Procédé de modulation des émetteurs à tubes magnétrons et des émetteurs à tubes ayant les mêmes caractéristiques que les tubes magnétrons, et dispositif pour la mise en #uvre de ce procédé. La présente invention a pour objet un procédé de modulation des émetteurs de ra- diocommunication connus dans la technique sous le nom d'émetteurs à.
magnétrons et celle d'émetteurs à tubes ayant les mêmes earacL- ristiques que les tubes magnétrons, procédé dans lequel on soumet une plaque à une ten sion correspondant à, l'impédance infinie du tube qui la contient, et un -dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé est caractérisé en ce qu'on mo dule la tension de plaque.
Le dispositif comprend un tube ayant les caractéristiques d'un tube magnétron et dont une plaque au moins est soumise à une ten sion correspondant à son impédance infinie et a son circuit oscillant couplé à, une antenne émettrice.
Il est caractérisé en ce que le cir cuit de plaque du tube susdit est couplé à un organe modulateur. Il est .connu, dans la technique des oscil lations, qu'un magnétron, formé de une ou plu sieurs anodes placées dans un récipient vidé en présence d'une cathode émettrice d'élec trons, peut donner naissance à des oscillations dans un circuit lorsqu'il -est convenablement placé dans un champ magnétique.
Ces oscillations peuvent couvrir un do maine de fréquences extrêmement étendu. L'invention est plus particulièrement appli quée au cas des ondas dites courtes, mais elle peut également s'appliquer à tout le domaine des fréquences que permettent ces oscilla- tlons.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, diverses formes d'exécution du .dispositif objet de l'invention appliqué à un tube magnétron.
La fi-. 1 représente schématiquement un magnétron monté pour engendrer des oscilla tions de très haute fréquence dans le circuit 3; il a été représenté avec deux plaques, mais cette condition n'est pas restrictive.
Le ma- gnétron, formé des anodes 1 et du filament 2, est placé dans un champ magnétique H; il est monté pour exciter .des oscillations .dans le circuit 3; il est excité par la source 4 de tension positive Vp, le courant que débite cette source étant désigné par Ip. Le courant oscillant, par exemple, en un ventre de cou rant d'une antenne couplée au circuit 3 est désigné par 14.
Les fig. 2 et 3 représentent les variations de Ip et de I' avec Vp. Le champ magnéti que H étant maintenu constant, supposons que la tension Vp soit progressivement aug mentée à partir -de zéro.
Pour une certaine va leur de Vp, Ip augmente légèrement, puis; brusquement, dans un domaine -de tension très réduit, croît jusqu'à la valeur maximum de l'émission électronique du filament, connue sous le nom -de courant -de saturation Is; le courant anodique reste ensuite invariable lors que Vp augmente.
Le courant oscillant IA prend naissance lorsque Ip commence à croître, augmente brusquement avec lui, passe par un maximum étendu -et décroît enfin lorsque Vp augmente, la chute du courant étant plus lente et plus progressive que son apparition lorsque Vp croît.
La fig. 3 représente les mêmes caractéris tiques, prises pour des valeurs croissantes du champ magnétique <I>H,</I> IIi, 112,<I>Ils,</I> H4, carac téristiques tracées en négligeant l'hystérésie possible du dispositif qui produit le champ magnétique H.
Tous les oscillateurs à magnétron pos sèdent des .caractéristiques analogues, les ,dif férences étant uniquement des différences -de degré, en particulier dans la pente .des ré gions m, n :et -dans le degré d'aplatissement du maximum de IA. On a trouvé qu'il est, en tous cas, possible de construire -des oscilla teurs, c'est-à-dire des tubes et leurs circuits, de telle sorte que la région<I>M N</I> -de la carac téristique IA corresponde à un courant de plaque constant.
Par exemple, sur un oscillateur équipé pour produire -des ondes de 87 centimètres, avec un champ magnétique -de 600 gauss, Ip passe brusquement -de 4 à 35 inillianihères (valeur du .courant -de saturation) de<B>360</B><I>à</I> 365 volts -et reste constant lorsque Vp croît jusqu'à la limite permise par la lampe; le courant IA croît brusquement à partir -de 360 volts, pour atteindre son maximum à 380 volts (les '/1o du maximum étant déjà atteints pour 370 volts);
le maximum se maintient jusqu'à 415 volts, puis IA baisse graduellement jusqu'à s'annuler pour ,460 volts. La région 11I <I>N</I> est donc largement com prise dans le :domaine où Ip est constant.-.
L'utilisation de cette propriété permet une modulation particulièrement économique, puisque l'impédance de l'oscillateur varie avec Vp. Il en résulte immédiatement. que l'on pourra moduler sur l'oscillateur en agissant sur Vp sans qu'il y ait besoin de fournir -de l'énergie supplémentaire pour la modulation. <B>Il</B> est bien connu en soi .de moduler un os cillateur à lampes classiques telles que les lampes à. plusieurs électrodes, par le montage -dit "en contrôle d'anode", mais cette modula tion nécessite une puissance considérable, le plus souvent fournie par une ou plusieurs lampes dites modulatrices.
Ces lampes .doi vent, -de toute nécessité, être des lampes puis- santes et robustes, .devant pouvoir fournir la puissance nécessaire lors de la modulation et la dissiper .en pure perte lorsque le poste n'est pas modulé.
On reconnaîtra immédiatement que la ino- dulation -du magnétron par modulation .de V p suivant la région -de caractéristique à impé dance infinie, supprime ces inconvénients. puisque cette modulation n'exige qu'une puis sance très faible devant celle qui est appli quée à l'oscillateur. Les procédés les plus simples sont illustrés par ,les dispositifs des fig. 4 et 5.
A la fig. 4, la tension plaque du magné tron, réglée sans modulation à la vapeur Vo (fig. 2) est modulée par un petit transforma teur T, dont le rapport de transformation est assez élevé pour être attaqué directement par le microphone ou par le dispositif modula teur, la seule condition à réaliser étant que le transformateur ne soit pas saturé, ou près de l'être, par le courant constant de l'oscillateur. Cette fig. 4 représente un émetteur à ondes courtes (80 em par exemple).
A la fig. 5, .la tension plaque -du magné- tron et, par là, le courant oscillant, sont mo dulés par une lampe modulatrice L, associée à une impédance Z. Il suffit de prendre pour lampe modulatrice une petite lampe, telle qu'une lampe -de réception -de très faible puis sance, dont, seul, le coefficient d'amplifica tion importe. Il sera. en particulier très avan tageux d'utiliser une lampe de réception con nue dans la technique sous le nom de "lampe à grille-écran", dont le coefficient d'amplifi cation est élevé, ce qui permettra d'attaquer sa grille par des tensions de modulation ou de manipulation extrêmement faibles.
Cette manipulation ou modulation est si économique qu'on a. pu moduler un oscillateur de vingt watts et plus par une lampe à grille-écran de réception normale ou par une petite lampe de réception à grand facteur d'amplification.
L'impédance Z pourra être une impédance quelecnque. Il est toutefois à remarquer que, si cette impédance, est formée d'une résistance pure, on aboutit à un résultat nouveau. La modulation du magnétron qu'on réalise en utilisant la région d'impédance infinie est, en effet, dans ce cas, en phase avec la tension modulatrice appliquée sur la grille de la lampe L, ainsi qu'iî ressort immédiatement de l'examen de la fig. 2, alors que la, modula tion d'un oscillateur classique est en opposi tion de phase avec la tension excitatrice de l'électrode de commande de la lampe modula trice.
Comme il a été déjà dit, la modulation peut s'appliquer à tout oscillateur de mêmes caractéristiques. Mais, de plus, dans le cas des magnétrons, il apparaît également que le proc4dé de modulation décrit peut être appli qué en combinaison avec la modulation par le champ magnétique, sans aucun montage supplémentaire, dès que cette dernière est réa lisée.
La modulation par le champ ma.gnéti- que est bien mains avantageuse que la. modu lation qui a été décrite précédemment: en effet, elle fait intervenir des courants magné- tisants relativement intenses si on emploie des bobines sans fer et, dans le cas con traire, les phénomènes d'hystérésis des électro-aimants sont gênants, ce qui conduit à utiliser des noyaux spéciaux que l'on doit -d'ailleurs feuilleter pour ne pas consommer en pure perte de l'énergie @de modulation.
On peut cependant être amené à. moduler aussi par le champ magnétique et, dans ce cas, le rendement .de cette modulation est grande ment augmenté par la modulation de la tension de plaque: si, en effet, suivant le schéma :de la. fig. 6, E représente le dispositif qui produit le champ modulé, modulant l'oscillateur 0, ce dernier possède une certaine impédance et la tension modulée qui en résulte pourra être utilisée sur les plaques du magnétron, par ap plication -de la modulation à impédance infi nie décrite dans. la première partie de la pré sente description.
La présence -du magnétron ne changera rien à la modulation du champ, puisque son impédance est infinie. Le montage sera naturellement réalisé au mieux lorsque les deux effets combinés seront en phase. Le fonctionnement en sera mieux compris en se reportant â la fib. 7 qui reproduit trois carac- téristiques extrêmes, analogues à celles de la fig. 3; la modulation par champ donnant la caractéristique de modulation C 1), la modula tion combinée permettra la modulation A B, les deux effets étant en phase.
Le montage implique .évidemment un sens commun d'ap plication des deux modulations, faute de quoi on aurait au contraire atténuation -de la mo dulation (E, F), ce qui peut d'ailleurs être aussi utilisé pour stabiliser les - fluctuations d'émission dues à une cause quelconque.
La fig. 8 se rapporte à un mode d'applica tion particulièrement simple de la modula tion combinée.
La tension modulatrice est appliquée à la grille d'une lampe L qui est montée, comme '-'indique la figure, avec une impédance Z re liée au magnétron et une bobine M qui four nira le champ modulateur h, sous l'action du courant de la lampe L, soit directement, .soit par ,l'intermédiaire d'un transformateur. On peut choisir la nature et le sens du montage de telle sorte que les effets soient en phase (modulation): cela sera, par exemple, le cas si Z est une résistance pure.
Par :contre, le principe,de la. combinaison peut être employé à stabiliser les oscillations ou à empêcher une modulation parasite en se servant @de la cause de la modulation ou de l'instabilité pour moduler en opposition de phase par la plaque et par le champ ma gnétique, puisqu'il suffit,de renverser le sens de l'effet -de -celui-ci. La fig. 9 représente, par exemple, l'atténuation de la modulation qui serait due à,des variations du champ magné tique, représentées schématiquement comme dues à une source alternative e.
Le transfor mateur T couple le circuit du .magnétron à celui du .champ magnétique; suivant le pro cédé de modulation @à impédance infinie, ce transformateur ne délivre aucune puissance durant la modulation, il sera choisi et bran ché, de sorte que son effet s'oppose à celui de la modulation -du champ H.
Un procédé -commode de réalisation d'un oscillateur à magnétrons consiste à employer pour produire le champ magnétique, un électro-aimant. On peut donc se servir du circuit magnétique même -de cet électro aimant pour réaliser les dispositifs ou impé- dances nécessaires, le circuit étant adapté dans ce but.
C'est ainsi (fig. 10) que l'impédance né cessaire à la modulation ci-,dessus décrite et représentée en Z à la fig. 5 sera constituée par la self d'un bobinage enroulé sur l'électro aimant; il en sera de même -de la bobine la qui sert à la modulation combinée (fig. 8); -on peut également réaliser le transformateur T en se servant du circuit de l'électro-aimant (fig. 4).
Dans le -cas de la fig. 5, on pourra toujours, si on le désire, choisir le bobinage pour que l'effet de la modulation :du -champ magnétique, dû au courant de la lampe L, soit négligeable. A cet effet, on s'arrangera pour que le courant de la lampe soit néOi- geabledevant le courant fourni par la source -du -champ; le bobinage devra donc être établi, pour un nombre déterminé d'ampères-tours, en diminuant le nombre de spires et en aug mentant le courant autant que possible.
Dans le cas -de la modulation combinée de la fig. 8, la bobine h pourra servir au contraire à la fois pour la modulation par le champ et pour la modulation par l'anode, l'impédance Z étant alors supprimée.
Il ne faut pas que; par suite de l'effet du transformateur constitué par l'enroulement de l'électro-aimant et l'enroulement supplémen taire, l'effet de self-induction ou -de. variation du champ magnétique soient considérable ment réduits. Le bobinage supplémentaire doit .donc être placé en un point où les fuites magnétiques soient suffisantes. Le magné tron<B>AI</B> exigeant un domaine de champ assez étendu, les pièces polaires -de l'électro-aimant ont un diamètre important, ainsi qu'il est re présenté à la fig. 10.
Le bobinage supplémen taire 13 est, dans ce cas, logé dans deux -ca vités des pièces polaires, ou porté par celles-ci.