Brevet FR2532057A1 — publié le 19840224

-2532057 DISPOSITIF MODULATEUR POUR TUBE HYPERFREQUENCE La présente invention concerne un dispositif modulateur pour tube hyperfréquence. Le domaine principal d'application d'un dispositif modulateur pour tube hyperfréquence objet de la présente demande est un émetteur radar fonctionnant en hyperfréquence dans lequel un commutateur, en général un tube, déclenche le tube émetteur délivrant une impulsion à haute énergie Ce tube très généralement requiert deux tensions d'alimentation indépendantes, c'est un tube connu sous ses initiales anglo-saxonnes EIO (Extended Interaction Oscillator) et les valeurs de ces tensions sont très élevées. La figure 1 présente de façon très schématique le montage classique, d'un tube d'émission hyperfréquence du type à modulation par la cathode. Le tube d'émission 1 est un tube EIO comportant une cathode 2, une anode 3 et un collecteur 4 connecté à la masse Une première source d'alimentation 5 avec une capacité 6 de filtrage connectée entre ses bornes, alimente l'anode 3 du tube 1 et est connectée à la cathode 2 du tube à travers une diode 7 Le commutateur de modulation est un tube 8 avec une cathode 9, une grille 10 alimentée à partir d'un prémodulateur 22 à travers un trans- formateur d'impulsion 21 et une anode Il connectée à une seconde source d'alimentation 12 avec une capacité de filtrage 13 a ses bornes Une résistance 14 et une capacité réservoir 15 sont dis- posées dans la liaison connectant le commutateur 8 au tube émet- teur 1 Les valeurs des tensions des sources 5 et 12 sont très différentes et dépendent du tube hyperfréquence utilisé A titre d'exemple, on considère un tube dans lequel ces tensions varient du simple au double, la valeur de la tension de la source 5 étant de l'ordre de + 8 KV et celle de la source 12 de l'ordre de + 16 KV. En régime statique, dans l'exemple considéré il y a en perma- nence une valeur de potentiel de -8 KV sur l'anode du tube émetteur 1 par rapport à son collecteur 4; la cathode 2 du tube 1 est 2. également portée à ce potentiel de -8 KV à travers la diode 7 La capacité réservoir 15 est chargée à 24 KV par les deux sources de tension 12 et 5 qui sont montées en série à travers elle. En régime dynamique, au moment de l'émission, la cathode 2 du tube émetteur 1, qui était portée au même potentiel que l'anode, doit être portée à une nouvelle valeur de potentiel, négative par rapport à cette électrode Cette valeur est de -16 KV par rapport à l'anode 3 et donc de 24 KV par rapport au collecteur 4 Ainsi au moment de l'émission déclenchée par le tube 8, celui-ci conduit et transmet un front négatif de 16 KV sur l'anode de la diode 7, portant le potentiel de la cathode 2 du tube 1 à -16 KV par rapport à son anode 3 et donc à -24 KV par rapport à son collecteur 4. Ainsi donc dans ce montage de l'art antérieur, l'une des sources de tension, la source 5 en l'occurrence fournit la différence de potentiel entre l'anode 3 et le collecteur 4 nécessaire au tube émetteur 1 tandis que la seconde source 12 de tension doit fournir une valeur de tension égale à la différence de potentiel nécessaire entre l'anode 3 et la cathode 2 du tube au moment de l'émission. On constate dans ces conditions que les valeurs des tensions mises en jeu sont très élevées, entraînant un volume des compo- sants, comme la capacité réservoir 15 ou les bobinages des transfor- mateurs haute tension par exemple, également important. Le but de l'invention est de définir un montage qui permette de réduire ces inconvénients, c'est-à-dire de travailler avec des valeurs de tension plus faibles entraînant une réduction du volume des composants et augmentant la fiabilité du matériel. Suivant l'invention, un dispositif de modulation pour tube hyperfréquence d'émission comportant deux sources d'alimentation indépendantes destinées à fournir le potentiel auquel la cathode du tube émetteur doit être portée par rapport à son collecteur est caractérisé en ce que la cathode du tube de commutation est connectée directement à l'anode du tube émetteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaî- tront dans la description qui suit d'un exemple de réalisation donné a Paide des figures 2 et 3, la figure 1 étant relative à l'art antérieur, la figure 2 représentant de façon schématique le montage du dispositif modulateur suivant l'invention et la figure 3 représentant un schéma plus détaillé du dispositif modulateur selon l'invention. On a constaté dans l'étude de l'art antérieur que le montage du tube émetteur hyperfrequence et du tube constituant le commu- tateur chargé de déclencher l'émission, requérait deux sources de tension de haute valeur, l'une d'entre elles étant beaucoup plus élevée que l'autre, le double pour le type du tube utilisé, ce qui entraînait un volume important des composants, en particulier de la capacité réservoir. La figure 2 représente de façon schématique le montage du tube d'émission, à modulation par la cathode, suivant l'invention Le schéma de la figure 2 utilisant les mêmes composants que celui de la figure 1, les références des éléments communs aux deux schémas sont les mêmes Le montage du commutateur de la figure 2 est toutefois différent de celui de la figure 1 Alors que suivant l'art antérieur, la cathode 9 du tube commutateur 8 était connectée à la masse, suivant l'invention, cette cathode est connectée directement à l'anode 3 du tube émetteur 1. Le fonctionnement du dispositif est le suivant La capacité réservoir 15 est toujours chargée au potentiel, somme des valeurs absolues des tensions fournies par deux sources 5 et 12 montées en série Toutefois, la valeur de la tension de la source 12 est plus faible dans le montage suivant l'invention que dans le montage suivant l'art antérieur Cette valeur est réduite pouvant atteindre dans l'exemple considéré la moitié de la valeur qu'elle avait soit 8 KV La capacité réservoir 15 ne se charge alors plus qu'à 16 KV. Cette diminution de-la tension fournie par une des sources découle de la caractéristique de montage suivant l'invention En effet, pendant l'émission, c'est-à-dire lorsque le tube 1 est déclenché, la tension de la capacité réservoir n'est plus appliquée entre la cathode 2 et le collecteur 4 du tube 1, mais simplement entre la cathode 2 et l'anode 3 On remarque alors que l'anode 3 du tube 1 est portée en permanence à la tension de la source d'alimentation 5 soit -8 KV, par rapport au collecteur 4. Pendant l'émission, suivant les conditions de fonctionnement requises pour le tube hyperfréquence 1, la cathode 2 dudit tube doit présenter un potentiel égal à -16 KV par rapport à son anode et un potentiel égal à 24 KV par rapport à son collecteur C. L'anode 2 du tube étant, par l'effet du montage suivant l'émission, portée en permanence, comme cela a été dit, au poten- tiel de la source 5, c'est-à-dire que la tension entre l'anode et le collecteur est égale à -8 KV, la capacité réservoir 15, n'a plus qu'a. fournir une tension égale à la différence de la tension cathode- collecteur et de la tension anode-collecteur, soit ( 24 8) KV = 16 KV au tube émetteur 1 La capacité réservoir étant chargée à une valeur de tension somme des valeurs absolues des tensions des deux sources, 5 et 12, et la source 5 présentant une valeur de tension de 8 KV, la source 12 fournira également une tension égale à 8 KV. D'une façon plus générale alors que la source 5 d'alimentation en tension anode-collecteur du tube d'émission 1 ne change pas, restant la même que suivant l'art antérieur pour le tube considéré, la source 12 n'a plus à fournir qu'une valeur de différence de potentiel égale à la différence entre la tension anode-cathode du tube émetteur et la tension anodecollecteur de ce même tube Il est manifeste dans ces conditions que la tension nominale de la source 12 peut-être beaucoup plus faible que la valeur qu'elle doit avoir dans le montage suivant l'art antérieur On a vu dans les explications précédentes que cette tension passait de la valeur 16 KV à la valeur 8 KV. Pour un tube émetteur du même type mais dont les conditions de fonctionnement sont différentes, par exemple, une tension anode- collecteur de 10 KV qui ne change pas d'un montage à l'autre et une tension cathode-collecteur de 22 KV avec une source 5 de 10 KV, la source 12 n'aurait à fournir qu'une valeur de tension de 2 KV, au lieu de 12 KV. Ainsi, les conditions de fonctionnement du tube émetteur I restant toujours les mêmes, le montage du dispositif de commu- tation 8 effectué suivant l'invention, permet de réduire la valeur totale des tensions d'alimentation nécessaires La source d'alimen- tation 5 devant conserver sa valeur nominale, la source 12 contri- buant à la charge de la capacité réservoir 15, peut être d'une valeur nettement inférieure à celle qu'elle présente dans le montage de l'art antérieur. La figure 3 représente un schéma plus détaillé du modulateur suivant l'invention dans lequel on a fait figurer les alimentations. Celles-ci sont repérés par les références 16 et 17 Ce sont des alimentations à découpage qui chargent les capacités de filtrage 6 et 13, par l'intermédiaire des transformateurs haute tension, 18 et 19 La lampe triode 20 remplace avantageusement la résistance 14 du schéma de la figure 2; elle est mise au "cut-off" pendant l'émission et, conduisant dès la fin de l'émission décharge rapi- dement la capacité parasite entre la cathode 2 et l'anode 3 du tube modulateur La grille de cette triode est alimentée à partir du prémodulateur 22 à travers un transformateur d'impulsion 23. On peut noter un certain nombre d'avantages apportés par le montage suivant l'invention, avantages liés directement au fait que l'une des sources 12, présente une valeur de tension réduite par rapport à celle de l'art antérieur Dans un des exemples de tube considéré, cette valeur réduite de tension est égale à la valeur de tension de l'autre source 5, de valeur inférieure Visibles figure 3 les transformateurs haute tension 18 et 19 ainsi que les capacités de filtrage 6 et 13 sont d'un volume plus réduit Il en est de même de la capacité réservoir 15 qui, suivant l'invention, dans l'exemple numé- rique considéré se charge à 16 KV au lieu de 24 KV. Les pertes d'énergie dues aux capacités réparties dans les bobinages des transformateurs haute tension 18 et 19 sont réduites. Enfin les tensions mises en jeu étant plus basses on peut également mentionner comme avantage supplémentaire, une meilleure fiabilité du matériel. On a ainsi décrit un dispositif de modulation pour tube h 1;y Perfréquence. R E V E N D I C Ai T I 0 N S 1 Dispositif de modulation pour tube hyperfréquence d'émis- sion comportant deux sources d'alimentation indépendantes desti- nées à fournir le potentiel auquel la cathode dudit tube émetteur doit être portée par rapport à son collecteur, caractérisé en ce que la cathode ( 9) du tube commutateur ( 8) est connectée directement à l'anode ( 3) du tube émetteur ( 1). 2 Dispositif de modulation suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que pour un premier type de tube émetteur ( 1) requérant une première source ( 5) d'alimentation ayant une valeur nominale de l'ordre de 8 KV, la valeur nominale de la tension de la seconde source ( 12) passe de 16 à 8 KV. 3 Dispositif de modulation suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que pour un deuxième type de tube émetteur ( 1) requérant une première source ( 5) d'alimentation ayant une valeur nominale de l'ordre de 10 KV, la valeur nominale de la tension de la seconde source ( 12) passe de 12 à 2 KV. 4 Dispositif de modulation suivant la revendication 1 carac- térisé en ce qu'un tube triode ( 20) isole l'alimentation pendant la conduction du tube modulateur ( 8) et fait ensuite se décharger rapidement la capacité parasite cathode-anode du tube émetteur ( 1).