Brevet FR2401510A1 — publié le 19790323

L'invention concerne un dispositif électronique à interaction d'un faisceau d'électrons avec une onde, et notamment un tube à onde progressive ('POP), à intensité de faisceau stabilisée. lies caractéristiques de fonctionnement de ce genre de tubes dépendent principalement de l'intensité du courant de faisceau. Cette dernière est sensiblement égale au produit du coefficient de pervéance dw tube, par la puissance trois demis de la tension d'anode. Pour maintenir constantes les caractéristiques, on est amené à stabiliser la tension d'anode. Toutefois cela n' est pas suffisant car le coefficient de pervéance, qui dépend d'un certain nombre de facteurs tels que la nature, la forme, la température et les positions relatives des constituants, arrive à varier avec le temps et les circonstances, amenant ainsi une dégénérescence des caractéristiques de ces tubes, Pour stabiliser le courant de faisceau on asservit la tension d'anode à l'intensité du courant de cathode. Dans ce but, le circuit de cathode comporte un dispositif sensible à l'intensité, dispositif relié à un circuit comparateur émet tant un signal fonction de la comparaison de la réponse dudit dispositif avec une grandeur de référence, tandis que le circuit d'anode comporte un circuit variateur de tension faisant varier la tension d'anode en réponse au signal reçu du comparateur. On voit que dans un tel tube le courant de faisceau est stabilisé, assurant ainsi le maintien de ses caractéristiques de fonctionnement. Toutefois, ce montage entrain une complication notable des circuits et par là une diminution de la fiabilité. Il importe donc que ce montage soit réalisé de la manière la plus simple possible. L'objet de l'invention est un dispositif électronique à interaction d'un faisceau avec une onde, dont l'intensité de faisceau est stabilisée grâce à un dispositif simple. lie dispositif de l'invention est caractérisé en ce que le circuit d'anode est constitué par un pont de résistance relié aux bornes de la source, l'anode étant reliée à une prise intermédiaire sur ledit pont de résistances, et en ce que l'élément sensible à l'intensité dans ledit circuit de cathode est constitué par une résistance montée dans ledit circuit et dont une extrémité est reliée à une source de tension de référence, l'autre extrémité étant reliée à une entrée du comparateur, l'autre entrée de ce dernier étant reliée à la source de tension de référence, ledit comparateur étant constitué par un amplificateur opérationnel, le circuit variateur de tension d'anode étant constitué par un transistor monté en dérivation sur une partie du pont de résistances et relié à la sortie de l'amplificateur. Cette réalisation nécessite une source de tension de référence. Toujours dans un but de simplification, on crée la tension de référence en utilisant la source d'alimentation du tube. Selon encre une autre caractér~stique,la cathode est chauffée par une source de courant alternatif qui est reliée à un circuit redresseur alimentant une diode Zener qui délivre la tension de référence. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparal- tront au cours de la description de réalisations particulières, donnée ci-après avec l'aide des figures qui représentent lia figure I le schéma d'un tube à intensité de faisceau stabilisée selon l'art antérieur La figure 2 le schéma de l'alimentation par pont résistif d'un TOP selon l'invention avec source de tension de référence La figure 3 le schéma de l'alimentation du TOP de la figure 2 dont l'anode est alimentée par la meme source que l'hélice à l'aide d'un diviseur résistif, et lia figure 4 le schéma d'un circuit d'alimentation du TOP de la figure 2 avec tension de référence prise sur l'alimentation de chauffage de la cathode. Les exemples de réalisation sont des amplificateurs à tubes à onde progressive mais il est entendu que l'invention peut s'appliquer à tout dispositif électrorique utilisant l'interaction d'un faisceau d'électrons avec une onde. On voit sur la figure 1 un TOP avec dans une enceinte I, une cathode 2 chauffée indirectement par un filament 3 alimenté par une source 4, une anode 6 avec sa source d'alimentation 7, une hélice 8 avec sa source 9, et les collecteurs il et 12 avec leurs sources respectives 13 et 14. Oes différentes sources reliées à la cathode par le conducteur 16 mettent les éléments correspondants aux potentiels relatifs voulus. Les caractéristiques du TOP dépendent de l'intenssité du courant de faisceau émis par la cathode et traversant l'hélice. On voit que l'intensité de ce faisceau est proportionnelle à l'intensité du courant parcourant- le circuit d'alimentation de la cathode 16. Sur ce circuit de cathode 16 est placé un dispositif 17 de mesure de l'intensité du courant. Ce dispositif 17 envoie à un comparateur 18 le signal correspondant à la mesure d'intensité; le comparateur 18 est relié également à une grandeur de référence 19 et élabore un signal qui est envoyé à un dispositif variateur de tension 21 faisant partie de la source 7. La variation de la tension d'anode commandée par le signal émis par le comparateur 18 se fait dans le sens tendant à faire varier le courant de faisceau dans le sens qui rend le signal de mesure émis par le dispositif 17 égal à la grandeur de référence t9. on voit par conséquent que le courant de faisceau est stabilisé et que son niveau est déterminé par la grandeur de référence 19. La figure 2 montre un-OP selon 1'infention dont l'alimentation d'anode est réalisée par un pont de résistances. Les mêmes éléments sont représentés avec les mêmes numéros repères sur toutes les figures, et leur énumération ne sera pas reprise. La source 22 est reliée aux extrémités des résistances 2D, 24, 26 montées en série. La cathode 2 est reliée à la source, tandis que l'anode 6 est reliée au point intermédiaire entre les résistances 24 et 26. L'hélice 8 est reliée à une deuxième source indépendante 20. On voit qu'avec cette disposition, on peut donner à l'anode 6 le potentiel relatif désiré en donnant aux résistances 23 et 24 d'une part, et 26 d'autre part les valeurs requises. Les alimen tations des collecteurs t et 12 n'ont pas été repreentées; elles sont établies selon le même principe et ne nécessitent pas l'utilisation de sources d'alimentation supplémentaires Dans cette réalisation le dispositif de mesure de l'intensité de courant passant dans le conducteur de cathode 16 est constitué par une résistance 27. Ta grandeur de référence est une source de tension reliée à une extrémité de la résistance 27. L'autre extrémité de cette résistance 27 est reliée à un comparateur 29 qui reçoit également la tension de référence de la source 28. Le dispositif variateur de tension est constitué par la résistance 23 montée en dérivation entre collecteur et émetteur d'un transistor 31 dont la base est reliée à la sortie du comparateur 29. LES réCist & ces et condensateurs 32 et 33 assurent la stabilité de boucle de l'ensemble. on voit qu'en faisant varier la conduction du transistor 31 le comparateur 29 agit sur la tension d'anode. Soit R'1 la valeur de la résistance 23 R1 la valeur de la résistance 24 R2 la valeur de la résistance 26 la valeur de la tension d'anode variera entre les limites V minimum = et V maximum = selon que le transistor sera totalement isolant ou totalement conducteur. lies valeurs relatives de ces résistances sont choisies de telle façon que ces valeurs minimales et maximales contiennent les valeurs qui correspondent aux variations de tension nécessaires pour corriger les variations de pervéance prévues pour le tube, mais ne s'en écartent pas trop de manière,qu'en cas d'avarie du dispositif entrainant soit la conduction totale soit la conduction nulle, la variation du courant de faisceau né rende pas le TOP inutilisable en dépassant les tolérances de fonctionnement du tube dont les performances seront seulement altérées. C'est un des buts de l'invention de ne pas diminuer la fiabilité du tube par ces perfectionnements tendant à améliorer ses perfor mances. Dans une forme de réalisation préférée les valeurs de ces résistances étaient les suivantes R'1 = 2 Megohms , R1 = 6 Mégohms, R2 = 12 Megohms. Le tube décrit figure 3 ne possède que la source d'alimentation d'hélice 20, à laquelle est reliée l'anode à travers la résistance 26, comme le montre le schéma de la figure. Le montage décrit est remarquablement simple mais il nécessite toutefois l'adjonction d'une source de tension de référence. Dans la réalisation décrite figure 4, il n'y a pas de source de tension supplémentaire ni comme source de référence ni comme alimentation du comparateur.On utilise comme source, la tension redressée de chauffage du filament.~? et E désignent les bornes du filament, A et H les points d'insertion de l'anode et de l'hélice. Le redresseur est composé des diodes 34 et 36 et des capacités 37 et 38. La diode Zener 39, montée entre le conducteur de cathode 16 et la sortie du redresseur par l'intermédiaire d'une résistance 41, détermine une tension constante à l'extrémité des deux résistances 42 et 43 montées en série. Une prise variable montée en potsntoomètre sur la résistance 42 envoie une tension, proportionnelle à la tension Zener, au comparateur 29 qui reçoit d'autre part une tension proportionnelle à la tension appliquée à l'extrémité de la résistance 27 par l'intermédiaire de la résistance 44. lies résistances 27 et 42 sont découplées par les condensateurs 46 et 47. Le comparateur 29 constitué par un amplificateur opérationnel reçoit deux alimentations positive et négative. L1alimentation négative est fournie par le redresseur utilisé pour l'alimentation de la diode Zener. L'alimentation positive est fournie par la diode 48 montée en série avec les résistance 49 et capacité 51. On voit que le choix de la valeur de la résistance 42 par rapport à celle de la résistance 43 permet d'ajuster la valeur des signaux envoyés au comparateur par rapport à la tension apparaissant à la sortie de la résistance 27, et à la tension de conduction de la diode Zener. La sortie du comparateur 29 est reliée à la base du transistor 31 par l'intermédiaire d'une résistance 52. Une résistance 57 est montée en parallèle entre l'entrée négative du comparateur et sa sortie. lia base du transistor 31 est d'autre part reliée au pôle négatif de l'alimentation de la cathode par une résistance 54. On voit que le choix des valeurs des résistances 44 et 53 d'une part, et d'autre part 52 et 54, permettent d'ajuster la valeur du gain du comparateur et la largeur de la plage de variation de tension appliquée au transistor. On fixe ainsi le degré de précision du courant de faisceau. Deux diodes 56 et 57 montées tête-bèche entre les entrées du comparateur permettent d'éviter les surtensions qui pourraient être appliquées au comparateur, principalement lors des mises sous tension ou des arrêts du TOP, et qui sont de nature à le mettre hors d'usage. lie dispositif de stabilisation du courant de faisceau ainsi décrit apporte une amélioration eonsidérable au fonctionnement des tubes, principalement à ceux- dont les conditions d'utîlisatior. interdisent de reprendre les réglage nécessités par une évolution des caractéristiques de l'appareil avec le temps. il est à remarquer que les modifications qui font l'objet de l'invention peuvent être apportées à un matériel déjà conçu et même réalisé, car elles ne supposent pas un bouleversement profond des- montages; seuls quelques composants simples, en petit nombre, sont à ajouter aux appareils existants. En particulier elles n'exigent pas l'adjonction d'une source de tension supplémentaire. Enfin, ce montage n'est pas de nature à diminuer la fiabilité des tubes qui en sont pourvus. En effet, non seulement il est simple, et par conséquent peu sujet aux pannes, mais on a vu qu'en cas d'avarie le tube pourrait continuer à être utilisé dans les mêmes conditions que stil n'était pas muni de ces perfectionnements. IJENDlCT IONS 1. Tube à onde progressive comprenant une cathode émettant en fonctionnement un faisceau d'électrons et,se succédant le long du trajet de celui-ci,une anode et une ligne à retard, dans lequel l'anode est reliée à une prise d'un potentiomètre monté entre la cathode et la ligne à retard et alimenté par une source de tension continue fixe, caractérisé en ce que la tension aux bornes de l'une des branches du potentiomètre est asservie à la valeur d'erreur entre le courant de faisceau effectivement émis à chaque instant par la cathode et une valeur de référence 2.Tube à onde progressive suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la connexion de cathode comporte un éliment sensible à l'intensité du courant, constitué par une résistance montée dans ce circuit ,dont une extrémité est reliée à une source auxiliaire de tension de ré*erence, l'autre extrémité étant reliée à une entrée d'un comparateur émettant un signal fonction de la comparaison du signal de cet élément sensible avec une grandeur de rér"érence, l'autre entrée de ce comparateur étant reliée à la source de référence, ledit comparateur étant constitué par un amplificateur opérationnel, la variation de tension d'anode étant assurée par un transistor monté en dérivation entre la connexion de cathode et un point intermédiaire entre celle-ci -et la prise d'anode, lequel transistor est relié par sa grille à la sortie de l'amplificateur, sa conduction variant avec la valeur du signal reçu du comparateur. 3. Tube à onde progressive suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la cathode est chauffée indirectement par un filament alimenté par une source alternative, et en ce que la source de tension de référence consiste en une diode Zener alimentée par un circuit redresseur alimenté, lui-même, par la source d'alimentation du filament.