Brevet FR2040193A1 — publié le 19710122

i 2040193 La présente invention due à M. Dominique HENRT concerne un tube à propagation d'onde à deux sorties. On connaît les tubes à propagation d'onde, dont on rappelle brièvement le principe de fonctionnement. De tels tubes consis On insiste par ailleurs sur un autre point concernant le fonctionnement de ces tubes particulièrement important du point de vue de l'invention. Un tube à propagation d'onde peut fonc— 20 tionner suivant deux régimes principaux. Tant que la puissance d'entrée augmentant, la puissance de sortie croit comme une fonction linéaire de la puissance d'entrée, le gain resta.nt constant, le tube fonctionne comme un amplificateur linéairej c'est le régime linéaire. Au delà de ce régime, lorsque la puissance d'en-25 trée continue à croître, la puissance de sortie fléchit, passe par un maximum, puis décroît ; le tube atteint le régime de saturation pour la puissance de sortie maximum avec le rendement optimum. La présente invention concerne un tube à propagation d'onde 30 permettant l'amplification simultanée de deux ou plusieurs ondes haute fréquence, de niveaux et de fréquences différentes, avec une intermodulation sans effet appréciable sur la puissance recueillie sur chacune des fréquences et avec le rendement opti- 69 12199 2 2040193 mua. Elle se rapporte plus particulièrement aux montages dans lesquels, pour une raison ou pour une autre, on est amené à injec-tetf à l'entrée du tube plusieurs ondes à des fréquences et à des niveaux différents. Un exemple en sera donné plus loin. 5 La présente, invention concerne un amplificateur à propaga tion d'onde utilisant l'interaction d'un faisceau électronique et d'une ligne à retard, alimenté à l'entrée par deux ou plusieurs ondes électro-magnétiques haute fréquence de niveaux et de fréquences différentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux ou 10 plusieurs sorties permettant de recueillir chacune l'onde amplifiée sur l'une desdites fréquences sans intermodulation appréciable avec les autres» L'invention sera mieux comprise en se reportant aux figures jointes qui représentent, les mêmes symboles désignant les mêmes 15 éléments î Fig. 1 : Une vue générale en coupe d'un tube à propagation d'onde de l'art connu, Pig. 2 : Une vue schématique d'un tube à propagation d'onde modifié suivant 1'invention montrant les éléments du 20 tube essentiels à la compréhension de son fonctionne ment . Pig. 3 : Une vue schématique d'un montage utilisant un.tube à propagation d'onde de l1invention. La figure 1 est une vue générale en coupe d'un tube auquel 25 s'applique l'invention. Cette figure montre un tube à propagation d'onde de l'art connu, La tube de la figure 1 comprend î un canon à électrons 1 émettant un faisceau d'électrons 2, une ligne à retard 3 traversée suivant son axe par le faisceau d'électrons 2 et couplée 30 en 4 à la source d'énergie (non représentée) haute fréquence à amplifier , et en 5 à la charge (non représentée) sur laquelle est recueillie l'énergie haute fréquence amplifiée. 6 représente le collecteur d'électrons et 7 un système de bobines ou d'aimants fournissant le champ magnétique nécessaire pour guider 35 le faisceau d'électrons 2 à travers la ligne à retard 3. 12199 3 2040193 L'atténuation indispensable pour le fonctionnement convenable du tube en amplificateur selon ce qui précède, n'a pas été représentée car elle est supposée réalisée, dans l'exemple de la figure 1 ,au sein de la ligne elle-même, soit par le choix du métal de 5 cette ligne, soit par un revêtement résistant de celle-ci et confondu avec elle. On ne décrira pas plus en détail le fonctionnement du tube de la figure 1 déjà rappelé plus haut. La figure 2 représente sous forme schématique le tube à 10 propagation d'onde de la figure 1 modifié suivant l'invention. On y retrouve avec les mêmes repères le canon, le faisceau d'électrons, le collecteur et la ligne à retard ; le dispositif de focalisation du faisceau électronique n*a pas été représenté sur cette vue schématique tandis qu'au contraire l'atténuation 15 de la ligne à retard a été figurée séparément par les éléments 8' et 8W. On voit sur cette figure que, contrairement à la disposition de l*art connu, la ligne à retard comprend deux tronçons séparés , 3' et 3" placés dans le prolongement l'un de l'autre. 20 L'onde haute fréquence à amplifier, qui comporte dans le cas du tube de l'invention deux composantes de fréquences f^ et f0 de niveaux différents est injectée à l'entrée du tube,dont le couplage avec la source haute fréquence est schématisé par les flèches f^ et fg . L'extrémité du premier tronçon de ligne 25 à retard 3* est couplée à un dispositif 9 dont la nature sera précisée plus loin, tandis que le deuxième tronçon 3" est couplé à un dispositif 10. Le tube de l'invention représenté figure 2 fonctionne comme suit : 30 Les ondes de fréquence f^ et -t ^-e niveaux très sen siblement différents (niveau f^ ^ niveau fg ) sont injectées à l'entrée du tube. Ces ondes subissent à la traversée du tronçon 3' de ligne à retard une amplification de l'ordre de celle obtenue avec un tube à propagation d'onde de l'art 35 connu, par exemple 40 db en puissance,environ. , . 69 12199 4 2040193 A ce niveau, le tronçon 3' fonctionne en régime linéaire, c'est à dire sans le phénomène de saturation évoqué plus haut, au cours duquel la puissance recueillie ne croît plus linéairement avec la puissance d'entrée. Dans ces conditions, on dispose 5 au niveau de la charge 9 sur les deux fréquences f^ et fg d'ondes haute fréquence amplifiées présentant une intermodulation mutuelle faible, le niveau le plus fort à la fréquence Î2 étant, à ce stade de l'amplification, encore insuffisant pour perturber sérieusement l'onde de fréquence f^. 10 Le dispositif 9 est conçu suivant l'art connu pour absorber la fréquence f^ et laisser passer la fréquence f^ . On dispose donc au niveau de cette charge après absorption de la fréquence f2 d'une onde amplifiée sur la fréquence f^ (flèche). Le faisceau d'électrons 2 continue sa trajectoire à travers 15 le tronçon de ligne à retard 3" vers le collecteur 6. Ce faisceau contient des composantes alternatives aux fréquences f^ et fj résultant de son passage dans le premier tronçon 3* de la ligne à retard. Ces composantes excitent des ondes électromagnétiques aux 20 mimes fréquences sur le tronçon de ligne à retard 3" et entrent en. interaction avec elles. L'amplification se. poursuit sur ces deux fréquences, et atteint dans la dernière partie du tronçon 3" le régime de saturation. De sorte que dans le dispositif 1.0, on dispose d'un niveau de puissance élevé sur la fréquence fg » 25 tandis que le niveau sur la fréquence f^ demeure très sensiblement plus faible. On observera en outre l'apparition de fréquences parasites dues à l'intermodulation de f^ et fg ; ces fréquences parasites sont d'un niveau très inférieur à celui de fg. Mais selon l'invention, le tronçon 3" n'est conçu que com-30 me un étage de puissance et la seule onde recueillie à l'extrémité de celui-ci est l'onde de fréquence saturée. C'est pourquoi l'intermodulation qu'elle risque d'exercer sur l'onde de fréquence est sans importance dans le cadre de l'invention. Le dispositif 10 est un filtre laissant passer f^ (flèche) et 12199 2040193 absorbant les autres fréquences. L'exemple numérique suivant donne les caractéristiques principales d'un tube de l'invention fonctionnant sous 2500 Y. et 25 mà. : 5 ft = 4 GHz f2 = 6 GHz Gain en puissance : - du premier tronçon : 40 db - du deuxième tronçon : 20 db Niveaux de sortie ï (db puissance) 10 - première sortie , fréquence f^ : - 20 dbm - deuxième sortie, fréquence fg : +40 dbm. Un cas d'application particulièrement important de l'invention est celui du changement de fréquence dans les transmissions radioélectriques utilisant des tubes à propagation d'onde. 15 Le tube de l'invention monté comme l'indique le schéma de la figure 3 permet, après changement de fréquence dans l'oscillateur local 11, et réinjection de l'onde à l'entrée du tube, d'obtenir à l'extrémité de celui-ci aux bornes du dispositif 10, couplé à, la deuxième sortie, une puissance élevée sur 20 la fréquence fg . On dispose ainsi, en un seul tube, d'un étage de puissance, changeur de fréquence, alors qu'avec les tubes de l'art connu, l'obtention du même niveau nécessiterait l'emploi de deux tubes à propagation d'onde encadrant le changeur de fréquence. 25 L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit mais admet des variantes. Il est possible en particulier de prévoir la ligne à retard 3 en un seul tronçon , la sortie intermédiaire vers le dispositif 9 se faisant par couplage avec la ligne à retard au moyen d'une boucle ou de plusieurs boucles enroulées 30 en hélice autour de l'axe de la ligne. Il est possible également, tout en restant dans le cadre de l'invention,de prévoir l'amplification de plus de deux ondes à fréquences et niveaux différents, chacune d'elles étant recueillie après amplification sur une sortie séparée,moyennant 35 des conditions de fonctionnement appropriées. De même toute variante accessible à l'homme de l-'art est comprise dans l'invention. 69 12199 6 2040193 SEV5N3ICÀTIONS 1. Amplificateur à propagation d'onde utilisant l'interaction d'un faisceau électronique et d'une ligne à retard'alimenté à l'entrée par deux ou plusieurs ondes électromagnétiques haute fréquence de niveaux et de fréquences différentes, caractérisé 5 en ce qu'il comporte deux ou plusieurs sorties permettant de recueillir chacune l'onde amplifiée sur l'une desdites fréquences sans intermodulation appréciable avec les autres. 2. Amplificateur à propagation d'onde suivant 1 alimenté par deux ondes électro-magnétiques de fréquences f^ et > Ie niveau 10 de f^ étant très inférieur au niveau de fg> à deux sorties, dans lequel la partie du tube comprise entre ladite entrée et la première sortie fonctionne en régime linéaire pour l'onde de fréquence f.. et la partie comprise entre la pi*emière sortie et la deuxième dite sortie en régime de saturation pour l'onde de fré- 15 quence fg • 3. Amplificateur à propagation d'onde suivant 2 o.ans lequel la ligne à retard dudit amplificateur est constituée de demi tronçons séparés traversés successivement par ledit faisceau électronique, la première sortie étant couplée avee ladite ligne è. rs- 20 tard à l'extrémité dudit premier tronçon et la seconde à l'extrémité dudit second tronçon. 4. Amplificateur à propagation d'onde suivant 2 et 3 dans lequel la puissance à la fréquence f^ recueillie dans la première dite sortie est réinjectée à l'entrée du tube après changement de 25 fréquence ti'ansformant la fréquence f^ en fréquence x^ .