Brevet FR2545267A1 — publié le 19841102

DISPOSITIF D'ACCORD POUR CAVITE A FREQUENCE DE RESONNANCE VARIABLE ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif d'accord pour cavité à fréquence de résonnance variable ainsi que son procédé de fabrication. Elle concerne plus particulièrement un dispositif d'accord pour des cavités résonnantes utilisees dans des tubes hyperfréquences tels que les klystrons fonctionnant à plusieurs dizaines de gigahertz. Les dispositifs d'accord pour cavités résonnantes sont en général classés en trois grands types. Un premier type de dispositifs d'accord est un dispositif faisant varier principalement une inductance en déplacant une paroi latérale de la cavité (accord inductif ou accord en L). Un autre type de dispositifs d'accord est un dispositif faisant varier principalement la capacité d'une cavité en déplaçant une plaque d'accord prévue à proximité d'un espace d'interaction entre des tubes de glissement dans la cavité (accord capacitif ou accord en C) et le dernier type de dispositifs d'accord est un dispositif qui combine les deux dispositifs ci-dessus (accord inductif/capacitif ou" accord L/C). Parmi les dispositifs d'accord du premier type ou dispositifs d'accord en L, on connait en particulier un dispositif d'accord constitué par un piston de forme sensiblement rectangulaire, mobile axialement dans la cavité. Le piston est réalisé par bobinage d'un fil métallique sur un axe présentant une section en coupe oblongue et comporte latéralement deux contacts destinés à le guider dans la cavité et à éviter les couplages avec la partie arrière de la cavité. Ce type de piston est actuellement utilisé dans des cavités fonctionnant autour de 14 GHz. Toutefois, il est difficilement adaptable à des cavités fonctionnant à des fréquences beaucoup plus élevées. En effet, dans ce cas , les dimensions du piston doivent être très petites ce qui entraine des problèmes de réalisation pratiquement insolubles. La présente invention a pour but de remédier a ces inconvénients en fournissant une nouvelle forme de piston qui permet notamment son utilisation dans des cavités dont la fréquence de résonnance peut varier autour de 30 GHz et plus. La présente invention a en conséquence pour objet un dispositif d'accord pour cavité à fréquence de résonnance variable constitué par un piston mobile axialement dans la cavité caractérisé en ce que-le piston est constitué par un ensemble de fils métalliques mis sous forme d'une structure de révolution ayant pour axe l'axe de déplacement du piston et dont la section perpendiculaire à l'axe varie de manière à passer par un maximum correspondant à la section interne de la cavité dans un même plan, l'écartement entre les fils étant inférieur à la longueur d'onde de fonctionnement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description de divers modes de réalisation du dispositif d'accord faite avec référence aux dessins ciannexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une cavité résonnante munie d'un dispositif d'accord conforme à la présente invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon Il-II de la figure 1 - les figures 3a et 3b représentent les différentes étapes de réalisation du dispositif d'accord de figure 1 ; - la figure 4 est une vue semblable à celle de figure 1 d'un autre mode de réalisation du dispositif d'accord. Les figures 1 et 2 représentent une cavité à fréquence de résonnance variable munie d'un dispositif d'accord conforme à un mode de réalisation de la présente invention. Comme représenté sur les figures, la cavité 1 est une cavité cylindrique comportant une enceinte sous vide 2 formant la paroi externe de la cavité et deux tubes de glissement 3 positionnés perpendiculairement à l'axe de la cavité pour faire passer un faisceau d'électrons à travers celle-ci. La cavité 1 comporte un dispositif d'accord 4 permettant de faire varier le volume de la cavité, à savoir sa fréquence de résonnance. Ce dispositif d'accord 4 est constitué principalement par un piston mobile selon l'axe de la cavité. Conformément à la présente invention, le piston est constitué essentiellement par un ensemble de fils métalliques 5 qui ont été incurvés en forme de V et positionnés autour d'un axe 7 correspondant à l'axe de la cavité de manière à former une structure dè révolution ayant pour axe l'axe de la cavité et dont la section perpendiculaire à l'axe est, dans le mode de réalisation représenté, une section circulaire variant progressivement de manière à passer par un maximum 6 correspondant à la section interne de la cavité 1 dans le même plant Les fils 5 sont maintenus en position contre l'axe 7 par l'intermédiaire de deux manchons 8, 9 s'enfilant sur l'axe 7 et comportant un évidement intérieur 8', 9' pour recevoir les extrémités respectives des fils 5. L'ensemble décrit ci-dessus constituant le corps du piston proprement dit est monté dans un évidement prévu dans la tige 10 de piston montée coulissante dans la cavité 1. Comme représenté sur la figure 2, les fils 5 présentent entre eux un écartement e. Cet écartement e est choisi pour être inférieur à la longueur d'zende de fonctionnement de manière à ce que l'ensemble des fils 5 forme court-circuit pour les hautes fréquences. D'autre part, comme expliqué plus en détail ci-après, les fils 5 présentent entre leurs deux extrémités une légère torsion ce qui donne aux fils 5 une certaine élasticité permettant d'obtenir au niveau du maximum 6 un meilleur contact entre les fils 5 et la cavité 1 quelle que soit la température régnant dans la cavité. Ainsi du fait de l'élasticité des fils le corps de piston peut s'adapter parfaitement aux contraintes thermiques subies par la cavité. Les fils métalliques 5 sont de préférence réalisés en un matériau qui a une bonne tenue à une température élevée et présente une très bonne conductivité électrique et une bonne élasticité tel que le tungstène. Toutefois, les fils métalliques 5 peuvent aussi être réalisés en molybdène, en acier inoxydable ou autres matériaux similaires. La figure 4 représente un mode de réalisation différent du dispositif d'accord 4. Dans ce mode de réalisation, les fils métal- liques 50 sont incurvés en forme de U. De ce fait, la structure de révolution présente selon une coupe méridienne une forme en barillet alors que dans le mode dè réalisation de la figure 1, elle présente une forme trapézoîdale. Homme de métier comprendra que diverses formes peuvent être données aux fils métalliques, la seule contrainte étant qu'au niveau du maximum les fils soient en contact avec la cavité résonnante dont la section perpendiculaire à l'axe est non seulement circulaire comme dans les modes de réalisation représentés mais peut aussi présenter une section en forme d'ellipse ou autres formes similaires. On décrira ciwaprès à titre d'exemple, un procédé de fabrication du piston de la présente invention en se référant aux figures 3a et 3b. Conformément au procédé, on réalise tout d'abord un premier sous ensemble constitué par l'axe 7 du piston et par un manchon 8 qui est fixé par soudage sur une extrémité de l'axe 7. L'extrémité du manchon 8 du coté de l'axe 7 présente intérieurement un évidement 8' pour recevoir les fils 5. Cet évidement peut être réalisé dans le manchon avant son montage sur raxe ou bien il peut être usiné une fois le sous ensemble axe 7 - manchon 8 réalisé. - Les fils 5 sont ensuite placés parallèlement à l'axe, l'un à coté de l'autre et ils sont immobilisés en position par sertissage de l'extrémité supérieure du manchon 8. - On monte alors sur l'autre extrémité de l'axe 7 un second manchon 9 présentant à l'une de ses extrémités un évidement 9'. Le manchon 9 est positionné de sorte que les extémités supérieures des fils 5 soient placées dans l'évidement 9' comme représenté sur la figure 3a. - On rapproche alors le manchon 9 du manchon 8 en effectuant un mouvement de translation selon l'axe du piston associé à un mouvement de rotation de 10 à 200 environ. L'axe 7 coulisse alors à J'intérieur du manchon 9 et les fils 5 s'arc-boutent pour prendre une forme sensiblement en V, comme représenté sur la figure 3b, la pointe du V venant, pendant le fonctionnement, au contact de la cavité. - Une fois le manchon 9 dans sa position finale, celui-ci est fixé sur l'axe 7 par soudure ou similaire. De préférence la hauteur x est choisie pour correspondre à la longueur de la translation axiale. le procédé décrit ci-desus est donné à titre d'exemple. En effet le dispositif d'accord de la présente invention peut être réalisé de bien d'autres manières. En particulier, on peut utiliser un calibre pour donner aux fils 5 la forme souhaitée. R E V E N DICA T IONS 1. Dispositif d'accord pour cavité à fréquence de résonnance variable consitué par un piston mobile axialement dans la cavité (1) caractérisé en ce que le piston est constitué par un ensemble de fils métalliques (5, 50) mis sous forme d'une structure de révolution ayant pour axe l'axe de déplacement du piston et dont la section perpendiculaire à l'axe varie de manière à passer par un maximum (6) correspondant à la section interne de la cavité dans un même plan, l'écartement entre les fils (5, 50) étant inférieur à la longueur d'onde de fonctionnement. 2. Dispositif d'accord selon la revendication 1 caractérisé en ce que la section perpendiculaire à l'axe de la structure de révolution est circulaire, ellipsoldale ou oblongue. 3. Dispositif d'accord selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les fils métalliques (5, 50) présentent une torsion entre leurs deux extrémités. 4. Dispositif d'accord selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'angle de torsion est compris entre 10 et 20 . 5. Un procédé de réalisation d'un dispositif d'accord selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que: - on place les fils métalliques (5) les uns à cotés des autres, parallèlement et autour d'un axe (7); - on immobilise en position les extrémités inférieures des fils (5); - on monte sur Extrémité supérieure de l'axe (7) un manchon (9) muni d'un évidement (9') qui vient coiffer les extrémités supérieures des fils; - on imprime au manchon (9) un mouvement de translation faisant coulisser l'axe (7) à l'intérieur du manchon de manière à incurver axialement les fils (5); - on fixe en position le manchon (9) sur l'axe (7). 6. Un procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce qu'on associe au mouvement dss translation un mouvement de rotation.