Brevet FR2008783A1 — publié le 19700123

La présente invention concerne des générateurs d'impulsions électriques déclenchables convenant à l'utilisation pour la modulation d'impulsions d'oscillateurs ou d'amplificateurs à très hautes fréquences, tels que par exemple des amplificateurs ou os-5 cillateurs à magnétrons ou à klystrons, qui sont nécessaires pour produire,par exemple pour les communications'à hautes fréquences modulées en impulsion, des impulsions de sortie en réponse à des impulsions de déclenchement d'entrée. L'invention est illustrée et exposée en relation avec les 10 dessins ci-joints dans lesquels : Les figures 1 et 2, qui sont fournies pour introduire l'exposé, représentent schématiquement deux générateurs d'impulsions connus, et, La figure 3 est un schéma d'une mise en oeuvre préférée de 15 la présente invention. On a représenté par des références identiques des parties . analogues dans les figures. Se référant à la figure 1, dans le générateur connu représenté dans cette figure, une tension relativement basse de "basse 20 fréquence, telle que représentée provenant d'une alimentation triphasée en MS r est appliquée à un transformateur élévateur T ayant rapport élevé requis, dont la sortie est redressée et uniformisée par une unité RU de redresseurs et de filtrage, et appliquée à une inductance de charge C1 qui est reliée par l'in-^ 25 termédiaire d'un élément isolant, représenté sous forme d'une diode D ("bien qu'il puisse être constitué par un thyristor ou une inductance saturable), à un réseau PN formateur d'impulsions d'un genre connu et représenté comme consistant en effet d'une inductance série et de capacités shunt répartie, représenté sur 30 la figure 1 par trois capacités reliées à trois points différents le long de l'inductance. L'extrémité éloignée de cette inductance est reliée à un commutateur de tension électronique dé-clenchable, ou, dans le cas d'un arrangement à haute tension comme représenté, par une série de commutateurs électroniques SW1, SW20„ 35 SWn, déclenchables par tension et déclenchés simultanément. Le ou les commutateurs peuvent être constitués chacun par un thyristor déclenchable. Le déclenchement est effectué par des impulsions modulatrices appliquées au commutateur (s'il n'y en n'a qu'un) ou à tous les commutateurs simultanément (s'il y en a plus d'un), 40 comme indiqué. La charge (non représentée) qui peut être, par 69 15915 2 2008783 exemple, le circuit d'alimentation en tension cathode-collecteur d'un amplificateur à klystron ou le circuit d'alimentation en tension cathode-anode d'un oscillateur à magnétrçn, est alimenté avec des impulsions à haute tension,provenant du secondaire PS 5 d'un transformateur d'impulsions dont le primaire PP est branché, comme représenté, entre la capacité incorporée dans le réseau PN formant des impulsions et le commutateur ou (s'il y en a plus d'un) le dernier des commutateurs branchés en série. Cet arrangement connu a le sérieux inconvénient pratique que 10 le tranformateur élévateur initial est nécessairement lourd, encombrant et coûteux et que tous les éléments le suivant dans le circuit fonctionnent à haute tension de sorte qu'ils doivent être bien isolés. Ceci encore implique encore du poids,de l'encombrement et du coût indésirables 15 La figure .2 représente un dispositif proposé connu qui a été fait pour réduire le problème de l'isolement. Dans cet arrangement coiinu, le transformateur à basse fréquence T de la figure 1, est éliminé et, à sa place, on a employé un transformateur II à haute fréquence, élévateur de rapport élevé. Un condensateur 20 réservoir CE supplémentaire branché comme indiqué emmagasine la tension produite du côté sortie de l'inductance 01 et, dans le circuit primaire du transformateur TT, on a branché un commutateur à charge rapide constitué, par exemple, par un thyristor SW déclenché par impulsions. Le secondaire du transformateur TT 25 débite êtes le réseau PN formant des impulsions au travers de la diode D. Le reste du circuit est tel que représenté sur la figure 1«, 0e circuit connu a l'avantage, par rapport à celui de la figure 1, qu'il comprend im transformateur à haute fréquence 30 lieu d'un transformateur à basse fréquence et que les seuls éléments devant être isolés contre la haute tension sont le secon= daire du transformateur Tï et les éléments dans les circuits le suivant,, Les difficultés d'isolement et les coûts sont par conséquent réduits de façon substantielle, bien qu'ils existent 35 encore. De. plus il y a maintenant, dispositifs d'emmagasi nage au lieu d'un,, le condensateur réservoir.CR et la. capacité incorporée dans le réseau ]p .formant des impulsions s. et,5 d® .plus» on a a,jouté le commutateur SW à charge rapide c Bien .que ,1e trans-formateur II doit être plus petit et moins coûteux que le trams»* 40 formateur I de. la figure 1, il. faut cependant le fournir , et il 69 15915 2008783 n'est pas exempt d'un certain prix. Selon la présente invention, un générateur d'impulsions déclenchables, convenable pour l'utilisation pour la modulation d'impulsions d'un oscillateur ou d'un amplificateur à très haute 5 fréquence, comprend une unité de redresseurs qui est alimentée depuis une alimentation de tension alternative relativement faible, un circuit de charge alimenté par cette unité de redresseurs un réseau formant des impulsions alimenté à partir de ce circuit de charge et débitant dans un circuit de commutation comportant 10 un ou plusieurs commutateurs électroniques déclenchables par tension en série dans ce circuit et un transformateur de sortie d'impulsions ayant un primaire branché entre le circuit de commutation et la capacité incorporée dans le réseau formant des impulsions et un secondaire qui est muni d'un écran électroata-15 tique par rapport au primaire au moyen d'un écran mis à la terre l'unité susmentionnée de redresseurs, le circuit de charge, le réseau formant des impulsions,. le circuit de commutation et le primaire étant dans un circuit qui est laissé "flottant" en poten tiel par rapport à la terre et le' transformateur d'impulsions 20 de sortie étant le seul transformateur prévu. l'invention a l'avantage que le seul transformateur prévu est le transformateur de sortie d'impulsions ; aucun des éléments de circuit précédant le transformateur de sortie d'impulsions ne doit fonctionner à haute tension de sorte que les difficultés 25 d'isolement sont réduites au minimum ; et il n'y a qu'un seul étage d'emmagasinage, à savoir eelui qui se trouve dans le réseau formant des impulsions. Une mise en oeuvre préférée de l'invention comprend un circuit "flottant* comportant une unité de redressement et d'uni-30 formisation, une inductance de charge alimentée à partir de celui ci et débitant dans Un réseau formant des impulsions, un circuit de commutation suivant ce réseau formant des impulsions, et comportant au moins tin thyristor déclenchable en tension et un primaire de transformateur d'impulsions de sortie, entre ce circuit 35 de commutation et la capacité incorporée dans ce réseau formant des impulsions, le transformateur de sortie d'impulsions ayant un secondaire qui est muni d'un écran électrostatique-ment protégé du primaire, au moyen d'un écran mis à la terre. Une idée de l'avantage pratique en ce qui concerne l'élimi-40 nation des difficultés d'isolement que l'invention peut fournir 69 15915 2008783 apparaîtra par le fait que, en supposant par exemple une entrée d'environ 400 volts alternatifs sur l'unité de redresseurs, il y aura seulement environ 1100 volts aux bornes du circuit de commutation et environ la moitié de ceci aux bornes du primaire du 5 transformateur de sortie d'impulsions bien que la tension de sortie aux bornes de son secondaire peut être de 30 à 50 kilovolts. Dans de nombreux cas il peut être nécessaire de commander les tensions produites en différents points variés du circuit précédant le transformateur de sortie d'impulsions d'un généra-10 teur selon des caractéristiques de la présente invention. Ceci présente des difficultés avec les circuits ordinaires de commande parce que la totalité du circuit à partir de et comprenant l'unité de redresseur et comprenant le primaire du transformateur de sortie est "flottant" en tension par rapport à la terre. Ces dif-15 ficultés sont surmontées selon une autre caractéristique de l'invention, en fournissant des moyens pour prendre une tension à volonté depuis un point désiré dans le circuit "flottant" du générateur ou depuis une source de tension de référence, des moyens pour moduler la tension ainsi prise, et un transformateur supplé-20 mentaire ayant un primaire alimenté avec la tension prélevée modulée et un secondaire qui est muni d'un écran à partir du primaire au moyen de deux écrans électrostatiques dont l'un est mis à la terre et l'autre est également flottant, le secondaire fournissant la tension de commande. Les moyens modulateurs peuvent 25 commodément comprendre Tin transistor de commutation commuté par une forme d'onde de commutation engendrée localement. La tension de référence pouvait être, par exemple, fournie par une diode de Zener. In mettant en oeuvre cette invention, n'importe quel moyen 30 connu en soi, peut être fourni pour stabiliser en amplitude les impulsions engendrées,, Par exemple, un enroulement couplé à l'inductance de charge pourrait être fourni en série avee un commutateur supplémentaire déclenchable en tension, tel qu'un thyristor déclenchable, et des moyens fournis pour déclencher automa-35 tiquement ce commutateur supplémentaire vers l'état conducteur lorsque la tension au réseau formant des impulsions s'élève au-dessus d'une valeur de tension de référence prédéterminée„ De tels moyens de stabilisation ne constituent en soi aucune partie de cette invention et ne seront pas, par conséquent, décrit plus 40 avant ici au-delà de l'énoncé ; lorsqu'ils sont fournis, (ainsi 69 15915 2008783 qu'ils le seront habituellement en pratique) ils feront aussi partie du circuit "flottant". la figure 3 est un schéma d'une mise en oeuvre de la présente invention, la mise en oeuvre particulière, représentée sur 5 la figure 3, comporte un arrangement qui est, bien entendu, fourni à titre facultatif pour permettre à une commande d'être effectuée . En se référant à la figure 3, l'unité.de redressement et d'uniformisation RU est suivie à son tour par l'inductance de 10 charge C1, la diode D, le réseau PN formant des impulsions un ou (ainsi qu'on l'a représenté) une série de thyristors 9fl à SVn déclenchés simultanément et le primaire PP d'un transformateur de sortie d'impulsions, ce dernier étant branché entre le dernier commutateur (SWn) et la capacité comprise dans le réseau formant 15 des impulsions. Des moyens (non représentés) tels que ceux déjà mentionnés précédemment peuvent être (et seront habituellement) prévus, comme connus en soi, pour stabiliser en amplitude les impulsions de sortie. On remarquera que, dans le circuit décrit jusqu'alors, il n'y a pas de transformateur précédant le primaire 20 du transformateur de sortie d'impulsions. On remarquera aussi la totalité du circuit, tel que décrit jusqu'alors, est "flottantB en potentiel par rapport à la terre. Les différents éléments ou unités constituant le circuit décrit jusqu'alors peuvent être logés dans des boîtiers formant écrans, et de tels boîtiers formant é- . 25 crans sont indiqués par des lignes interrompues de référence PS. Ces écrans sont reliés entre eux mais ne sont pas mis à la terre„ Des impulsions de sortie sont prélevées à partir du secondaire PS du transformateur de sortie d'impulsions à grand rapport élévateur, qui est le seul transformateur dans le générateur d'im-30 pulsions, et aucune tension réellement élevée n'apparaît avant que son secondaire soit atteint. Dans l'exemple à présent décrit de mise en oeuvre de l'invention, la tension aux bornes du secondaire PS est de l'ordre de 30 à 50 kilovolts. Aucune tension de cet ordre de grandeur n'apparaît nulbpar ailleurs. En suppo-35 sant que la tension d'entrée triphasée en MS soit d'environ 400 volts, il y aura seulement deux fois 2-x 400, c'est-à-dire environ 1100 volts, aux bornes des séries de commutateurs SW1 à SWn et seulement environ la moitié de ceci aux bornes du primaire PP. Des'problèmes d'isolement sont par conséquent très réduits 40 en vérité si on les compare à ceux du dispositif connu de la fi i 69 15915 6 . 2008783 gure 1 et sont substantiellement moindres que ceux du dispositif connu de la figure 2. Le transformateur de sortie d'impulsions possède un écran électrostatique mis à la terre, indiqué par la ligne en pointillés ES et, comme indiqué, celui-ci est relié à 5 un logement extérieur formant écran OES qui contient tous les éléments sauf le secondaire PS. Les dispositions prises pour la surveillance seont maintenant décrites. Un commutateur distributeur DSW a l'un de ces contacts relié à une source de tension de référence (qui n'est pas 10 représenté séparément) qui est logé dans tua boîtier FSM1 formant écran et non relié à la terre, qui est relié aux écrans FS non mis à la terre, et comme ceux-ci,il est à l'intérieur de l'écran extérieur OES. Les autres contacts du commutateur DSW sont reliés aux conducteurs L qui sont représentés avec leurs extrémités ou-15 vertes de façon à ne pas compliquer le dessin mais qui conduisent aux différents points du circuit "flottant" où il peut être nécessaire' de surveiller des tensions. La sortie de l'armature du commutateur DSW est appliquée à un modulateur représenté comme consistant d'un transistor de commutation ST commandé, c'est-à-20 dire ouvert et fermé successivement, par une forme d'onde de commutation depuis une source de forme d'onde convenable WS. Ce modulateur est représenté à l'intérieur d'une enveloppe FSM2 formant écran qui est également reliée aux écrans PS non reliés à la terre. La sortie modulée est appliquée au primaire MTP d'un trans-25 formateur dont le secondaire MTS est mis sous écran par rapport au primaire au moyen de deur. écrans électrostatiques dont l'un, FS1, est relié aux enveloppes formant écrans, qui ne sont pas reliées à la terre, et l'autre, FS1, est relié à la terre. La sortie du secondaire MTS est utilisée pour la surveillance. Ainsi 30 qu'on l'a représenté, elle est redressée par un redresseur 1, uniformisée par un circuit d'alimentation d'ondulations convenable et transmise à tout dispositif MB convenable de surveillance ou de mesure, tel qu'un oscilloscope. Le filtre d'égalisation de tension n'est pas représenté séparément ; on suppose qu'il est 35 incorporé dans le bloc MB0 Comme il va apparaître maintenant, cet arrangement permet aux tensions, en n'importe quel point prédé-. terminé dans le circuit "flottant", d'être surveillétepar rapport à la tension de référence, bien que ce point soit, dans un circuit qui est "flottant" par rapport à la terre. 40 La sortie du secondaire PS du transformateur est, bien enten 69 15915 7 2008783 du, appliquée à l'oscillateur ou à l'amplificateur à.très hautes fréquences (non représenté) qui doit être modulé en impulsions. Ceci peut être, par exemple, un oscillateur à magnétron à très hautes fréquences, auquel cas la sortie de PS serait appliquée 5 en tant que tension cathode-anode au magnétron ou, pour citer un autre exemple, il pourrait s'agir d'un amplificateur à klystros à très hautes fréquences, auquel cas la sortie à partir de PS serait appliquée en tant que tension cathode-collecteur au klys-tron, 10 la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réa lisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 69 15915 2008783 REVENDICATI PUS 1 - Générateur d'impulsions déclenchables convenant pour la modulation par impulsions d'un amplificateur ou d'un oscillateur à très hautes fréquences,caractérisé en ce qu'il comprend une 5 unité de redresseurs qui est alimentée à partir d'une alimentation de tension alternative relativement basse, un circuit de charge alimenté à partir de l'unité de redresseurs, un réseau formant des impulsions alimenté à partir du circuit de charge et débitant dans un circuit de commutation comprenant un ou plusieurs 10 commutateurs électroniques déclenchables par tension en -série dans ce circuit et un transformateur de sortie d'impulsions ayant un primaire branché entre le circuit de commutation et la capacité incorporée dans le réseau formant des impulsions et un secondaire qui est muni d'un écran électrostatiquematt parjajçort au 15 primaire au moyen d'un écran relié à la terre, l'unité de redresseur, le circuit de charge, le réseau formant des impulsions, le circuit de commutation et le primaire étant dans un cireuit qui est laissé "flottant" en potentiel par rapport à la terre, et le transformateur de sortie d'impulsions étant le seul transfor-20 mateur fourni, 2 - Générateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit "flottant" comprenant une unité de redressement et d'égalisation de tension, une inductance de charge alimentée à partir de celle-ci et débitant dans tua réseau formant 25 des impulsions,un circuit de commutation suivant le réseau formant des impulsions et comprenant, au moins, un thyristor déclenchable par tension et un primaire de transformateur de sortie d'impulsions entre le circuit de commutation et la capacité. . incorporée dans le réseau formant des impulsions, le transforma-30 teur de sortie d'impulsions ayant tin secondaire qui est muni d'un écran électrostatiquaasntpar rapport au primaire au moyen d'un écran relié à la terre. 3 - Générateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour prélever une tension à volonté 35 à partir d'un point désiré dans le circti.it "flottant" du générateur ou à partir d'une source de tension de référence, des moyeas pour moduler la tension ainsi prélevé© at un transformateur supplémentaire ayant un primaire alimenté avec la tension modulée prélevée et un secondaire qui est muni d'un écran par rapport au 40 primaire au moyen de deux écrans électrostatiques dont l'un est 2008783 relié à la terre et l'autre est également flottant, le secondaire fournissant une tension pour la surveillance» 4- - Générateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de modulation comprennent tui transistor de commutation commuté par une forme d'onde de commutation engendré localement. 5 - Générateur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que la source de tension de référence comprend une diode de Zëner. 6 - Générateur selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 précédentes, caractérisé en ce qu'un enroulement couplé à l'inductance de charge est disposé en série avec un commutateur supplémentaire déclenchable par tension et des moyens sont fournis pour déclencher automatiquement ce commutateur supplémentaire vers l'état conducteur lorsque la tension au réseau formant des impulsions s'élève au-dessus d'une valeur prédéterminée de tension de référence.