FR2763176A1 - Appareil oscillateur a haute frequence - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un appareil oscillateur à haute fréquence qui engendre une haute fréquence au moyen d'un effet mutuel de thermions rayonnés dans un espace opérationnel et d'un résonateur disposé à une anode afin de sortir ainsi vers une antenne. L'anode inclut un cylindre (204) d'anode, une plaque supérieure (238) pourvue d'une série de premières ailettes (248), et une plaque inférieure (246) pourvue d'une série de deuxièmes ailettes (250), et ces deux séries d'ailettes sont directement combinées selon le procédé interdigital et ces deux plaques y sont en outre fixées. Des rainures (256, 258, 266, 268) de préférence en éventail peuvent être ménagées dans les deux plaques. On peut prévoir que la plaque supérieure comporte, à une position prédéterminée, un orifice traversant (272), d'une circonférence supérieure à celle de l'antenne, et que la plaque inférieure comporte à son côté intérieur un élément d'accouplement (274) auquel est assemblée l'antenne qui traverse l'orifice traversant.
Description
La présente invention concerne un appareil oscillateur à haute fréquence qui atteint un rendement opérationnel et une puissance de sortie élevés, tout en maintenant une performance opérationnelle stable dans des conditions de faible tension d'actionnement.
En général, un oscillateur à haute fréquence est un appareil de génération d'ondes à haute fréquence auquel une haute tension est appliquée de l'extérieur.
Les oscillateurs à haute fréquence peuvent être classés en deux types. Un premier type engendre une haute fréquence de 2450 MHz pour des utilisations médicales, des fours micro-ondes et d'autres buts de chauffage. Le deuxième type engendre une haute fréquence de 915 MHz pour le domaine du chauffage industriel et pour des radars à ondes entretenues.
Un oscillateur à haute fréquence de l'art antérieur, comme celui qui est représenté aux Fig. 1 et 2, inclut un cylindre anodique rond 13 constitué d'un tube de cuivre qui porte une série d'ailettes 15, dont le nombre est généralement pair, agencées à intervalles réguliers sur son côté intérieur et orientées vers le centre pour former une série de cavités de résonance qui assurent les propriétés des ondes à haute fréquence. Le cylindre anodique 13 et les ailettes forment une anode 16.
Des bagues interne et externe 15a, 15b de pression uniforme sont connectées à une ailette 15 sur deux, aux extrémité des ailettes 15, pour obtenir une fréquence uniforme de résonnance par modification des condensateurs disposés aux parties d'extrémités supérieure et inférieure des ailettes 15. Un espace opérationnel 12 est formé autour d'un axe central du cylindre anodique, entre des filaments 17 et les parties d'extrémités des ailettes 15.
Les filaments sont formés par un câblage en spirale de filaments d'alliage fritté de tungstène (W) et de dioxyde de thorium (Th02), pour engendrer une chaleur élevée lorsqu'ils sont formés de manière coaxiale avec le cylindre anodique 13.
Un capuchon 20 d'extrémité supérieure et un capuchon 21 d'extrémité inférieure sont fixés pour limiter un rayonnement, vers l'axe central du cylindre 13, des ions thermiques, ou thermions, qui ne contribuent pas à une génération d'oscillations.
A une partie centrale du capuchon 21 d'extrémité inférieure, un premier support 23 de cathode en molybdène est soudé à une partie inférieure du capuchon 20 d'extrémité supérieure à travers un orifice traversant. Un deuxième support 25 de cathode en molybdène est soudé à une surface inférieure du capuchon 21 d'extrémité inférieure.
Le premier support 23 de cathode est passé à travers l'axe central des filaments 17 et est supporté par le capuchon 20 d'extrémité supérieure. Les premier et deuxième supports 23, 25 de cathode sont des pôles électriques de filaments destinés à amener des courants électriques lorsqu'ils sont passés à travers un orifice traversant ménagé dans un élément isolant céramique 27 pour supporter un pôle cathodique et sont connectés électriquement à des bornes extérieures 29, 31 de contact, raccordées à des bornes électriques 30b, 32b.
De plus, les bornes extérieures 29, 31 de contact sont connectées électriquement à des extrémités de bobines de réactance 30, 32, tandis que les autres extrémités des bobines de réactance 30, 32 sont couplées au condensateur 34 installé sur une paroi latérale du boîtier de filtre. Des ferrites 30a, 32a sont insérées axialement le long des côtés internes des bobines de réactance 30, 32.
Des corps magnétiques en forme d'entonnoirs destinés à former un trajet magnétique, des pièces polaires magnétiques supérieure et inférieure, 33, 35 sont soudées aux ouvertures supérieure et inférieure du cylindre anodique 13 afin de maintenir un champ magnétique uniforme dans l'espace fonctionnel 12 qui est formé par les filaments 17 et les ailettes 15. Des coupelles supérieure et inférieure respectives de blindage sont soudées de façon étanche à l'air aux pièces polaires supérieure et inférieure, 33, 35. Afin de maintenir le vide dans la partie intérieure du cylindre anodique 13, une céramique 45 d'antenne et une céramique isolante 27 sont soudées de façon étanche à l'air aux parties supérieure et inférieure des coupelles supérieure et inférieure de blindage 37, 39.
De plus, un aimant de configuration annulaire 41, 43 est agencé sur le côté extérieur de chacune des coupelles supérieure et inférieure de blindage 37, 39, de manière à maintenir une répartition uniforme du champ magnétique à l'intérieur du cylindre anodique 13. Une céramique cylindrique 45 d'antenne est soudée pour isoler le capuchon 51 d'antenne au bord supérieur de la coupelle supérieure de blindage 37 qui constitue la sortie de l'appareil oscillateur à haute fréquence.
Un tube de sortie 47 en cuivre est monté à une extrémité de la partie supérieure de la céramique 45 d'antenne comme représenté à la Fig. 1. Afin de sortir la haute fréquence engendrée aux cavités de résonnance, une antenne 49 est installée à une partie centrale intérieure du tube d'évacuation 47, en partant des ailettes 15 à travers l'orifice traversant de la pièce polaire supérieure 33 et en se prolongeant le long de l'axe du tube de sortie 47.
Sur un côté externe du tube de sortie 47, la céramique 45 d'antenne est assemblée à son capuchon 51 d'antenne pour protéger la partie soudée du tube de sortie 47, afin d'empêcher des étincelles électriques provoquées par une focalisation électrostatique, de manière à réaliser une antenne à haute fréquence et intervenir comme fenêtre de sortie de la haute fréquence.
De plus, des culasses supérieure et inférieure 53, 55, sont disposées sur un côté extérieur du cylindre anodique 13 afin de déterminer le flux magnétique au cylindre anodique 13. Une série d'ailettes de refroidissement 57 en aluminium est agencée à intervalles réguliers, réduits ou accrus, entre le cylindre anodique 13 et la culasse inférieure 55, des organes 55a de serrage y étant fixés. Les ailettes de refroidissement 57 sont entourées par les éléments 41, 43 et les culasses supérieure et inférieure 53, 55, afin de former le trajet magnétique.
Le fonctionnement de l'appareil oscillateur à haute fréquence de cette structure sont décrites en détail en référence à la Fig. 2. En premier lieu, si une énergie électrique est appliquée par les bornes extérieures 29, 31 de contact, il est formé un circuit fermé qui inclut: la première borne de contact, le premier support 23 de cathode, le capuchon 20 d'extrémité supérieure, le filament 17, le capuchon 21 d'extrémité inférieure, le deuxième support 25 de cathode, la borne extérieure 31 de contact. Un courant électrique est amené au filament 17 pour le chauffer et lui faire rayonner des thermions vers l'espace opérationnel 12 à l'intérieur du cylindre anodique 13.
Dès lors, un champ électrique intense, orienté de l'anode 15 vers le filament 17, est formé à l'espace opérationnel 12 entre la surface externe du filament et les ailettes 15 sous l'effet de la tension d'actionnement appliquée au deuxième support 25 de cathode et à l'anode 16.
Le flux magnétique engendré aux deux aimants 41, 43 est établi dans le circuit magnétique formé de la culasse supérieure 53, de la culasse inférieure 55, de la pièce polaire supérieure 33, de la pièce polaire inférieure 35 et de l'espace opérationnel 12, afin de former ainsi une haute densité de flux magnétique dans l'espace opérationnel 12.
Par conséquent, les thermions rayonnés par le filament 17 à haute température, passent vers les ailettes 15 ou le cylindre anodique 13 sous l'effet du champ électrique intense de l'espace opérationnel 12 et ils sont mis en rotation en spirale vers l'anode 16 sous l'effet de la densité intense de champ magnétique règnant dans cet espace. Dans cet état, les thermions, qui se déplacent donc à l'origine vers l'anode 16, sont aussi déplacés à force selon une direction perpendiculaire à la direction radiale à l'intérieur de l'espace 12 sous l'effet du flux magnétique de haute densité régnant à l'intérieur de 1 'espace.
La source électrique qui est à l'origine d'un déplacement des thermions provoque une interruption périodique aux ailettes 15. Un circuit résonnant parallèle est formé par une capacité (C), une capacité électrostatique intervenant entre les ailettes opposées 15 en raison de l'interruption périodique, et par une inductance (L) qui est constituée des ailettes opposées 15 et du cylindre anodique 13 connecté aux ailettes 15.
Dès lors, une fréquence résonnante est déterminée par induction sous l'effet de la capacité (C) et de l'inductance (L) selon la formule qui suit, et est sortie par l'antenne 49. La formule est la suivante:
Considérons maintenant l'équipement chauffant ou médical qui inclut l'appareil oscillateur à haute fréquence décrit ci-dessus. Si la tension d'actionnement de l'appareil oscillateur à haute fréquence est réduite, on bénéficie de nombreux avantages de fiabilité du produit et d'autres bénéfices économiques comme une réduction du coût brut de la configuration structurelle et du circuit d'alimentation en énergie, une réduction de bruit et une réduction des matières isolantes et une amélioration de leur rendement. Par conséquent, des techniques permettant d'abaisser la tension à un minimum et d'obtenir d'autres améliorations font l'objet de recherches depuis des années. Un brevet coréen a été déposé par le présent inventeur le 7 juillet 1996, et a été publié comme brevet coréen nO 96-27 348.
Afin que cet appareil oscillateur à haute fréquence, représenté aux Fig. 3 et 4, atteigne un rendement supérieur à 70% pour une faible tension d'actionnement, par exemple environ 4 kV, il inclut une plaque supérieure 138 pourvue d'ailettes 148 dirigées vers le bas afin de former un premier résonateur, une plaque inférieure 146 pourvue d'ailettes 150 dirigées vers le haut pour former un deuxième résonateur et une plaque médiane 136 pour séparer la plaque supérieure 138 et la plaque inférieure 146. De plus, un émetteur 116 est disposé entre le filament 114 et le cylindre anodique 104 pour émettre les thermions vers l'espace opérationnel 12 sous l'effet de l'énergie de chauffage rayonnée par le filament. De plus, les ailettes dirigées vers le haut et vers le bas sont disposées selon un agencement interdigital de sorte que les ailettes 148 de la plaque supérieure 138 et les ailettes 150 de la plaque inférieure 146 se croisent sans collisions.
Cependant, puisque l'appareil oscillateur classique à haute fréquence est structuré selon l'agencement interdigital des ailettes des plaques supérieure, inférieure et médiane, ceci pose des problèmes liés à la complication des processus de fabrication et d'assemblage qui rendent difficile une production en série.
C'est le but de la présente invention que de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus en réalisant un appareil oscillateur à haute fréquence qui connecte directement les ailettes des plaques supérieure et inférieure selon un agencement interdigital sans insertion de plaque médiane, afin de simplifier ainsi les processus de fabrication et d'assemblage et de faciliter une production en série.
Pour atteindre ce but, la présente invention réalise un appareil oscillateur à haute fréquence qui engendre une haute fréquence au moyen d'un effet mutuel de thermions rayonnés dans un espace opérationnel et d'un résonateur disposé à une anode afin de sortir ainsi vers une antenne, caractérisé en ce que
l'anode inclut un cylindre anodique, une plaque supérieure pourvue d'une série de premières ailettes, et une plaque inférieure pourvue d'une série de deuxièmes ailettes, et en ce que
ces deux séries d'ailettes sont directement combinées selon l'agencement interdigital et ces deux plaques y sont en outre fixées.
l'anode inclut un cylindre anodique, une plaque supérieure pourvue d'une série de premières ailettes, et une plaque inférieure pourvue d'une série de deuxièmes ailettes, et en ce que
ces deux séries d'ailettes sont directement combinées selon l'agencement interdigital et ces deux plaques y sont en outre fixées.
Les plaques supérieure et inférieure peuvent comprendre, respectivement:
une paire d'ailettes à capacité électrostatique prédéterminée, les ailettes étant combinées selon un agencement interdigital; et
des rainures de couplage disposées en opposition aux ailettes pour être assemblées selon l'agencement interdigital.
une paire d'ailettes à capacité électrostatique prédéterminée, les ailettes étant combinées selon un agencement interdigital; et
des rainures de couplage disposées en opposition aux ailettes pour être assemblées selon l'agencement interdigital.
Des rainures peuvent être ménagées dans les plaques supérieure et inférieure, et en particulier.
de telles rainures des plaques supérieure et inférieure peuvent être configurées en éventail.
Lorsque des rainures sont ménagées dans les plaques, on prévoit de préférence que
la plaque supérieure comporte un orifice traversant disposé à une position prédéterminée, d'une circonférence plus grande que celle de l'antenne, que
la plaque inférieure comporte un élément d'accouplement à son côté intérieur, et que
l'antenne soit assemblée à l'élément d'accouplement à travers l'orifice traversant.
la plaque supérieure comporte un orifice traversant disposé à une position prédéterminée, d'une circonférence plus grande que celle de l'antenne, que
la plaque inférieure comporte un élément d'accouplement à son côté intérieur, et que
l'antenne soit assemblée à l'élément d'accouplement à travers l'orifice traversant.
Dans ce cas, les premières et les deuxièmes ailettes peuvent se prolonger en sens longitudinal pour être fixées à des colliers, et/ou
les plaques supérieure et inférieure peuvent comporter des rainures de logement, les premières et deuxièmes ailettes incluant des rainures d'accouplement d'un diamètre plus petit que celui de la rainure de logement, tandis que
la rainure d'accouplement des deuxièmes ailettes est utilisée pour fixer le collier supérieur à la rainure de logement de la plaque supérieure, et que
la rainure d'accouplement des premières ailettes est utilisée pour fixer le collier inférieur à la rainure de logement de la plaque inférieure.
les plaques supérieure et inférieure peuvent comporter des rainures de logement, les premières et deuxièmes ailettes incluant des rainures d'accouplement d'un diamètre plus petit que celui de la rainure de logement, tandis que
la rainure d'accouplement des deuxièmes ailettes est utilisée pour fixer le collier supérieur à la rainure de logement de la plaque supérieure, et que
la rainure d'accouplement des premières ailettes est utilisée pour fixer le collier inférieur à la rainure de logement de la plaque inférieure.
Les plaques supérieure et inférieure peuvent inclure respectivement une série de fentes supérieures et inférieures à leurs côtés externes pour être combinées au cylindre anodique.
Les buts, particularités et avantages de la présente invention exposés ci-dessus, ainsi que d'autres, ressortiront davantage de la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation préférés en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil classique d'oscillation à haute fréquence;
la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale qui illustre un cylindre anodique d'un appareil classique d'oscillation à haute fréquence;
la Fig. 3 est une vue en perspective éclatée destinée à illustrer une partie à basse tension de l'appareil oscillateur à haute fréquence de l'art antérieur;
la Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil oscillateur à haute fréquence représenté à la Fig. 3;
la Fig. 5 est une vue en perspective éclatée destinée à illustrer un appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention;
la Fig. 6 représente une plaque supérieure d'un appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention;
la Fig. 7 représente une plaque inférieure d'un appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention;
la Fig. 8 représente une combinaison de plaques supérieure et inférieure d'un appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention;
la Fig. 9 illustre une fixation d'un collier selon un premier mode de réalisation de la présente invention;
les Fig. 10, 11 et 12 illustrent la fixation d'un collier selon d'autres modes de réalisation;
la Fig. 13 illustre l'assemblage d'un appareil oscillateur à haute fréquence sur un cylindre anodique selon la présente invention; et
la Fig. 14 est une vue en perspective partielle prise selon la ligne C-C' à la Fig. 13.
la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un appareil classique d'oscillation à haute fréquence;
la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale qui illustre un cylindre anodique d'un appareil classique d'oscillation à haute fréquence;
la Fig. 3 est une vue en perspective éclatée destinée à illustrer une partie à basse tension de l'appareil oscillateur à haute fréquence de l'art antérieur;
la Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil oscillateur à haute fréquence représenté à la Fig. 3;
la Fig. 5 est une vue en perspective éclatée destinée à illustrer un appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention;
la Fig. 6 représente une plaque supérieure d'un appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention;
la Fig. 7 représente une plaque inférieure d'un appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention;
la Fig. 8 représente une combinaison de plaques supérieure et inférieure d'un appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention;
la Fig. 9 illustre une fixation d'un collier selon un premier mode de réalisation de la présente invention;
les Fig. 10, 11 et 12 illustrent la fixation d'un collier selon d'autres modes de réalisation;
la Fig. 13 illustre l'assemblage d'un appareil oscillateur à haute fréquence sur un cylindre anodique selon la présente invention; et
la Fig. 14 est une vue en perspective partielle prise selon la ligne C-C' à la Fig. 13.
On va maintenant décrire de façon détaillée un mode de réalisation préféré de la présente invention en se référant aux dessins annexés. Dans tous les dessins, des références numériques et des symboles similaires sont utilisés pour désigner des éléments ou parties similaires ou équivalents afin de simplifier les illustrations et les explications, et des références redondantes sont omises.
La Fig. 5 est une vue en perspective éclatée d'un appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention. Comme représenté à la Fig. 5, une plaque supérieure 238 comporte une série d'ailettes 148 dirigées vers le bas, tandis qu'une plaque inférieure 246 comporte une série d'ailettes 250 dirigées vers le haut. Le ailettes 248, 250 des plaques supérieure et inférieure 238, 246 sont combinées selon un agencement interdigital.
En d'autres termes, par comparaison avec l'appareil oscillateur classique à haute fréquence dans lequel les ailettes 108 de la plaque médiane 136 sont combinées selon l'agencement interdigital avec les ailettes 148, 150 des plaques supérieure et inférieure 138, 146, les ailettes 248, 250 des plaques supérieure et inférieure 238, 246 de l'appareil oscillateur à haute fréquence de la présente invention forment une combinaison directe à agencement interdigital.
Les Fig. 6 et 7 représentent respectivement une plaque supérieure et une plaque inférieure de l'appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention. La Fig. 8 représente une combinaison des plaques supérieure et inférieure de l'appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention.
Comme représenté aux Fig. 6, 7 et 8, des rainures 256, 258, 266, 268 configurées en éventail sont formées à des parties prédéterminées des plaques supérieure et inférieure 238, 246 pour augmenter l'inductance. Les dimensions du résonateur sont réduites afin de compenser la réduction possible d'inductance.
Les rainures 258, 268 configurées en éventail à la partie supérieure de la plaque supérieure 238 doivent concorder avec les rainures 256, 266 configurées en éventail à la partie inférieure de la plaque inférieure 246 selon la combinaison représentée à la Fig. 8.
Par conséquent, l'inductance est augmentée par les rainures 256, 258, 266, 268 configurées en éventail des plaques supérieure et inférieure 238, 246, de sorte que les dimensions plus petites du résonateur sont compensées afin d'obtenir la fréquence de base de 2,45 GHz à une tension d'actionnement moindre d'environ 4kV.
De plus, afin que la plaque supérieure 238 ne soit pas connectée à l'antenne 270, un orifice traversant rectangulaire 272 de circonférence supérieure à celle de l'antenne 270 est ménagé à la partie prédéterminée de la plaque supérieure 238, de préférence sur la rainure configurée en éventail, et un élément d'accouplement 274 est formé pour monter l'antenne 270 sur un côté intérieur de la plaque inférieure 246, l'antenne 270 étant assemblée par un procédé de brasage, à travers l'orifice traversant rectangulaire 272, à l'élément d'accouplement 274.
Par conséquent, puisque l'antenne 270 est assemblée à travers l'orifice traversant rectangulaire 272 à l'élément d'accouplement 274 de la plaque inférieure 246, on bénéficie des avantages d'une dimension externe plus petite du résonateur et d'une décharge à haute fréquence de haute qualité.
Comme représenté à la Fig. 6, une paire d'ailettes (A), parmi la série d'ailettes 248 de la plaque supérieure 238, est formée selon une capacité électrostatique prédéterminée à une partie qui fait face au groupe d'électrons en rotation. Une rainure d'accouplement (B) est formée à une partie opposée aux ailettes (A) de sorte qu'une paire d'ailettes (B') peut être assemblée à la rainure de d'accouplement (B) selon un agencement interdigital.
De plus, comme représenté à la Fig. 7, une paire d'ailettes (B'), parmi les ailettes 250 à la plaque inférieure 246, est formée selon une capacité électrostatique prédéterminée à une partie qui fait face au groupe d'électrons en rotation.Une rainure d'accouplement (A') est formée à une partie opposée aux ailettes (B'), pour recevoir les ailettes (A) de la plaque supérieure 238 assemblées selon l'agencement interdigital.
Comme représenté à la Fig. 8, les ailettes (A) de la plaque supérieure 238 et les ailettes (B') de la plaque supérieure 246 sont respectivement insérées dans la rainure de couplage (A') de la plaque inférieure 246 et la rainure de couplage (B) de la plaque supérieure 238, combinées selon l'agencement interdigital.
Bien que le déplacement du groupe d'électrons soit retardé par le potentiel électrique de l'antenne 270 lors du passage à travers les ailettes qui y sont connectées, la phase du groupe d'électrons est compensée par la capacité électrostatique prédéterminée présente aux ailettes A, B', formées aux parties prédéterminées qui font face au groupe d'électrons en rotation. Par conséquent, la phase de la haute fréquence peut être maintenue constante, ce qui empêche un phénomène d'instabilité de fréquence qui perturbe la phase de la haute fréquence.
Afin de fixer des colliers 360, 365 aux ailettes respectives 248, 250 des plaques supérieure et inférieure 238, 246 combinées selon l'agencement interdigital, les ailettes 248, 250 sont respectivement prolongées sur une longueur prédéterminée: en effet, les ailettes 248 de la plaque supérieure 238 sont prolongées vers le bas tandis que les ailettes 250 de la plaque inférieure 246 sont prolongées vers le haut. Un collier supérieur 360 est fixé aux ailettes 250 de la plaque inférieure 246, prolongées vers le haut, tandis qu'un collier inférieur 365 est fixé aux ailettes 248 de la plaque supérieure 238, prolongées vers le bas. Par conséquent, les colliers 360, 365 sont fixés de façon commode aux ailettes 248, 250 des plaques supérieure et inférieure 238, 246.
De plus, comme représenté aux Fig. 10, 11 et 12, une rainure de logement 362 est formée pour placer le collier supérieur 360 sur la plaque supérieure 238 tandis qu'une rainure d'accouplement 364 est formée à une partie inférieure des ailettes respectives 248 de la plaque supérieure 238 pour fixer le collier inférieur 365.
Une rainure de logement 367 est formée pour placer le collier inférieur 365 sur la plaque inférieure 246 tandis qu'une rainure d'accouplement 369 est formée à une partie supérieure des ailettes respectives 250 de la plaque supérieure 246 pour fixer le collier supérieur 360.
Comme représenté à la Fig. 12, le diamètre de la rainure de logement 362 dans la plaque supérieure 238 est réalisé plus grand que celui de la rainure d'accouplement 369 à la plaque inférieure 246 pour éviter un contact entre le collier supérieur 360 et les ailettes 248 de la plaque supérieure 238. Le diamètre de la rainure de logement 367 sur la plaque inférieure 246 est réalisé plus grand que la rainure d'accouplement 364 à la plaque supérieure 238 pour éviter un contact entre le collier inférieur 365 et les ailettes 250 de la plaque inférieure 246.
Le collier supérieur 360 est fixé à la rainure d'accouplement 369 formée sur les ailettes 250 de la plaque inférieure 246 et est placé à la rainure de logement 362 de la plaque supérieure 238. Le collier inférieur 365 est fixé à la rainure d'accouplement 364 sur les ailettes 248 de la plaque supérieure 238 et est placé à la rainure de logement 367 de la plaque inférieure 246. Les colliers sont donc fixés de façon appropriée aux ailettes 248, 250 de plaques supérieure et inférieure 238, 246 en étant combinées selon l'agencement interdigital.
Par ailleurs, la Fig. 13 illustre une combinaison du cylindre anodique de l'appareil oscillateur à haute fréquence selon la présente invention et la Fig. 14 est une vue en perspective partielle prise selon la ligne CC' à la Fig. 13.
Comme représenté aux Fig. 13 et 14, une série de fentes supérieures et inférieures 280, 282 est ménagée en vue d'une combinaison entre le côté externe des ailettes 248, 250 et le cylindre anodique 204, afin d'augmenter ainsi l'inductance du résonateur pour stabiliser une sortie de la haute fréquence et réduire les dimensions extérieures de ce dernier.
La fente supérieure 280 est fixée à la plaque supérieure 238 sans être au contact de la plaque inférieure 246 tandis que la fente inférieure 282 est fixée à la plaque inférieure 246 sans être mise au contact de la plaque supérieure 238.
On va maintenant décrire en détail, en se référant aux Fig. 5 à 14, le fonctionnement de l'appareil oscillateur à haute fréquence de la présente invention. En premier lieu, si une basse tension (par exemple 4 kV) est appliquée aux bornes extérieures 29, 31 de contact, des thermions commencent à être rayonnés par l'émetteur 116 vers l'espace opérationnel 12 au fur et à mesure que le filament 114 est chauffé.
Lorsqu'une tension d'actionnement est appliquée à l'anode et au cylindre anodique 204, un intense champ électrique est formé à la surface extérieure de l'émetteur 116 et l'espace opérationnel 12 formé entre les ailettes 148, 150. Ce champ électrique intense est déchargé à partir des ailettes 248, 250 vers l'émetteur 116.
Le flux magnétique engendré aux aimants 41, 43, est établi sur le circuit magnétique fermé formé de la pièce polaire supérieure, de la pièce polaire inférieure et de l'espace opérationnel 12, et un flux magnétique de haute densité est formé dans l'espace opérationnel 12.
Par conséquent, des thermions déchargés de la surface externe de l'émetteur 16 vers l'espace opérationnel 12 engendrent un groupe d'électrons soumis à l'intensité du champ électrique présent entre l'anode et le cylindre anodique 204. Une force perpendiculaire à la direction de l'effet du champ magnétique s'exerce sur le groupe d'électrons à l'intérieur de l'espace opérationnel 12 pour lancer une rotation en spirale à l'intérieur de celui-ci.
Le groupe d'électrons formé par le déplacement des thermions réalise un circuit de résonnance parallèle avec la capacité (C) et l'inductance (L) formées par le résonateur constitué par les plaques supérieure et inférieure 238, 246 et par un résonateur subsidiaire constitué par les ailettes 248, 250 assemblées selon l'agencement interdigital.
La fréquence de résonnance est donc déterminée par l'effet de la capacité (C) et l'inductance (L) selon la formule suivante et est sortie vers l'antenne 49. La formule est:
Puisque les ailettes 248 et 250 des plaques supérieure et inférieure 238, 246 sont combinées directement selon l'agencement interdigital dans l'appareil oscillateur à haute fréquence de la présente invention, les processus de fabrication et d'assemblage sont simplifiés par rapport à l'appareil oscillateur classique à haute fréquence, ce qui facilite la production en série.
De plus, puisque l'inductance du résonateur des
Fig. 6, 7 et 8 est augmentée par les rainures 258, 268 configurées en éventail de la plaque supérieure 238 et par les rainures 256, 266 configurées en éventail de la plaque inférieure, l'inductance est compensée pour obtenir la fréquence de base de 2,45 GHz à la tension d'actionnement plus basse, en dépit des plus petites dimensions du résonateur.
Fig. 6, 7 et 8 est augmentée par les rainures 258, 268 configurées en éventail de la plaque supérieure 238 et par les rainures 256, 266 configurées en éventail de la plaque inférieure, l'inductance est compensée pour obtenir la fréquence de base de 2,45 GHz à la tension d'actionnement plus basse, en dépit des plus petites dimensions du résonateur.
Puisque l'antenne 270 traverse l'orifice traversant 272 à la partie prédéterminée de la plaque supérieure 238 et est combinée à la partie d'accouplement 274 de la plaque inférieure 246, les dimensions externes du résonateur diminuent en maintenant une décharge à haute fréquence de haute qualité.
Comme représenté aux Fig. 6, 7 et 8, une paire d'ailettes (A) de la plaque supérieure 238 et une paire d'ailettes (B') de la plaque inférieure 246 sont respectivement combinées aux rainures d'accouplement (A') et (B) selon l'agencement interdigital. Par conséquent, bien que le déplacement du groupe d'électrons soit retardé par le potentiel électrique de l'antenne 270 lors du passage à travers les ailettes qui y sont connectées, la phase du groupe d'électrons est compensée par la capacité électrostatique prédéterminée présente aux ailettes A,
B', de sorte que la phase de la haute fréquence peut être maintenue constante, ce qui empêche un phénomène d'instabilité de fréquence qui perturbe la phase de la haute fréquence.
B', de sorte que la phase de la haute fréquence peut être maintenue constante, ce qui empêche un phénomène d'instabilité de fréquence qui perturbe la phase de la haute fréquence.
Par ailleurs, comme représenté à la Fig. 9, les ailettes 248, 250 sont respectivement prolongées sur une longueur prédéterminée: en effet, les ailettes 248 de la plaque supérieure 238 sont prolongées vers le bas tandis que les ailettes 250 de la plaque inférieure 246 sont prolongées vers le haut. Un collier supérieur 360 est fixé aux ailettes 250 de la plaque inférieure 246, prolongées vers le haut, tandis qu'un collier inférieur 365 est fixé aux ailettes 248 de la plaque supérieure 238, prolongées vers le bas.
Par conséquent, les colliers 360, 365 sont fixés de façon commode aux ailettes 248, 250 des plaques supérieure et inférieure 238, 246.
De plus, comme représenté aux Fig. 10 et 11, le collier supérieur 360 est fixé à la rainure d'accouplement 369 formée sur les ailettes 250 de la plaque inférieure 246 et est placé à la rainure de logement 362 de la plaque supérieure 238. Le collier inférieur 365 est fixé à la rainure d'accouplement 364 sur les ailettes 248 de la plaque supérieure 238 et est placé à la rainure de logement 367 de la plaque inférieure 246. Les colliers 360, 365 sont donc fixés de façon appropriée aux ailettes 248, 250 de plaques supérieure et inférieure 238, 246 en étant combinées selon l'agencement interdigital.
Comme représenté à la Fig. 12, le diamètre de la rainure de logement 362 dans la plaque supérieure 238 est réalisé plus grand que celui de la rainure d'accouplement 369 à la plaque inférieure 246 pour éviter un contact entre le collier supérieur 360 et les ailettes 248 de la plaque supérieure 238. Le diamètre de la rainure de logement 367 sur la plaque inférieure 246 est réalisé plus grand que la rainure d'accouplement 364 à la plaque supérieure 238 pour éviter un contact entre le collier inférieur 365 et les ailettes 250 de la plaque inférieure 246.
Comme représenté aux Fig. 13 et 14, une série de fentes, de préférence 8 fentes, supérieures et inférieures 280, 282 est ménagée en vue d'une combinaison entre le côté externe des ailettes 248, 250 et le cylindre anodique 204, afin d'augmenter ainsi l'inductance du résonateur pour stabiliser une sortie de la haute fréquence et rédu d'actionnement plus faible d'environ 4 kV, malgré les dimensions plus petites du résonateur.
Claims (8)
1. Appareil oscillateur à haute fréquence qui engendre une haute fréquence au moyen d'un effet mutuel de thermions rayonnés dans un espace opérationnel et d'un résonateur disposé à une anode afin de sortir ainsi vers une antenne (270), caractérisé en ce que
l'anode inclut un cylindre anodique (204), une plaque supérieure (238) pourvue d'une série de premières ailettes (248), et une plaque inférieure (246) pourvue d'une série de deuxièmes ailettes (250), et en ce que
ces deux séries d'ailettes (248, 250) sont directement combinées selon l'agencement interdigital et ces deux plaques (238, 246) y sont en outre fixées.
2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que
les plaques supérieure et inférieure (238, 246) comprennent, respectivement:
une paire d'ailettes (A, B') à capacité électrostatique prédéterminée, les ailettes (A, B') étant combinées selon un agencement interdigital; et
des rainures de couplage (A', B) disposées en opposition aux ailettes (A, B') pour être assemblées selon l'agencement interdigital.
3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que
des rainures (256, 258, 266, 268) sont ménagées dans les plaques supérieure et inférieure (238, 246).
4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que
les rainures (256, 258, 266, 268) des plaques supérieure et inférieure (238, 246) sont configurées en éventail.
5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que
la plaque supérieure (238) comporte un orifice traversant (272) disposé à une position prédéterminée, d'une circonférence plus grande que celle de l'antenne (270),
la plaque inférieure (246) comporte un élément d'accouplement (274) à son côté intérieur, et
l'antenne (270) est assemblée à l'élément d'accouplement (274) à travers l'orifice traversant (272)
6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que
les premières et les deuxièmes ailettes (248, 250) se prolongent en sens longitudinal pour être fixées à des colliers (360, 365).
7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que
les plaques supérieure et inférieure (238, 246) comportent des rainures de logement (362, 367) tandis que les premières et deuxièmes ailettes (248, 250) incluent des rainures d'accouplement (364, 369) d'un diamètre plus petit que celui de la rainure de logement (362, 367), et en ce que
la rainure d'accouplement (369) des deuxièmes ailettes (250) est utilisée pour fixer le collier supérieur (360) à la rainure de logement (362) de la plaque supérieure (238), et
la rainure d'accouplement (364) des premières ailettes (248) est utilisée pour fixer le collier inférieur (365) à la rainure de logement (367) de la plaque inférieure (246).
8. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que
les plaques supérieure et inférieure (238, 246) incluent respectivement une série de fentes supérieures et inférieures (280, 282) à leurs côtés externes pour être combinées au cylindre anodique (204).
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