Brevet FR2011367A1 — publié le 19700227

56" • 1 .201.1367 * -i Jusqu'à maintenant des tubes oscillateurs de "type reflex étalent munis d'une roue comportant des cames disposées radiale-ment et agencées pour entrer successivement en contact avec un toucheau accouplé à line vis d'accord située dans la cavité externe de l'oscillateur reflex .Dans un mode de réalisation de type connu, il est prévu un levier accouplé au toucheau de came et , par actionnement manuel du levier;, le toucheau est séparé de la came pour permettre une rotation de la roue dans une nouvelle position d'accord correspondant à une fréquence différente .Bien 10 qu'un tel dispositif soit approprié pour accorder des oscillateurs reflex dans lesquels la roue à cames peut entourer complètement la cavité externe du tube reflex , Il ne convient généralement pas pour être utilisé dans des tubes amplificateurs klystrons-à cavités multiples où plusieurs dispositifs d'accord du type-15 précité devraient être accouplés et où un dispositif à plaque et bobine de concentration de faisceau magnétique est disposé à proximité Immédiate du corps du tube le long d'au moins deux côtés de ce corps . Les tubes amplificateurs lçlystron à cavités multiples ont 20 été jusqu'à maintenant accordés par une commande unique . Plus particulièrement un tube de type connu comprend un cabestan placé à une extrémité du tube et sur lequel sont enroulées plusieurs bandes métalliques s'étendant dans le sens longitudinal du tube jusqu'à des éléments d'accord de cavité sélectionnés de manière 25 à déplacer par translation ces éléments d'accord en fonction de la rotation du cabestan.Les parties du cabestan situées en dessous des bandes respectives sont profilées sur sa périphérie de façon à former une eame assurant une compensation des différents taux d'accord des divers éléments d'accord de cavité en vue de former 30 un dispositif d'accord désiré agissant dans une bande d'accord relativement large .Un ensemble formé d'un tube et d'un dispositif d'accord du type précité a été décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 132 280 délivré le 5 Mal 196^ .Le problème posé par ce dispositif d'accord est qu'il est extrême-35 ment difficile de maintenir le degré élevé de précision nécessaire dans le réglage des différents éléments d'accord lorsque les toucheaux de came sont constitués par des bandes flexibles et s'étendent sur toute la longueur du tube . En conséquence , 11 est nécessaire de mettre au point un 40. dispositif d'accord.à commande unique perfectionné pour tubes 69 19756 2 . 2011367 amplificateurs hyperfréqueâéès;i'>eaTlté& multiples. L'invention-a pour but de fournir un dispositif d'accord à commande unique perfectionné pour tubes amplificateurs hyper-fréquence à cavités multiples . S Suivant une. caractéristique de l'invention, .11 est prévu dans un tube amplificateur hyperfréquence à cavités multiples plusieurs roues à cames tournantes, a,ggouplées mécaniquement de façon à tourner en synchronisme, chaque roue portant un jeu de caires destiné à solliciter un jeu d® toucheaux de came reliés à des éléments d'accord de cavités et comprenant des moyens pour séparer les toucheaux des cames et pour empêcher les roues à cames de tourner pendant que les toucheaux sont en contact avec les cames en vue de réduire 1'usure des surfaces de contact des cames et des toucheaux, ce qui permet d'accorder avec précision 15 et de façon répétitive le tube amplificateur hyperfréquence sur certaines fréquences pré-sélectionnées dans une bande de fréquences . Suivant une autre caractéristique de l'invention, les roues à cames sont des pignons d'un train d'engrenages qui sont en 20 pfcise, les roues à cames étant à peu près coplanalres et étant disposées dans un plan parallèle au trajet du faisceau, les toucheaux de cames étant orientés transversalement par rapport au trajet du faisceau et étant en contact avec les cames portées par les roues . 25 Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, les toucheaux de cames sont amenés en contact avec les oames et écartés de celles-ci à l'aide de plusieurs pistons hydrauliques asservis reliés aux toucheaux respectifs> les pistons asservis étant en communication avec un piston hydraulique principal de 3° manière qu'un mouvement de ce piston principal commad.de le mouvement des pistons asservis et des toucheaux de came correspondants . • D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivra faite en référence aux y.\ dessins annexés dans lesquels : la Flg.l est une vue longitudinale, en partie en coupe d'une partie d'un tube Klystron h cavités multiples suivant l'invention j la Fig.2 est une coupe à plus grande échelle suivant la 40 ligne 2-2 de la Fig.l ; 6AD ORIGINAL 69 19756 5 2011367 "la Fig.3 est une coupe transversale suivant la ligne 3-3 de la Fig.l ; la Fig.4 est une représentation graphique donnant le gain en fonction de la fréquence pour le tube amplificateur de la 5 Fig.l et mettant en évidence les différents canaux accordés ; la Fig.5 est une vue similaire à celle de la Fig.3 et montrant une variante du dispositif d'accord suivant l'invention . Sur la F£g.l, on a représenté un tube amplificateur klystron 1 à cavités multiples présentant les caractéristiques de 1 in-0 vention .L'amplificateur klystron 1 comprend uh canon électronique 2 placé à une extrémité du tube pour engendrer et projeter un faisceau d'électrons 3 suivant un trajet déterminé en direction d'un collecteur 4 placé à l'autre extrémité du tube de manière à collecter et dissiper l'énergie du faisceau . Plusieurs 5 résonateurs 5 à cavité rentrante sont répartis axialement le long du trajet 3 du faisceau de façon à exercer successivement une action électro-magnétique sur le faiceau d'électrons . Une énergie hyperfréquence d'entrée à amplifier est appliquée à la cavité amont 5' à l'aide d'un guide d'ondes d'entrée 6 !0 contenant une fenêtre hyperfréquence 7. L'énergie hyperfréquence d'entrée excite le résonateur 5' de façon à assurer une modulation de la vitesse du faisceau électronique 3. ©agis l'espace de glissement 8 exempt de champ, situé entre la cavité amont 51 et la cavité suivante 5, la modulation de vitesse est transformée >5 en une modulation de densité du courant du faisceau qui excite le second résonateur 5. Les champs du second résonateur 5 excité servent en outre à moduler la vitesse du faisceau VCe processus est répété dans deux résonateurs additionnels successifs à cavité, non représentés, de façon à augmenter encore la modulation >0 de densité de courant du faisceau lorsqu'il pénètre dans la cavité finale ou de sortie 5" .Le faisceau d'électrons groupés excite le résonateur de sortie 5" et l'énergie hyperfréquence produite dans le résonateur excité est extraite par un iris de couplage de sortie 9 et elle est transmise par l'intermédiaire >5 d'un guide d'ondes de sortie 11 contenant une fenêtre hyperfréquence 12,à un dispositif d'utilisation ou charge approprié non représenté . _ Un dispositif électro-magnétique 13 de concentration de faisceau est placé coaxialement au tube 1 de manière à produire 1-0 un champ magnétique de concentration de faisceau dirigé axiale- 69 19756 2011367 .~ent à l'intérieur du parcours suivi par le faisceau entre une paire On va maintenant décrire de façon plus détaillée la partie 35 externe du dispositif d'accord 21 en référence aux Fig.l à 3. La partie externe du dispositif d'accord 21 comprend un plateau rectangulaire 25 supportant plusieurs roues 26 à cames montées à rotation sur le côté Inférieur du plateau 25. Les roues à cames 26 ont la forme d'engrenages qui sont en prise de façon à cons-i^O tltuer un train d'engrenages tel que celui de la Fig.2 .Plu- BAD ORIGINAL 19756 5 •,201 1 367 3'eurs carnes 27 en forme de vis sont vissées- dans les périphéries des roues 26. Les vis 2? s'étendant dans le. sens axial des roues 26 de manière à entrer en contact avec la surface supérieure de toucheaux 28 munis à leurs extrémités inférieures de parties 29 en forme de douille destinées à recevoir l'extrémité extérieure du plongeur d'accord 23. Une vis de réglage 29a traverse la partie 2'} en forme de -douille du toucheau de came 2& de façon à bloquer étroitement le plongeur 23 sur le toucheau 28.Le plateau 25 est fixé sur un second plateau 31 par l'intermédiaire d'entretoises 32 .Le second plateau 31 est fixé sur le corps 16 du tube par l'intermédiaire d'entretoises 33. Une plaque 34 est suspendue en dessous du plateau 31 par l'intermédiaire de trois tiges filetées 35- °es pignons .36 sont fixés sur les tiges filetées 35 et sont reliés entre eux par une chaîne 37- Une des tiges filetées 35' comprend un prolongement 36 qui est engagé dans un trou ménagé dans le plateau 25 et.qui est muni à son extrémité extérieure d'un bouton 39 permettant la rotation de la tige filetée 35' et par conséquent la rotation des trois vis 35 par l'intermédiaire de la chaîne 37. Les tiges filetées 35 sont vissées dans des trous 4i filetés dans la plaque 3^ et bloquées en déplacement axial par des bagues d'arrêt, hon représentées .En conséquence, une rotation du bouton 39 provoque un déplacement de la plaque 34 parallèlement à l'axe des toucheaux de came 28, comme indiqué par les flèches 42. La plaque 34 est reliée aux toucheaux 28 par plusieurs lames de ressort 43 qui sont maintenues à leurs extrémités par l'intermédiaire de tiges 44 servant à bloquer contre la plaque 34-les extrémités recourbées vers le bas des lames 43.Les parties centrales des lames de ressort 43 sont fixées sur les toucheaux 26 par des bagues d'arrêt , non représentées . Un bouton 46 ^e sélection de canaux est relié à l'extrémité ^'une tige d'entraînement ^7 tournante, portée par le plateau 25. Un pignon d'entraînement - est fixé sur la tige 47 et. est en prise avec les dents d'une des roues à cames de façon que, par rotation du bouton 46 de sélection de canaux,les roues 26 en prise soient entraînées en synchronisme afin de faire avancer des vis 27 successives en position sur les toucheaux 28. Un taquet d'arrêt 51 est fixé sur la plaque 34 et il comprend une fente transversale 52 dans laquelle peut passer l'extrémité aplatie de la tige d 'entraînement du sélecteur de canaux . Le taquet d'arrêt 51 BAB ORIGINAL j 69 19756 6 2011367 empêche une rotation de la tige 47 jusqu'à ce que la plaque ait reculé suffisamment pour que l'extrémité aplatie de la tige 47 sorte de la fente 52 ménagée dans, le taquet 51.La fente 52 est -suffisamment profonde pour que, avant que la tige ^7 soit dégagée 5 du taquet 51, la surface active de l'extrémité du toucheau 28 soit suffisamment écartée des extrémités des cames 27 pour empêcher la came 27 la plus longue d'entrer en contact avec l'extrémité du toucheau 26. Un cadran 53 d'indication de canaux est relié à une des roues 10 à cames 26 de façon à tourner en synchronisme avec les roues 26. Le plateau 25 supportant les cames comprend une rangée-d'orifices d'accès 55 alignés axialement avec les extrémités des toucheaux 28 de façon que les vis 27 formant came puissent être réglées à l'aide d'un tournevis qui atteint les vis 27" au travers 15 des trous d'accès 55.Un carter 56 en tôle recouvre le dispositif d'accord externe 21 et porte des repères d'indication de canaux , comme indiqué sur la Fig.2, de façon à identifier les différents-canaux correspondant aux positions d'un jeu de vis 27 formant cames . 20 En fonctionnement le bouton de commande 39 est tourné pour que la plaque J4 écarte le toucheau 28 des vis 27. La position de retrait est indiquée en traits interrompus sur les Fig. Le bouton 46 de sélection de canaux est ensuite tourné de façon à faire avancer un groupe prédéterminé de vis 27 formant cames dans des po-25 sltions alignées axialement au-dessus des toucheaux 28 .Le bouton de commande 39 est ensuite tourné en sens Inverse pour que la plaque soit déplacé vers le plateau 25, ce qui amène le toucheau 28 sn contact avec les extrémités du groupe présélectionné de vis 27 formant cames .Une fois établi le contact entre les extréml-30 tés des vis 27 et le toucheau 28, le bouton de commande 38 est tourné jusqu'à ce quQ la lame de ressort 45 soit suffisamment déformée par flexion, comme indiqué sur le dessin, pour exercer une pression appropriée entre le toucheau 28 sollicité et les surfaces des vis 27. Ce cette façon, on obtient un positionnement 35 très .précis de l'élément d'accord 22 à l'intérieur de chaque résonateur 5 sans produire sur le toucheau 28 ou sur la vis 27 une usure susceptible de modifier la position de l'élément d'accord . Cans un amplificateur à klystron à cavités multiples tel que 4C celui de la Fig.4 , le tube présente une largeur de bande instanBAD ORIGINAL 69 19756 2011367 tanée d'environ 60 MHz entre des points à -1 db dans un canal donné . Les fréquences centrales des canaux , représentées par les nombres 1 à 10, sont accordables dans une bande relativement large, par exemple de 500 MHz .Pour une fréquence de canal donnée, où la 5 fréquence de canal est la fréquence centrale de la bande passante du tube 1, les cavités 5 sont accordées sur des fréquences légèrement différentes dans la bande passante .Plus particulièrement la première et la dernière cavité 5' et 5" sont par exemple accordées sur la fréquence centrale du canal alors que la seconde 10 et la troisième cavités sont accordées sur des fréquences supé -rieure et inférieure à la fréquence centrale du canal'- *'à peu près la même valeur, par exemple de 25 MHz. La quatrième cavité est accordée au-delà du bord supérieur de la bande passante , à savoir une fréquence supérieure d'environ 40 MHz à la fréquence 15 centrale du canal .11 est souhaitable de maintenir cet écart relatif de fréquences dans la large bande de canaux présentant une largeur de bande d'environ 500 MHz .Cependant, chaque élément d'accord de cavité 22 présente un taux d'accord légèrement différent et en conséquence il doit être réglé avec précision dans 20 "une position déterminée , à moins de quelques dixièmes de millimètres près pour chaque réglage du tube sur un canal donné.Daçis toute la bande d'accord du tube, c'est-à-dire du premier au dernier canal , l'élément d'accord de cavité correspondant se déplace d'environ 1,5 à 1,7 mm et sa position doit être déterminée 25 avec précision à quelques dixièmes de millimètres près .Le réglage précus des vis 27 formant cames est exécuté en contrôlant les caractéristiques de bande passante à la sortie du tube pour chacun des canaux et en réglant chacune des vis 27 pour obtenir la réponse désirée .Les vis 27 sont bloquées en position par une 30 bague 6l en "Nylon" , fixée sur le côté inférieur des roues 26. La bague en "Nylon" est percée et filetée de manière à venir se visser sur les vis 27 qui traversent alors la roue 26 et la bague 61. Sur la Fig.5, on a représenté une variante du dispositif 55 d'accord externe 21 selon l'invention .Plus particulièrement, le dispositif 21 est sensiblement identique à celui des Fig. 1 à 3, à l'exception du fait que la plaque 34 et les lames de ressort sont remplacées par un piston hydraulique principal 66 et plusieurs pistons asservis 68. En particulier, il est prévu un 40 bloc hydraulique 60 fixé sur le corps 16 du tube 1 par l'inter- 69 19756 a I 3 6 7 inédiaire d'entretoises 33.Le plateau 25 supportant les eames est soutenu par le bloc hydraulique 60 par l'intermédiaire d'entre- toises 32. Le bloc hydraulique 60 comprend un maître-cylindre 62 et plusieurs cylindres asservis 63, à savoir un cylindre 63 pour 5 chacun des éléments d'accord de cavité 22. Des conduits 64 et 65 assurent les liaisons entre le maître-cylindre 62 et chaque cylindre asservi 63. Le piston principal 66 est fixé sur une tige 38 animée d'un mouvement de translation axiale et qui est vissée dans un trou 67 fileté dans le plateau 25. Les pistons asservis 10 68 sont fixés chacun sur les tiges de toucheaux 28. L'étanchéité des tiges 28 et 38 par rapport au bloc hydraulique est assurée par des bagues toriques 69 tandis que l'étanchéité des pistons 66 et 68 par rapport aux surfaces intérieures des cylindres 62 et 63 est assurée respectivement par des bagues toriques 70 et 15 71. Une-chambre 72 de décharge de pression est prévue à l'intérieur du bloc hydraulique 60 et elle communique avec chaque cylindre asservi 63 par l'intermédiaire de conduits 73. La chambre 72 de décharge de pression contient deux pistons hydrauli-20 ques 75 dont l'étanchéité par rapport à la surface intérieure de la chambre 72 est assurée par des bagues toriques 74. Un ressort de compression 76 est placé entre les deux pistons 75 de façon à les pousser contre des tétons axiaux et centraux 77 servant de butées aux extrémités du cylindre 72. 25 Le taquet d'arrêt 51 est fixé sur l'extrémité d'un bras 79 porté par l'extrémité supérieure de la tige de toucheau de came 28 par l'intermédiaire de deux bagues d'arrêt 8l. Deux guides 82 fixés sur le bloc 60 traversent des trous alignés ménagés dans le bras 79 de façon à empêcher une torsion du bras 79 autour de 50 la tige de toucheau 28. En fonctionnement, le bouton de commande 39 est tourné dans un sens permettant de faire sortir la tige d'entraînement principal 38 hors du maître-cylindre 62, en provoquant un refoulement de fluide dans les conduits 65 en vue de pousser les pistons as--35 servis 68 vers le bas et d'assurer l'écartement du toucheau 28 par rapport aux cames 27. Dans le cas où une pression excessive a tendance à s'établir, par exemple sous l'effet d'un objet qui empêche le mouvement des tiges de toucheau de came 28, le ressort 76 de décharge de pression est comprimé de façon à éviter qu'une ij.0 pression excessive soit produite dans le circuit .Lorsque le 69 19756 9 2011367 piston principal 66 a suffisamment recu§.a de manière que les tiges de toucheau aient été déplacées en arrière pour sortir la tige 47 de sélection de canaux de la fente d'arrêt 52, le bouton 46 de sélection de canaux peut être tourné pour faire entrer en 5 contact le groupe correct de cames 27 avec les extrémités des toucheaux 28. Le bouton de commande 39 est ensuite tourné dans un sens faisant déplacer le piston principal 66 vers le bas en vue de refouler du fluide par le conduit 64 ®t d'exercer une poussée sur le côté Inférieur du piston asservi 68, ce qui provoque 10 un déplacement des tiges de toucheau 28 vers le haut en les amenant en contact avec les extrémités inférieures des cames 27 . Lors de l'entrée en contact des toucheaux 28 avec les vis 27, 1© bouton de commande 39 est tourné dans le même sens de façon à établir une pression hydraulique, déterminée par la compression 15 du ressort 76, ce qui applique les toucheaux 28 en contact étroit avec les cames 27 et assure un positionnement préicls des toucheaux 28 et par conséquent des éléments d'accord 22 dans chacun des résonateurs 5. Le dispositif d'accord à commande unique selon l'invention 20 est en particulier applicable pour accorder un tube amplificateur Klystron sur cet-tains canaux sélectionnés à l'avance en vue d'éliminer les encombrements dans des communications avec tes satelii-fc© s /ou bien de modifier la fréquence d'un radar pour éviter le brouillage ou des parasites .En séparant les surfaces actives des tou-25 cheaux 28 et des cames 27 avant qu'un réglage soit exécuté par rotation des cames 27, on évite une usure sur les surfaces actives des cames, ce qui permet d'obtenir des réglages de fréquence précis pendant un grand nombre de cycles de fonctionnement du dis -positif d'accord . 69 19756 -10 2011367 REVENDICATIONS 1-Dispositif d'accord à commande unique d'un tube amplificateur hyperfréquence à cavités multiples, comprenant un canon électronique produisant et dirigeant un faisceau d'électrons sui-5 vant un trajet allongé, un collecteur placé à l'autre extrémité du trajet de façon à collecter et dissiper l'énergie du faisceau, plusieurs résonateurs à cavités répartis le long du trajet de manière à exercer des actions électromagnétiques successives sur le faisceau pour assurer sa modulation, de vitesse, des moyens 10 pour extraire une énergie hyperfréquence du faisceau en vue de la transmettre à un dispositif d'utilisation, le dispositif d'accord étant associé à plusieurs des résonateurs à cavités pour accorder la fréquence desdites cavités et pour aecorder la fréquence centrale de la bande passante Instantanée de l'amplificateur dans 15 une bande de fréquence plus large , ce dispositif d'accord étaçit caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs roues à cames tournantes reliées entre elles mécaniquement de façon à tourner en synchronisme, chaque roue portant un groupe de cames, plusieurs toucheaux de cames, chaque toucheau étant relié à 1'un des élé-20 ments d'accord et s'étendant transversalement par rapport au trajet du faisceau de façon à entrer en contact avec l'une des cames de l'un des groupes en vue d'accorder le résonateur à cavité respectif sur une certaine fréquence en fonction de la position de la came respective dudit groupe, des moyens pour séparer les tou-25 cheaux des cames et pour empêcher les roues à cames de tourner pendant que les toucheaux sont en contact avec les cames en vue de réduire l'usure des surfaces de contact des cames et des toucheaux, ce qui permet d'accorder avec précision le tube amplificateur hyperfréquence sur certains canai*. pré-sélectionnés dans 30 une bande de fréquences . 2-DisposItif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les roues à cames sont formées par des engrenages en prise d'un train d'engrenages » 3-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce 35 que les roues sont à peu près coplanalres et situées dans un plan parallèle au trajet du faisceau électronique . 4-DispositIf selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour appliquer les toucheaux en contact avec les cames . 40 5-Dispositif selon, la revendication 4, caractérisé ep. ce 69 19756 11 2011367 que lesdits moyens d'application des toucheaux contre les cames comprennent plusieurs lames de ressort, l'une des lames étant reliée à un toucheau de came correspondant . 6-Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce 5 que les moyens d'application des toucheaux contre les cames comprennent plusieurs pistons hydrauliques asservis, chacun des pistons Asservis étant accouplé à un toucheau correspondant des cylindres contenant lesdits pistons asservis, chaque piston étant monté dans son cylindre de manière étanche et pouvant coulisser 10 dans ce dernier, des moyens pour introduire sélectivement un fluide d'un côté ou de l'autre des pistons asservis de façon à déplacer sélectivement lesdits toucheaux pour les rapprocher ou les écarter des cames . 7-Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce 15 que les moyens permettant l'introduction sélective d'un fluide dans les cylindres contenant les pistons asservis comprennent un maître-cylindre communiquant avec les différents cylindres à pistons asservis, un piston principal situé dans ledit maître-cylindre, des moyens pour déplacer sélectivement le piston prin-20 cipal en vue d'obliger les pistons asservis et les toucheaux accouplés à s'écarter ou à se rapprocher des cames en fonction du mouvement du piston principal . 8-Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est prévu un dispositif de décharge de pression relié au 25 maître-cylindre de façon à empêcher qu'une pression excessive soit exercée sur les cames et les toucheaux .