Brevet FR2653267A1 — publié le 19910419

La présente invention concerne les magnétrons. Un type connu de magnétron possède une anode, du type dit "rising sun", c'est-à-dire soleil levant, qui définit des cavités résonantes grandes et petites disposées en alternance autour de sa circonférence. Une semblable structure permet la production d'une oscillation stable dans un seul mode. Classiquement, on fabrique une anode du type rising sun en usinant un bloc de métal, ordinairement du cuivre, de façon à produire un cylindre creux possédant des cavités résonantes qui s'étendent dans la paroi du cylindre depuis sa surface interne. Pour permettre un fonctionnement optimal, il faut que les sections de la paroi interne se trouvant entre les cavités soient uniformé- ment séparées les unes des autres, ces cavités ayant une largeur et un rayon uniformes de sorte qu'elles apparaissent comme aussi symé- triques que possible pour les courants d'électrons tournant dans l'espace d'interaction entre l'anode et la cathode du magnétron. Pour pouvoir loger des cavités de grand volume aussi bien que des cavités de petit volume tout en conservant cette configuration symétrique autour de l'espace d'interaction, il faut que Les grandes cavités aient une plus longue profondeur radiale que les petites cavités. Le cylindre formant l'anode tend à être encom- brant, car il doit donc avoir un diamètre suffisamment grand pour loger les grandes cavités. De plus, il est coûteux de fabriquer une telle anode en raison de la précision d'usinage requise. Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un magnétron qui comprend une anode possédant deux ensembles de cavités résonantes, les cavités d'un même ensembLe étant du même volume, lequel est différent de celui de l'autre ensemble, les cavités étant disposées autour de la circonférence d'un cercle et étant partiellement définies par des ailes d'anode dont les extré- mités externes se trouvent sensiblement à la même distance radiale externe, et dont les extrémités internes se trouvent sensiblement à la même distance radiale interne, vis-à-vis du centre du cercle, les extrémités internes étant réparties de manière sensiblement équidistante autour d'un cercle de rayon égal à la distance radiale interne. Dans la mise en oeuvre de l'invention, les extrémités externes des ailes ne sont pas uniformément réparties sur la cir- conférence du cercle définie par la distance radiaLe externe. Ainsi, les ailes présentent des séparations angulaires différentes de façon à produire le rapport voulu de fréquence des cavités adja- centes, celles-ci n'étant pas alignées sur des rayons du même cercle. Du fait qu'il est assuré que les extrémités internes des aiLes sont symétriquement disposées par rapport à L'espace d'inter- action, on peut obtenir un bon fonctionnement pour le magnétron. De plus, puisque les deux tailles de cavité ont sensiblement la même profondeur radiale, la structure d'anode résultante est moins encombrante que le dispositif classique, dans lequeL les cavités de plus grand volume s'étendent plus loin dans la direction radiale que les cavités de petit volume. Il est préférable que l'extrémité interne de chaque aile soit arrondie. Par "arrondi", on veut dire que l'extrémité de l'aile est légèrement courbe, de sorte qu'il n'y a pas d'arête au niveau de l'espace d'interaction. De préférence, l'extrémité arrondie de chaque aile est incurvée suivant une surface possédant un rayon uniforme à partir d'un point situé sur la ligne médiane de l'aile parallèle à ses deux surfaces majeures. L'avantage d'uti- liser des extrémités internes arrondies pour les ailes est qu'elles peuvent être disposées à des écartements égaux autour de l'espace d'interaction même si Les ailes elles-mêmes ne sont pas alignées sur des rayons du même cercLe. De façon avantageuse, l'anode comprend un cylindre creux formé séparément des ailes et les ailes sont fixées au niveau de leurs extrémités externes dans des encoches ménagées dans la sur- face interne du cylindre. Selon une autre possibilité, l'anode peut être usinée sous forme d'une structure d'une seule pièce. Toute- fois, en employant des ailes fabriquées séparément, on peut uti- liser une technique de construction simple qui peut être mise en oeuvre de manière peu coûteuse. L'invention est née du fait qu'il a été pris en considé- ration le fait que le magnétron possède une anode du type "rising sun" dans laquelle des cavités résonantes de grand et de petit volumes sont alternativement disposées autour de l'anode. Toute- fois, il est envisagé que d'autres formes d'anode qui utilisent des cavités résonantes de tailles différentes puissent également être configurées de manière avantageuse selon l'invention. SeLon un deuxième aspect de l'invention, Le magnétron comprend une structure d'anode possédant des ailes qui définissent des cavités résonantes, o les extrémités internes des ailes adja- centes à l'espace d'interation du magnétron sont arrondies. L'uti- Lisation d'extrémités arrondies est avantageuse même pour des configurations d'anode dans lesquelles toutes les cavités réso- nantes ont le même volume, ou bien dans lesquelles Les cavités ont des dimensions radiales différentes, car ceci permet d'augmenter les tolérances tout en assurant néanmoins que la partie de la structure d'anode adjacente à l'espace d'interaction est symé- trique. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: - la figure 1 est une coupe transversale d'un magnétron selon l'invention; et - la figure 2 est une vue agrandie d'une partie de la figure 1. Comme on peut le voir sur la figure 1, un magnétron com- prend une cathode cylindrique centrale 1 entourée par une structure d'anode 2 qui est constituée d'un cylindre de cuivre 3 et d'ailes d'anode 4 venant saillie de la surface interne du cylindre 3 vers l'intérieur en direction de la cathode 1. La structure d'anode 2 définit deux ensembles de cavités résonantes disposées circonféren- tiellement autour de la cathode 1. Les cavités résonantes du premier ensemble 5 ont un grand volume et sont disposées en alter- nance avec les cavités de l'autre ensemble 6 de façon à produire une configuration "rising sun", c'est-à-dire soleil levant. Les extrémités externes 7 des ailes 4 sont placées dans des encoches ménagées dans la paroi cylindrique 3 et sont disposées sur un cercle ayant un rayon a mesuré à partir du centre de la cathode 1. Les extrémités 8 des ailes 4 sont également disposées à une même distance les unes et les autres vis-à-vis du centre de la cathode 1, cette distance étant indiquée par b sur la figure 1. Les extré- mités internes 8 des ailes 4 sont disposées de manière sensiblement équidistante autour du cercle de rayon b, comme on peut le voir plus clairement sur la figure 2. Ainsi, la structure d'anode 2 est symétrique par rapport à l'espace d'interaction du magnétron qui se trouve entre les extrémités 8 des ailes d'anode et la cathode 1. Les extrémités externes 7 des ailes 4 sont réparties inégalement autour du cercle de rayon a, comme on peut le voir clairement sur la figure 1. Ainsi, les ailes 4 ne sont pas alignées radialement par rapport au centre de la cathode 1, comme cela est montré par les lignes en trait interrompu de la figure 1 qui suivent les lignes médianes de certaines des ailes d'anode 4. Les extrémités internes 8 des ailes 4 sont arrondies, en ce sens qu'elles possèdent des surfaces s'incurvant régulièrement. Par conséquent, même si les ailes 4 ne sont pas alignées radiale- ment avec le centre de la cathode 1, la partie de la structure d'anode qui est adjacente à l'espace d'interaction est symétrique, ce qui donne un bon fonctionnement. Dans un autre mode de réalisation possible de l'inven- tion, des paires d'ailes d'anode peuvent être placées de telle manière qu'il est produit un ensemble de cavités possédant des parois parallèles. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Magnétron caractérisé en ce qu'il comprend une anode (2) possédant deux ensembles de cavités résonantes (5, 6), des cavités du premier ensemble étant chacune d'un même volume, lequel est différent de celui de l'autre ensemble, les cavités étant dis- posées autour de la circonférence d'un cercle et étant partielle- ment définies par des ailes d'anode dont les extrémités externes (7) se trouvent sensiblement à la même distance radiale externe, et dont les extrémités internes (8) se trouvent sensiblement à la même distance radiale interne vis-à-vis du centre du cercle, les extré- mités internes étant réparties de manière sensiblement équidistante autour d'un cercle possédant un rayon qui est égal à la distance radiale interne. 2. Magnétron selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité interne de chaque aile est arrondie. 3. Magnétron selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité arrondie de chaque aile est incurvée suivant une surface possédant un rayon uniforme vis-à-vis d'un point placé sur la ligne médiane de l'aile parallèle à ses deux surfaces majeures. 4. Magnétron selon la revendication 1, 2 ou 3, caracté- risé en ce que l'anode comprend un cylindre creux formé séparément des ailes, et les ailes sont fixées par leurs extrémités externes dans des encoches ménagées dans la surface interne du cylindre. 5. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les cavités du premier ensemble sont disposées en alternance avec les cavités de l'autre ensemble autour de la circonférence. 6. Magnétron comprenant une structure d'anode possédant des ailes qui définissent des cavités résonantes, caractérisé en ce que les extrémités internes des ailes adjacentes à l'espace d'interaction du magnétron sont arrondies.