Brevet FR2659491A1 — publié le 19910913

La présente invention concerne des appareils à tube à faisceau électronique et en particulier elle concerne des cavités résonantes de sortie de tels appareils, permettant l'extraction d'énergie à hautes fréquences. L'invention s'applique en particulier à un disposi- tif à tétrode inductive de sortie, par exemple du type "Klystrode" (marque de fabrique enregistrée de Varian Associates Inc) Les avantages des dispositifs à tétrode inductive de sortie sont bien connus, mais les réalisations proposées jusqu'à présent ont posé des problèmes car il a été nécessaire de disposer un certain nombre de tubes qui peuvent nécessiter chacun une utilisation avec un certain nombre de cavités différentes afin que la largeur de bande instantanée nécessaire (par exemple de 8 M Hz) soit obtenue dans toute la plage des fréquences de télévision (par exemple entre 470 et 860 M Hz) Dans le cas des klystrons, cette condition a été remplie par accord des diverses cavités avec un décalage le long du trajet du faisceau électronique afin que des signaux de sortie soient transmis à des fréquences différentes et s'ajoutent en donnant la largeur de bande nécessaire Cependant, ceci n'est pas possible avec la réalisation classique de la tétrode inductive de sortie. On a déjà proposé la disposition de cavités couplées de sortie pour les tétrodes inductives dans lesquelles le couplage est réalisé entre les deux cavités à l'aide d'une ouverture réglable formée dans une paroi commune Les variations du couplage sont limitées à celles qui peuvent être obtenues par variation de la dimension de l'ouverture. La présente invention a pour objet un système de couplage dans lequel ces restrictions sont réduites. L'invention concerne un appareil à tube à faisceau électronique comprenant un circuit résonateur à cavités de sortie comprenant une cavité primaire de sortie ayant une cavité secondaire de sortie qui lui est couplée par une boucle pénétrant dans la cavité primaire et qui est raccordée de manière que l'énergie soit couplée de la cavité primaire à la cavité secondaire. Il est préférable que la position et/ou l'attitude de la boucle dans la première cavité soient réglables afin que le degré de couplage des cavités soit modifié La boucle peut ainsi tourner et, en outre, elle peut aussi se déplacer, par exemple en pénétrant plus profondément dans la cavité La dimension de la boucle peut être choisie afin qu'elle donne les caractéristiques nécessaires de couplage. Il est préférable qu'une seconde boucle soit placée dans la cavité secondaire et soit raccordée à la première boucle placée dans la cavité Les deux boucles peuvent être réglables indépendamment afin qu'elles assurent un couplage optimal entre les deux cavités. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la boucle placée dans la cavité primaire est connectée à un organe en forme de dôme d'une paroi de la cavité secondaire. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, un corps conducteur est incorporé à la cavité secondaire et est à distance d'une partie conductrice qui est placée dans celle-ci afin qu'elle délimite un espace avec elle, le corps conducteur étant connecté à la boucle. La partie conductrice est par exemple formée d'un corps conducteur supplémentaire qui peut être fixé à une paroi de la cavité Dans une variante, la partie conduc- trice peut être une partie de la paroi de la cavité elle- même. La boucle formée dans la première cavité et le corps conducteur sont de préférence liés à un arbre conducteur mobile afin que l'attitude de la boucle puisse être ajustée par rotation de l'arbre. Il est préférable que l'une au moins des deux cavités comporte un dispositif de réglage de son volume afin que la fréquence de résonance des cavités respectives puisse varier Les cavités ont de préférence ont des fréquences respectives de résonance qui sont différentes. Bien que l'invention ait été réalisée à partir de considérations portant sur le perfectionnement des tétrodes inductives de sortie, elle peut aussi s'appliquer à d'autres types d'appareils à tube à faisceau électronique ayant des cavités résonantes de sortie, tels que les klystrons. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe schématique en élévation latérale d'une tétrode inductive de sortie selon l'inven- tion (des parties ayant été omises par raison de clarté); la figure 2 représente schématiquement une autre tétrode inductive de sortie selon l'invention; et la figure 3 représente schématiquement une tétrode inductive de sortie supplémentaire selon l'invention. Sur la figure 1, une tétrode inductive de sortie comporte un canon électronique 10 qui comprend une cathode 12 et une grille 14, et une section 16 de sortie qui comporte des tubes de glissement 18, 20 L'ensemble d'en- trée qui comporte le canon électronique 10, la cathode 12 et la grille 14, est entouré par une cavité primaire 22 qui est couplée à une cavité secondaire d'entrée 24 ayant un accouplement 26 de sortie La section 16 de sortie est entourée par une cavité primaire 28 de sortie qui est couplée à une cavité secondaire 30 de sortie ayant un accouplement 32 de sortie. Pendant l'utilisation, une tension à hautes fré- quences de quelques centaines de volts est produite entre la cathode et la grille alors que celles-ci sont toutes deux maintenues aux environs de 30 k V Il faut aussi que la grille 14 soit maintenue à une tension nominale de polari- sation en courant continu plus négative que la cathode d'une valeur de l'ordre d'une centaine de volts. L'invention s'applique en particulier aux circuits résonateurs de sortie entourant la section 16 de sortie. Dans ce mode de réalisation, une cavité primaire 28 de sortie est placée autour de la section 16 de sortie de manière habituelle et comprend un dispositif (non repré- senté) à porte d'accord destiné à faire varier le volume de la cavité 28 afin que sa fréquence de résonance soit ajustée Une cavité secondaire 30 de sortie est placée près de la cavité primaire 28 et lui est couplée par une boucle mobile 80 de couplage qui est placée dans la cavité 28 Un organe 82 en forme de dôme est réalisé dans une paroi de la cavité secondaire 30 et dépasse vers l'intérieur, la boucle étant raccordée à cet organe conformé Un bouton 84 d'ajustement est placé à l'extérieur de la cavité secon- daire 30 et est raccordé à la boucle 80 afin que l'attitude de celle-ci puisse être réglée Un dispositif supplémen- taire peut être présent afin qu'il permette le réglage de la pénétration de la boucle dans la cavité primaire. L'ajustement de la boucle 80 affecte le degré de couplage des deux cavités 28, 30 Le signal de sortie de la cavité secondaire 30 est transmis par une boucle supplémentaire 86 qui est connectée à un accouplement 32 de sortie L'accord de la résonance de la cavité secondaire est réalisé de manière classique. L'utilisation d'une ou plusieurs boucles dans le circuit de résonance permet un couplage efficace et réglable, l'organe en forme de dôme 82 permettant une transition régulière et efficace entre les résonances des cavités aux niveaux de puissance créés dans une tétrode inductive de sortie. A l'extrémité d'entrée de la tétrode inductive représentée sur le dessin, une cavité primaire 22 d'entrée est délimitée par des parties interne et externe 40, 42 de corps qui sont isolées l'une de l'autre Le volume de la cavité 22 est variable, de manière classique La cavité 22 est couplée par des boucles 60, 62 à une cavité secondaire d'entrée 24 dont le volume est variable par ajustement d'un plongeur 64 qui dépasse d'un organe 66 formant un trou. Sur la figure 2, une autre tétrode inductive de sortie selon l'invention est analogue à celle qui est représentée sur la figure 1, et les parties analogues portent des références identiques. Comme dans le cas de l'appareil de la figure 1, la tétrode inductive a deux cavités de sortie 28 et 30 Une boucle mobile de couplage 80 placée dans la cavité primaire 28 est connectée à un premier corps conducteur 88 placé dans la cavité secondaire, par un arbre conducteur 90 Les parois des cavités 28, 30 sont séparées par un manchon diélectrique 92 dans lequel passe l'arbre 90 Un dispositif (non représenté) est destiné à faire tourner le manchon 92 et l'arbre 90 afin que l'attitude de la boucle 80 soit ajustée dans la cavité 28 Le premier corps conducteur 88 est aussi déplacé, mais, comme la surface axiale 94 du corps est plate, son comportement n'est pas modifié Un autre corps conducteur 96 est fixé à la paroi de la cavité opposée au premier corps conducteur 88 afin qu'un espace D soit délimité La dimension de cet espace D est choisie afin qu'elle donne un effet optimal d'accord et elle est pratiquement constante Dans certaines circonstances, la disposition d'un matériau isolant entre les corps 88, 96 peut convenir pour la délimitation de l'espace D Le second corps conducteur 96 peut avoir une forme de dôme ou peut avoir un organe conformé placé dans la paroi de la cavité , sous forme d'un corps tubulaire dépassant vers le bas, selon le cas Une autre boucle de couplage 32 est placée dans la cavité 30 afin qu'elle permette l'extraction de l'énergie. Si un matériau isolant est incorporé entre les corps 88, 96, il peut être utilisé pour une connexion mécanique et le second corps 96 peut être connecté à un bouton d'ajustement destiné à faire tourner la boucle 80 à la place du mécanisme représenté sur la figure 2. L'utilisation de la boucle et des corps conducteurs dans le circuit résonant permet l'obtention d'un couplage efficace et réglable et assure une transition régulière et efficace entre les résonances des cavités aux niveaux de puissance créés dans une tétrode inductive. On se réfère à la figure 3 sur laquelle une autre tétrode inductive de sortie selon l'invention a un ensemble de sortie qui comporte une cavité primaire 28 et une cavité secondaire 98 Une boucle 90 de couplage à la cavité primaire 28 est connectée électriquement par un arbre 100 ayant un joint rotatif à une autre boucle 102 de couplage placée dans la cavité secondaire 98 Les boucles 80 et 102 peuvent tourner indépendamment, leur orientation étant réglée par des leviers (non représentés) qui sont fixés aux parties en rotation relative de l'arbre 100. Une autre boucle 32 placée dans la cavité secondaire 98 permet l'extraction de l'énergie amplifiée à hautes fréquences de la tétrode inductive de sortie. Les parois de la cavité secondaire 98 comprennent des saillies 104 et 106 dépassant vers l'intérieur Dans ce mode de réalisation, l'une des saillies 104 a un emplace- ment et une configuration fixes L'autre saillie 106 est ajustable et est mobile vers l'intérieur de la cavité 98 ou vers l'extérieur de celle-ci, d'une quantité variable le cas échéant Evidemment, on peut utiliser une disposition dans laquelle les deux saillies sont fixes, les deux saillies sont réglables, ou elles peuvent même être omises. L'utilisation des saillies 104, 106 permet une optimisation des caractéristiques de résonance de la cavité 98. Les cavités primaire et secondaire 28 et 98 com- portent des portes d'accord (non représentées) qui per- mettent une variation de leur volume et en conséquence de leur fréquence de résonance Les cavités 28, 98 sont accordées à des fréquences de résonance différentes afin qu'une grande largeur de bande soit obtenue pour le signal de sortie. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil à tube à faisceau électronique, compre- nant un circuit résonateur à cavité de sortie comprenant une cavité primaire de sortie à laquelle est couplée une cavité secondaire de sortie, caractérisé en ce que le couplage est réalisé par une boucle ( 80) dépassant dans la cavité primaire ( 28) et raccordée afin qu'elle couple l'énergie de la cavité primaire ( 28) à la cavité secondaire ( 30, 98). 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position ou l'attitude au moins de la boucle ( 80) est réglable afin que le degré de couplage des cavités soit ajusté. 3 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la boucle ( 80) est connectée à un organe en forme de dôme ( 82) formé dans une paroi de la cavité secondaire ( 30). 4 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde boucle ( 102) placée dans la cavité secondaire ( 98) et connectée à la première boucle ( 80) placée dans la cavité primaire ( 28). Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la position ou l'attitude au moins de la seconde boucle ( 102) est réglable. 6 Appareil selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la seconde boucle ( 102) est mobile indépendamment de la première boucle ( 80). 7 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à 6, caractérisé en ce que la seconde boucle ( 102) est connectée à un organe ( 100) qui traverse une paroi de la cavité secondaire ( 98), cet organe étant décalé par rapport au centre de la paroi en direction parallèle au trajet du faisceau électronique. 8 Appareil selon l'une des revendications 1 et 2,, caractérisé en ce qu'il comporte un corps conducteur ( 94) placé dans la cavité secondaire ( 30) et distant d'une partie conductrice ( 96) placée à l'intérieur afin qu'un espace (D) soit délimité entre eux, le corps conducteur ( 94) étant connecté à la boucle ( 80). 9 Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie conductrice est un corps conducteur supplémentaire ( 96) qui est fixé à une paroi de la cavité secondaire ( 30). Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie conductrice est une partie d'une paroi de la cavité secondaire ( 30). 11 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 8 à 10, caractérisé en ce que la boucle ( 80) placée dans la cavité primaire ( 28) et le corps conducteur ( 94) sont reliés sur un arbre conducteur mobile ( 90) afin que l'attitude de la boucle ( 80) soit réglable par rotation de l'arbre ( 90). 12 Appareil selon les revendications 9 et 11 prises ensemble, caractérisé en ce que le corps conducteur supplémentaire ( 96) est rotatif et une partie isolante raccorde les corps conducteurs ( 94, 96) en permettant le déplacement de la boucle ( 80) par rotation du corps conduc- teur supplémentaire ( 96). 13 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que chaque cavité ( 28, , 98) comporte un dispositif d'ajustement de son volume. 14 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la cavité secon- daire ( 30, 98) comporte une boucle de sortie ( 32) destinée à extraire de l'énergie de la cavité. Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la cavité secon- daire ( 30, 98) comporte au moins une saillie ( 82, 104, 106) dépassant de sa paroi vers l'intérieur et dépassant dans la cavité. 16 Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'une saillie au moins ( 106) est mobile. 17 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les cavités primaire ( 28) et secondaire ( 30, 98) ont des fréquences respectives différentes de résonance. 18 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le tube à faisceau électronique est une tétrode inductive de sortie.