de donner aux valves Vl des di mensions plus petites que celles de la valve l'2. Dans une forme de construction de valve l'1, l'électrode de contrôle G et les deux anodes A, A1 sont cylindriques et coaxiales à un filament droit formant cathode, l'anode A i en feuille métallique ayant une longueur de 0,47 cm et un diamètre de 0,63,
les élec trodes G et A ayant la forme d'hélices et la cathode étant susceptible d'absorber 0,05 am père à 0,8 volts.
La résistance R, le voltage de la batterie à haute tension et la température au filament de la valve V1 auront des valeurs qui dé pendront, dans une grande mesure, des ca ractéristiques des valves, et, par suite, il est impossible de donner des instructions précises en ce qui concerne ces valeurs. En pratique, toutefois, on a reconnu que la résistance R devrait avoir une valeur non inférieure à 5 mégohms et que l'émission au filament pos sède une valeur maximum qui ne doit pas être dépassée.
Etant donné l'absence d'accouplement entre les circuits d'anode et de grille des diverses valves, les dispositifs décrits, surtout si, dans le deuxième, on emploie la résistance R', sont extrêmement aisés à manier, l'accord du circuit oscillant récepteur et la tempéra ture des filaments étant alors les seules va riables dont les valeurs exactes soient impor tantes pour une bonne réception. En outre, comme ils ne comprennent n transformateur ni bobine de résistance, ces dispositifs se prêtent à une construction compacte, et tout l'appareil peut, sans diffi culté, être monté dans une boîte unique avec les batteries et éventuellement avec le haut parleur et un cadre ou une antenne aérienne.
En outre, la consommation du courant du filament est extrêmement faible et on peut, par suite, effectuer une marche très économique.
Il faut croire que dans les deux formes d'exécution décrites, chacune des valves sauf la dernière fonctionne comme détecteur et aussi comme amplificateur. Chaque valve fait naître sur la grille de la suivante des varia tions de potentiel présentant une composante à haute fréquence dont l'amplitude diminue aux étages successifs, tandis que l'amplitude de la composante de basse fréquence aug mente d'une manière correspondante. Dans ces conditions la première valve est plus sensible aux variations du potentiel appliqué à l'anode par la batterie à haute tension que les valves suivantes. En outre, il en ressort l'opportunité d'employer pour la première valve des électrodes petites.
Tout donne à penser que les résultats obtenus sont dus aux effets de la capacité propre des valves. 8i des signaux doivent être reçus sur une lon gueur d'onde de 400 mètres par exemple, les variations de potentiel appliquées à la grille de la première valve ont urne fréquence de 750,000 périodes par seconde. La capacité d'une valve ayant les dimensions données dans la présente description est de 4 micro- nnicrofarads, ce qui correspond à une réactance de 53,000 ohms. Soit V la variation de poten tiel à l'anode ; le courant de charge dû à la capacité de la valve sera de 18,85 V micro ampères.
Les variations de courant dans le circuit de l'anode sont de 0,2V micro-am- père. Le courant de charge nécessaire pour changer le potentiel de l'anode sera par con- séqrient égal à 94,25 fois la variation du cou rant extérieur d'anode, c'est-à-dire que, pra tiquement, la totalité de la variation du cou rant d'espace à l'anode est employée pour faire varier le potentiel de cette dernière.
Si l'émission du filament est ajustée à une va leur telle que la charge d'électrons est juste suffisante pour subvenir à l'entretien du cou rant de grille, du courant extérieur d'anode et du courant de charge de celle-ci, un chan gement dans le potentiel d'anode ne produira pratiquement aucun changement dans le cou rant d'espace. On obtiendra, par conséquent, une très grande sensibilité.
Thermionic radioreception device. The present invention relates to radioreception devices employing thermionic valves and allows apparatus to be produced in which simplicity of construction is combined with ease of handling and economy of operation.
In known wireless receiving devices employing thermionic valves, the variations of the electrical quantities in the anode circuit are of a much greater amplitude than the variations in the gate circuit on which they depend. The amplification obtained in each valve can be measured by the amplitude of the variations of the potential applied to the gate of the next valve or through telephones or loudspeakers, the amplitude of the variations of the gate potential of the valve in question being given. In each valve, except in the last, the useful work done by varying the potential of the gate of the next valve is out of proportion with the energy dissipated in the anode circuit.
In addition, the varying anode current frequently introduces undesirable effects which may cause disturbance in the reception, for example by causing the maintenance of oscillations.
In the present invention; the production in the anode current of greater variations than necessary for the variation of the potential of the next element of the installation, for example of the grid of the following valve, is avoided as far as possible, and , virtually all of the change in space current due to a change in potential of the control electrode is used to vary the potential of the anode and the parts with which it is connected.
The filament emission required is therefore much less than that usually required, and this allows the valve electrodes to be of much smaller dimensions than usual dimensions.
In order that the invention can be easily understood, reference will be made to the drawings. appended, given by way of example, in which FIG. 1 is a diagram of a device constituting a first embodiment of the invention;
Fig. 2 is a diagram giving the characteristic static curves, drawn with the values of the anode current as ordinates and as abscissa the gate potential of a valve intended to operate with a low external anode current, these curves being obtained from a valve having output anode connected, by means of a megohm resistor, to the positive terminal of a high voltage battery of 50 volts.
Fig. 21 gives corresponding values of the gate current; Fig. 3 is a diagram of a receiving device constituting a second embodiment of the invention.
The device shown in FIG. 1 com takes three valves V 'arranged to operate with a weak anode current and an ordinary amplifying valve V = which actuates the telephones or loudspeaker.
Each valve V 'has an electron-emitting cathode f, connected through the usual heating coil LT, a grid or control electrode g and an anode <I> a </I> which is connected to the positive pole of the usual high voltage battery HT, medium air of a resistance Ii, of a value such that a change in the potential of the anode means a change in the potential of the control electrode does not result only a minimal change in the external anode current.
The grid of the first valve is connected to. the cathode by means of an oscillating receiver circuit comprising, in the case of the drawing, an aerial frame DI; the grid of each of the following valves (including the valve V-) is connected to the anode of the preceding valve by means of a fixed capacitor Ç which can have a capacity of 0.0003 microfarads. The = gate of the valve V2 is connected to that of the previous valve by means of a resistance RI of three megohms for example, and this in order to prevent overloading of the gate of the first valve.
The precise function of this resistor is somewhat obscure, but it has been found in practice that the presence of this resistor is necessary for stability.
If the valves V 'are of ordinary design and construction, then they will operate at a low temperature, since the required filament emission is much less than. that usual in thermionic valves for wireless receiving devices. It is preferable, however, to employ specially constructed valves having electrodes of much smaller dimensions than usual.
For example, each of the valves 1 <B> "</B> may have a cylindrical anode 0.17 green long and 0.63 green in diameter and a cathode filament capable of taking a current of 0.05 ani. - fathers at 0.8 volts (Resistance: 16 Ohms when hot).
Static characteristic curves of an example of a valve capable of working in the positions of the valves V 'are given in FIG. 2, on which the ordinates represent the values of the anode current <I> (Ca) </I> and the abscissas represent the values of the gate potential f Eg)
. Each of the curves given was obtained by means of a valve having either an anode connected by means of a megohms resistor to the positive terminal of a high voltage 50 volt battery and having a voltage T- f 'across the filament. , whose. the value is shown in the drawing.
It will be seen in this figure that when the potential across the filament is about 0.95 volts, the space current at the anode is maximum even, when <B> T'y </B> = = 0; the gap current at the anode cannot be increased even when increasing the gate potential.
Accurate measurement has shown that when the grid becomes positive, the space current at the anode may at this trio- mont be decreased, given the large increase in the grid current, which is indicated by the curve in fig. . 2, on which the gate currents are indicated as ordinates and the gate potentials as abscissas.
The voltage of the high voltage battery and the value of the resistance R will also depend to a certain extent on the characteristics of the valves employed and for this reason no pre (-i, es) instructions can be given regarding these. values.
A high voltage 50 volt battery is usually sufficient, but only 12 volts has also been used successfully. Preferably, the resistor R should not be less than 5 megohms, or it can easily reach a value of 30 megohms. The high voltage battery voltage and resistance R values can vary considerably with the same set of valves without significantly affecting the strength and quality of the received signals.
The temperature of the filament in the valves V 'has a value which should not be exceeded, given the other operating conditions, and which should be found by experience.
By employing suitable grid resistors in combination with the other arrangements given in this description, it is possible to obtain signals with valves in which the electronic emission from the filament has the value used in receivers of current construction. However, such an arrangement would not be in accordance with the invention.
If ordinary lamps are used, it will be necessary to use a heating resistor of higher value than that which is usually employed or a battery with reduced voltage so as to lower the emission of the filament to a value. such that the valve operates at the upper bend of its characteristic curve, as shown in fig. 2. For example, a reduced emission valve consuming a heating current of 0.06 amps and intended for use with a 4 volt battery requires a heating resistor of 15 to 20 ohms in order to obtain a potential difference at. through the 3 volt filament approximately.
The emission of filament due to a heating current of said value is such that under normal working conditions the anode current is maximum when the gate potential is positive. If such a valve is mounted in a receiver according to the present invention, it is necessary to lower the voltage across the filament to about 1 volt in order to lower the electron emission to a value such that under normal conditions of. work the anode current reaches its va their maxirriuni for a gate potential equal to zero.
Therefore, it is necessary to use a heating resistor of at least 50 ohms instead of just 15 to 20. However; instead of using a 4 volt heater battery, with a heater resistance thus increased, it would be preferable to reduce the voltage of the heater battery or connect the filaments of two or more valves in series with a battery. In this case, a lower heating resistance would suffice. The same effect could also be obtained by using specially constructed valves, fitted with high resistance filaments consuming little current and connected directly to a 4 volt battery.
The device shown in FIG. 3 comprises two Vr valves with four electrodes, each coupled to a Tue triode, the last of these triodes comprising in its circuit the telephones T on a loudspeaker. Each of the valves Vl comprises a cathode F, emitting electrons, a control electrode G, an anode A. of a structure similar to a grid, directly connected to the control electrode of the following valve, and a second anode Ai, connected to the positive pole of the high voltage battery, by means of a resistor R, which, preferably,
is not less than 5 megohms; but can dye 30 megohms.
In the embodiment shown in the drawing, the anode A of the first of the lamps Vi is connected to the cathodes F by means of a resistor R1, which can be replaced by a tuning circuit forming a plug, but this is not possible. not essential. The value of resistor Ri, when employed, may preferably have values between about 5 megohms and 30 megohms; the impedance of the external circuit of the anode A is in any case high enough that a change in the anode potential due to a change in the gate potential produces only very small changes in the anode. the current external to the anode.
The mean space current at the anode A can drop to 1/10 microampere and the emission required by the filament is extremely small. If the valve is of normal size, the required filament temperature will be lower than usual, but it is better to make the valves V1 smaller than the valve I2. In one form of valve construction 1'1, the control electrode G and the two anodes A, A1 are cylindrical and coaxial with a straight cathode-forming filament, the foil anode A i having a length of 0.47 cm and a diameter of 0.63,
the electrodes G and A having the form of helices and the cathode being capable of absorbing 0.05 am father at 0.8 volts.
The resistance R, the voltage of the high voltage battery and the temperature at the filament of the valve V1 will have values which will depend, to a great extent, on the characteristics of the valves, and, therefore, it is impossible to give specific instructions regarding these values. In practice, however, it has been recognized that the resistance R should have a value of not less than 5 megohms and that the emission to the filament has a maximum value which should not be exceeded.
Given the absence of coupling between the anode and gate circuits of the various valves, the devices described, especially if, in the second, the resistor R 'is used, are extremely easy to handle, the tuning of the circuit oscillating receiver and the temperature of the filaments then being the only variables whose exact values are important for good reception. In addition, as they do not include a transformer or resistance coil, these devices lend themselves to a compact construction, and the whole apparatus can, without diffi culty, be mounted in a single box with the batteries and possibly with the loudspeaker and a frame or aerial antenna.
In addition, the current consumption of the filament is extremely low and, as a result, very economical operation can be carried out.
It must be believed that in the two embodiments described, each of the valves except the last functions as a detector and also as an amplifier. Each valve gives rise to variations in potential on the grid of the following one, having a high frequency component the amplitude of which decreases in successive stages, while the amplitude of the low frequency component increases in a corresponding manner. Under these conditions, the first valve is more sensitive to variations in the potential applied to the anode by the high voltage battery than the following valves. In addition, the advisability of using small electrodes for the first valve emerges.
Everything suggests that the results obtained are due to the effects of the own capacity of the valves. If signals are to be received over a wavelength of 400 meters, for example, the variations in potential applied to the gate of the first valve have a frequency of 750,000 periods per second. The capacity of a valve having the dimensions given in the present description is 4 micro-microfarads, which corresponds to a reactance of 53,000 ohms. Let V be the variation in potential at the anode; the charge current due to the capacity of the valve will be 18.85 V micro amps.
The current variations in the anode circuit are 0.2V micro-amperes. The charging current required to change the potential of the anode will therefore be equal to 94.25 times the variation of the external anode current, that is to say that, practically, the whole of the variation of the space current at the anode is used to vary the potential of the latter.
If the emission of the filament is adjusted to a value such that the charge of electrons is just sufficient to provide for the maintenance of the gate current, the external anode current and the charging current thereof, a change in the anode potential will produce virtually no change in the space flow. Very high sensitivity will therefore be obtained.