Brevet FR2335093A1 — publié le 19770708

Dans l'exposé du brevet britannique No 1 334 001 du titulaire, on a décrit un résonateur séparé couplé à une cavité d'un dispositif à cavité résonante (en l'occurrence un oscillateur magnétron) à l'aide d'un système à charge multipactor agencé pour influencer le résonateur séparé de telle façon que lorsque le système à décharge multipactor est déchargé (ordinairement par suppression d'une tension de polarisation) la fréquence de fonctionnement du dispositif à cavité résonante passe d'une valeur à une autre. On a toutefois constaté que dans certains oscillateurs à magnétron accordés par décharge multipactor, l'accord obtenu en amorçant la décharge multipactor est parfois incertain. La présente invention a pour objet un dispositif à cavité, notamment un oscillateur à magnétron, accordé par décharge muitipactor, dans lequel l'accord obtenu par la décharge multipactor est amélioré. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'un résonateur séparé est couplé à une cavité résonante du dispositif e un système à décharge multipactor est prévu pour influencer le résonateur séparé, ce dernier comprenant un chemin de transmission résonant s'étendant entre le système à décharge multipactor et la cavité, ce chemin de transmission étant d'une longueur telle que le système à décharge multipactor est situé, an moins approximativement, en un point où apparaît, lors du fonctionnement, une tension haute fréquence et qui est approximativement distant d'un multiple impair d'un quart de longueur d'onde de l'extrémité du chemin de transmission adjacente à ladite cavité. Jusqu'à maintenant il était courant de positionner le système à décharge multipactor à environ X de la cavité résonante du dispositif. II semble que c'est cette distance relativement faible entre le système à décharge multipactor et la cavité résonante qui est responsable de l'accord de facteur obtenu dans certains cas. Que ceci soit vrai ou faux, on a constaté que l'espacement confor- me à la présente invention, entre le système à décharge multipactor et la ca vité du dispositif conduit à un meilleur accord aussi bien en ce qui concerne la fiabilité que la gamme d'accord pouvant être obtenu. Selon un mode d'exécution de l'invention, longueur du chemin de transmission est égale à un multiple d'une demi-longueur d'onde et celui-ci est court-circuité à son extrémité opposée à ladite cavité. Si, comme cela sera souvent le cas, le dispositif à cavité résonante est un dispositif à cavités multiples, le résonateur séparé peut être couplé à plusieurs cavités résonantes du dispositif. L'invention concerne particulièrement les oscillateurs à magnétron à cavités multiples, comme c'est le cas pour l'invention décrite dans l'exposé du brevet britannique sus-mentionné, et de préférence ce dispositif à cavité résonante est constitué par un oscillateur magnétron. De préférence le chemin de trasnission est constitué par une ligne coaxiale dont le conducteur extérieur se termine à la paroi de l'anode dudit oscillateur à magnétron et dont le conducteur intérieur s'étend à travers une ouverture dans ladite paroi. En prévoyant une ligne de transmission coaxiale court-circuitée à son extrémité opposée à la cavité, non seulement le conducteur intérieur de la ligne de transmission est supporté de façon plus rigide, mais la construction améliore la dissipation de chaleur depuis le conducteur intérieur. Le conducteur intérieur peut présenter au moins un passage pour un liquide de refroidissement dont les orifices d'entrée et de sortie sont situés à l'extrémité du conducteur intérieur adjacente au court-circuit. Lorsque I'oscillateur à magnétron est du type à ailettes, le conducteur intérieur est de préférence relié à une ailette située entre deux cavités adjacentes et ladite ouverture traverse la paroi d'anode et débouche dans lesdites deux cavités adjacentes. Dans ce cas, la longueur de la ligne de transmission coaxiale, entre le système à décharge multipactor et la paroi d'anode de l'oscillateur à magnétron, est de préférence égale à environ 34A Dans une forme d'efxécution, le système à décharge mutlipactor est constitué par deux cylindres coaxiaux dont l'un est porté par le conducteur intérieur avec lequel il est au même potentiel électrique et dont l'autre est séparé du conducteur extérieur de la ligne de transmission coaxiale et est supporté par une électrode passant à travers le conducteur extérieur grâce à un isolateur et à un système de blocage ou de choc ce qui permet l'application du potentiel de polarisation au cylindre extérieur par l'intermédiaire du conducteur faisant office de support. Selon une autre forme d'exécution de l1invention, une rupture de continuité est prévue dans le conducteur intérieur, entre le systéme à décharge multipactor et ladite cavité, les moyens pour court-circuiter l'extrémité de la ligne de transmission étant réglables grâce à quoi la longueur de l'intervalle formé par la rupture de continuité peut être réglée afin de régler le taux de couplage entre la cavité et le système à décharge multipactor. De préférence la longueur totale de la ligne de transmission coaxiale est égale à une longueur d'onde ou à une longueur et demie. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple la figure 1 est une vue en coupe d'un premier oscillateur à magnétron accordé par une décharge multipactor conforme à l'invention; et les figures 2, 3 et 4 illustrent trois autres oscillateurs à magnétron accordés par une décharge multipactor, conformes à l'invention. Dans toutes les figures, on a utilisé les mêmes indices de référence pour désigner des éléments correspondants. L'oscillateur à magnétron représenté à la figure 1 est du type à ailettes. I1 comprend une anode cylindrique 1 entourant une cathode cylindrique 2. Des ailettes radiales 3 se prolongent vers l'intérieur depuis l'anode 1. L'anode 1 et ses ailettes 3 forment ensemble des cavités 4 dont le nombre est de douze dans la forme d'exécution représentée, ce qui détermine la fréquence de résonance naturelle de l'oscillateur à magnetron. Un résonateur séparé est prévu qui est constitué d'un segment de ligne de transmission coaxiale 5 couplé à deux cavités 4 adjacentes. L'indice de référence de ces deux cavités adjacentes est affecté du suffixe ':L". Le conducteur coaxial extérieur 6 de la ligne de transmission coaxiale 5 se termine à la paroi de l'anode 1, tandis que le conducteur intérieur 7 s'étend à travers un trou 8 pratiqué dans la paroi de l'anode 1 et est relié à l'ailette 3 (dont l'indice de référence est affecté du suffixe "C") qui est située entre les deux cavités adjacentes 4C. Un système à décharge multipactor 9 est prévu pour fermer l'extrémité de la ligne de transmission 5 à l'opposé de la paroi de l'anode 1. Le trou de couplage 8 traverse la paroi de l'anode 1 en débouchant dans les deux cavités adjacentes 4C. L'agencement est comme décrit dans l'exposé de la demande de brevet britannique No 43 705/75 du titulaire de manière à permettre l'irradiation du système à décharge multipactor 9, à l'aide de rayons X. Le système à décharge multipactor 9 est,lui, construit comme décrit dans l'expo- sé de la demande de brevet britannique No 43704/75 du titulaire et comprend des électrodes multipactor constituées par des cylindres coaxiaux 10 et 11. Le cylindre extérieur 11 est relié au conducteur extérieur 6 de la ligne de transmission 5. Le cylindre intérieur 10 est relié et porté par le conducteur inté rieur 7 de la ligne de transmission 5. Afin de constituer des connexions de polarisation à courant continu et de déclenchement (non représentées), les conducteurs intérieur et extérieur 10 et Il de la ligne coaxiale 5 doivent être isolés en ce qui concerne le courant continu. Ceci est obtenu à l'aide d'un isolateur 12 disposé à mi-chemin le long d'un système de blocage dem-onde 14, constitué de façon connue. La distance séparant le système à décharge multipactor 6 de la paroi 3 > ' de l'anode 1, c'est-à-dire la grandeur "D", est égale à environ 3#. En fait, le système de décharge multipactor est situé sur la ligne de transsion co axiale 7 au point distant d'environ 4A de la paroi d'anode I où apparaft la 4 tension haute fréquence maximale lors du fonctionnement, Le symbole "#" utilisé dans le présent mémoire doit être considéré, comme étant Ia longueur d'onde correspondant à la fréquence moyenne entre les deux fréquences de fonctionnement limites obtenues en amorçant et en désamorçant la décharge du système à décharge multipactor 6. Si on le désire, d'autres résonateurs séparés et systèmes à décharge multipactor peuvent être prévus lesquels seraient couplés à d'autres paires de cavités 4, L'oscillateur à magnétron représenté à la figure 2 est aussi du type à ailettes. Il comprend une anode cylindrique 1 entourant une cathode cylindrique 2. Des ailettes radiales 3 se prolongent vers l'intérieur depuis l'anode 1. L'a anode 1 et ses ailettes 3 forment ensemble des cavités 4 dont le nombre est de douze dans la présente farme d'exécution, ce qui déternnne' la fréquence de résonance naturelle de l'oscillateur à magnétron.Un résonateur séparé est prévu qui est constitué d'un segment de ligne de transmission coaxiale 5 couplé à deux cavités 4 adjacentes. L'indice de référence de ces deux cavités adjacentes est affecté du suffixe "C". Le conducteur coaxial extérieur 6 de la ligne de transmission coaxiale 5 se termine à la paroi de l'anode I, tandis que le conducteur intérieur 7 s' étend à travers- un trou 8 pratiqué dans la paroi de l'anode 1 et est relie à I'ailette 3 (dont l'indice de référence est affecté du suffixe "C") qui est située entre les deux cavités adjacentes 4c. La ligne de transmission coaxiale 6, 7 présente une longueur totale A égale une longueur d'onde à la fréquence moyenne entre les deux fréquences de fonctionnement limites obtenues en amorçant et en désamorçant la décharge du système à décharge multipactor 9. Ce dernier est constitué de deux cylindres coaxiaux 10 et Il dont le cylindre 11 fait partie du conducteur extérieur de la ligne de transmission, et dont le cylindre intérieur 10 est supporté par le conducteur intérieur 7 avec lequel il est relié électriquement. Le système à décharge multipactor 9 est situé sur la ligne de transmission 5, en un point dont la distance B à la paroi de l'anode I est d'environ 3/4 de la longueur d'onde et où la tension haute fréquence-est maximale lors du fonctionnement. Pour constituer des connexions de polarisation à courant continu et de déclenchement, les conducteurs intérieur et extérieur 6 et 7 de la ligne coaxiale 5 doivent être isolés en ce qui concerne le courant continu Ceci est obtenu à l'aide d'isolateurs 12 et d'un système de blocage demi-onde 14 de type connu. Le conducteur intérieur 7 de la ligne de transmission coaxiale présente ici un passage 15 pour un liquide de réfrigération, ce passage présentant un orifice d'admission 16 et un orifice de sortie 17 à l'extrémité court-eircuitée 18 de la ligne de transmission coaxiale 5. Dans la forme d'exécution représentée à la figure 3, la ligne de transmission coaxiale 5 a une longueur A égale à une longueur d'onde et demie pour la fréquence de fonctionnement moyenne, Comme dans le cas de la forme dresé- cution représentée à la figure 2, le système à décharge multipactor 9 est situé sur la ligne 5, en un point distant de la paroi de l'anode 1 d'environ 3/4 de longueur d'onde et où la tension haute fréquence est maximale. Dans ce cas toutefois, le cylindre extérieur 11 des deux cylindres coaxiaux 10 et Il constituant le système à décharge multipactor 9 est séparé du conducteur extérieur 6 de la ligne de transmission et est porté par une électrode 28 passant, à l'aide d'un isolateur 19 et d'un système de blocage 20, à travers le conducteur extérieur 6. Dans ce cas un potentiel de polarisation peut être appliqué au cylindre extérieur Il du système à décharge multipactor 9 par Itélec- trode 28 et étant donné que le cylindre Il est séparé du conducteur extérieur 6 il n'est pas nécessaire de prévoir des isolateurs comme ceux, 12, représentés à la figure 2 et un système de blocage demi-onde comme celui, 14, également représenté à la figure 2. Dans cette forme d'exécution, le conducteur intérieur 7 est représenté plein, ctest-à-dire qu'il ne présente aucun passage pour un liquide de réfrig4- ration. Un tel passage peut être prévu mais de toute manière le fait que le conducteur intérieur 7 se prolonge thermiquement jusqu'à la surface extérieure de la ligne de transmission 5 par le court-circuit 18 permet une dissipation de chaleur efficace Dans la forme d'exécution représentée à la figure 4, une rupture de continuité est prévue dans le conducteur intérieur 7 formant un intervalle 21. N Celui-ci est situé à environ 4 de la paroi de l'anode 1, où le courant est minimal lors du fonctionnement. Le court-circuit 18 est ici réglable, pouvant être déplacé à l'aide de n'importe quel mécanisme approprié (par exemple un mécanisme à vis) représenté en 22. Ceci permet le réglage longitudinal de la partie du conducteur intérieur 7 située du côté du court-circuit 18, en faisant varier la longueur de l'intervalle 21. La variation de la longueur de l'intervalle 21 entracte une variation du couplage entre les cavités 4C et le système à décharge multipactor 9. REVENDICATIONS 1. Dispositif à cavité résonante, caractérisé en ce qu'un résonateur séparé est couplé à une cavité résonante du dispositif et un système à décharge multipactor est prévu pour influencer le résonateur séparé, ce dernier comprenant un chemin de transmission résonant s'étendant entre le système à décharge multipactor et ladite cavité, ce chemin de transmission étant d'une Ion- gueur telle que le système à décharge multipactor est situé, au moins approximativement, en un point oh apparaft lors du fonctionnement, une tension haute fréquence et qui est approximativement distant d'un multiple impair d'un quart de longueur d'onde de l'extrémité du chemin de transmission adjacente à ladite cavité. Dispositif à cavité résonante selon la revendication 1, caractérisé en ce que la Longueur du chemin de transmission est égale à un multiple d'une de ml-longueur d'onde, et celui-ci est court-circuité à son extrémité opposée à ladite cavité. 3. Dispositif selon la revendication I ou 2 à cavités multiples, caractérisé en ce que le résonateur séparé est couplé à plusieurs des cavités résonantes du dispositif. 4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif est constitué par un osciliateur à magnétron 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le chemin de transmission est constitué par une ligne de transmission coaxiale, dont le con- ducteur extérieur se termine à la paroi de l'anode de l'oscillateur à magnétron et dont le conducteur intérieur s'étend à travers une ouverture dans ladite paroi. 6. Dispssitif selon les revendications Z'et 5, caractérisé en ce que le conducteur intérieur présente au moins un passage pour un liquide réfrigérant et dont les orifices d'entrée et de sortie sont situés à l'extrémité du conducteur intérieur adjacente audit court - circuit 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il est cons- titué par un oscillateur à magnétron du type à ailettes et en ce que le conducteur intérieur est relié à une ailette située entre deux cavités adjacentes, ladite ou- verture traversant la paroi d'anode et débouchant dans lesdites deux cavités adjacentes. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la longueur de la ligne de transmission coaxiale, entre le système à décharge multipactor et la paroi d'anode de l'oscillateur à magnétron est d'environ . 9. Dispositif selon la revendication 2 et l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le système à décharge multipactor est constitué par deux cylindres coaxiaux dont l'un est supporté par le conducteur intérieur auquel il est relié électriquement et dont I'autre est séparé du conducteur extérieur de la ligne de transmission coaxiale et est supporté par une électrode passant à travers le conducteur extérieur à l'aide d'un isolateur et d'un système de blocage, grâce à quoi un potentiel de polarisation put être appliqué au cylindre extérieur par le conducteur faisant office de support. 10. Dispositif selon la revendication 2 et l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que ledit conducteur intérieur présente une rupture de conti nuité, entre le système à décharge multipactor et ladite cavité et en ce we les moyens pour court-circuiter une extrémité de la Ligne de trs5'sr,ission sont réglabres grâce à quoi la longueur de l'intervalle constitué par la rupture de continuité peut être réglée pour régIer le taux de couplage entre la cavité et le système à décharge multipactor. Il Dispositif selon l'une des revendications précédentes > caractérisé en ce que la longueur totale de la ligne de transmission coaxiale est égale à une fois ou à une fois et demi la longueur d'onde.