Brevet FR2660796A1 — publié le 19911011

La présente invention concerne des appareils à tube à faisceau électronique et elle concerne plus précisément des cavités d'un résonateur d'entrée de tels appareils, à l'endroit o de l'énergie à hautes fréquences est appliquée. L'invention concerne en particulier un dispositif à tétrode inductive de sortie (IOT) 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 d'utiliser un certain nombre de tubes qui peuvent nécessiter chacun d'être utilisé avec un certain nombre de cavités différentes pour 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 est remplie habituellement par accord décalé des diverses cavités incorporées au trajet du faisceau électronique afin que les signaux de sortie soient transmis à des fréquences différentes qui s'ajoutent et donnent la largeur nécessaire de bande Cependant, ceci n'est pas possible avec la réalisation classique à tétrode inductive de sortie. Un autre problème qui s'est posé est dû à l'utilisa- tion de tensions élevées de l'ordre de 30 k V que doivent supporter la cathode et la grille, et notamment au niveau de la cavité d'entrée qui peut constituer une partie externe du dispositif à tétrode inductive de sortie, et qui peut donc être manipulée lors d'une utilisation normale. L'invention concerne un système destiné à résoudre la totalité ou moins certains des problèmes posés par le maintien de tension élevées à la cathode et à la grille, tout en concernant la réalisation d'un dispositif à tétrode inductive de sortie convenant aux applications de la télévision. L'invention concerne ainsi un appareil à tube à faisceau électronique qui comporte une cavité résonante d'entrée délimitée au moins partiellement par une partie de corps interne et une partie de corps externe, la partie de corps interne étant maintenue à une tension élevée par rapport à la partie de corps externe, et les parties de corps n'ayant pas de connexion conductrice de l'électricité entre elles. Dans le présent mémoire, l'expression "haute tension" se rapporte à des tensions de l'ordre de dizaines de kilovolts. Bien que l'invention ait été réalisée dans le cadre des dispositifs à tétrode inductive de sortie, elle peut s'appliquer à d'autres types d'appareils à tube à faisceau électronique, par exemple aux klystrons qui ont des cavités résonantes d'entrée. La partie externe de corps est par exemple à une très faible tension, habituellement celle de la masse. Il est préférable que les parties de corps soient raccordées physiquement par une partie formant un isolateur diélectrique qui est avantageusement moulé Les parties de corps peuvent aussi avoir des organes complémentaires qui coopèrent afin que le raccordement des deux parties de corps soit facilité Ces organes complémentaires ont avantageusement des dimensions telles qu'ils forment un trajet d'impédance très élevée en courant continu, mais un trajet de très faible impédance à hautes fréquences, au niveau du raccord, afin que les fuites à hautes fréquences à partir de la cavité soient évitées, alors que la diffé- rence nécessaire de tension peut cependant être conservée entre les parties de corps externe et interne. Il peut être préférable qu'une connexion électrique soit formée entre l'extérieur de la cavité et la partie interne de corps, à travers le matériau isolateur. La cavité résonante d'entrée est avantageusement une cavité primaire, et une cavité secondaire formant résona- teur est incorporée et est couplée à la cavité primaire. Il est préférable que les cavités soient accordées à des fréquences respectives différentes, rendant disponible une plus grande largeur de bande que dans le cas de l'uti- lisation d'une seule cavité. Les fréquences de résonance des cavités primaire et secondaire sont avantageusement accordables L'accord peut être réalisé indépendamment ou il peut être lié par exemple de manière qu'un changement de la fréquence de résonance d'une cavité provoque un changement correspondant de celle de l'autre cavité. Le volume de la cavité primaire peut être modifié par un dispositif incorporé à la partie externe de corps afin que la fréquence de résonance soit ajustée. 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'un dispositif à tétrode inductive de sortie selon l'invention (des parties ayant été supprimées par raison de clarté); la figure 2 est un schéma d'une variante de cavité primaire d'entrée; et la figure 3 représente schématiquement un autre mode de réalisation de l'invention. L'appareil à tétrode inductive de sortie représenté sur la figure 1 comprend un canon électronique 10 qui comporte une cathode 12 et une grille 14, et une section 16 de sortie qui comprend des tubes de glissement 18, 20. L'ensemble d'entrée comporte un canon électronique 10, une cathode 12 et une grille 14, et il est entouré par une cavité primaire d'entrée 22 qui est couplée à une cavité secondaire d'entrée 24 qui a un accoupplement 26 de sortie. La section 16 de sortie est entourée par une cavité pri- maire 28 de sortie qui est couplée à une cavité secondaire 30 de sortie ayant un couplage 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 qui sont toutes deux maintenues à k V environ Il est aussi nécessaire que la grille 14 soit maintenue à une tension nominale de polarisation en courant continu plus négative d'une centaine de volts que la cathode. En particulier, l'invention se rapporte à la cavité primaire 22 d'entrée du dispositif représenté sur les dessins Une partie interne 40 de corps comporte des plaques métalliques annulaires supérieure et inférieure 70, 71 séparées par un matériau diélectrique 73 afin qu'elles délimitent un canal annulaire La plaque supérieure 70 est connectée électriquement à la cathode et la plaque infé- rieure 71 est connectée électriquement à la grille La partie ouverte du canal est tournée vers l'extérieur et entoure la partie ouverte d'un canal annulaire supplémen- taire comprenant une partie métallique externe 42 de corps, la cavité 22 d'entrée étant délimitée par les parties 40 et 42. Des flasques inclinés 44, 46 sont disposés des deux côtés de la partie externe 42 de corps afin qu'ils déli- mitent des canaux annulaires supplémentaires 48, 50 dans lesquels dépassent les bords libres de la partie interne 40 de corps Cependant, il n'existe pas de contact électrique direct entre une partie quelconque de la partie 40 de corps et une partie quelconque de la partie externe 42 de corps et les flasques 44, 46, un matériau diélectrique isolant moulé 52 étant placé entre eux Cette disposition isole la partie externe 42 de corps par rapport à la partie interne de corps et donc par rapport à la tension très élevée appliquée pendant l'utilisation Pendant l'utilisation du diélectrique 52, les parties 40, 42 de corps sont isolées électriquement, et il existe encore un trajet potentiel pour les fuites à hautes fréquences à travers le diélec- trique 52 En conséquence, les dimensions des parties de trajet de recouvrement 40, 42 sont choisies afin que celles-ci forment un trajet de très faible impédance à hautes fréquences et empêchent donc autant que possible les fuites de hautes fréquences. Le volume et en conséquence la fréquence de réso- nance de la cavité 22 peuvent être modifiés de manière classique, par exemple par utilisation de portes d'accord comme représenté en 94. La figure 2 représente une variante de la cavité primaire 22 d'entrée Dans ce cas, la partie externe 42 de corps est disposée dans la direction axiale afin qu'elle forme une région annulaire allongée 90 qui est délimitée par des parois cylindriques prolongées 91, 92 de la partie de corps 42 Le volume efficace de la région 90 peut être modifié à l'aide d'une plaque glissante 93 qui peut être déplacée axialement par tout dispositif convenable. Sur les dessins annexés, les surfaces du diélec- trique sont représentées sous une forme aussi lisse que possible, mais l'aptitude à l'encaissement d'une tension peut être encore accrue par formation d'une surface ayant par exemple une forme crénelée donnée par des nervures et des gorges. Un fil 54 d'alimentation passe à travers le diélec- trique 52 afin qu'il maintienne la grille 14 à la tension convenable de polarisation, tout en conservant l'isolement électrique de la partie externe 42 de corps, la connexion étant réalisée par le fil 54 et la plaque 71. L'intérieur de la cavité primaire d'entrée 22 est relié à la cavité secondaire 24 d'entrée par des boucles de couplage 60, 62 Le volume interne de la cavité secondaire 24 d'entrée, et en conséquence sa fréquence de résonance, est réglable à l'aide d'un plongeur mobile 64 dépassant d'un organe 66 qui délimite un trou Dans ce mode de réalisation de l'invention, les volumes des cavités pri- maire 22 et secondaire 24 peuvent être modifiés indépendam- ment, mais ils peuvent être reliés de manière que les changements soient simultanés Les cavités primaire et secondaire 22 et 24 sont disposées afin que leurs fré- quences respectives de résonance soient différentes. A l'extrémité de sortie du dispositif à tube induc- tif de sortie, une cavité primaire 28 de sortie entoure la section 16 de sortie et peut être accordée de manière classique La cavité 28 est couplée à la cavité secondaire 30 de sortie par une boucle 80 de couplage, la connexion à la cavité secondaire 30 comprenant un organe 82 en forme de dôme disposé sur une paroi interne L'accord de la cavité secondaire 30 peut être réalisé par un dispositif classique. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, décrit en référence à la figure 3, seule une cavité d'en- trée est incorporée à l'appareil Dans cet appareil parti- culier, la cavité d'entrée est analogue à celle qui est représentée sur la figure 2. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils à tube à faisceau électronique qui viennent d'être décrits unique- ment à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil à tube à faisceau d'électrons, du type qui comprend une cavité résonante d'entrée, caractérisé en ce que la cavité ( 22, 90) est délimitée au moins partielle- ment par une partie interne ( 40) et une partie externe ( 42) de corps, la partie interne ( 40) de corps étant maintenue à une tension élevée par rapport à la partie externe ( 42) de corps et les parties de corps n'ayant aucune connexion conductrice de l'électricité entre elles. 2 Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie externe de corps est à une tension relative. 3 Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie externe de corps est à la masse. 4 Ensemble selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les parties de corps ( 40, 42) sont reliées physiquement l'une à l'autre par une partie d'isolateur diélectrique ( 52, 73). Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que la connexion électrique ( 54, 71) est assurée entre l'extérieur de la cavité et la partie interne de corps par l'intermédiaire de la partie d'isolateur ( 52, 73). 6 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la cavité réso- nante ( 22, 90) a une section sensiblement annulaire et entoure un canon électronique ( 10). 7 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que la cavité résonante ( 90) a une première partie qui a une plus grande étendue radiale qu'une autre partie. 8 Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'autre partie dépasse plus en direction perpendi- culaire au rayon annulaire que la première partie. 9 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les parties de corps ( 40, 42) ont des organes conformés ( 44, 42, 46, 70, 71) qui coopèrent mutuellement par emboîtement et qui ont des dimensions telles qu'elles forment un trajet de très faible impédance à hautes fréquences au raccord des parties de corps ( 40, 42) afin que les fuites à hautes fréquences à partir de la cavité soient empêchées. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les organes conformés emboîtés mutuellement comprennent un premier disque ( 70, 71) dépassant de la partie interne ( 40) de corps et un second ( 42) et un troisième ( 48, 50) disque annulaire dépassant des parties externes de corps et recouvrant le premier disque ( 70, 71), les régions comprises entre le second et le premier disque, et entre le premier et le troisième disque étant occupées par une matière diélectrique ( 52) capable de supporter la haute tension. 11 Appareil selon la revendication 10 et l'une des revendications 7 et 8, considérées ensemble, caractérisé en ce que l'autre partie est délimitée par la partie externe de corps ( 42). 12 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la partie externe de corps comporte un dispositif ( 93, 94) destiné à faire varier le volume de la cavité ( 22). 13 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la cavité réso- nante d'entrée est une cavité primaire ( 22), et l'appareil comporte une cavité secondaire ( 24) formant résonateur, couplée à la cavité résonante primaire. 14 Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que les cavités ( 22, 24) sont accordées à des fré- quences respectives différentes. 15 Appareil selon l'une des revendications 13 et 14, caractérisé en ce que les cavités primaire ( 22) et secondaire ( 24) sont couplées par une boucle ( 60, 62) placée dans chaque cavité, les boucles étant électriquement connectées l'une à l'autre. 16 Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que les boucles sont mobiles et leur degré de cou- plage est réglable par déplacement de l'une des boucles ou des deux boucles. 17 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 13 à 16, caractérisé en ce que la fréquence de résonance de la cavité primaire ( 22) est accordable. 18 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 13 à 17, caractérisé en ce que la fréquence de résonance de la cavité secondaire ( 24) est accordable. 19 Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que la fréquence de résonance de la cavité secondaire ( 24) est ajustée par un plongeur ( 64) destiné à dépasser d'un trou ( 66) formé dans la cavité secondaire ( 24) afin que le volume dé celle-ci varie. Appareil selon la revendication 19, caractérisé en ce que la position du plongeur est réglée à l'aide d'une vis de réglage. 21 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions 17 à 20, caractérisé en ce que les cavités primaire et secondaire ( 22, 24) sont accordables indépendamment. 22 Appareil selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le tube à faisceau électronique est un dispositif à tétrode inductive de sortie.