Brevet FR2524197A1 — publié le 19830930

La présente invention est relative à des tubes électroniques et plus particulièrement à des tubes électroniques à forte puissance devant être utilisés en mode opératoire VHF (très haute fréquence) et UHF((ultra haute fréquence) On sait que l'enveloppe du tube électronique comprend à la fois des bagues métalliques et isolantes qui sont interconnectées l'une à l'autre de façon étanche Les bagues métalliques servent de conducteurs de sortie pour connecter électriquement les électrodes situées à l'intérieur de l'enveloppe, aux bornes externes Une structure d'anode perfectionnée forme une partie de l'enveloppe du tube. Le brevet américain N' 3 327 156 décrit un tube électronique de forte puissance de construction céramique-métal qui utilise un élément de con- tact annulaire compressible présentant la forme d'un fil enroulé en hélice et disposé entre l'anode du tube et la surface d'extrémité d'une bague annulaire conductrice adjacente qui comprend une section de l'enveloppe du tube La structure décrite dans ce brevet antérieur apporte un moyen de fabrication de tubes électroniques dans une pluralité de sous-ensembles n'exigeant pas l'opé- ration prolongée de soudage, de brasage etc Le fil enroulé en hélice cons- titue une trajectoire électrique fortement conductrice entre l'anode et l'anneau conducteur annulaire adjacent, ainsi qu'un moyen permettant de réduire les effets d'une dilatation différentielle entre l'anode et les éléments céramiques de l'enveloppe du tube La structure décrite dans ce brevet américain constitue un perfectionnement par rapport aux structures des tubes électroniques selon la technique antérieure qui sont assemblées à l'aide de cordons brasés ou sou- dés entre des éléments conducteurs adjacents Dans ces structures selon la technique antérieure, des courants alternatifs tendent à s'écouler près des sur- faces les plus à l'extérieur des parties métalliques, sur toutes les parties principales des trajectoires depuis les électrodes internes jusqu'aux bornes externes du tube, et ces courants introduisent une résistance élevée dans les liaisons du tube avec les circuits extérieurs Une telle tendance est connue sous la désignation "effet de peau" Les liaisons à haute résistance peuvent nuire à un fonctionnement approprié du tube. Bien que l'élément de contact constitué par le fil enroulé en hélice, décrit dans le brevet américain cité ci-dessus, apporte des avantages par rap- port aux interconnexions des tubes selon la technique antérieure, le fil enroulé 2 2524197 en hélice constituant l'élemeet de contact tend à esdcnmmager après un cer- tain temps, par suite des effets mécaniques e theiciiques, et le contact élec- trique entre l'anode et la bague conductrice adjacente se détériore Il en ré- sulte une diminution de la puissance de sortie du tube Par ailleurs, il peut se produire un phénomène de formation d'arc interne sur l'élément de con- tact, se traduisant par une augmentation localisée de la températuze du tube et une rupture de l'élément céramique Cette rupture nécessite le remplace- ment du tube. Le brevet américain N' 3 287 597 décrit une structure du tube dans laquelle l'épaisseur de la paroi de l'anode en cuivre est réduite sur le bord du scellement, afin de résister aux efforts provoqués par les caractéristiques de dilatation différentes de l'anode en cuivre et de la partie céramique de la paroi de l'enveloppe La paroi d'anode d'épaisseur réduite constitue une bague de scellement qui comprend une partie de l'enveloppe sous vide Cette bague de scellement doit être suffisamment épaisse pour maintenir l'intégrité du vide régnant dans l'enveloppe et suffisamment haute pour assurer la flexibilité et la souplesse requises pour résister à la différence de dilatation existant entre l'anode et la céramique. Un tube électronique selon la présente invention comporte une enveloppe mise sous vide qui comprend une anode constituant une section de l'enveloppe et une pluralité d'éléments annulaires isolants et métalliques, disposés de façon alternée L'anode comporte une bague d'anode pourvue de moyens de réduction de contrainte La bague d'anode est fixée à l'un des élé- ments métalliques, ce qui assure une interconnexion électrique de faible impédance électrique entre ces deux éléments. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressor- tiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés qui en illustrent deux exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins: La Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un tube électro- nique à forte puissance, mettant en oeuvre une structure d'anode selon la pré- sente invention; La Figure Z est une vue selon 2-2 de la Figure 1 La Figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une variante 3 2524197 d'un tube électronique à forte puissance, utilisant la structure d'anode représentée sur les Figures 1 et 2. On se réfère en premier lieu à la Figure 1, on y a représenté un tube électronique sous vide, à forte puissance 10, apte à une utilisation dans des installations VHF (très haute fréquence) ou UHF (ultra haute fréquence). Ce tube 10 comporte une cathode cylindrique en réseau 12, une grille-de com- mande 14, une grille écran 16 et une anode 18 L'anode 18 comprend un élé- ment en cuivre en forme de coupe cylindrique qui présente une extrémité su- périeure (sommet) sensiblement fermée et une extrémité inférieure (fond) qui est ouverte Une série d'ailettes de radiateur 20, conçues de façon à être positionnées dans un courant d'air ou dans un autre fluide de refroidissement, entoure l'anode Un manchon cylindrique 22 s'étend autour du bord extérieur de la série d'ailettes du radiateur 20 Un tube d'évacuation 24 s'étend à partir du centre de la partie supérieure de l'anode 18. Un système dégazeur 26 (système de getter) est disposé à l'intérieur de la cathode 12 Ce système dégazeur 26 comporte une pluralité d'éléments dégazeurs discrets 28, du type à sorption, qui sont fixés à un support 30. Le tube électronique 10 est fermé à sa base par une plaque d'em- base 32, en forme de coupe Cette plaque d'embase 32 sert de support au sys- tème de getter 26 qui est disposé concentriquement à l'intérieur de la cathode 12 On réalise une liaison électrique avec la cathode 12, à l'aide d'une paire d'éléments conducteurs 34, 36, comportant des collerettes extérieures, ces éléments conducteurs étant montés, de façon isolée, sur les côtés plats oppo- sés d'un premier élément isolant céramique annulaire 38 La partie compor- tant une collerette de l'élément conducteur 34 est fixée à l'embase 32 La grille de commande 14 et la grille écran 16 comprennent également des élé- ments cylindriques en forme de coupe, montés par leurs extrémités ouvertes sur des supports tronconiques, qui sont pourvus de collerettes 40 et 42 res- pectivement Un second élément céramique annulaire plat 44 est monté, de façon isolée, entre l'élément conducteur 36 et la collerette 40 de la grille de commande et un troisième élément annulaire céramique plat 46 est monté, de façon isolée, entre la collerette 40 et la collerette 42 de la grille écran. Chacun des éléments en forme de collerette 32, 36, 40 et 42 comporte une partie en forme de jupe, en saillie vers le bas, pour relier les composants respectifs du tube aux circuits extérieurs (non représentés sur le dessin) Un 4 2524197 isolateur cylindrique céramique d'anode 48 est interposé entre la collerette de grille écran 42 et l'anode 18. La structure du tube décrite ci-dessus est tout à fait classique et elle est similaire aux structures décrites notammnent dans les brevets amé- ricains N's 2 950 411 et 2 951 172. Afin de réduire à un minimum les effets de la dilatation différen- tielle entre l'anode de cuivre 18 et l'isolateur d'anode 48, on forme une bague ou anneau d'anode 50, relativement mince, par exemple en usinant le fond de l'anode 18 La bague d'anode 50, représentée sur les Figures 1 et 2, présente une épaisseur de l'ordre de 0,43 mm, un rayon intérieur de 33 mm environ et une hauteur de 1,9 mm La relation entre la hauteur h de la bague d'anode 50, le rayon interne r et l'épaisseur t est exprimée par la formule h = 0,5 (rt) Une pluralité de fentes 52, présentant une largeur de l'ordre de 0,76 mm sont formées dans la bague d'anode 50 De préférence, seize fentes sont équi-espacées autour de la bague 50 Cependant, le nombre de fentes 52 est déterminé par la circonférence et l'épaisseur de la bague d'anode et on peut utiliser un nombre plus ou moins grand de fentes Les fentes 52 divisent la bague 50 en une pluralité de sections flexibles La bague d'anode fendue 50 procure un degré plus élevé de flexibilité et de réduction de contrainte, durant le fonctionnement du tube, qu'une-bague d'anode dépourvue de fentes, telle que la bague décrite dans le brevet américain N' 3 287 597 On a déterminé que la bague fendue 50 permet une réduction de hauteur de bague de l'ordre de 5,1 mm pour des bagues d'épaisseur équivalente Par conséquent, on peut réduire la hauteur d'un tube présentant une bague d'anode fendue, et en outre, un tel tube peut fonctionner à une fréquence plus élevée qu'un tube dépourvu de bague d'anode fendue. Le brevet américain N' 2 879 428 décrit un tube électronique qui comporte des encoches formées dans l'extrémité inférieure de l'anode Ces encoches définissent une voie de passage s'opposant à la présence d'un diffé- rentiel de pression, dans un petit espace compris entre les collerettes reliant l'anode au tube différentiel de pression qui autrement, ne serait pas éliminé lors de la fabrication du tube De même, le brevet américain N' Z 939 988 décrit un tube électronique dont l'extrémité inférieure de l'anode comporte des canaux, disposés dans le même but Cependant, dans ces deux structures, la portion de l'anode comprise entre les encoches n'est pas fixée à l'élément du tube adjacent Par conséquent, l'effet de peau amène le courant alterné du tube à suivre la surface la plus extérieure des parties métalliques et à fournir un trajet électrique à haute impédance. Dans la structure selon l'invention, la bague d'anode 50 est brasée sur une collerette métallique 54, disposée entre l'isolateur d'anode 48 et la bague d'anode 50 Ute rondelle de brasage 56 de 0,1 mm d'épaisseur, est utilisée entre la bague d'anode 50 et la collerette métallique 54 En brasant la bague d'anode 50 à la collerette métallique 54, on obtient une trajectoire électrique directe à faible impédance entre l'anode 18 et la collerette 54 Par conséquent, la structure d'anode procure tous les avantages de la structure décrite dans le brevet américain N O 3 327 156 qui met en oeuvre un fil ou câ- ble enroulé en hélice, disposé entre l'anode et la bague conductrice adjacente, sans les inconvénients de variation de puissance de sortie et de formation d'arc interne qui se produisent lorsque le fil ou le câble enroulé en hélice fatigue avec le temps et l'usage. La collerette métallique 54, représentée sur la Figure 1, est de préférence en forme de L et elle comprend une première partie présentant une première surface de scellement 58, sensiblement plate et s'étendant radia- lement La bague d'anode 50 est brasée sur la première surface de scellement 58 Une seconde portion de la collerette 54 comprend une seconde surface de scellement 60 Cette seconde surface de scellement 60 est généralement ortho- gonale à la première surface de scellement 58 La seconde surface de scelle- ment 60 de la collerette 54 s'étend coaxiallement autour d'une portion de l'anode 18 et elle est attachée à celle-ci, par exemple par brasage, pour compléter l'enveloppe sous vide du tube 10. Une variante 10 ' du tube 10 a été représentée sur la Figure 3 Sur cette Figure 3, on a utilisé les mêmes références pour désigner des éléments correspondants ou similaires Dans cette variante, la structure d'anode est identique à celle représentée sur les Figures 1 et 2, seule la collerette métal- lique interconnectant la bague d'anode 50 et l'isolateur d'anode 48 étant changée. Dans cette variante,de réalisation, une collerette métallique 62, comportant une jupe orientée vers le bas, est brasée entre l'isolateur d'anode 48 et la 6 25 524197 bague d'anode 50 Une seconde coilerette m/all? z-, e 4:po tarn une jupe orientée vers le bas, est brasée sur i'anode l 8: slc, ih être coaxiale- ment disposée autour de la collerette b et à pros-'7th etroite dc cette dernière. L'étanchéité au vide de l'enveloppe est obtenue par scellemnent, par exemple par brasage ou soudure l'une sur P'autre, des -xtrr ités des collerettes 62 et 64. Dans les exemples de réalisation décrits ci-dessus, les tubes 10 et ' sont des tétrodes, cependant la bague d'anode selon cette invention n'est pas limitée aux tétrodes et elle peut être utilisée avec des triodes ou tout autre tube à haute fréquence nécessitant une interconnexioii a forte impédance et faible contrainte entre l'anode et la collerette métallique adjacente. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 7 2524197 REVENDICATIONS 1 Tube électronique qui comprend une enveloppe sous vide com- portant une anode ( 18), constituant une section de ladite enveloppe et une plu- ralité d'éléments annulaires et d'éléments isolants disposés alternativement, ce tube étant caractérisé en ce que ladite anode comprend une bague d'anode ( 50) dans laquelle on a réalisé des moyens de réduction de contrainte, ladite bague d'anode étant fixée à l'un des éléments métalliques ( 54; 62), de manière à obtenir une interconnexion électrique à faible impédance entre ladite anode ( 18) et ledit élément métallique. Z Tube électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réduction de contrainte comprennent une pluralité de fentes ( 52), formées dans ladite bague anode (-50) et qui segmentent ladite bague en une pluralité de sections flexibles, chacune desdites sections étant fixée audit élément métallique ( 54; 62), de façon à obtenir une interconnexion électrique flexible, à faible impédance entre ladite anode ( 18) et ledit élément métallique. 3 Tube électronique selon l'une des revendications 1 ou 2, carac- térisé en ce que ladite bague d'anode ( 50) présente une hauteur h un Layon interne r et une épaisseur t, qui sont liés par la formule h = 0,5 (rt) 4 Tube électronique selôn la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites fentes ( 52) sont équi-e-spacées autour de la bague d'anode ( 50). 5 Tube électronique selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites fentes présentent une largeur de l'ordre de 0,76 mm.