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BELL TELEl-HOlït8 ;.pi[fjlC'1"(,TRITG C(-yAlY 4, rue Boudewyns ANVERS.
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1,S4]'!TS AUX SYSTEMES DK ia.;,DIO-COC 3TIîiT'5 AVEC OU SANS FILS.
La présente invention se rapporte à des éléments d'impédance contrôlables qui peuvent être utilisés dans les systèmes Ce raaio- communications ou autres systèmes de régularisation avec ou sans fils, et dans lesquels les fréquences utilisées peuvent être des fréquen- ces d'une valeur quelconque voulue.
L'invention concerne en particulier la prévision d'un dispositif présentant une impédance par exemple principalement capacitive dont la valeur peut être contrôlée suivant des fluctuations électri-
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-ques de contrôle appliquées sur le dispositif. Un dispositif fonotionne tout aussi bien pour les fréquences relativement basses que pour les fréquences extrêmement élevées.
On verra d'après la description suivante que de tels éléments d'impédance peuvent être constitués par un système d'électrodes auquel des moyens sont associés pour produire entre deux ou plusieurs électrodes un nuage électronique et pour en faire varier la densité volumique.
'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante basée sur les dessins ci-joints, dans lesquels :
La figure 1 représente un élément dont on peut faire varier à volonté l'impédance,cette impédance étant surtout de nature oapaciti -ve.
La figure 2 est un exemple d'application d'un pareil élément d'impédance à la réalisation d'un système de communication à ondes entretenues de fréquence extrêmement élevée, par exemple de l'ordre de 1.500 mégacycles par seconde (micro-rayons).
Les éléments analogues dans les figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes lettres de référence.
Dans la figure 1, un condensateur est représenté avec une armature cylindrique 1 au centre ae laquelle se trouve un fil 2 for- @ant la seconde armture du condensateur; cet ensemble présente une certaine capacité électrostatique entre les points A et B.
@i au lieu a'un simple fil 2, on emploie une cathode émettrice d'électrons chauffée par une batterie 3, et qu'on interpose une électroae sup lémentaire par exemple en formé de grille 4 autour ce cette catho @e la capacité entre les points A et B se trouve modifiée mais garde une valeur statique bien céfinie et constante.
Dans ce cas l'ensemble des électrodes est enfermé dans une enveloppe à l'intérieur de laquelle on a soigneusement fait le vide.
Si maintenant on applique sur l'électrode 4 et sur l'électrode 1 ces tensions Eo et Er respectivement et si d'autre part la tension @o est positive, des électrons seront émis par la cathode 2 et pour
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une valeur convenable négative, de la tension Er il se formera à l'intérieur de l'électrode cylindrique 1 un nuage électronique dont la densité sera fonction de la valeur des tensions Eo et appliqué aux électrodes 1 et 4 et évidemment aussi de la puissance d'émission de la cathode 2.
La capacité entre A et B pour une fréquence déterminée se trou -vera dès lors modifiée,tout se passant comme si la constante diélec -trique du milieu compris entre les armatures 1 et 2 assumait une va -leur différente de l'unité, cette valeur variant avec la densité vo -lumique du nuage d'électrons et par suite nota @ent avec la valeur des tensions appliquées aux électrodes 1 et 4.
Il ressort en effet des théories actuellement admises que lors -qu'un certain nombre d'électrons libres se trouvent entre les armatures d'un condensateur, la constante diélectrique apparente se trou -ve modifiée en ce qui concerne les phénomènes électxiques alternatif dont le condensateur est le siège.
Si e est la charge de l'électron, m, sa masse, w un nombre égal à 2, n fait la fréquence, la constante diélectrique k/n, au lieu de 1 dans le cas du vide devient k = 1- 4 n e2 N , mw2 S équation dans laquelle % est le nombre total d'électrons, S, la surfa -oe de chacune des armatures du condensateur. Ce calcul élémentaire s'applique au cas d'un condensateur plan.
Mais il est bien évident qu'un effet du même ordre se produit dans la système décrit ci-dessus, qui réalise ains. un condensateur dont on peut faire varier la constante diélectrique et ce à n'importe quelle fréquence suivant les s fluctuations plus ou moins rapides d'une différence de potentiel contrôlant la densité volumique du dit nuage électronique.
Il est clair que de tels arrangements sont susceptibles de très nombreuses applications dans la technique et peuvent être utilisés chaque fois qu'un élément à impédance variable est nécessaire dans
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un circuit ou pour le fonctionnement d'un système de communications ou de régulations ou dans des cas analogues; en particulier pour obtenir une modulation en fréquence d'une oscillation radio-électrique, on peut utiliser l'arrangement de la figure 1.
On voit @ue sur cette figure on a interposé sur une connexion 5 d'alimentation de 1'Electrode 1 un circuit oscillant formé d'une capacité 6 et d'une bobine de self induction 7 et que la tension de polarisation Er a été shuntée par un gros condensateur 8.
Dans un tel système pour des valeurs convenables de Eo et Er, les tensions ap@liqu@es aux systèmes d'électrodes 1 et 4 renfermées dans une enveloppe 9 à l'intérieur de laquelle on a fait le vide,on obtient en outra un effet de résistance négative ente les points A et B, qui permet d'entretenir des oscillations dans le circuit oscil -lant 6 - 7. La fréquence de ces oscillations est conditionnée par la valeur de la capacité apparente entre les points A et B. Si on fait varier cette capacité, il en résulte une variation de fréquence des ditss oscillations et on constate que pour des valeurs convenables de Eo et Er on obtient un domaine oû la fréquence obtenue est ,, variable, sans que l'amplitude des oscillations varie.
On a ainsi ob -tenu un procédé de modulation en fréquence de l'oscillation électri -que engendrée dans le circuit oscillant.
L'obtention d'un effet de résistance négative entre A et B est généralement liée à la présence d'oscillations de très haute fréquen -ce (micro-rayons) le long de l'électrode oscillante 4. Il se produit alors cans le circuit de l'électrode 1 un courant Ir qui pour une certaine gamme de valeur décroît quand la tension négative appliquée à cette élctroce décroît,ce qui veut dire que pour ces valeurs on a l'équation suivante :
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d'oû l'effet de résistance négative auquel il a été fait allusion ci-dessus.
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Un autre exemple d'application est illustré par la figure 2.
Cette figure représente schématiquement la réalisation d'un système de télégraphie par micro-rayons/dans lequel à l'émission on emploie les variations du courant porteur sans aucune modulation à fréquence intermédiaire. Cette manipulation de l'onde entretenue (micro-rayons) est obtenue à l'émission par un des moyens connus, comme la coupure et le rétablissement d'une des tensions d'alimentation du tube émetteur.
La figure 2 représente le côté récepteur. Dans cette figure les ondes micro-rayons de fréquence F sont reçues sur un doublet 13 connecté à l'électrode contrôle 4 du tube 9 qui, comme expliqué en connexion avec la figure 1,constitue un condensateur à constantes diélectriques variables entre les électrodes 1-2.
Ce condensateur qui est enfermé dans l'enveloppe 9 à l'intérieur de laquelle on a soigneusement fait le vide permet d'entretenir des oscillations à fréquence intermédiaire f dans le circuit oscillant 6-7. La fréquence f de ces oscillations'dépend de l'amplitude de la fréquence F des micro-rayons inci.dents.
Un oscillateur local 10 engendre une fréquence f1 que l'on fait battre avec la fréquence f par exemple en couplant le circuit 6-7 de l'oscillateur 10 à l'aide d'un transformateur 12 à un détecteur ampli -ficateur 14 dont le débit est appliqué à l'appareil d'utilisation 15.
Si on s'arrange pour qu'en l'absence d'ondes'incidentes F,la fré -quence f1 soit égale à la fréquence f, lorsque F apparaît la fréquence f est modifiée. Il y a battement entre f et fi et per suite possibilité d'obtenir un signal. capable d'actionner un appareil d'utilisation 15 à la manière connue . On pourra ainsi réaliser des communications en Morse avec obtention d'un signal sonore ou bien utiliser des fréquences de battement différentes et permettre ainsi une amplification sur fréquence intermédiaire ou bien encore adjoindre à la sortie une nouvelle détection donnant des signaux capables d'actionner un appareil d'enregistrement,par exemple un téléimprimeur.
On peut remarquer que pour obtenir des effets aussi intenses que
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possible il est bon : 1 ) pour une fréquence intermédiaire déterminée, de constituer le circuit osciliant 6-7 avec une capacité relativement faible.
2 ) de choisir pour accroître le rapport signal sur bruits de fond une fréquence intermédiaire f aussi élevée que possible.
Il est bien évident que l'égalité de la fréquence fl avec la fréquence f en l'absence d'ondes incidentes n'est pas indispensable et qu'on pourrait réaliser des systèmes oû l'on utilise simplement le changement de la valeur de la fréquence de battement entre l'oscil -lateur local fl et la fréquence intermédiaire obtenue en l'absence d'ondes incidentes..
Il est bien entendu que des condensateurs à constantes diélectriques variables tels @ue ceux qui viennent d'être décrits à titre d'exe.iple peuvent êt@e utilisas de façons très différentes à celles indiqué@s ici. lar exemple, on pourrait utiliser de tels condensa- eurs chaque fois u'il sera nécessaire d'associer entre eux deux systèm@e oscillants .
Le ;-rêne, la forme donnée à ces condensateurs à constantes d'é- @@ctri@@es variables peut varier suivant les applications que l'on dési@s en faire, en particulier on peut utiliser des électrodes planes(symétrie plane). L'électrode de contrôle au lieu d'être constitu- ée par une hélice 4 pourrait alors affecter la forme d'une ligne brisée en zig-zag. On pourrait également utiliser des systèmes d'électrodes à symétrie conique, etc.
On pourrait aussi constituer suivant l'invention des condensa- te@rs à plus ae deux armatures et de même des moyens pourraient être @révus gour conditionner les nuages électroniques tels que par exemple des électrodes accélératrices ou concentratrices d'électrons.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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BELL TELEl-HOlït8; .pi [fjlC'1 "(, TRITG C (-yAlY 4, rue Boudewyns ANTWERP.
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1, S4] '! TS AUX SYSTEMS DK ia.;, DIO-COC 3TIîiT'5 WITH OR WITHOUT WIRE.
The present invention relates to controllable impedance elements which can be used in radio communication systems or other wired or wireless regulation systems, and in which the frequencies used can be frequencies of any value. wanted.
The invention relates in particular to the provision of a device having an impedance, for example mainly capacitive, the value of which can be controlled according to electrical fluctuations.
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- control cases applied to the device. A device works just as well for relatively low frequencies as for extremely high frequencies.
It will be seen from the following description that such impedance elements can be constituted by a system of electrodes with which means are associated for producing an electronic cloud between two or more electrodes and for varying the volume density thereof.
The invention will be better understood from the following description based on the accompanying drawings, in which:
FIG. 1 represents an element the impedance of which can be varied at will, this impedance being above all of an oapaciti -ve nature.
FIG. 2 is an example of application of such an impedance element to the production of a continuous wave communication system of extremely high frequency, for example of the order of 1,500 megacycles per second (micro-rays) .
Similar elements in Figures 1 and 2 are designated by the same reference letters.
In figure 1 a capacitor is shown with a cylindrical armature 1 in the center of which there is a wire 2 forming the second armature of the capacitor; this assembly has a certain electrostatic capacity between points A and B.
@i instead of a single wire 2, an electron-emitting cathode heated by a battery 3 is used, and an additional electroae, for example in the form of a grid 4, is interposed around this cathode with the capacitance between points A and B are modified but keep a well defined and constant static value.
In this case all the electrodes are enclosed in an envelope inside which a vacuum has been carefully created.
If now we apply on the electrode 4 and on the electrode 1 these voltages Eo and Er respectively and if on the other hand the voltage @o is positive, electrons will be emitted by the cathode 2 and for
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a suitable negative value, from the voltage Er there will be formed inside the cylindrical electrode 1 an electronic cloud whose density will be a function of the value of the voltages Eo and applied to the electrodes 1 and 4 and obviously also of the power d 'cathode emission 2.
The capacitance between A and B for a determined frequency will therefore be modified, everything happening as if the dielectric constant of the medium between the reinforcements 1 and 2 assumed a value different from unity, this value varying with the vo -lumic density of the electron cloud and therefore noted with the value of the voltages applied to electrodes 1 and 4.
It emerges in fact from the currently accepted theories that when a certain number of free electrons are found between the plates of a capacitor, the apparent dielectric constant is modified with regard to the alternating electxic phenomena of which the capacitor is the seat.
If e is the charge of the electron, m, its mass, w a number equal to 2, n is the frequency, the dielectric constant k / n, instead of 1 in the case of vacuum becomes k = 1- 4 n e2 N, mw2 S equation in which% is the total number of electrons, S, the area -oe of each of the plates of the capacitor. This elementary calculation applies to the case of a plane capacitor.
But it is quite obvious that an effect of the same order occurs in the system described above, which thus achieves. a capacitor whose dielectric constant can be varied at any frequency according to the s more or less rapid fluctuations of a potential difference controlling the volume density of said electronic cloud.
It is clear that such arrangements are susceptible of very many applications in the art and can be used whenever a variable impedance element is required in the art.
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a circuit or for the operation of a communications or regulatory system or in analogous cases; in particular to obtain a frequency modulation of a radio-electric oscillation, the arrangement of FIG. 1 can be used.
It can be seen in this figure that an oscillating circuit formed of a capacitor 6 and an induction coil 7 has been interposed on a supply connection 5 of the Electrode 1 and that the bias voltage Er has been shunted. by a large capacitor 8.
In such a system, for suitable values of Eo and Er, the voltages ap @ liqu @ es to the electrode systems 1 and 4 enclosed in a casing 9 inside which a vacuum has been created, we also obtain a negative resistance effect between points A and B, which makes it possible to maintain oscillations in the oscillating circuit 6 - 7. The frequency of these oscillations is conditioned by the value of the apparent capacitance between points A and B. If this capacitance is varied, this results in a variation in the frequency of said oscillations and it is noted that for suitable values of Eo and Er a domain is obtained where the frequency obtained is variable, without the amplitude of the oscillations varying.
A method of frequency modulation of the electric oscillation generated in the oscillating circuit has thus been obtained.
Obtaining a negative resistance effect between A and B is generally linked to the presence of very high frequency oscillations (micro-rays) along the oscillating electrode 4. It then occurs in the circuit. from electrode 1 a current Ir which for a certain range of value decreases when the negative voltage applied to this electrode decreases, which means that for these values we have the following equation:
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hence the negative resistance effect alluded to above.
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Another example of application is illustrated by figure 2.
This figure schematically represents the construction of a micro-ray telegraphy system / in which the variations of the carrier current are used on transmission without any modulation at intermediate frequency. This manipulation of the continuous wave (micro-rays) is obtained on emission by one of the known means, such as cutting and re-establishing one of the supply voltages of the emitting tube.
Figure 2 shows the receiver side. In this figure the microwave waves of frequency F are received on a doublet 13 connected to the control electrode 4 of the tube 9 which, as explained in connection with FIG. 1, constitutes a capacitor with variable dielectric constants between the electrodes 1- 2.
This capacitor, which is enclosed in the casing 9 inside which a vacuum has been carefully created, makes it possible to maintain oscillations at intermediate frequency f in the oscillating circuit 6-7. The frequency f of these oscillations depends on the amplitude of the frequency F of the inci.dent micro-rays.
A local oscillator 10 generates a frequency f1 which is made to beat with the frequency f for example by coupling the circuit 6-7 of the oscillator 10 with the aid of a transformer 12 to an ampli -ficator detector 14 whose flow is applied to the user device 15.
If we arrange so that in the absence of incident waves F, the frequency f1 is equal to the frequency f, when F appears the frequency f is modified. There is a beat between f and fi and the possibility of obtaining a signal. capable of operating a user apparatus 15 in the known manner. It will thus be possible to carry out communications in Morse with obtaining a sound signal or to use different beat frequencies and thus allow amplification on an intermediate frequency or even to add to the output a new detection giving signals capable of activating a device. recording device, for example a teleprinter.
We can notice that to obtain effects as intense as
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possible it is good: 1) for a determined intermediate frequency, to constitute the oscillating circuit 6-7 with a relatively low capacity.
2) to choose to increase the signal to background noise ratio an intermediate frequency f as high as possible.
It is quite obvious that the equality of the frequency fl with the frequency f in the absence of incident waves is not essential and that one could realize systems where one simply uses the change of the value of the beat frequency between the local oscillator fl and the intermediate frequency obtained in the absence of incident waves.
It is understood that capacitors with variable dielectric constants such as those which have just been described by way of example can be used in very different ways from those indicated here. For example, such capacitors could be used whenever it will be necessary to associate two oscillating systems with each other.
The; -rene, the shape given to these capacitors with variable voltage constants can vary according to the applications which one wishes to make of them, in particular one can use plane electrodes (plane symmetry ). The control electrode instead of being constituted by a helix 4 could then take the form of a broken zig-zag line. Conical symmetry electrode systems, etc. could also be used.
According to the invention, it is also possible to constitute condensers with more than two reinforcements and likewise means could be reviewed for conditioning the electronic clouds such as, for example, accelerating or concentrating electrodes.
CLAIMS.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.