Brevet FR2561823A1 — publié le 19850927

LIGNE A RETARD AVEC CHARGE INTEGREE La présente invention concerne une ligne a retard avec charge intégrée, pour tube à onde progressive. La description suivante est faite dans le cas de lignes à retard du type à plafonds et anneaux, mais il est clair que l'invention s'applique à d'autres types de lignes à retard pour tubes â onde progressive, telles que par exemple les lignes à retard a cavités couplées, à plafonds et barreaux... On reviendra à la fin de la description détaillée des figures sur cette possibilité d'application de Invention à divers types de lignes à retard. Dans la description suivante, on se réfèrera a plusieurs reprises à la demande de brevet français nO 82.14101, publiée sous le nO 2.531.807, au nom de THOMSON-CSF. Cette demande de brevet porte sur des charges intégrées pour des lignes à retard à plafonds et anneaux ou à plafond et barreaux, utilisées dans des tubes à onde progressive. Ces charges servent notamment à la stabilisation du mode principal du tube. Elles sont constituées par des fentes résonnantes disposées, dans le cas des lignes à plafonds et anneaux, sur les plafonds, sur les pieds soutenant les anneaux et sur la paroi du guide d'onde contenant les plafonds et les anneaux, comme on peut le voir sur les figures 5, 6 et 7 de la demande de brevet citée. Dans le cas de lignes à plafonds et barreaux, on disposée des fentes résonnantes sur les plafonds et sur le support des plafonds et des barreaux, comme cela est représenté sur les figures 8a et 8b de la demande citée. L'inconvénient de ce type de charges intégrées constitué de fentes résonnantes est que l'on introduit des éléments supplémentaires en contact direct avec la ligne à retard et qui risquent donc, outre l'effet de stabilisation du mode principal qui est recherché, de perturber le fonctionnement de la ligne. Dans la demande de brevet citée, la figure 3 illustre une technique bien connue de stabilisation du mode principal. Cette technique consiste à utiliser des charges coaxiales, externes au tube à onde progressive. Cette technique a notamment pour inconvénients - voir la demande de brevet citée, page 2, lignes 3 a 10 et page 5, lignes 9 à 21 - de nécessiter un système de refroidissement propre à ces charges externes et de perturber la focalisation du faisceau. La présente invention concerne une charge pour lignes à retard utilisées dans les tubes à onde progressive qui ne présente pas les inconvénients des charges connues.La présente invention concerne une ligne à retard pour tube à onde progressive, comportant une charge intégrée dans le tube pour la stabilisation du mode principal, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une charge coaxiale. Dans un mode de réalisation de l'invention, il s'agit d'une charge de forme linéaire, disposée selon l'axe du tube et logée dans un orifice réalisé sur une paroi de la ligne à retard, cet orifice contenant un matériau absorbant qui entoure un conducteur central de la charge coaxiale, relié à la ligne. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il s'agit d'une charge de forme circulaire, comportant un boîtier en matériau absorbant renfermant un conducteur central de la charge coaxiale, oe conducteur étant de forme sensiblement circulaire et relié à la ligne, le boîtier en matériau absorbant étant contenu dans un boîtier métallique, constituant le conducteur externe de la charge coaxiale et accolé à la ligne à retard. L'invention concerne donc une charge intégrée qui par rapport à celles décrites dans la demande de brevet citée présente l'avantage de ne pas être directement en contact avec la ligne a retard, et par conséquent ne modifie pas son fonctionnement, hormis l'effet de stabilisation du mode principal qui est recherché. On remarquera pour apprécier la non-évidence de l'invention l'itinéraire suivi par la Demanderesse qui pour améliorer le système bien connu de stabilisation du mode principal par charge coaxiale externe au tube a, dans un premier temps, conçu des charges intégrées constituées de fentes résonnantes, et étudie maintenant des charges coaxiales intégrées qui font l'objet de ce brevet. D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent - la figure 1, une vue en perspective d'un mode de réalisation d'une cellule d'une ligne à retard à plafonds et anneaux montrant l'orifice destiné à recevoir une charge coaxiale, selon l'invention; - les figures 2, 3 et 4, les schémas de trois variantes de charges coaxiales intégrées de forme linéaire, selon l'invention;; - les figures Sa, b et c, des vues en perspective montrant les éléments constitutifs d'une charge coaxiale intégrée de forme circulaire, selon l'invention - les figures 6 et 7, des vues en coupe transversale et en coupe longitudinale de la charge circulaire des figures 5a, b et c. Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments, mais, pour des raisons de clarté, les cotes et proportions de divers éléments ne sont pas respectées. La figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'une cellule d'une ligne à retard à plafonds et anneaux. Ces lignes, qui sont bien connues de l'art antérieur, peuvent être constituées par un guide métallique 1, cylindrique par exemple, avec dans les sections droites de ce guide des anneaux 2 métalliques et coaxiaux. Chaque anneau est fixé à la paroi du guide par au moins une tige métallique 3. Dans l'exemple de la figure 1, chaque anneau 2 est tenu par deux tiges 3 diamétralement opposées que l'on appelle souvent les pieds des anneaux. Cette ligne comporte au moins un plafond 4 constitué par une cale métallique fixée à la paroi intérieure du guide et s'étendant sur toute la longueur du guide. Toute section de ce plafond par un plan perpendiculaire a l'axe Oz du guide a la forme d'un secteur de couronne circulaire. Dans l'exemple de la figure 1, deux plafonds 4 sont utilisés. Ces plafonds s'étendent symétriquement de la paroi du guide jusqu'à une certaine distance du centre de la section droite de celui-ci. Ces lignes à plafonds et anneaux apparaissent donc comme formées d'une succession de tronçons élémentaires, ou cellules, identiques et qui se répètent périodiquement le long de l'axe Oz. Sur la figure 1, chaque cellule est constituée d'un anneau 2, soutenu par deux pieds 3, de deux plafonds 4, et d'un tronçon de guide d'onde 1. Les lignes à retard du type à plafonds et anneaux peuvent propager un mode principal et plusieurs modes parasites. ll est bien connu pour rejeter les modes parasites à des fréquences situées en dehors de la bande de fonctionnement du tube sur le mode principal de relier électriquement les plafonds entre eux par un simple fil métallique, souvent appelé strap. Dans l'exemple de la figure 1, on a désigné par la référence 5 les straps qui relient les plafonds. Sur la figure 1, on voit qu'on a réalisé un orifice 7 dans l'un des plafonds 4 et dans l'épaisseur du guide 1. Le percement de cet orifice ne modifie pas le fonctionnement de la ligne à retard. On perte un même orifice dans toutes les cellules de la ligne et on y introduit un conducteur central, relié à la ligne et entouré par un matériau absorbant. C'est le plafond et le guide d'onde dans lesquels a été percé l'orifice 7 qui constituent le conducteur externe de la charge coaxiale de l'invention. Les figures 2, 3 et 4 représentent trois variantes de charges coaxiales intégrées, de forme linéaire, selon l'invention. On y voit le conducteur central linéaire s dont les deux extrémités ont été repérees par les lettres A et B; Un matériau absorbant entoure le conducteur central Ce matériau absorbant porte la référence 9. 11 est profilé de façon à réaliser la meilleure absorption. Sur la figure 2, on a utilisé de petites longueurs d'absorbant, formant un escalier d'adaptation. L'absorbant est brasé au conducteur externe. Sur la figure 3, on- a utilisé deux escaliers d'adaptation, l'un brasé au conducteur externe et l'autre brasé au conducteur central. Sur la figure 4, on a utilisé de grandes longueurs d'absorbant 9, brasé au conducteur externe, qui constituent autour du conducteur central un fourreau, avec lequel il n'est pas en contact, d'abord conique puis cylindrique. D'autres modes de réalisation de charges coaxiales, de forme linéaire, peuvent être utilisés sans sortir du cadre de l'invention. L'évidement 7 peut être réalisé sur l'un des plafonds, ou à la jonction du plafond et du guide d'onde, ou dans le guide d'onde. Cet évidement peut être circulaire, rectangulaire ou de toute autre forme. L'absorbant doit être constitué d'un matériau que l'on peut mettre sous vide et qui supporte une température élevée. On peut utiliser, par exemple, un mélange d'oxyde de magnésium ou de béryllium, et de carbure de silicium sous forme céramique. L'extrémité A du conducteur central est reliée à la ligne à retard. Cette extrémité est reliée à un anneau situé à une extrémité de la ligne à retard, et réalise ainsi le couplage de l'anneau à la ligne coaxiale. I1 existe diverses façons de réaliser les couplages entre un anneau et une ligne coaxiale. Ces diverses méthodes font partie de l'art antérieur et ne seront pas rappelées ici. On relie généralement l'autre extrémité B du conducteur central 8 de la charge à la paroi obturant une extrémité de la ligne à retard. On assure ainsi la fixation au point de vue mécanique de cette extrémité et en plus, cette liaison améliore le refroidissement de la charge. I1 est aussi possible de laisser la charge ouverte, c'est-à-dire de ne pas connecter l'extrémité B du conducteur central à la paroi obturant l'extrémité de la ligne à retard. Les figures 5 à 7 concernent un autre mode de réalisation de charges coaxiales selon l'invention. I1 s'agit de charges de forme circulaire. Sur les figures 5a, b et c, on a représenté, vus en perspective, trois des éléments constituant une telle charge. Sur la figure 5c, on a représenté le conducteur central 8 en arc de cercle. Dans l'exemple de la figure 5c, l'angle au centre soutenant l'arc du conducteur central est de 3400 environ. Sur la figure 5b, on a représenté une moitié d'un boîtier en matériau absorbant 9 qui doit contenir le conducteur central. Ce bottier comporte donc un logement 11 pour le conducteur central 8. Comme dans le cas des charges de forme linéaire, les charges de forme circulaire peuvent comporter un - matériau absorbant, profilé de différentes façon, et brasé au conducteur externe, ou au conducteur interne de la charge coaxiale, ou aux deux conducteurs à la fois. De même pour la nature de ce matériau, on se reportera à ce qui a été dit pour les -charges linéaires. Dans l'exemple de la figure 5b, le demi-boîtier en matériau absorbant est en forme d'anneau s'étendant sur 3200 environ, avec une partie s'étendant sur 1600 environ où le matériau absorbant est profilé, puis une partie où le matériau absorbant remplit tout le volume compris entre les deux conducteurs coaxiaux. La figure 5a est une vue en perspective éclatée du bottier métallique constituant le conducteur externe de la charge. L'une des parois de ce boîtier n'a pas été représentée sur la figure pour plus de clarté. Dans l'exemple de la figure Sa, ce boîtier comporte deux cylindres coaxiaux 12 et 13 reliés par un bras radial 14. Ce bottier est obturé par deux parois et sur la figure Sa, seule la paroi arrière 15 est représentée. Le conducteur central 8 de la figure 5c est placé à l'intérieur du boîtier en matériau absorbant 9 dont l'une des moitiés est représentée sur la figure 5b. Ensuite, le bottier en matériau absorbant est placé dans le boîtier métallique 10 de la figure 5. La figure 6 est une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation d'une charge coaxiale circulaire selon l'invention. On trouve donc sur la figure 6, le conducteur central ou interne 8 avec ses extrémités A et B, le matériau absorbant profilé 9 qui entoure le conducteur interne, et puis le conducteur externe 10 qui entoure le matériau absorbant. Les cylindres 12 et 13, la paroi 15 et la paroi qui lui fait face, sont les éléments constitutifs du conducteur externe de la ligne coaxial e. Bien entendu, le cylindre 12 de la figure 5a sert aussi à isoler le matériau absorbant du faisceau d'électrons se propageant selon l'axe du tube et le cylindre 13 constitue une partie de l'enceinte à vide du tube. La figure 7 est une vue en coupe longitudinale de la charge des figures Sa, b, c et 6. Sur la figure 7, on a représenté la connexion 16 qui relie l'extrémité A du conducteur central 8 à un anneau de la ligne à retard à plafonds et anneaux. Le boîtier 10 est accolé à une cellule de la ligne à retard, telle que celle de la figure 1. La connexion 16 relie l'extrémité A du conducteur central à l'anneau 2 de cette cellule. Il s'agit d'un anneau situé à une extrémité de la ligne à retard. L'extrémité B du conducteur central est généralement brasée au boîtier métallique 10 de la figure Sa. I1 faut signaler que les tubes à onde progressive comportent généralement au moins deux lignes à retard à plafonds et anneaux appelées ligne d'entrée et ligne de sortie, avec une charge à la fin de la ligne d'entrée et une charge au début de la ligne de sortie. Dans le mode de réalisation linéaire des charges, représenté sur les figures 1 à 4, il est possible de percer ura orifice sur les: deux plafonds d'une même ligne et de disposer dans la même ligne les charges pour les deux lignes. L'une des charges est relise à un anneau de l'une des lignes et l'autre est reliée à un anneau de l'autre ligne. Dans le mode de réalisation circulaire des charges, repcEenPe sur les figures 5 à 7, deux boîtiers 10 sont accolés. L'un des boîtiers est accolé à la dernière cellule de la ligne å retard d'entrée et l'autre à la première cellule de la ligne à retard de sortie. En ce qui concerne l'application de l'invention à d'autres types de lignes à retard pour tubes à onde progressive que les lignes à retard à plafonds et anneaux, il est tout d'abord nécessaire que les lignes à retard en question puissent être couplées à une ligne coaxiale qu'elle soit externe ou intégrée dans le tube. Dans toutes ces applications, les charges coaxiales intégrées de l'invention visent à assurer la stabilisation du tube s. le mode principal. Dans le cas des charges intégrées de forme linéaire, il faut que la ligne à retard présente une paroi que l'on puisse évider sans nuire à son fonctionnement, comme les plafonds et le guide pour les lignes à retard à plafonds et anneaux. il faut aussi que la ligne à retard ait une longueur suffisante pour qu'il soit possible d'introduire un volume suffisant d'absorbant. Par exemple, dans le cas des lignes à retard à cavités couplées fonctionnant à 3 GlIz environ, on peut disposer de 15 cm de matériau absorbant. Dans le cas des charges coaxiales intégrées de forme circulaire, qui ont un faible encombrement, on les accole à une cellule de la ligne à retard. On peut utiliser une telle charge par exemple dans le cas des lignes à retard à cavités couplées. On peut utiliser une boucle coaxiale pour relier une cellule, située à une extrémité de la ligne à retard à cavités couplées au conducteur interne de la charge. REVENDICATIONS 1. Ligne à retard pour tube à onde progressive, comportant une charge intégrée dans le tube pour la stabilisation du mode principal, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une charge coaxiale. 2. Ligne à retard selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une charge de forme linéaire, disposée selon l'axe (Oz) du tube et logée dans un orifice (7) réalisé sur une paroi de la ligne à retard, cet orifice contenant un matériau absorbant (9) qui entoure un conducteur central (8) de la charge coaxiale, relié à la ligne. 3. Ligne à retard selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une charge de forme circulaire, comportant un boîtier en matériau absorbant (9) renfermant un conducteur central (8)de la charge coaxiale, ce conducteur étant de forme sensiblement circulaire, et relié à la ligne, ce boîtier en matériau absorbant étant contenu dans un boîtier métallique (10), constituant le conducteur externe de la charge coaxiale, et accolé à la ligne à retard. 4. Ligne à retard selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une ligne du type à plafonds et anneaux, l'orifice (7) contenant la charge étant percé dans l'un des plafonds (4), ou dans l'épaisseur du guide (1) contenant les plafonds et les anneaux (3), ou à la jonction entre le plafond (4) et le guide (1). 5. Ligne à retard selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'il s'agit d'une ligne du type à plafonds et anneaux, ou à cavités couplées, ou à plafonds et barreaux. 6. Ligne à retard selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le matériau absorbant (9) est un mélange d'oxyde de magnésium ou de béryllium et de carbure de silicium, sous forme céramique. 7. Ligne à retard selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le matériau absorbant (9) entourant le conducteur central est profilé. 8. Ligne à retard selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que le matériau absorbant (9) est brasé au conducteur externe de la charge coaxiale, constitué par les parois de la ligne à retard entourant l'orifice (7) contenant la charge, dans le cas d'une charge linéaire, et par le boîtier métallique (10) contenant le matériau absorbant (9) et le conducteur central (8), dans le cas d'une charge circulaire. 9. Ligne à retard selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'une partie du matériau absorbant est brasée au conducteur externe (1, 4, 13) et une partie au conducteur central (8).