Brevet FR2305847A1 — publié le 19761022

La présente invention se rapporte aux dispositif à vide et, plus particulièrement, aux tubes électroniques utilisés dans les appareils radioémetteurs. Dans les tubes électroniques connus, du type tétrodes, avec électrodes disposées coaxialement, les conducteurs réticulaires des grilles de commande et des grilles-écrans se recou vrent habituellement. L'avantage de tels tubes consiste en ce que le niveau du courant passant par la grille-écran est faible, la tension sur la grille de commande étant inférieure ou égale au zéro. A ces régimes lesdits tubes sont utilisés dans les appareils radioémetteurs dans lesquels on a besoin d'une grande puissance, le niveau des distorsions non linéaires devant être minimal. On sait que la puissance oscillatoire dans les régimes indiqués est essentiellement déterminée par la valeur de la tension sur la grille-écran et par la perméabilité du tronçon à triode du tube. Afin d'obtenir une puissance oscillatoire plus élevée, il est nécessaire d'augmenter la perméabilité du tronçon à triode, ctest-à-dire d'augmenter la grandeur des intervalles entre les conducteurs réticulaires.Toutefois, dans ce cas, le rendement diminue et le niveau des distorsions non linéaires s'élève, puisque l'augmentation des distances entre les conducteurs de la grille de commande provoque un blocage irrégulier des parties actives de la cathode, et de ce fait, le tube est bloqué seulement dans le cas où la prise de courant sur les parties de la cathode les plus éloignées de la grille de commande a cessé, La non linéarité se manifeste dans l'irrégularité de la partie initiale des caractéristiques grille-anode qui deviennent voisines de la loi de la puissance 5/2, ce qui constitue l'inconvénient des tubes électroniques susmentionnés. En vue de réduire les distorsions non linéaires on a proposé des tubes électroniques du type tétrode avec électrodes coaxiales dont les grilles de commande et écran sont réalisées à partir des conducteurs réticulaires, séparées par des intervalles variables. Dans ce cas, les zones à grands intervalles d'une grille sont disposées en regard des zones à petits intervalles de l'autre grille, et vice versa. Une telle réalisation des tubes électroniques précités assure une grande intensité au champ accélérateur à travers la grille de commande dans les zones où les intervalles sont plus petits, et par conséquent, on améliore la linéarité des caractéristiques de variation du courant anodique en fonction de la tension d'anode dans ces zones et, en ce qui concerne les zones voisines à grands intervalles de la grille de commande, on assure un meilleur passage du courant, et, par conséquent, un rendement plus élevé. Cependant, il est évident que les distorsions non linéaires ne sont réduites que partiellement, en raison de la présence des zones susmentionnées. On connaît des tubes électroniques avec électrodes coaxiales qui comportent une anode, une cathode, une grille de commande réalisées à partir des conducteurs réticulaires distants l'un de l'autre et une grille-écran possédant des conducteurs réticulaires principaux qui se recouvrent, des conducteurs réticulaires faisant partie de la grille de commande. Dans les tubes électroniques du type tétrodes précités les conducteurs réticulaires de la grille-écran sont réalisés sous forme d'ailettes dont la partie étroite est orientée du coté de la cathode. Les conducteurs réticulaires à ailettes de la grille-écran captent, par leur surface latérale, les électrons dispersés, ce qui améliore de très peu la linéarité de la caractéristique de variation du courant anodique en fonction de la tension d'anode et le rendement du tube électronique ne s'élève pas et, de ce fait, lesdits tubes électroniques ne sont pas susceptibles de satisfaire aux exigences imposées aux appareils radioémetteurs modernes. La présente invention a pour but de créer un tube électronique avec électrodes coaxiales qui soit doté d'un moyen servant à réduire les distorsions non linéaires et à élever le rendement, ce qui permet d'améliorer les qualités et le rendement énergétique des appareils radioémetteurs. Le problème posé est résolu du fait que dans le tube électronique avec électrodes coaxiales qui comprend une anode, une cathode, une grille de commande réaliséesen conducteurs réticulaires avec intervalles entre eux et une grille-écran qui pos séide des conducteurs réticulaires principaux recouvrant ou entourant les conducteurs réticulaires de la grille de commande, est caractérisé, selon l'invention, par le fait que la grille écran comporte des conducteurs réticulaires supplémentaires reliés électriquement aux conducteurs réticulaires principaux, décalés par rapport à ces derniers dans le sens radial du côté de l'anode, disposés en regard des intervalles entre les conducteurs réticulaires principaux et montés de façon à être séparés par des intervalles dont la grandeur est de 1 à 3 fois la grandeur des intervalles entre les conducteurs réticulaires principaux. Il est avantageux que les distances entre les conducteurs réticulaires supplémentaires et les conducteurs réticulaires principaux les plus proches soient égales. De préférence, la grandeur du décalage des conducteurs réticulaires supplémentaires par rapport aux conducteurs réticulaires principaux dans le sens radial, du côté de l'anode, est de 0,5 à 1,25 fois la grandeur de l'intervalle entre les conducteurs réticulaires principaux. I1 est avantageux également que la surface de section transversale des conducteurs réticulaires supplémentaires soit de 0,5 à 1,5 fois la surface de section transversale des conducteurs réticulaires principaux. Un tel mode de réalisation du tube électronique proposé dans le cadre de la présente invention assure la linéarité de la caractéristique de variation du courant anodique en fonction de la tension d'anode ou la réduction des distorsions non linéaires du tube, ainsi que l'élévation du rendement du tube électronique. On donne ci-après la description détaillée d'exemples, non-limitatifs, de réalisation de l'invention, avec références aux dessins annexés sur lesquels: -La figure 1 représente en coupe longitudinale, de façon schématique, un tube électronique, selon l'invention, -la figure 2 montre, en coupe longitudinale, une autre réalisation du tube électronique, selon l'invention; -la figure 3 illustre en coupe longitudinale, une autre variante de réalisation du tube électronique, selon l'invention; -la figure 4 représente une coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 1; -la figure 5 montre une coupe suivant la ligne V-V de la figure 4; -la figure 6 représente, en coupe longitudinale, selon l'invention, une variante de disposition des conducteurs réticulaires supplémentaires de la grille-écran par rapport à ses conducteurs réticulaires principaux; ; -la figure 7 montre, en coupe transversale, une autre variante conforme à l'invention, de disposition des conducteurs réticulaires supplémentaires de la grille-écran par rapport à ses conducteurs réticulaires principaux; -la figure 8 illustre, en coupe transversale, une variante, conforme à l'invention, de réalisation des conducteurs réticulaires supplémentaires et principaux de la grille-écran. dans laquelle les surfaces de sections transversales sont différentes; et -la figure 9 montre, en coupe transversale, une autre variante de réalisation,selon l'invention, des conducteurs réticulaires supplémentaires et principaux de la grille-écran. Le tube électronique avec électrodes coaxiales, selon l'invention, comprend une cathode cylindrique 1 (figures 1, 2 et 3) réalisée sous forme de tiges individuelles 2 fixées sur un premier support 3. La cathode 1 est entourée par une grille de commande cylindrique 4 disposée à une certaine distance de ladite cathode 1 et réalisée sous forme d'une spirale à partir des spires de conducteurs réticulaires 5, avec intervalles entre eux. La spirale est fixée à un montant de grille 6 en forme de tube creux. La grille de commande 4 est entourée par un grille-écran cylindrique 7 disposée à une certaine distance de cette dernière et réalisée sous forme de spirale supplémentaire et principale à partir de spires, reliées électriquement, de conducteurs réticu laires principaux 8 et de conducteurs réticulaires supplémentaires 9 avec des intervalles les séparant. Les intervalles entre les conducteurs réticulaires principaux 8 sont égaux aux intervalles séparant les conducteurs réticulaires 5 de la grille de commande 4, et dans ce cas, les conducteurs réticulaires principaux 8 recouvrent ou entourent les conducteurs réticulaires 5. Les spirales principale et supplémentaire de la grille-écran 7 sont fixées sur un montant de grille 10 en forme de tube creux de façon que les conducteurs réticulaires principaux 8 (fig.4) soient disposés d'un côté du montant de grille 10, et les conducteurs réticulaires supplémentaires 9, de l'autre côté, ces derniers étant plus proches d'une anode cylindrique 11 entourant la grille-écran 7 et disposée à une certaine distance de cette dernière. On notera que la fig.4 est une coupe selon IV-IV de la fig.1; toutefois elle illustre des dispositions des fig.2 et 3 aussi. Les conducteurs réticulaires supplémentaires 9 (fig.1, 2 et 3) de la grille-écran 7 sont décalés par rapport aux conducteurs réticulaires principaux 8 de cette grille dans le sens radial du côté de l'anode 11; ils se trouvent montés en regard des intervalles entre les conducteurs réticulaires principaux 8 et sont séparés par des intervalles de 1 à 3 fois plus grands que les intervalles séparant les conducteurs réticulaires principaux 8. Dans le cas où la grandeur de l'intervalle séparant les conducteurs réticulaires supplémentaires 9 est plus que trois fois supérieure à l'intervalle entre les conducteurs réticulaires principaux, la surface active de captage des électrons par les conducteurs réticulaires supplémentaires est si petite que l'effet de réduction des distorsions non linéaires devient sans importance du point de vue des exigences imposées aux appareils radioémetteurs modernes, Dans le cas où l'intervalle séparant les conducteurs réticulaires supplémentaires est plus petit que l'intervalle entre les conducteurs réticulaires principaux, la répartition du courant se détériore et la capacité de sortie du tube électronique s'élève à un point tel que cela affecte de façon négative les propriétés fréquentielles dudit tube.L'effet le plus important de réduction des distorsions non linéaires et d'augmentation du rendement s'obtient dans le cas où les intervalles entre les conducteurs réticulaires supplémentaires et entre les conducteurs réticulaires principaux sont de méme grandeurs, puisque, dans ce cas, les surfaces actives de captage des électrons par les conducteurs réticulaires supplémentaires et entre les conducteurs réticulaires principaux sont égales; en effet, dans ce cas, la surface active de captage des électrons par les conducteurs réticulaires supplémentaires est maximale. Sur la figure 1, on a représenté une réalisation du tube électronique dans lequel les intervalles entre les conducteurs réticulaires supplémentaires 9 sont de mêmesgrandeurs que les intervalles séparant les conducteurs réticulaires principaux 8. Sur la figure 2, est montré un tube électronique, selon l'invention, dans lequel les intervalles entre les conducteurs réticulaires supplémentaires 9 sont doubles des intervalles entre les conducteurs réticulaires principaux 8, tandis que sur la figure 3 le rapport entre les grandeurs desdits intervalles est de trois. Sur les figures 1. 2 et 3, les distances entre les conducteurs réticulaires supplémentaires 9 de la grille-écran 7 et les conducteurs réticulaires principaux les plus proches 8 sont égales. Ainsi,les conducteurs réticulaires 9 se trouvent sur l'axe de symétrie du courant d'électrons,ce qui permet d'assurer une capture maximale d'électrons,d'améliorer la coupure du courant anodique et,par conséquent,la linéarité de la caractéristique de courant anodique en fonction de la tension d'anode. La grandeur du décalage des conducteurs réticulaires supplémentaires 9 (fig.5,6 et 7)par rapport aux conducteurs réticulaires principaux 8 dans le sens radial du côté de l'anode 11 est comprise entre 0,5 et 1,25 fois la grandeur de l'intervalle d séparant les conducteurs réticulaires principaux 8. Dans le cas où la grandeur du décalage des conducteurs réticulaires supplémentaires est supérieure à 1,25 fois la grandeur de l'intervalle d entre les conducteurs réticulaires principaux, la capture des électrons devient moins efficace,du fait que les conducteurs réticulaires supplémentaires se trouvent à proximité du tube électronique de l'anode, les caractéristiques fréquentielles devenant alors plus mauvaises,ce qui est le résultat de l'accroissement de la capacité de sortie;;dans ce cas,la rigidité diélectrique de l'intervalle anode-grille-écran diminue.Si la grandeur du décalage des conducteurs réticulaires supplémentaires est inférieure à 0,5 fois la grandeur des intervalles d séparant les conducteurs réticulaires principaux, l'effet de l'amélioration de la linéarité de la caractéristique de courant anodique en fonction de la tension d'anode devient moins satisfaisant puisque le potentiel des conducteurs réticulaires supplémentaires commence à influer sur la surface active,assez grande,des tiges de la cathode. Le meilleur effet ést obtenu lorsque la grandeur dudit décalage des conducteurs réticulaires supplémentaires est égale à la grandeur de l'intervalle d séparant les conducteurs réticulaires principaux, puisque dans ce cas,l'influence du potentiel des conducteurs réticulaires supplémentaires sur la zone active des tiges de la cathode et l'accroissement de la capacité de sortie du tube électronique sont insignifiants. Sur la figure S est représentée la réalisation du tube électronique conforme aux figures 1,2 et 3;dans ce tube,la grandeur du décalage des conducteurs réticulaires supplémentaires 9 par rapport aux conducteurs réticulaires principaux 8 dans le sens radial, du côté de l'annode 11, est égale à la grandeur de l'intervalle d séparant les conducteurs réticulaires principaux 8. Sur les figures 6 et 7 sont montrées respectivement les réalisations du tube électronique, selon l'invention, dans lesquelles la grandeur dudit décalage est égale à la valeur d 2 et à la valeur 1,25 d. La grandeur de la surface de section transversale des conducteurs réticulaires supplémentaires 9, 12 et 13 (fig.5, 8 et 9) est égale, respectivement, à 0,5 et 1,5 fois la grandeur de la surface S de section transversale des conducteurs réticulaires principaux 8. Si la surface de section transversale des conducteurs réticulaires supplémentaires est supérieure à 1,5 fois la surface de section transversale des conducteurs réticulaires principaux, la répartition du courant se détériore, en particulier lors du passage du courant anodique maximal et cela provoque l'abaissement de la puissance utile du tube électronique. Si la surface de section transversale des conducteurs réticulaires supplémentaires est inférieure à 0,5 fois la surface de section transversale des conducteurs réticulaires principaux la capture des électrons par lesdits conducteurs réticulaires supplémentaires devient insignifiante, ce qui détériore la linéarité de la caractéristique de variation du courant anodique en fonction de la tension d'anode. Les résultats optimaux sont obtenus lorsque les surfaces de section transversale des conducteurs réticulaires supplémentaires et des conducteurs réticulaires principaux sont égales, puisque, dans ce cas, on obtient une bonne répartition du courant anodique maximal, et la coupure du courant anodique est suffisamment brusque, c'est-à-dire la linéarité de la caractéristique de variation du courant anodique en fonction de la tension d'anode est suffisamment élevée. Sur la figure 5 on a représenté la réalisation du tube électronique, selon l'invention, conforme aux figures 1, 2 et 3 et dans lequel la grandeur de la surface de section transversale des conducteurs réticulaires supplémentaires 9 est égale à la grandeur de la surface S de section transversale des conducteurs réticulaires principaux 8. Sur les figures 8 et 9 sont représentées respectivement les réalisations des tubes électroniques, selon l'invention, dans lesquelles la grandeur de la surface de section transversale des conducteurs réticulaires supplémentaires 12 est égale à 1/2 S, et des conducteurs 13, à 1,5 S. Dans les réalisations du tube électronique décrites cidessus en relation avec les figures 1,2 et 3, les extrémités supérieures des montants de grille 6 sont reliées à un distributeur d'eau 14 possédant des tubulures 15, les extrémités inférieures étant reliées à un autre distributeur d'eau 16. Les extrémités supérieures des montants de grille 10 sont reliées à un distributeur d'eau 17 ayant des tubulures 18, tandis que les extrémités inférieures sont reliées à un distributeur d'eau 19. L'anode 11 est séparée du distributeur d'eau 17 par l'intermédiaire d'un isolateur 20. Le distributeur d'eau 17 est séparé du distributeur d'eau 14 au moyen d'un isolateur 21. Le premier support 3 de la cathode 1 est fixé à une bride 22 et le deuxième support 24 de la cathode 1, à une bride 23. Les brides 22 et 23 sont séparées par un isolateur 25. La bride 22 est séparée du distributeur d'eau 14 par l'intermédiaire d'un isolateur 26. Les brides 22 et 23 possèdent des sorties 27. Les réalisations selon l'invention, décrites ci-dessus, du tube électronique, dans lesquelles les grilles de commande et écran réalisées sous forme de spirales, n'excluent pas les réalisations du tube électronique avec des grilles en forme de cylindres perforés. Le principe de fonctionnement du tube électronique réalisé selon n'importe quelle réalisation décrite ci-dessus est toujours le meme et on va le décrire en détails pour le cas du tube électronique représenté sur les figures 1,2 et 3. Un courant d'électrons émis par les tiges 2 de la cathode 1, passe entre les conducteurs réticulaires 5 de la grille de commande 4 et les conducteurs principaux réticulaires 8 de la grille écran 7; il est partiellement capté par les conducteurs réticulaires supplémentaires 9 de la grille écran 7 et il se ferme par l'anode 11. Pour des tensions négatives sur la grille de commande 4 qui sont voisines de la tension de blocage, le courant d'électrons provenant des tiges 2 de la cathode 1 passant entre les conducteurs réticulaires 5 de la grille de commande 4 et les conducteurs réticulaires principaux 8 de la grille-écran 7 est très étroit et il se ferme aux conducteurs réticulaires supplémentaires 9 de la grille-écran 7 et n'arrive pas à l'anode 11, ainsi il se produit une coupure brusque du courant anodique, ce qui permet d'obtenir un rendement plus élevé et un bas niveau de distorsions non linéaires. Au passage du courant cathodique maximal, la capture des électrons par les conducteurs réticulaires supplémentaires 9 de la grille-écran 7 a également lieu, mais elle est insignifiante en comparaison avec le courant anodique total et, par conséquent, n'influe pas sur la valeur de la puissance utile du tube électronique. Le tube électronique selon l'invention permet d'augmenter le rendement de 10% environ et de réduire le niveau des distorsions non linéaires de 5 à 10 dB. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes. -REVENDICATIONS 1.- Tube électronique avec électrodes coaxiales qui comporte une anode, une cathode, une grille de commande en conducteurs réticulaires présentant des intervalles entre eux et une grilleécran qui comprend des conducteurs réticulaires principaux qui recouvrent ou entourent les conducteurs réticulaires de la grille de commande, caractérisé en ce que la grille-écran comprend des conducteurs réticulaires supplémentaires reliés électriquement aux conducteurs réticulaires principaux, décalés par rapport à ces derniers dans le sens radial du côté de l'anode, disposés en regard des intervalles entre les conducteurs réticulaires principaux, lesdits conducteurs réticulaires supplémentaires étant séparés entre eux par des intervalles compris entre 1 et 3 fois les intervalles séparant les conducteurs réticulaires principaux. 2.- Tube électronique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les distances entre les conducteurs réticulaires supplémentaires et les conducteurs réticulaires les plus proches sont égales. 3.- Tube électronique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le décalage des conducteurs réticulaires supplémentaires par rapport aux conducteurs réticulaires principaux dans le sens radial, du côté de l'anode, est compris entre 0,5 et 1,25 fois l'intervalle séparant les conducteurs réticulaires principaux. 4.- Tube électronique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface de section transversale des conducteurs réticulaires supplémentaires est comprise entre 0,5 et 1,5 fois la surface de section transversale des conducteurs réticulaires principaux.