Brevet FR2709619A1 — publié le 19950310

La présente invention concerne l'amplification à grand rendement d'une puissance radiofréquence (RF) et, plus particulièrement, un amplificateur linéaire destiné aux applications aux fréquences ultra- hautes (UHF) qui combine un tube à sortie inductive avec un collecteur abaissé en plusieurs étages de façon à procurer un rendement sensiblement constant. L'arrivée de la télévision haute définition (HDTV) a provoqué un renouvellement de l'intérêt pour l'amplification à grand rendement des signaux UHF. Les systèmes d'émission HDTV demanderont des amplificateurs suscep- tibles de produire des débits de données extrêmement élevés, de l'ordre de vingt-cinq mégabits par seconde. Pour soutenir de tels débits de données élevés, on a proposé des techniques de modulation numériques, par exemple une modula- tion à bande latérale atténuée à quatre ou six niveaux ou bien une modulation d'amplitude en quadrature (QAM) à deux bandes latérales à 16 ou 32 états. Lors- qu'on utilise ces formes de modulation dans un canal à largueur de bande limitée (par exemple 6 MHz), on obtient des signaux qui présentent une valeur élevée pour leur rapport de la puissance maximale à la puissance moyenne. Il est extrêmement difficile d'amplifier de tels signaux à la fois de manière efficace et de manière fidèle, c'est-à-dire avec une très faible distorsion du degré de modulation, comme mesuré par l'absence de produits d'intermodulation d'ordres élevés. Ainsi, les amplificateurs linéaires RF susceptibles de fournir ces caractéristiques sont très souhaitables. Classiquement, on a utilisé des klystrons comme amplificateurs haute puissance pour la plupart des émetteurs UHF. Un klystron est un dispositif à fais- ceau droit o un faisceau d'électrons passe dans plusieurs cavités. Un signal d'entrée RF applique une modulation de vitesse au faisceau et fait que celui-ci se met en paquets d'électrons. Le faisceau en paquets induit un courant RF dans les cavités, et l'énergie peut être extraite du faisceau mis en paquets sous la forme d'un signal de sortie RF amplifié. Toutefois, les klystrons présentent un rendement très faible pour les puissances de sortie qui sont inférieures à la puissance maximale, pour laquelle ils ont été conçus, puisqu'ils fonctionnent à une tension et un courant constants, et leur rendement est proportionnel à la puissance de sortie. Une technique connue permettant d'augmenter le rendement d'un klys- tron consiste à utiliser un collecteur abaissé en plusieurs étages (MSDC). Les élec- trons du faisceau modulé en vitesse présentent des niveaux d'énergie largement variables lorsqu'ils quittent la cavité de sortie. En faisant appel à une multiplicité d'électrodes de collecteur qui ont été abaissées à des potentiels situés en dessous de celui du corps du dispositif (c'est-à-dire le potentiel correspondant à l'énergie initiale du faisceau d'électrons), on peut recueillir les électrons usés du faisceau à l'énergie la plus petite possible. Les électrons peuvent être considérés comme des billes présentant diverses vitesses qui escaladent en roulant une colline jusqu'à ce qu'elles s'arrêtent, après quoi elles redescendent en roulant dans des pièges se trou- vant de part et d'autre de leur trajet de montée. Du fait qu'on récupère la plus grande partie de l'énergie cinétique restante du faisceau d'électrons usés dans les étages abaissés, l'énergie du faisceau n'est pas gaspillée par conversion de l'énergie cinétique en chaleur, et on peut obtenir un plus grande rendement de fonctionne- ment. Des collecteurs abaissés en plusieurs étages sont décrits dans Kosmahl, Modem Multistage Depressed Collectors--A Review 70 Proceedings of the IEEE 1325 (1982). Le rendement des klystrons MSDC pris en moyenne sur le cycle de modulation s'est révélé pouvoir atteindre 3 fois celui des klystrons classiques. Puisque la tension à laquelle les électrons sont recueillis est grossièrement propor- tionnelle à la tension de sortie RF du klystron et que le courant du faisceau est constant, le rendement du klystron MSDC est proportionnel à la racine carrée de la puissance de sortie. Malgré ce rendement amélioré, les klystrons MSDC ne don- nent pas la linéarité nécessaire aux systèmes d'émission HDTV proposés. Un autre type d'amplificateur utilise une ou plusieurs grilles disposées entre une cathode et une anode pour appliquer une modulation de densité au cou- rant extrait de la cathode. C'est une pratique courante d'établir des distinctions entre amplificateurs qui utilisent une grille pour appliquer une modulation de den- sité au courant d'électrons en fonction de leur régime de fonctionnement, et on dis- tingue les classes A, B et C. Dans un amplificateur de classe A, on applique la polarisation de grille et les tensions des autres grilles de façon que le courant de cathode circule continûment pendant le cycle électrique. Dans un amplificateur de classe B, la grille de commande fonctionne à proximité du point de blocage, si bien que le courant de cathode ne circule que pendant environ la moitié du cycle élec- trique. Les amplificateurs de classe AB sont des hybrides d'amplificateurs de classe A et de classe B dans lesquels la polarisation de grille et la tension des autres grilles sont telles que le courant du faisceau circule pendant moins que le cycle électrique tout entier, mais nettement plus que la moitié de celui-ci. Les amplifi- cateurs de classe C ont une tension de grille qui est nettement supérieure à la ten- sion de blocage, de sorte que le courant de cathode circule pendant un temps nette- ment inférieur à la moitié du cycle électrique. Pour les fréquences inférieures, les amplificateurs de classe B utilisant des triodes ou des tétrodes ont démontré leur capacité à produire la puissance de manière plus rentable que les klystrons classiques. Dans ces amplificateurs, le cou- rant de sortie RF varie linéairement avec le courant de cathode et la tension est constante, si bien que le rendement varie de nouveau comme la racine carrée de la puissance de sortie, comme c'est le cas dans le klystron MSDC. Les amplificateurs de classe B à tétrodes et triodes sont d'un grand rendement pour les très hautes fréquences (VHF). Il est possible d'étendre les avantages du fonctionnement en classe B aux fréquences supérieures en utilisant un dispositif connu sous l'appellation de "tube à sortie inductive". Les tubes à sortie inductive ont le même rendement que d'autres amplificateurs de classe B du fait que le signal d'entrée RF appliqué à une grille de commande fait que le courant du faisceau d'électrons varie grossièrement comme la tension d'excitation RF. Puisque le courant RF du tube ne résulte pas d'une modulation de vitesse, l'amplificateur est en outre très linéaire. Le tube de sortie inductive (IOT) a été initialement mis au point par A. V. Haeff, et il consistait en une ampoule de verre tubulaire contenant une cathode, une grille de commande disposée devant la cathode, une électrode à ouverture accélératrice et une électrode collectrice. L'espace d'interaction d'une cavité rentrante était disposé dans la partie de l'ampoule de verre tubulaire se trou- vant entre l'électrode à ouverture accélératrice et l'électrode collectrice. Le faisceau d'électrons produit par la cathode traversait l'espace lorsqu'il était focalisé par un champ magnétique. Lorsque le faisceau d'électrons se voyait soumis à une modu- lation de densité par application d'un signal d'entrée RF à la grille de commande avec une fréquence égale à la fréquence de résonance de la cavité, le courant du faisceau d'électrons induisait une onde électromagnétique dans la cavité, qui extrayait l'énergie des électrons sans les intercepter. Le tube à sortie inductive avait pour avantage, par rapport aux tubes à vide antérieurs, que l'espace d'interaction de la cavité pouvait avoir une petite aire et une faible capacité convenant pour le fonctionnement à haute fréquence, tandis que les électrons pouvaient être recueillis sur une électrode collectrice beaucoup plus grande qui ne devait plus nécessaire- ment faire partie du circuit résonant. Le concept initial du tube à sortie inductive peut être reconnu comme permettant une utilisation avantageuse en tant qu'amplificateur linéaire pour signaux de télévision UHF. Un tube à sortie inductive modernisé est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n' 4 480 210 intitulé "Gridded Electron Power Tube", qui comporte un canon à électrons hautement convergent doté d'une grille de commande en graphite pyrolytique et d'un grand collecteur. Le fait de réaliser la grille de commande en graphite pyrolytique, qui est un matériau extrêmement réfractaire, permet d'avoir une densité de courant beaucoup plus élevée que cela n'était antérieurement possible dans le tube à sortie inductive initial de Haeff. Ce tube rénové a pris l'appellation de "klystrode", puisqu'il combine les particularités des klystrons classiques avec celles des tétrodes; la klystrode possède la cavité de sortie résonante d'un klystron et la configuration à quatre électrodes de la tétrode. En dépit des grandes connaissances que l'on avait sur les techniques d'amélioration du rendement des klystrons MSDC et des IOT, on ne s'était pas activement attaché à étudier la combinaison des avantages du tube à sortie induc- tive et du collecteur abaissé en plusieurs étages. L'opinion courante des techniciens était que l'amélioration de rendement obtenue en combinant ces particularités ne serait que de l'ordre de 10 à 15 % pour les niveaux de puissance faibles et que, par conséquent, cela ne valait pas les investissements supplémentaires nécessaires pour modifier les modèles existants. Voir Gilmour, Microwave Tubes pages 196-200 (Artech House 1986). De plus, on estimait que l'abaissement du collecteur néces- siterait d'augmenter la tension cathode-anode pour une puissance de sortie donnée et que, si on utilisait un abaissement trop important pour tenter d'augmenter le ren- dement, il en résulterait une détérioration de la qualité de l'image par les électrons renvoyés dans l'espace de la cavité. Voir Preist et Shrader, The Klystrode--An Unusual TransmittingE Tube With Potential For UHF-TV, 70 Proceedings of the IEEE, 1318, (1982). Il serait donc souhaitable de produire un amplificateur RF destiné aux applications UHF, qui procurerait des niveaux de rendement de fonctionnement plus élevés et une meilleure linéarité que ce que l'on obtenait antérieurement dans la technique. Idéalement, l'amplificateur RF fournirait un rendement élevé constant à tout niveau de puissance au lieu de la relation en racine carrée de la puissance de sortie qui est associée aux tubes à sortie inductive et aux klystrons à collecteur abaissé en plusieurs étages. Selon les enseignements de l'invention, un amplificateur RF amélioré est produit. L'amplificateur RF combine les enseignements du tube à sortie induc- tive avec le klystron à collecteur abaissé en plusieurs étages pour procurer un ren- dement de fonctionnement et une linéarité améliorés. Les enseignements de la technique antérieure n'ont pas su reconnaître que la combinaison de ces techniques amènerait une amélioration énorme du rendement aux niveaux de puissance bas sensiblement inférieurs au niveau maximal de l'amplificateur. Un rendement pres- que constant est obtenu sur toute la gamme de fonctionnement, ce rendement dépassant beaucoup les niveaux de rendement de puissance en racine carrée qui sont attendus des tubes à sortie inductive classiques. On peut aussi obtenir une linéarité améliorée en évitant le sévère ralentissement des électrons dans l'espace de sortie sans que ceci altère le rendement. Plus spécialement, l'amplificateur comprend un ensemble canon à électrons possédant une cathode et une anode, la cathode pouvant être activée à un potentiel élevé par rapport à l'anode afin de former et d'accélérer un faisceau d'électrons. Une grille de commande est disposée entre la cathode et l'anode et reçoit un signal d'entrée de haute fréquence de façon à moduler en densité le fais- ceau d'électrons. La grille de commande est polarisée par rapport à la cathode de façon à empêcher l'émission du faisceau d'électrons pendant le demi-cycle négatif du signal de haute fréquence. Une électrode alignée peut être disposée entre la grille de commande et la cathode. Un tube de glissement entoure le faisceau et comporte une première partie et une deuxième partie, un espace d'interaction étant défini entre les première et deuxième parties. Une cavité de sortie inductive com- munique avec l'espace, et le faisceau d'électrons modulé en densité traverse l'espace et induit dans la cavité un signal électromagnétique RF. Un collecteur abaissé en plusieurs étages reçoit et dissipe les électrons du faisceau subsistant après la traversée de l'espace. Chacune des électrodes de collecteur reçoit un potentiel électrique compris entre le potentiel de la terre et le potentiel de la cathode de façon à recueillir efficacement les électrons. La linéarité de l'amplificateur est améliorée par réduction de la tension RF-dans la cavité de sortie, par rapport à la tension du faisceau. Le rendement est rendu maximal par ajustement du potentiel de la première électrode de collecteur de façon qu'aucun courant ne soit recueilli au potentiel du faisceau. Par exemple, si la tension RF de crête maximale est réduite à 90 % de la tension du faisceau, tout le courant du faisceau peut être recueilli sur une électrode de collecteur ayant un potentiel continu égal à 90 % du potentiel anode-cathode, mais les électrons les plus lents garderont un-dixième de leur énergie ou 0,316 fois leur vitesse initiale après la traversée de l'espace de sortie. Ainsi, le courant induit dans l'espace de sortie sera plus près d'être proportionnel au courant du faisceau RF, et la distorsion de phase sera diminuée. De plus, lorsqu'une ou plusieurs électrodes de collecteur fonctionnent à un niveau inférieur au potentiel complet du faisceau, la caractéris- tique de rendement peut être adaptée à la statistique de modulation du signal de façon à optimiser le rendement moyen par ajustement des potentiels respectifs des électrodes de collecteur. Un procédé permettant d'amplifier un signal de fréquence UHF com- porte les opérations suivantes: accélérer un faisceau d'électrons qui provient d'un ensemble canon à électrons comportant une cathode et une anode (au potentiel de la terre) séparée de celle-ci par application d'un potentiel relativement élevé entre la cathode et l'anode; moduler en densité le faisceau d'électrons par application du signal de fréquence UHF à une grille de commande disposée entre la cathode et l'anode; polariser la grille de commande par rapport à la cathode afin d'empêcher l'émission du faisceau d'électrons pendant le demi-cycle négatif du signal de fré- quence UHF; induire un signal électromagnétique RF dans une cavité en faisant passer le faisceau modulé en densité dans un espace d'interaction qui communique avec la cavité; extraire de la cavité le signal électromagnétique RF; et recueillir les électrons du faisceau qui subsistent après passage dans l'espace sur plusieurs étages d'électrodes ayant chacun un potentiel électrique compris entre le potentiel de la terre et le potentiel de la cathode. 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 i est un dessin simplifié d'un tube à sortie inductive possédant un collecteur abaissé en plusieurs étages selon l'invention; la figure 2 est un graphe montrant le rendement attendu pour un tube à sortie inductive utilisant cinq étages de collecteur abaissé; la figure 3 est un graphe montrant le rendement attendu pour un tube à sortie inductive possédant une premiere électrode de collecteur qui est formée par la structure du tube au potentiel complet du faisceau, et une deuxième électrode de collecteur à une tension abaissée; et la figure 4 est une vue latérale d'un mode de réalisation du tube à sortie inductive MSDC selon l'invention. L'invention propose un amplificateur RF qui offre des niveaux de ren- dement de fonctionnement supérieurs et une meilleure linéarité que ceux qui pou- vaient être atteints dans la technique antéreure. Cette amélioration s'obtient par combinaison des caractéristiques de rendement élevé des tubes à sortie inductive et des collecteurs abaissés en plusieurs étages, et par le fait que le dispositif combiné fonctionne en amplificateur de classe B. On se reporte maintenant à la figure 1, qui est un dessin simplifié d'un tube à sortie inductive (IOT1) 10 à grand rendement possédant un collecteur abaissé en plusieurs étages (MSDC) 30. LIOT 10 comporte un canon à électrons 12 sen- siblement cylindrique possédant une cathode thermo-ionique 15 sous la surface inférieure de laquelle est disposée une bobine de chauffage 13. Une grille de com- mande 14 est placée au voisinage immédiat de la surface 15 de la cathode. Une électrode à ouverture axiale 16 est disposée en aval de la cathode 15 et de la grille de commande 14, au début d'une section de tube de glissement qui comprend une première partie 22 et une deuxième partie 24. Les parties du tube de glissement sont séparées par un espace 27, qui ouvre dans une cavité 29. Une entrée RF 23 comprenant une boucle d'induction est disposée au voisinage de la grille de com- mande 14 de façon qu'un signal d'entrée RF soit couplé à la grille. Selon une autre possibilité, le couplage d'entrée avec la grille de commande 14 peut également être capacitif. Une sortie RF 29 comprenant une boucle inductive est disposée à l'inté- rieur de la cavité 29 afin d'extraire de la cavité l'énergie électromagnétique RF. Le MSDC 30 est disposé axialement au-delà des parties du tube de dérive, à une extrémité du tube, et possède plusieurs électrodes de collecteur 32, 34, 36 et 38. Chacune des électrodes de collecteur est sensiblement de forme annulaire avec une partie tunnel se rétrécissant dans la direction de l'IOT 10. Un potentiel est appliqué à chacune des électrodes de collecteur afin d'abaisser leurs tensions par rapport à l'IOT 10, comme cela sera expliqué plus complètement ci- dessous. La puissance fournie au canon à électrons 12 et au MSDC 30 est four- nie par un transformateur 40 recevant un courant alternatif (AC) d'une source d'alimentation électrique d'entrée. Des premières diodes redresseuses 481 et 482 fournissent un potentiel au premier étage 32 du collecteur. Des deuxièmes diodes redresseuses 461 et 462 fournissent un potentiel au deuxième étage 34 du collec- teur. Des troisièmes diodes redresseuses 441 et 442 fournissent un potentiel au troisième étage 36 du collecteur. Des quatrièmes diodes redresseuses 421 et 422 fournissent un potentiel au quatrième étage 38 du collecteur. Dans le mode de réalisation de la figure 1, les quatrièmes diodes redresseuses 421 et 422 fournissent en outre ce même niveau de potentiel à la cathode 15. Des condensateurs 52, 54, 56 et 58 de filtres d'intégration sont prévus pour maintenir un potentiel constant sur chacune des électrodes. Le potentiel appliqué à chaque étage successif du col- lecteur est généralement à un pourcentage accru du potentiel de cathode, l'étage d'électrode final étant au potentiel de cathode, ou voisin de celui-ci. Un signal d'entrée RF est appliqué entre la cathode 15 et la grille de commande 14, tandis qu'un potentiel continu stationnaire, typiquement compris entre 10 et 30 kV, est maintenu entre la cathode et l'anode, cette dernière étant de préférence au potentiel de la terre. Un faisceau d'électrons ayant une haute énergie continue est formé et accéléré en direction de l'anode 16 à un potentiel élevé et la traverse avec le minimum d'interception. Un champ magnétique extérieur à l'enceinte sous vide de l'IOT 10 est destiné à focaliser le faisceau et à l'amener à un diamètre constant pendant qu'il se déplace de l'IOT 10 au MSDC 30. Le signal d'entrée RF qui est induit dans la grille 14 module le faisceau d'électrons, réalisant une modulation de densité ou un "regroupement en paquets" des électrons en cor- respondance avec la fréquence du signal RF. Le faisceau modulé en densité tra- verse l'anode 16 et l'espace 27 existant entre les première et deuxième parties du tube de glissement. Le passage à travers l'espace 27 induit un signal RF électro- magnétique correspondant dans la cavité de sortie 29, qui est fortement amplifié par comparaison avec le signal d'entrée. Cette énergie d'onde RF est alors extraite du tube 10 par l'intermédiaire de la sortie 25, par couplage inductif ou capacitif. Après avoir traversé les parties 22 et 24 du tube de glissement, le fais- ceau d'électrons maintenant usés entre dans le MSDC 30. En fonction de l'énergie des électrons à l'intérieur du faisceau, les électrons sont efficacement recueillis sur l'une des électrodes de collecteur 32, 34, 36 et 38. Les électrons qui possèdent le niveau d'énergie le plus élevé traverseront jusqu'au bout, jusqu'au quatrième étage de collecteur 38, tandis que les électrons ayant des quantités moindres d'énergie seront recueillis sur l'un des étages précédents. En faisant fonctionner l'IOT 10 comme amplificateur de classe B, aueun courant du faisceau d'électrons venant de la cathode ne traverse la grille 14 pendant le demi-cycle négatif du signal d'entrée RF pour aller à la grille. Pendant chaque demi-cycle positif, une impulsion de courant RF passe dans la cavité 29 et abandonne un peu de son énergie au champ électrique formée dans l'espace 27. La hauteur de l'impulsion de courant et le courant moyen du train d'impulsions augmenteront tous deux lorsque la tension d'excitation RF appliquée à la grille de commande augmentera, et le courant RF du train d'impulsions, soit IRF, aug- mentera en proportion du courant de faisceau continu I. Ainsi, la puissance de sor- tie de l'IOT est égale à IRF2R, o R est la résistance parallèle présentée au faisceau au niveau de l'espace 27. Dans le collecteur abaissé en plusieurs étages, l'énergie en excès mini- male des électrons sortant du tube sera proportionnelle à la différence entre la tension continue du faisceau et la tension RF. Cette énergie en excès est récupérée du fait du recueil des électrons sur les étages du collecteur à des potentiels compris entre le potentiel de cathode et le potentiel du faisceau. Lorsque la tension d'exci- tation RF augmente, le courant RF présent dans la cavité fait qu'une tension VRF apparaît aux bornes de la résistance parallèle. Par conséquent, s'il y a suffisamment d'étages de collecteur de façon que le potentiel de recueil soit proche de VRF, la puissance d'entrée continue appliquée au tube est proche d'être proportionnelle à VRFI. En combinant le tube à sortie inductive 10 avec le collecteur abaissé à plusieurs étages 30, on obtient un résultat surprenant. Non seulement le courant continu du faisceau est proportionnel à IRF, mais en outre la tension effective de recueil du faisceau est proportionnelle à VRF et la puissance d'entrée appliquée à l'IOT 10 est proportionnelle à IRFVRF, soit sa puissance de sortie. Le rendement de l'IOT est très près d'être constant et est indépendant du niveau auquel l'ampli- ficateur fonctionne. Non seulement le rendement de crête de l'IOT est augmenté par le recueil des électrons de manière plus efficace à la puissance maximale, mais on obtient un rendement très proche du rendement maximal pour tous les niveaux de fonctionnement. En augmentant la tension du faisceau et le courant du faisceau jusqu'à des niveaux suffisants pour entretenir une puissance instantanée très élevée et en évitant de recueillir des parties de ce courant sur des électrodes qui sont maintenues à ce potentiel, l'IOT peut produire une amplification extrêmement linéaire. La totalité du courant du faisceau est recueillie sur les étages abaissés et il n'en résulte rien de mauvais pour le rendement. Alors que la figure 1 décrit un collecteur 30 possédant quatre étages abaissés, il sera clair que l'on pourrait avantageusement en utiliser cinq, six ou n'importe quel nombre. Toutefois, lorsque le nombre d'étages de collecteur aug- mente, la complexité du dispositif augmente également, jusqu'au point o l'avan- tage d'un rendement accru ne compense plus la complexité. En réalité l'extrémité de la structure de l'IOT 10 située avant le collecteur 30, comme illustré en 31 sur la figure 1, est au potentiel de l'anode et peut faire fonction de première électrode de collecteur. Comme cela sera expliqué ci-après, lorsque l'on limite la tension de sortie RF pour améliorer la linéarité, on obtient un rendement maximal en empêchant le recueil des électrons usés sur cette première électrode se trouvant au potentiel de l'anode. Il faut ajuster les tensions exactes choisies pour chaque étage pour minimiser la puissance appliquée en entrée à L'IOT car le caractère statistique par- ticulier du courant RF est amplifié. A titre d'exemple, la figure 2 montre le rende- ment théorique pour un lOT selon l'invention qui possède cinq étages de collecteur abaissé à 0,7, 0,45, 0,3, 0,2 et 0,1 fois la tension du faisceau et une tension maximale de cavité de sortie RF qui est égale à 0,7 fois la tension du faisceau, que l'on comparera avec le rendement d'un IOT classique. Chacune des crêtes de ren- dement de l'IOT à MSDC de la figure 2 correspond aux potentiels d'électrodes de collecteur particuliers qui ont été choisis. Les rendements ont été calculés dans l'hypothèse d'impulsions de courant en demi-onde sinusoïdale et de tensions d'espace de sortie sinusoïdales. Cette hypothèse donne un rendement maximal de 78,5 % pour l'IOT classique et des rendements compris entre 80 % et 90 %, sur la plus grande partie de l'intervalle de puissance, pour l'IOT à MSDC. On note que la valeur réelle rencontrée en pratique dans l'amplificateur UHF, aussi bien pour I'IOT classique que l'IOT à MSDC, est quelque peu réduite en raison des effets de charge d'espace et de l'étalement des temps de transition des électrons. Un rendement amélioré peut être réalisé selon l'invention sur un inter- valle plus étroit de puissance de sortie à l'aide d'une seule électrode de collecteur abaissé dont le potentiel a été choisi pour coincider avec la puissance de sortie la plus basse qui est nécessaire. Par exemple, la figure 3 montre le rendement d'un IOT dans lequel l'extrémité de l'IOT fait fonction de première électrode de collec- teur se trouvant à la pleine tension du faisceau, tandis qu'une deuxième électrode comprise à l'intérieur du collecteur 30 est abaissée à 0,7 fois la tension du faisceau. Ainsi, l'amplificateur RF selon l'invention est ajusté pour produire un rendement élevé presque constant à n'importe quel niveau de puissance entre la moitié de la puissance maximale et la puissance maximale, au lieu de la relation en racine car- rée-de la puissance de sortie qui est obtenue avec des tubes à sortie inductive et des klystrons à collecteur abaissé en plusieurs étages. Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art qu'en faisant varier le nombre d'étages de collecteur abaissé et leurs potentiels respectifs, on peut opti- miser le rendement moyen pour n'importe quel caractère statistique du signal amplifié. Puisqu'un système d'émission HDTV est supposé fonctionner avec une puissance moyenne 0,1 fois la puissance maximale, plusieurs électrodes de basse tension sont nécessaires pour recueillir l'énergie maximale à ce niveau de fonc- tionnement. Un IOT 60 comportant un MSCD selon un mode de réalisation de l'invention est représenté sur la figure 4, o les éléments identiques à ceux de la figure 1 partagent avec ceux-ci les mêmes numéros. L'IOT 60 possède une cathode modifiée 62 possédant une grille alignée 64, une grille de commande 66, et une surface de cathode convergente 68. La grille alignée 64 et la grille de com- mande 66 peuvent être formées à l'aide d'un matériau perforé ou du type à mailles de fils, en métal réfractaire, par exemple molybdène ou tungstène, et peuvent être revêtues d'un matériau tel que le titane servant à supprimer des émissions primaires d'électrons. La grille alignée 64 fonctionne à un potentiel continu égal au potentiel de la cathode ou très proche de celui-ci, et la grille de commande 66 reçoit le signal d'entrée RF. La grille alignée 64 s'aligne sur la grille de commande 66 de sorte qu'aucun électron ne frappe la grille de commande. Puisque la grille de com- mande 66 atteint un potentiel positif assez élevé pour la crête de la tension d'exci- tation RF, le fait de la protéger des électrons en interposant la grille alignée 64 entre elle et la cathode 62 diminue sensiblement la puissance d'échauffement de la grille, la température de la grille, et la probabilité d'une émission primaire d'élec- trons par la grille. Un modèle de grille alignée est décrit dans le brevet des Etats- Unis d'Amérique n 4 737 680, intitulé "Gridded Electron Gun", appartenant au cessionnaire de la présente demande. La surface de cathode convergente 68 est de forme générale concave, la grille alignée 64 et la grille de commande 66 ayant des formes analogues. Une anode 76 est formée par l'avant de la première partie 22 du tube de glissement, et se trouve au potentiel de la terre. Les lignes de champ électriques partant de la grille de commande 66 et de l'anode 76 arrivent à la grille alignée 64 et rendent le gradient de potentiel, en dehors de la cathode, positif sur une certaine aire derrière les ouvertures des grilles par lesquelles la cathode émet des électrons. En ajustant les tensions (de polarisation) moyennes de la grille alignée 64 et de la grille de commande 66 par rapport à la surface de cathode 68, on peut obtenir une linéarité améliorée pour le courant de cathode par rapport à la tension RF de la grille de commande. Les électrons émis de la surface de cathode 66 par effet thermo- ionique suivent une trajectoire sensiblement perpendiculaire à la surface de la cathode et sont focalisés en un faisceau sensiblement linéaire par le champ magné- tique appliqué dans l'IOT depuis l'extérieur de l'enceinte sous vide. Le champ magnétique peut être produit par un électro-aimant et est envoyé dans le dispositif par des plaques de fer 72 et 74 se trouvant de part et d'autre de la cavité de sortie 29. La taille du trou ménagé dans la plaque 72 contribue à la conformation du champ magnétique dans la région située entre la cathode 62 et l'anode 76 de sorte que les lignes de champ magnétiques sont assez semblables aux trajectoires vou- lues pour les électrons. De cette manière, tous les électrons émis sont guidés de la surface de cathode 68, via l'anode 76 et la cavité de sortie 29, jusque dans la région de collecteur pour tous les niveaux de courant. Le collecteur comporte cinq étages abaissés, indiqués en 92, 94, 96, 98 et 102. Comme expliqué ci-dessus, l'extrémité de la structure 74 de l'IOT fait fonction de premier étage du collecteur et se trouve au potentiel de l'anode. L'étage final 102 du collecteur se présente sous la forme d'une pointe de manière à former une région à champ électrique radial permettant d'amener les électrons entrants dans la direction radiale externe, si bien qu'ils vien- nent frapper perpendiculairement sur l'une des électrodes de collecteur précé- dentes. Les impulsions du courant du faisceau passant dans l'espace 27 de la cavité de sortie 29 induisent dans la cavité des champs magnétique et électrique, et le champ électrique extrait l'énergie des électrons. Pour les courants faibles, les champs présents dans la cavité de sortie 29 sont faibles et l'énergie minimale des électrons quittant l'espace 27 est élevée. Pour les courants forts, les champs de la cavité sont élevés et l'énergie minimale des électrons quittant la cavité de sortie est faible. En fonction du niveau de courant et des champs instantanés présents dans la cavité de sortie, un électron peut suivre une trajectoire semblable à l'une de celles indiquées par les références 82, 83, 84, 85 et 86. Puisque les électrodes de collec- teur sont connectées à des potentiels décroissants, plus un électron possède une grande énergie et plus profondément il pénétrera dans le MSDC 30. Une fois qu'il a perdu toute son énergie, il fait demi-tour et est recueilli par le premier étage de collecteur qu'il rencontre. Heureusement, les forces de la charge d'espace poussent les électrons radialement vers l'extérieur, et il existe une grande probabilité qu'un électron soit recueilli sur l'étage de collecteur ayant le potentiel le plus faible pos- sible. Des distorsions d'amplitude et de phase résultent du quasi-arrêt de certains électrons dans l'espace de sortie. Pour obtenir une excellente linéarité d'amplitude et une faible distorsion de phase, il faut que la tension RF existant dans l'espace de sortie 27 soit maintenue entre environ 90 et 75 % de la tension cathode-anode. Pour cette tension, les électrons les plus lents auront entre 10 et % environ de l'énergie initiale du faisceau ou entre 32 et 50 % environ de la vitesse initiale du faisceau. On peut réaliser cela en ajustant l'impédance de l'espace de sortie. Si la première électrode de collecteur 92 possède un potentiel égal à l'amplitude de crête de la tension RF de l'espace de la cavité, la totalité du courant peut être recueillie sur les électrodes du collecteur, et le rendement est plus élevé que celui des tubes à sortie inductive dépourvus de collecteurs abaissés actuellement existant en même temps qu'il est obtenue une amplification beaucoup plus fidèle du signal. Il sera évident à l'homme de l'art qu'un tube à sortie inductive fonc- tionnel doté d'un collecteur abaissé en plusieurs étages demandera l'emploi de dis- positifs de refroidissement pour maintenir la température du collecteur dans des limites raisonnables. Ces dispositifs de refroidissement peuvent comprendre une chemise à eau ou des ailettes à air. De plus, des structures bimétalliques seront typiquement incorporées pour compenser les différences de dilatation thermique. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir de l'amplificateur et du procédé d'amplification dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modi- fications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Amplificateur linéaire, caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble canon à électrons (12) qui comporte une cathode (15; 62) et une anode (16; 76) écartée de celle-ci, ladite cathode pouvant être activée à un potentiel relativement élevé par rapport à ladite anode afin de former et d'accélérer un faisceau d'électrons; une grille de commande (14; 66) disposée entre lesdites cathode et anode, et recevant un signal d'entrée de haute fréquence servant à moduler en densité ledit faisceau, ladite grille étant polarisée par rapport à ladite cathode afin d'empêcher l'émission dudit faisceau d'électrons pendant le demi-cycle négatif dudit signal d'entrée de haute fréquence; un tube de glissement (22, 24) entourant ledit faisceau et comportant une première partie (22) et une deuxième partie (24), un espace (27) étant défini entre lesdites première et deuxième parties; une cavité à sortie inductive (29; 60) qui communique avec ledit espace, ledit faisceau modulé en densité traversant ledit espace et induisant un signal électromagnétique RF dans ladite cavité; et un collecteur (30) recevant et dissipant les électrons dudit faisceau qui subsistent après la traversée dudit espace, ledit collecteur comportant plusieurs étages d'électrodes (32, 34, 36, 38; 92, 94, 96, 98, 102), chacun d'eux se voyant appliquer un potentiel électrique compris entre le potentiel de terre et le potentiel de ladite cathode afin de recueillir efficacement lesdits électrons. 2. Amplificateur linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce q'il comprend en outre un moyen servant à extraire de ladite cavité à sortie induc- tive ledit signal électromagnétique RF. 3. Amplificateur linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y a au moins deux desdits étages d'électrodes. 4. Amplificateur linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit signal d'entrée de haute fréquence est un signal de fréquence UHF. 5. Amplificateur linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un champ magnétique produit à l'intérieur dudit tube de glissement afin de focaliser et de confiner ledit faisceau au moins dans ledit espace. 6. Amplificateur linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier desdits étages d'électrodes possède un potentiel électrique égal au potentiel total du faisceau, et un deuxième desdits étages d'électrodes possède un potentiel abaissé qui est égal à une fraction dudit potentiel du faisceau. 7. Amplificateur linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le potentiel électrique appliqué auxdites électrodes de collecteur est ajusté de façon à empêcher le recueil desdits électrons au potentiel total du faisceau. 8. Amplificateur linéaire selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une grille alignée (64) disposée entre ladite grille de com- mande et ladite cathode. 9. Amplificateur linéaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite grille alignée et ladite grille de commande sont polarisées indépendamment par rapport à ladite cathode. 10. Procédé d'amplification d'un signal de fréquence UHF, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: accélérer un faisceau d'électrons venant d'un ensemble canon à élec- trons possédant une cathode et une anode, séparée de cette dernière, par application d'un potentiel relativement élevé entre ladite cathode et ladite anode; moduler en densité ledit faisceau d'électrons par application dudit signal de fréquence UHF à une grille de commande disposée entre ladite cathode et ladite anode; polariser ladite grille de commande par rapport à ladite cathode afin d'empêcher l'émission dudit faisceau d'électrons pendant le demi-cycle négatif dudit signal de fréquence UHF; induire un signal électromagnétique RF dans une cavité en faisant pas- ser ledit faisceau modulé en densité dans un espace communiquant avec ladite cavité; extraire de ladite cavité ledit signal électromagnétique RF; et recueillir les électrons dudit faisceau qui subsistent après la traversée dudit espace sur plusieurs étages d'électrodes, chacun d'eux se voyant appliquer un potentiel électrique compris entre le potentiel de terre et le potentiel de ladite cathode. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un premier desdits étages d'électrodes possède un potentiel électrique égal au potentiel total du faisceau, et un deuxième desdits étages d'électrodes possède un potentiel abaissé égal à une fraction dudit potentiel du faisceau. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il y a au moins deux desdits étages d'électrodes. 13. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération consistant à focaliser ledit faisceau d'électrons en appliquant un champ magnétique au moins sur ledit espace. 14. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à choisir ledit potentiel électrique afin d'empêcher le recueil desdits électrons au potentiel dudit faisceau. 15. Amplificateur linéaire servant à amplifier un signal de fréquence UHF, caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble canon à électrons possédant une cathode et une anode séparée de cette demrnière, ladite cathode pouvant être excitée à un potentiel rela- tivement élevé par rapport à ladite anode afin de former et d'accélérer un faisceau d'électrons; une grille de commande disposée entre lesdites cathode et anode, et un moyen servant à moduler en densité ledit faisceau d'électrons par application dudit signal de fréquence UHF, ladite grille de commande étant polarisée par rapport à ladite cathode afin d'empêcher l'émission dudit faisceau d'électrons pendant le demi- cycle négatif dudit signal de fréquence UHF; un tube de glissement entourant ledit faisceau et comportant une pre- mière partie et une deuxième partie, un espace étant défini entre lesdites première et deuxième parties; une cavité à sortie inductive communiquant avec ledit espace, ledit faisceau modulé en densité traversant ledit espace et induisant un signal électro- magnétique RF dans ladite cavité; un moyen servant à extraire de ladite cavité à sortie inductive ledit signal électromagnétique RF; et un collecteur abaissé en plusieurs étages recevant et dissipant les élec- trons dudit faisceau qui subsistent après la traversée dudit espace sur plusieurs étages d'électrodes, chacun d'eux se voyant appliquer un potentiel électrique com- pris entre le potentiel de terre et le potentiel de ladite cathode, o ledit potentiel électrique appliqué auxdits étages d'électrodes est ajusté de façon à empêcher le recueil desdits électrons au potentiel total du faisceau. 16. Amplificateur linéaire selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il y a au moins deux desdits étages d'électrodes. 17. Amplificateur linéaire selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un champ magnétique produit à l'intérieur dudit tube de glissement pour focaliser et confiner ledit faisceau au moins dans ledit espace. 18. Amplificateur linéaire selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits potentiels sont ajustés de façon que ledit amplificateur fournisse un rendement sensiblement constant pour un signal d'entrée RF particulier. 19. Amplificateur linéaire selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite grille est polarisée pour un fonctionnement en classe B. 20. Amplificateur linéaire selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une grille alignée disposée entre ladite grille de commande et ladite cathode. 21. Amplificateur linéaire selon la revendication 20, caractérisé en ce que ladite grille alignée et ladite grille de commande sont polarisées indépendam- ment par rapport à ladite cathode.