Brevet FR2337936A1 — publié le 19770805

La présente invention concerne un circuit à cavités couplées pour micro-ondes à basse vitesse de phase pour des tubes à ondes progressives et, plus particulièrement, elle concerne un circuit à cavités couplées pour micro-ondes à basse vitesse de phase (ou d'interaction) qui est muni localement d'un absorbeur de microondes. En général, un tube à ondes progressives est composé d'un canon à électrons pour émettre un faisceau d'électrons, d'un électroaimant ou d'un aimant permanent pour produire un champ magnétique pour focaliser le faisceau d'électrons, d'un circuit de micro-ondes à basse vitesse de phase comportant une section de couplage d'entrée et une section de couplage de sortie, et d'un collecteur pour capturer le faisceau d'électrons. Parmi ces composants, le circuit à basse vitesse de phase agit pour réduire la vitesse de propagation de l'onde du signal d'entrée appliqué par 11 intermédiaire de la section de couplage d'entrée, b une valeur aussi faible que la vitesse du faisceau d'électrons et pour provoquer ainsi l'interaction entre l'onde du signal d'entrée et le faisceau d'électrons.Selon cette interaction, le faisceau d t électron a sa vitesse modulée par l'onde du signal d'entrée, provoquant le groupement du faisceau d'électrons. Puisque l'énergie du faisceau d'électrons groupé est communiquée à l'onde du signal d'entrée qui se propage, une onde de signal amplifiée est obtenue à une extrémité de sortie du circuit à basse vitesse de phase. De cette manière, dans le circuit à basse vitesse de phase, l'onde du signal d'entrée est amplifiée par l'interaction entre le faisceau d'électrons et l'onde du signal d'entrée, mais dans le cas où il y a un désaccord d'impédance entre le circuit à basse vitesse de phase et la section de couplage de sortie, une partie de l'onde du signal amplifié est réfléchie et est renvoyée à la section de couplage d'entrée par le circuit à basse vitesse de phase.En outre, s'il existe un désaccord d'impédance entre la section de couplage d'entrée et le circuit à basse vitesse de phase, l'onde réfléchie qui est réfléchie au niveau de la section de couplage de sortie et qui est renvoyée par le circuit à basse vitesse de phase est encore réfléchie dans la direction opposée au niveau de la section de couplage entrée, interagit à nouveau avec le faisceau d'électrons dans le circuit à basse vitesse de phase pour être amplifiée et, ainsi,arrive à l'extrémité de sortie du circuit à basse vitesse de phase. Si ce processus est répété de façon cumulative, l'énergie de l'onde est amplifiée jusqu a un niveau de puissance élevé, provoquant le phénomène dit d'oscillation.En particulier, dans un tube à ondes progressives employant un circuit à basse vitesse de phase du type à cavités couplées, puisque, à la fois, un mode principal dans lequel un champ élecri- que est produit dans la direction axiale entre des plaques adjacentes formant cloisons, et un mode dit de fentes dans lequel un champ électrique est produit dans la direction radiale d'une fente de couplage dans chaque plaque formant cloison sont excités,à la fois un champ électromagnétique à radio-fréquence correspondant au mode principal et un autre champ électromagnétique radio-fréquence correspondant au mode de fentes apparaissent au niveau de la section de couplage de sortie.Entre le circuit à basse vitesse de phase du type à cavités couplées, et la section de couplage de sortie est établi un accord d'impédance avec l'onde radio-fréquence du mode principal obtenue en amplifiant l'onde du signal d'entrée, mais il y a un désaccord par rapport à l'onde radio-fréquence du mode de fentes, celle-ci ayant une fréquence très supérieure à celle du mode principal. Par conséquent, l'onde radio-fréquence correspondant au mode de fentes est réfléchie au niveau de la section de couplage de sortie et arrive à la section de couplage d'entrée en ayant traversé le circuit à basse vitesse de phase.Au niveau de la section de couplage d'entrée, également, une condition d'accord est établie en ce qui concerne le mode principal, mais, en ce qui concerne le mode de fentes, puisque le couplage est dé saccordé, l'onde réfléchie dans le mode de fentes est de nouveau réfléchie au niveau de la section de couplage d'entrée et renvoyée vers le circuit à basse vitesse de phase où elle interagit avec le faisceau d'électrons pour être encore amplifiée , puis, elle apparatt au niveau de la section de couplage de sortie et elle est de nouveau réfléchie. Ce processus est répété de façon cumulative et provoque le phénomène d'oscillation. Jusqu'alors, dans un tube à ondes progressives à grande puissance employant un circuit à basse vitesse de phase du type à cavités couplées, pour supprimer le phénomène d'oscillation, une solution pour absorber l'onde réfléchie a été adoptée de telle sorte que le circuit à basse vitesse de phase du type à cavités couplées est divisé en plusieurs étages, et, à ltextrémité de chaque étage, est prévu un dispositif terminal non réflecteur pour un circuit à basse vitesse de phase du type à cavitésveouplées. En outre, dans un tube à ondes progressives à gain élevé, en plus de l'emploi de dispositifs terminaux non réflecteurs pour un circuit à basse vitesse de phase à cavités couplées,on a recours à un procédé pour éviter les oscillations en disposant un absorbeur de micro-ondes sur toute la surface intérieure de plusieurs cavités parmi les cavités formant le circuit à basse vitesse de phase du type à cavités couplées pour ajouter une perte en circuit. Toutefois, les tubes à micro-ondes de l'art antérieur dans lesquels un absorbeur de micro-ondes est appliqué sur toute la surface intérieure des cavités présentaient un inconvénient en ce sens que, quand un circuit de micro-ondes du mode principal amplifié circulait le long de la surface de la cavité du circuit à basse vitesse de phase du type à cavités couplées ,il était affecté par une grande atténuation. C'est un obJet de la présente invention de prévoir un circuit d'interaction à basse vitesse de phase du type à cavités couplées pour des tubes à ondes progressives dans lequel la perte dans un mode principal est réduite à un minimum alors que l'atténuation dans un mode non désiré est accrue , évitant ainsi les oscillations. Selon une caractéristique de la présente invention, celleci prévoit un circuit à basse vitesse de phase du type à cavités couplées pour des tubes à ondes progressives dans lequel, à l'intérieur d'un guide d'ondes circulaire, sont disposées, à des intervalles prédéterminés, plusieurs plaques formant cloisons, comportant chacune une ouverture centrale pour permettre à un faisceau d'électrons de les traverser, et une fente de couplage pour assurer le couplage électromagnétique entre les cavités adjacentes, et dans lequel un absorbeur de micro-ondes est disposé seulement le long de la périphérie intérieure et à proximité de la fente de couplage dans au moins une partie des plaques formant cloisons. Le circuit pour micro-ondes à basse vitesse de phase selon la présente invention peut amplifier efficacement une onde électromagnétique sans atténuer une onde électromagnétique dans un mode principal tout en supprimant la production d'une onde électromagnétique dans un mode de fentes. la présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante faite en relation avec les dessins joints dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe, longitudinale d'une partie d'un circuit à basse vitesse de phase du type à cavités couplées pour tubes à ondes progressives selon la présente invention ;et La figure 2 est une vue en coupe, partielle, transversale, de ce mebme circuit suivant la ligne A-A' de la figure 1, vue dans la direction des flèches. Une partie du circuit à basse vitesse de phase du type à cavités couplées pour.tubes à ondes progressives selon la présente invention est représentée en coupe longitudinale dans la figure 1. Dans le circuit à basse vitesse de phase du type à cavités couplées 1, pour tubes à ondes progressives, dans un guide d'ondes circulaire 2 sont disposées des plaques formant cloisons5 comportant chacune une ouverture centrale 3 pour permettre à un faisceau d'électrons de les traverser et une fente de couplage 4 pour assurer un couplage électromagnétique entre les cavités adjacentes, disposées à un intervalle prédéterminé tel que la position des fentes de couplage 4 peut être décalée alternativement de 1800.En outre, à la suite de la partie du circuit à basse vitesse de phase constituée seulement des plaques formant cloisons disposées à l'intérieur du guide d'ondescirculaire 2, est disposée une autre plaque formant cloison 9 comportant une ouverture centrale 6 pour permettre à un faisceau d'électrons de la traverser et une fente de couplage 7 pour assurer un couplage électromagnétique entre les cavités adjacentes; cette plaque 9 comporte un absorbeur de micro-ondes 8 sur la périphérie intérieure de la fente de couplage 7 et à proximité des bords de la fente, la position de la fente de couplage 7 est décalée de 1800 par rapport à la plaque formant cloison 5 non munie d'absorbeur de micrq-ondes.Plusieurs plaques formant cloisons 9 sont disposées à un intervalle prédéterminé de telle sorte que la position des fentes de couplage 7 peut être décalée en alternance de 1800. Dans la figure 2 qui représente une coupe suivant la ligne A-A' de la figure 1, on peut voir nettement la zone de la surface de la plaque formant cloison 9 à laquelle le matériau absorbant les micro-ondes adhère à proximité de la fente de couplage 7. Dans un tube à ondes progressives employant le circuit décrit ci-dessus, dans lequel, parmi les multiples plaques formant cloisons , au moins une partie de ces plaques porte un matériau absorbant les micro-ordes fixé sur la périphérie intérieure des fentes de couplage et à proximité des bords de celles-ci, un courant radio-fréquence (RF) dans un mode principal devant être amplifié, peut être amplifié sans être notablement absorbé par l'absorbeur de micro-ondes du fait qu'il circule le long de la surface intérieure de la paroi cylindrique de la cavité quand l'onde radiofréquence se propage dans le circuit.Par ailleurs, un courant radiofréquence dans un mode non désiré, en particulier dans un mode de fentes, produit dans le circuit à basse vitesse de phase par l'onde réfléchie au niveau de la section de couplage de sorte, ou par ltonde réfléchie qui se propage dans le circuit après que cette première onde réfléchie a été de nouveau réfléchie au niveau de la section de couplage d'entrée, circule principalement le long de la périphérie intérieure de la fente de couplage dans la plaque formant cloison. En outre, puisque le champ électrique dans un mode de fentes a une composante de champ perpendiculaire a la plaque formant cloison au niveau du bord de la fente de couplage, un courant radiofréquence dans un mode de fentes circule également sur le bord de la fente de couplage.Toutefois, ce champ électrique, dans un mode de fentes, est aborbé par l'absorbeur de micro-ondes disposé le long de la périphérie intérieure de la fente de couplage, sur ses bords et est en conséquence atténué. Par conséquent, même si le circuit selon la présente invention est utilisé dans un tube à ondes progressives à gain élevé et à grande puissance, ou analogue, le tube peut fonctionner de façon stable tout en maintenant un gain élevé sans produire d'oscillations. Alors que seulement une partie d'un circuit à basse vitesse du type à cavités couplées a été représenté et décrit cidessus en liaison avec un mode de réalisation particulier de la présente invention dans un tube à ondes progressives à gain élevé et à grande puissance, de tels circuits pourraient être utilisés en plusieurs étages, des dispositifs terminaux non réflecteurs étant connectés entre les sections respectives à basse vitesse de phase. En outre, alors que les fentes de couplage dans les plaques formant cloisons adjacentes sont décalées de 1800 les unes par rapport aux autres autour de l'axe central du circuit dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, il est évident que cet angle de décalage n'est pas limité à 1800 mais, l'effet de la présente invention peut être obtenu en choisissant un angle arbi- traire quelconque. En outre, alors que quatre plaques formant cloisons munies chacuned'un absorbeur de micro-ondes disposé le long de la périphérie intérieure de la fente de couplage et sur les bords de celle-ci ont été représentées , il est évident que la plaque formant cloison portant l'absorbeur de micro-ondes disposé près de la périphérie intérieure de la fente de couplage et sur les bords de celle-ci pourrait être utilisée pour constituer chaque plaque formant cloison. Enfin, une plaque formant cloison comportant un absorbeur de micro-ondes disposé le long de la périphérie intérieure d'une fente de couplage et sur les bords de celle-ci et une plaque formant cloison comportant un absorbeur de micro-ondes sur toute sa surface pourraient zetre employées en combinaison. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaitront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Circuit d'interaction à basse vitesse de phase du type à cavités couplées pour un tube à ondes progressives dans lequel, à l'intérieur d'un guide d'ondes circulaire, sont disposées à un intervalle prédéterminé, plusieurs plaques formant cloisons comportant chacune une ouverture centrale pour permettre à un faisceau d'électrons de les traverser et une fente de couplage pour assurer le couplage électromagnétique entre les cavités adjacentes, caractérisé en ce qu'il comprend une ou plusieurs plaques formant cloisons, comportant un absorbeur de micro-ondes placé seulement le long de la périphérie intérieure de la fente de couplage et sur ses bords. 2 - Circuit selon la revendication l,caractérisé en ce que les fentes de couplage dans les plaques formant cloisons adjacentes sont symétriques axialement les unes par rapport aux autres et par rapport à l'axe central du guide d'ondes. 3 - Circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que toutes les plaques formant cloisons portent un absorbeur de micro-ondes seulement le long de la périphérie intérieure de la fente de couplage et sur les bords de celle-ci. 4 - Circuit d'interaction à basse vitesse de phase du type à cavités couplées pour tubes à ondes progressives, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs sections connectées par des dispositifs terminaux non réflecteurs appropriés, chacune de ces sections étant construite de telle sorte que, à l'intérieur d'un guide d'ondes circulaire, sont disposées, à intervalle prédéterminé, plusieurs plaques formant cloisons comportant une ouverture centrale pour permettre à un faisceau d'électrons de les traverser et une fente de couplage pour assurer une interaction électromagnétique entre les cavités adjacentes, un absorbeur de microondes étant disposé seulement le long de la périphérie intérieure de la fente de couplage et sur ses bords, sur une partie des plaques formant cloisons.