Brevet FR2061689A1 — publié le 19710625

i. 2061689 La présente invention se rapporte à des tubes à décharge électronique et, plus particulièrement, à des tubes à décharge électronique du type utilisant des systèmes, ainsi dénommés, à champ magnétique périodique. Probablement, le meilleur exemple 5 connu de tubes de ce type est fourni par les tubes à ondes progressives. Les électrons depuis la cathode d'un tube à ondes progressives normalement connu, sont accélérés par un champ électrostatique, concentrés oufocaUsésen un faisceau électronique et finale-10 ment collectés par un collecteur. Pour un fonctionnement correct, le faisceau électronique doit être contraint à s'étendre dans une région définie approximativement autour de l'axe du tube. A la gauche d'eux-mêmes, les électrons jailliront naturellement latéralement par répulsion mutuelle et une concentration ou focalisation 15 propre du faisceau ne pourra être obtenue. La pratique courante est d'empêcher ceci par un champ de focalisation magnétique axial produit par des aimants en forme d'anneau entourant l'enveloppe du tube. Un tel champ peut être produit par un système magnétique tabulaire simple, mais ceci a le défaut de produire une grande fuite 20 de flux magnétique. Pour cette raison, la focalisation ou concentration est communément effectuée par un système magnétique périodique comprenant un nombre d'aimants permanents et de pièces polaires en succession alternée de polarité (c'est-à-dire avec des aimants voisins en un agencement de polarités opposées) le long de 25 l'axe. Un système magnétique périodique connu typique de cette nature est représenté dans la figure 1 des dessins ei-joints. Cette figure représente une partie du système magnétique proche du guide d'ondes 1 d'entrée ou de sortie normalement prévu, les aimants permanents étant représentés en 2 et leurs pièces polaires en 3. 30 La référence T désigne une partie d'un tube de support qui entoure coaxialement l'enveloppe (non représentée) du tube. On verra qu'avec est agencement le guide d'ondes (il peut ê-tre soit le guide d'entrée, soit le guide de sortie) est interposé entre deux des aimants permanents qui sont, en conséquences plus 35 espacés l'un de l'autre le long ds l'axe du tube que les autres aimants voisins. Un tel espacement supplémentaire résulte en une hésitation dans la périodicité du champ magnétique et ceci agit au détriment de l'obtention d'une focalisation ou concentration correcte. L'effet sur le faisceau dépend largement de la densité 40 du courant du faisceau,de la vitesse moyenne des électrons de ce 70 33074 2. 2061689 lui-cl et des dimensions relatives du" guide, g3-ondes et des aimants. Dans la pratique courante actuellei la dimension du guide d'ondes dans la direction parallèle à l'axe du tube est' réduite autant que possible en vue de garder l'hésitation ou l'interruption du champ 5 magnétique aussi petiteque possible. Côci est en pratique un expédient satisfaisant pour le cas de tubes prévus'pour des fréquences relativement basses* car, avec de tels tubes, lés dimensions des tubes sont relativement grandes et l'effet de perturbation dû aux guides d'ondes insérés est suffisamment petit pour ne pas af-10 fecter sérieusement le fonctionnement propre du tube. Cependant,, ceci n'est pas le cas avec des tubes à fréquence élevée, (c'est-à-dire des tubes pour un fonctionnement à des fréquences de l'ordre de 6 GHs/s ou plus élevées et à des niveaux de puissance au-desscus de 25 W) la période d'inversion du système â champ magné-15 tique de focalisation étant petite et les guides d'ondes de sorti© et d'entré® produisant une Interruption sérieuse affectant de façon inverse le fonctionnement du tube, La figure 2 des dessins ci-joints représente le genre de perturbation obtenue dans de tels cas, où il existe, comme on le ver-20 i*a, une région marquée dans le voisinage du guide inséré où le champ magnétique est sous commande réduite et tend à diverger depuis l'axe. (Cette région est représentée dans la partie de la figure 2 verticalement proche de la représentation du guide dans la figure l). 25 Un procédé connu pour éviter ou réduire cet effet consiste à fournir des aimants en forme de barre supplémentaires situés de façon appropriée à proximité d'un guide inséré avec leurs axes parallèles à l'axe du tube et leurs polarités opposées à celles des aimants voisins les plus proches^ les aimants supplémentaires é-30 tant de dimensions telles et ainsi agencés pour compenser de façon aussi approchée que possible 1'irrégularité, due au guide inséré,, de l'espacement des aimants du système périodique. Cet expédient a, cependant, le sérieux désavantage pratique de rendre 1g système magnétique de dimensions considérablement plus grandes en 35 section. La présente invention tente de surmonter ou de réduire de façon sensible la perturbation du champ d'un système magnétique périodique dans un tube du type auquel on s'est référés (particulièrement, un tube à ondes progressives à fréquence élevée) sans . 40 introduire les défauts de l'expédient connu de l'utilisation d'ai 70 33074 3" 2061689 mants supplémentaires. Selon la présente invention, un tube à décharge électronique utilisant un système à champ magnétique périodique comporte au moins une paire d'aimants adjacents avec un espacement plus 5 grand dans la direction axiale que celui employé entre les aimants d'autres paires voisines, dans lesquels la perturbation du champ, due à cet espacement plus grand, est réduite ou empêchée en fournissant seulement une pièce polaire interposée entre les deux aimants qui sont de part et d'autre dudit espacement "plus grand, ladite 10 pièce polaire étant voisine à l'un desdits aimants de façon à ce que l'espacement soit à gauche entre ladite pièce polaire et ledit autre aimant. De préférence, il existe deux pièces polaires supplémentaires à ladite pièce polaire interposée et chacune est adjacente à 15 l'un ou l'autre des deux aimants et extérieurement à ceux-ci par rapport à leur espacement, les deux pièces polaires étant de section en forme de L, les deux bases des L s'étendant vers ledit espacement . De préférence, en mettant en oeuvre la présente invention, 20 l'espacement décrit ci-dessus est utilisé pour accepter un guide d'ondes d'entrée ou de sortie. La présente invention sera de plus représentée et décrite en référence aux figures 3 et 4 des dessins ci-joints, dans lesquels la figure 3 est une partie schématique représentant l'agen-25 cernent d'aimants d'un exemple de réalisation de la présente invention, et la figure 4, qui doit être comparée avec la figure 2, é-tant donnée pour représenter le genre d'amélioration que l'on peut obtenir avec l'aide de la présente invention. En se référant à la figure 3> qui est une vue semblable à 30 celle de la figure 1 (représentant un agencement connu), le système d'aimants périodique comporte alternativement des aimants permanents 2 sous forme de couronne à pôles, séparés les uns des autres par des pièces polaires 3, 4 et 5. Une seule partie du système d'aimants périodique est représentée et (sauf dans le cas où 35 des guides d'ondes d'entrée et de sortie sont interposés) les pièces polaires sont de section en T inversé, c'est-à-dire comme la pièce polaire 3. Un guide d'ondes interposé est représenté en 1 (il peut être soit un guide d'ondes d'entrée, soit un guide d'ondes de sortie d'un tube à ondes progressives) et du fait de son 40 interposition, les aimants 2 de part et d'autre de celui-ci ont 70 33074 2061689 un espacement plus grand longitudinalement que celui généralement adopté sur les systèmes périodiques. Dans un agencement connu, tel que représenté dans la figure 1, ceci causera une perturbation du champ comme représenté par la figure 2. Cependant, dans l'ex-5 emple de réalisation de la figure ~5, on représente un agencement asymétrique sur chaque côté du guide interposé, l'asymétrie étant choisie pour compenser la perturbation qui se produirait autrement Cette asymétrie est effectuée dans l'exemple de réalisation représenté de la figure 3 en fournissant une pièce polaire sur un côté 10 seulement du guide 1 entre ledit guide et l'aimant 2 sur un côté de celui-ci mais sans pièce polaire sur l'autre côté dudit guide entre lui et l'aimant le plus proche 2 sur ce côté. Cette pièce polaire est la pièce polaire 5. Elle est toujours annulaire mais possède un petit "gradin", tel que représenté, pour placer le gui-15 de 1. Egalement, les pièces polaires suivantes extérieurement (les pièces polaires 4) sont de section sous forme de L avec les bases des L vers l'espacement où le guide d'ondes est interposé. Les dimensions présentes pour assurer une perturbation minimum peuvent être choisies selon des principes connus, mais en pratique, il est 20 probablement aisé de choisir ou d'effectuer une conception par expérimentation et faute. Par une conception appropriée, il est possible d'effectuer une approximation très approchée à la perturbation zéro, tel que représenté graphiquement sur la figure 4. Dans la pratique, la pièce polaire 4 de section en L sur le 25 même côté du guide d'ondes 1 que la pièce polaire 5 peut être remplacée par une pièce polaire de section sous forme de T renversé (comme la pièce polaire 3) mais avec une petite dégradation de la concentration ou de la focalisation. Bien que l'application principale de la présente invention 30 soit donnée pour les tubes à ondes progressives, cette dernière peut être également applicable à d'autres tubes du type auquel on s'est référé -particulièrement aux klystrons. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire sus-.35 ceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'hoia me. de l'art. 70 33074 5. 2061689 REVENDICATIONS 1 - Tube à décharge électronique utilisant tin système à champ magnétique périodique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une paire d'aimants voisins avec des espacements plus 5 grands dans la direction axiale que celui utilisé entre les aimants d'autres paires voisines où la pertubation du champ, due à cet espacement plus grand,.est réduite ou empêchée en fournissant seulement une pièce polaire interposée entre les deux aimants qui sont de chaque côté dudit espacement plus grand, cette pièce polaire 10 étant voisine de l'un des aimants de façon que cet espacement soit à gauche entre ladite pièce polaire et ledit autre aimant. 2 - Tube à décharge électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux pièces polaires supplémentaires à la pièce polaire interposée et chacune étant voisine de 15 l'un ou l'autre des deux aimants et extérieurement à ceux-ci par rapport à leur espacement, lesdites. pièces polaires étant de section sous forme de L avec les bases des L s'étendant vers ledit espacement. 3 - Tube à décharge électronique selon l'une des revendi-20 cations 1 ou 2, caractérisé en ce que l'espacement est utilisé pour accepter un guide d'ondes d'entrée ou de sortie. 4 - A titre de produits industriels nouveaux, tubes à ondes progressives, klystrons, et autres tubes du type possédant des systèmes à champ magnétique.