PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS, A DECHARGEo
La présente invention est relative à un appareillage à ondes progressives et concerne plus particulièrement la construction d'une unité de circuit pour les tubes à ondes progressives. Par "unité de circuit", que l'on abrège souvent en "circuit" il faut entendre l'assemblage physique d'appareils formant un ensemble, exception faite du tube à ondes progressives luimême comprenant des moyens permettant le montage du tube, un ensemble magnetique destiné à produire un champ de concentration magnétique pour le faisceau électronique et au moins un canal pour la transmission de haute fréquence, par exemple une portion de guide d'ondes rectangulaire se terminant par un flasque de couplage de guide d'ondes - la "borne" de sortie du. circuit.
Dans le cas d'un amplificateur, par opposition à un oscillateur, l'unité comprend de plus une connexion pour l'énergie d'ondes d'entrée.. En plus des éléments ci-dessus l'unité de circuit peut comprendre des moyens permettant de régler l'adaptation d'impédance entre le tube à ondes progressives et l'appareillage extérieur à l'unité de circuit et, également, certaines caractéristiques auxiliaires par exemples des dispositifs de refroidissement, des conduits pour le passage du fluide refroidissant et autres éléments similaires.
Dans les appareils à ondes progressives, un faisceau d'électrons est projeté le long de l'axe d'une spirale ou autre structure de guide d'ondes conçue pour permettre la propagation des ondes électromagnétiques le long dudit axe avec une vitesse de phase du même ordre que la vitesse axiale des électrons du faisceau. Il se produit un échange d'énergie entre les ondes
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lisés normalement jusqu'ici comme amplificateurs pour haute fréquence, les appareils à ondes progressives peuvent également être conçus très souvent comme oscillateurs ou autres dispositifs de circuit dont le fonctionnement, aux fréquences les plus basses, est conditionné par Inaction amplificatrice
<EMI ID=2.1>
Selon la présente invention il est prévu un appareil à ondes progressives comprenant un assemblage de solénoïdes disposés autour d'un axe commun de manière à produire un champ magnétique concentrant le long dudit axe le faisceau d'électrons provenant d'un tube à ondes progressives; au moins une voie de transmission pour haute fréquence (par exemple un guide d'ondes creux) disposée entre deux disdits solénoïdes f in. de produire un couplage de champ électromagnétique entre ledit tube et un circuit extérieur; des moyens permettant de fixer ledit tube à ondes progressives à l'intérieur de l'appa reil; une paire de plaques d'extrémité percées en leur centre, constituées par une substance ferromagnétique et fixées chacune à une extrémité de l'ensemble des solénoïdes et les moyens destinés à produire une voie magnétique
à réluctance faible, constitués par une substance ferro-magnétique� disposés autour desdits solénoïdes entre lesdites plaques d'extrémité.
Les objets et caractéristiques de la présente invention apparattront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisations, ladite description étant faite en relation avec les dessins ciannexés dans lesquels?
La Figo 1 montre partiellement en coupe, une unité de circuit
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gressives, et un tube à ondes progressives disposé dans ledit circuit.
La Figo 2 montre sous une forme schématique une modification du
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Les Figso 3 4 et 5 sont des schémas auxquels on se référera dans la description d'un autre exemple de réalisation de la présente invention
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La Fig. 1 montre en 1 un tube à ondes progressives comportant un canon à électrons 2 contenu dans une enveloppe de verre 3.. une spirale 4 disposée à l'intérieur d'un prolongement tubulaire 5 de l'enveloppe et une électrode collectrice 6 qui ferme l'extrémité de la portion d'enveloppe 5 éloignée du canon à électrons. L'électrode collectrice 6 s'adapte dans un ensemble refroidisseur 7 comportant des ailettes 8 pour la dissipation de la chaleur et fixé par un dispositif isolant 9 à une plaque d'extrémité 10 d'un ensemble magnétique qui forme une armature et une pièce polaire à cette extrémité du tubeo La portion 3 de l'enveloppe comporte à son extrémité arrière un support 12 pourvu de broches 13 du type classique.
Le support 12 est fixé à une. plaque 14 fixée au moyen de boulons et de colonnettes 15 à une plaque d'extrémité 16 d'un ensemble magnétique 17 qui est serré entre la plaque 16 et la plaque d'extrémité sus-mentionnée 10 au moyen de barres d'accouplement 18. L'ensemble magnétique comprend de plus un jeu de solénoïdes 19,
20, 21 et 22 les solénoïdes 20 et 21 étant maintenus à l'écart l'un de l'autre au moyen d'un collier de laiton 23 tandis qu'un guide d'ondes d'entrée
24 formant une voie de transmission pour haute fréquence est disposé entre les solénoïdes 19 et 20 Le guide d'ondes 24 comporte un prolongement 25 qui est muni d'un piston d'accord 26 et d'une vis 27 destinée à actionner le piston en vue du réglage de l'adaptation d'impédance entre le guide d'ondes 24 et la spirale 4.
Le tube à ondes progressives 1 se prolonge à travers les parois du guide d'ondes 24 et de 'son prolongement 25 de manière à ce qu'un élément d'arrêt 28 contenu dans l'enveloppe du tube se trouve dans l'alignement d'un élément d'arrêt 29 qui est fixé à la paroi du guide d'ondes oppo-
<EMI ID=6.1>
L'élément d'arrêt intérieur 28 comporte un tube court 30 fixé à
<EMI ID=7.1>
passant à travers les tubes 31 et 30.
L'extrémité de la spirale 4 est reliée au tube 30 ce qui forme
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spirale 4 et l'élément d'arrêt intérieur 28 sont supportés par des tiges de quartz 32 disposées à l'intérieur de la portion 5 de l'enveloppe du tube à ondes progressives tandis que le tube 31 est fixé à un isolateur 33 lui-même fixé au canon à électrons 2 de manière à permettre un dispositif
<EMI ID=9.1>
Les arrangements à l'extrémité de sortie de la spirale sont semblables en général à deux décrits, un guide d'ondes de sortie 34 étant prévu ainsi qu'une section d'adaptation d'impédance 35 réglée au moyen d'un piston actionné par une vis 36 Les arrangements pour l'adaptation de la spirale sont semblables à ceux qui ont été décrits pour l'extrémité d'en trée de la spirale, un élément d'arrêt extérieur pour haute fréquence 37
<EMI ID=10.1>
le, cependant, il n'est pas connecté.
Un cylindre 38. constitué par une substance ferro-magnétique entoure l'extrémité du tube comportant le qanon à électrons, ce cylindre étant
<EMI ID=11.1>
semble magnétique. L'élément extérieur 40 du canon à électrons 2 constitue une pièce polaire du système magnétique, séparée par un espace annulaire rem-
<EMI ID=12.1>
cran magnétique entourant le canon à électrons 2. Pour améliorer l'atténuation du champ magnétique, le cylindre 38 se prolonge en arrière de la plaque
16, tout flux de dispersion tendant à être collecté sur ce prolongement ar-
<EMI ID=13.1>
Lors du montage du tube à ondes progressives à l'intérieur de l'appareil, on doit éviter à l'une ou l'autre extrémité du tube tout dé faut d'alignement des moyens supports, pouvant briser le tube. L'ensemble refroidisseur 7 est trop lourd pour permettre que le tube soit fixé à une extrémité seulement. Il est donc prévu le dispositif support 9, mais, de préférence, ce support devrait présenter seulement une petite zone de con-
<EMI ID=14.1>
la surface porteuse, et le tube ne doit pas s'adapter étroitement à l'élément supporto A l'extrémité du tube où est disposé le canon à électrons, la base 12 comporte un flasque circulaire 41 qui vient s'appuyer contre un épaulement 42 ménagé dans la plaque 14 et il est verrouillé dans sa position au moyen des brides de serrage 430
Le tube à ondes progressives peut être dégagé du circuit en libérant les brides de serrage 43 et en dévissant un écrou 44 qui fixe l'ensemble refroidisseur 7 à l'électrode collectrice 6, le tube pouvant alors être enlevéo
Le guide d'ondes 24 et son prolongement 25 sont constitués par une seule section de guide d'ondes rectangulaire, dans laquelle des ouvertures centrales ménagées dans les parois opposées les plus larges regoivent des manchons cylindriques, l'un étant représenté en 44 et l'autre formant l'élément d'arrêt extérieur 29 mentionné précédemment. Les éléments 29 et 44
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des 45 fixés de chaque côté de la section de guide d'ondes 24, 25. Des arrangements similaires sont prévus pour la section de guide d'ondes de sortie 34, 35. Les deux solénoïdes centraux 20 et 21 qui sont fixés à une extrémité par les supports respectifs 45 qui viennent d'être décrits sont fixés et supportés par leurs extrémités adjacentes au moyen d'un coussinet de laiton 23 qui est formé d'un cylindre creux comportant un flasque central circulaire 46.
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le canon à électrons, au moyen d'un flasque 48 ménagé sur l'élément avant 49 de l'enroulement inférieur et qui s'adapte dans une cannelure circulaire mé-
<EMI ID=17.1> l'extrémité collectrice de l'ensemble pour la fixation du solénoïde 22oL'unité de circuit étant construite comme il vient d'être décrit, elle se supporte pratiquement d'elle-même, les barres d'accouplement 18 ayant seulement pour but dans ce cas de maintenir les éléments composants.
L'ensemble magnétique de l'unité de circuit de la Fig. 1 est congu de manière à préserver mztant que possible, l'uniformité du champ magnétique axial sur toute la longueur du tube à ondes progressives entre
le bord avant du cylindre 38 et l'électrode collectrice d'électrons. Près des extrémités d'un solénoïde simple le champ magnétique tend à diverger, introduisant ainsi une composante radiale de force magnétique qui est indésirable dans les appareillages à ondes progressiveso Les plaques d'extrémités 10 et 16, de substance ferro-magnétique réduisent le manque d'uniformité près des extrémités de l'ensemble.
Les barres d'accouplement ferro-magnétiques 18 forment une cage d'écureuil autour des solénoïdes, entre les plaques d'extrémités 10 et 16; qui sert non seulement à réduire le flux de dispersion extérieur, et de ce fait-d'interférence avec d'autres appareillages, mais également à protéger le tube à ondes progressives des perturbations magnétiques extérieureso Ces tiges, par conséquent, ont une section propre à transmettre le f lux du système magnétique sans saturation. Du point de vue magnétique la cage d'écureuil formée par les barres de couplage 18 peut également, ou même de préférence, être remplacée par un cylindre de fer doux entourant le solénoïde, entre les plaques d'extrémités, le cylindre étant percé d'ouvertures destinées à. recevoir les guides d'ondes.
On a remarqué que l'arrangement formé par les barres d'accouplement montré à la Fig.l est magnétiquement adéquat et qu'il est plus pratique mécaniquement.
Il est habituellement nécessaire de ménager une circulation continue d'air autour des ailettes de dissipation de chaleur 8 de l'ensemble
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les ailettes dans un chemissage dans lequel l'air circule sous pression.Un tel chemissage est indiqué en 50 par les lignes en traits pointillés et peut être pourvu d'une buse 51 permettant de le relier à un ventilateur
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port à l'autre de manière à produire un champ aussi uniforme que possible le long de l'axe du systèmeo Alors qu'il serait possible de substituer un seul solénoïde à la paire de solénoïdes 20 et 21, il serait nécessaire de graduer les enroulements d'un tel solénoïde de manière à ce qu'il n'existe pas une concentration indésirable du flux magnétique au centre. Dans l'exem-
<EMI ID=20.1>
milaires séparées par une entretoise 230
Les dimensions du cylindre 38 entourant le canon à électrons du tube à ondes progressives, et sa configuration par rapport à la plaque d'extrémité 16 et au canon à électrons, sont fonction du type de concentration magnétique et du canon à électrons utilisés. Un exemple de réalisation est
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statiquement depuis une cathode concave pour passer dans une zone pratiquement exempte de champ magnétique dans laquelle la répulsion mutuelle entre les électrons contrebalance la convergence du faisceau. Les électrons pénètrent dans le champ magnétique à l'ouverture de sortie du canon à électrons de façon pratiquement parallèle à l'axe du tube. La portion électrostatique du canon à électrons et en particulier la cathode doivent, autant que possible, être situés dans un espace exempt de champ magnétique. La cathode est par conséquent contenue dans la pièce polaire 40 et une portion 52 du cylindre 38 se prolonge très en arrière du canon à électrons à produire une atténuation magnétique élevée le long de l'axe du cylindre, particulièrement au voisinage de la cathode du canon à électrons.
Dans un autre système pour la concentration du faisceau d'électrons, la cathode est placée dans un champ magnétique axial d'une force telle que les électrons individuels sont contraints, dès leur émission par la cathode de suivre les lignes de force magnétiques au lieu de tourner dans des voies en spirale autour de l'axe du faisceau. Avec un tel système de concentrations l'arrangement général de l'unité de circuit doit être similaire à celui qui est montré à la Fige 1, à l'exception du. cylindre 38 et du nombre des bobines solénoïdes utilisées. En général on remarque qu'il est préférable d'utiliser deux bobines séparées l'une de l'autre au lieu du sole-
<EMI ID=22.1>
nes, de prévoir trois bobines entre les deux guides d'ondes, cet arrangement étant montré schématiquement à la Figo 2 qui contre deux bobines 53 et 54 disposées entre la plaque d'extrémité 16 et le guide d'ondes 24, trois bo-
<EMI ID=23.1>
est placée par rapport à la plaque d'extrémité 16 de manière à ce que la cathode soit au moins à une distance égale au rayon de l'ouverture de la pièce polaire 59, en avant de celle-ci Un cylindre correspondant au cylindre
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la cathode, mais un cylindre 60 se prolongeant vers l'arrière correspondant à la portion 52 de la Figo 1 peut être conservé comme collecteur pour tout flux de dispersion extérieur qui pourrait autrement réduire le champ autour du canon à électrons.
<EMI ID=25.1>
pas nécessairement identiques et les calcules pour la conception du système de bobine sont complexe. Il est évidemment préférable du point de vue de la fabrication de réduire autant que possible le nombre des bobines de dimensions différentes, réduisant ainsi le nombre des différents types de bobines qui doivent être confectionnés. Dans d'autres exemples de réalisations de la présente invention, ceci peut être réalisé tout en simplifiant en même temps la conception.
Supposons qu'un nombre infini de bobines d'aimantation à spire unique similaires sont disposées autour d'un axe, ainsi que le montre schématiquement une portion du système illustré à la Figo 3o Les bobines à spire unique 61 sont représentées ici en coupe, disposées côté à côté autour de leur axe commun 62, chaque bobine étant séparée de ses voisines par une distance Po Les bobines à spire unique ont un diamètre moyen D Si ces bobines sont .traversées par le même courant continu et que l'on trace la courbe du champ le long de l'axe 62, on obtient une courbe similaire à celle qui est montrée à la Figo 4 où l'on a porté en abscisse z les distances depuis un point arbitraire dans le système, le long de l'axe 62, et en ordonnées H le champ sur l'axe.
Dans ce cas, en général, la force du champ varie d'une manière approximativement sinusoïdale, comme le montre la courbe 63 de la Figo 4, le champ variant le long de l'axe entre une valeur maximum H et une valeur minimum H . Il est évident que la variation du
champ le long de l'axe peut être augmentée ou diminuée d'une manière consi-
<EMI ID=26.1>
de P/Dm près de l'origine, mais pour des valeurs de P/D m supérieures à 0,7
la valeur des ordonnées s'accroît rapidement, une crête de la courbe se pro-
<EMI ID=27.1>
bobines individuelles à spires multiples, on peut tracer des courbes similaires à la courbe 64 de la Figo 5o On a remarqué qu'en général, leur forme, pour différentes formes d'enroulements de bobines, sont très semblables à la courbe 64 et elles présentent une crête dans la même position approximativement et tendent à. être asymptotiques à l'axe P/Dm si elles sont produi-tes en direction de l'origine. Du fait que, naturellement, avec deux bobines de dimensions définies la distance P entre leur plans centraux ne peut
pas être réduite à zéro les courbes des bobines réalisées en pratique se
terminent avant que l'origine soit atteinteo
La Figo 6, montre sous une forme schématique, les éléments supports et d'écartement étant omis, une unité de circuit utilisant les prin-
<EMI ID=28.1>
comprend un jeu de bobines identiques 65 ayant chacune un diamètre moyen D
et d'une largeur W, parallèlement à l'axe longitudinal de l'ensembleo Elles
sont séparées les unes des autres par une distance P entre leurs plans cen-
<EMI ID=29.1>
semble de ces bobines est simulé au moyen des plaques d'extrémités 16 et 10,
avec les bobines d'extrémités 66 qui ont le même diamètre moyen que les bobines 65 mais qui sont d'une largeur W plus petiteo L'écartement entre les
bords adjacents des bobines voisines est égal à d sur tout l'ensemble. Si
les plaques d'extrémités 10 et 16 s'étendaient à l'infini et présentaient
une réluctance égale à zéro et que la largeur w soit égale à W/2 les pla-
<EMI ID=30.1>
tiques produisant des images virtuelles du système au delà des extrémités
définies de telle sorte que lemmbre défini de bobines produirait un champ
axial entre les plaques d'extrémités identique au champ qui serait produit
par un système indéfini de bobines 65 les images réfléchies des bobines 66
se combinant avec leur moitiés �hysiques respectives de manière à contribuer
à la formation du champ de la même manière que les bobines individuelles 65.
On évite d'avoir besoin de plaques d'extrémités 16 et 10 s'étendant à l'infini en prévoyant un cylindre 67 à réluctance faible, idéalement égale à zéro, autour de l'ensemble des bobines entre les plaques d'extrémités, des ouvertures étant prévues pour le passage des guides d'ondeso En raison de la
réluctance les bobines d'extrémités 66 doivent être plus larges que dans le
système théorique et, en pratique, on a remarqué que des résultats satisfai-
<EMI ID=31.1>
ment, bien qu'il soit pratique de prévoir un cylindre 67 on a remarqué que
les barres d'accouplement 18 de la Figo 1 sont suffisamment efficaces et plus
pratiques.
L'arrangement de la Figo 6 diffère de celui de la Figo 1 par un
aspect particulièrement importante en plus des différences déjà notées, du
fait qu'un cylindre tel que le cylindre 38 de la Figo 1 ne peut pas se prolonger à l'intérieur du système de bobineso Au lieu de cela, pour l'utilisa-
<EMI ID=32.1>
élément 60, comme dans la Figo 2, se prolonge en arrière de la plaque d'extrémité 16, l'extrémité de la pièce polaire intérieure du canon à électrons
<EMI ID=33.1>
comme il est indiqué à la Figo 6 par les lignes en traits pointillés montrant
la position du canon à électrons.
Bien que les principes de la présente invention aient été décrits
ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisations, on comprendra clairement que cette description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention.
IMPROVEMENTS TO DEVICES, DISCHARGEo
The present invention relates to traveling wave apparatus and more particularly relates to the construction of a circuit unit for traveling wave tubes. By "circuit unit", which is often abbreviated as "circuit" is meant the physical assembly of devices forming an assembly, with the exception of the traveling wave tube itself comprising means for mounting the tube, an assembly magnetic for producing a magnetic concentrating field for the electron beam and at least one channel for high frequency transmission, for example a rectangular waveguide portion terminating in a waveguide coupling flange - the " terminal "output of. circuit.
In the case of an amplifier, as opposed to an oscillator, the unit further comprises a connection for the input wave energy. In addition to the above elements the circuit unit may include means allowing adjustment of the impedance matching between the traveling wave tube and the equipment external to the circuit unit and, also, certain auxiliary characteristics, for example cooling devices, conduits for the passage of the cooling fluid and others similar elements.
In traveling wave devices, an electron beam is projected along the axis of a spiral or other waveguide structure designed to allow the propagation of electromagnetic waves along said axis with a phase velocity of same order as the axial speed of the beam electrons. There is an exchange of energy between the waves
<EMI ID = 1.1>
Normally read until now as amplifiers for high frequencies, traveling wave devices can also very often be designed as oscillators or other circuit devices whose operation, at the lowest frequencies, is conditioned by amplifying inaction
<EMI ID = 2.1>
According to the present invention there is provided a traveling wave apparatus comprising an assembly of solenoids arranged around a common axis so as to produce a magnetic field concentrating along said axis the electron beam coming from a traveling wave tube; at least one transmission path for high frequency (for example a hollow waveguide) arranged between two said solenoids end. to produce electromagnetic field coupling between said tube and an external circuit; means for fixing said traveling wave tube inside the apparatus; a pair of end plates pierced at their center, formed by a ferromagnetic substance and each fixed to one end of the set of solenoids and the means intended to produce a magnetic path
with low reluctance, consisting of a ferro-magnetic substance � disposed around said solenoids between said end plates.
The objects and characteristics of the present invention will emerge more clearly on reading the following description of exemplary embodiments, said description being given in relation to the accompanying drawings in which?
Figo 1 shows partially in section, a circuit unit
<EMI ID = 3.1>
gressives, and a traveling wave tube disposed in said circuit.
Figo 2 shows in schematic form a modification of the
<EMI ID = 4.1>
Figures 3, 4 and 5 are diagrams to which reference will be made in the description of another exemplary embodiment of the present invention.
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Fig. 1 shows at 1 a traveling wave tube comprising an electron gun 2 contained in a glass envelope 3 .. a spiral 4 arranged inside a tubular extension 5 of the envelope and a collecting electrode 6 which closes the end of the casing portion 5 remote from the electron gun. The collector electrode 6 fits in a cooler assembly 7 having fins 8 for heat dissipation and fixed by an insulating device 9 to an end plate 10 of a magnetic assembly which forms an armature and a pole piece at this end of the tube. The portion 3 of the casing comprises at its rear end a support 12 provided with pins 13 of the conventional type.
The support 12 is attached to a. plate 14 fixed by means of bolts and posts 15 to an end plate 16 of a magnetic assembly 17 which is clamped between the plate 16 and the aforementioned end plate 10 by means of tie rods 18. The magnetic assembly further includes a set of solenoids 19,
20, 21 and 22 the solenoids 20 and 21 being kept apart from each other by means of a brass collar 23 while an input waveguide
24 forming a transmission path for high frequency is arranged between the solenoids 19 and 20 The waveguide 24 comprises an extension 25 which is provided with a tuning piston 26 and a screw 27 intended to actuate the piston in view of the adjustment of the impedance matching between the waveguide 24 and the spiral 4.
Traveling wave tube 1 extends through the walls of waveguide 24 and its extension 25 so that a stopper 28 contained in the tube casing lies in alignment with the tube. 'a stopper 29 which is fixed to the wall of the opposite waveguide
<EMI ID = 6.1>
The inner stopper 28 has a short tube 30 attached to
<EMI ID = 7.1>
passing through tubes 31 and 30.
The end of the spiral 4 is connected to the tube 30 which forms
<EMI ID = 8.1>
spiral 4 and the inner stopper 28 are supported by quartz rods 32 disposed within portion 5 of the traveling wave tube casing while tube 31 is attached to an insulator 33 itself. even attached to the electron gun 2 so as to allow a device
<EMI ID = 9.1>
Arrangements at the output end of the spiral are generally similar to two described, an output waveguide 34 being provided as well as an impedance matching section 35 adjusted by means of a piston actuated by. one screw 36 The arrangements for the adaptation of the spiral are similar to those described for the entry end of the spiral, an external stop element for high frequency 37
<EMI ID = 10.1>
the, however, it is not connected.
A cylinder 38. formed by a ferro-magnetic substance surrounds the end of the tube comprising the electron qanon, this cylinder being
<EMI ID = 11.1>
seems magnetic. The outer element 40 of the electron gun 2 constitutes a pole piece of the magnetic system, separated by an annular space filled with
<EMI ID = 12.1>
magnetic notch surrounding the electron gun 2. To improve the attenuation of the magnetic field, the cylinder 38 is extended behind the plate
16, any dispersion flux tending to be collected on this ar-
<EMI ID = 13.1>
When mounting the traveling wave tube inside the device, one or the other end of the tube must be prevented from any misalignment of the support means, which could break the tube. The cooler assembly 7 is too heavy to allow the tube to be attached at one end only. Provision is therefore made for the support device 9, but preferably this support should have only a small area of contact.
<EMI ID = 14.1>
the supporting surface, and the tube must not fit closely to the support element At the end of the tube where the electron gun is placed, the base 12 has a circular flange 41 which comes to rest against a shoulder 42 formed in the plate 14 and it is locked in its position by means of the clamps 430
The traveling wave tube can be disengaged from the circuit by releasing the clamps 43 and unscrewing a nut 44 which secures the cooler assembly 7 to the collecting electrode 6, the tube can then be removed.
The waveguide 24 and its extension 25 are formed by a single rectangular waveguide section, in which central openings in the opposite widest walls receive cylindrical sleeves, one being shown at 44 and 1. another forming the outer stopper 29 mentioned above. Items 29 and 44
<EMI ID = 15.1>
45 attached to either side of the waveguide section 24, 25. Similar arrangements are provided for the output waveguide section 34, 35. The two central solenoids 20 and 21 which are attached at one end by the respective supports 45 which have just been described are fixed and supported by their adjacent ends by means of a brass pad 23 which is formed of a hollow cylinder comprising a circular central flange 46.
<EMI ID = 16.1>
the electron gun, by means of a flange 48 formed on the front element 49 of the lower winding and which fits into a circular groove m-
<EMI ID = 17.1> the collector end of the assembly for fixing the solenoid 22o The circuit unit being constructed as just described, it practically supports itself, the tie rods 18 the only purpose in this case is to maintain the component elements.
The magnetic assembly of the circuit unit of FIG. 1 is designed so as to preserve as much as possible the uniformity of the axial magnetic field over the entire length of the traveling wave tube between
the leading edge of cylinder 38 and the electron collecting electrode. Near the ends of a single solenoid the magnetic field tends to diverge, thus introducing a radial component of magnetic force which is undesirable in traveling wave gear o End plates 10 and 16, of ferro-magnetic substance reduce the lack of uniformity near the ends of the assembly.
The ferro-magnetic tie rods 18 form a squirrel cage around the solenoids, between the end plates 10 and 16; which serves not only to reduce the external dispersion flux, and therefore interference with other equipment, but also to protect the traveling wave tube from external magnetic disturbances o These rods, therefore, have a section specific to transmit the f lux of the magnetic system without saturation. Magnetically the squirrel cage formed by the coupling bars 18 can also, or even preferably, be replaced by a soft iron cylinder surrounding the solenoid, between the end plates, the cylinder being pierced with openings intended for. receive the waveguides.
It has been noticed that the arrangement formed by the tie rods shown in Fig. 1 is magnetically adequate and more convenient mechanically.
It is usually necessary to provide a continuous circulation of air around the heat dissipation fins 8 of the assembly.
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the fins in a lining in which the air circulates under pressure. Such a lining is indicated at 50 by the dotted lines and can be provided with a nozzle 51 allowing it to be connected to a fan
<EMI ID = 19.1>
port to the other so as to produce as uniform a field as possible along the axis of the system o While it would be possible to substitute a single solenoid for the pair of solenoids 20 and 21, it would be necessary to graduate the windings of such a solenoid so that there is no undesirable concentration of magnetic flux at the center. In the example
<EMI ID = 20.1>
milaires separated by a spacer 230
The dimensions of the cylinder 38 surrounding the electron gun of the traveling wave tube, and its configuration relative to the end plate 16 and the electron gun, are a function of the type of magnetic concentration and the electron gun used. An example of realization is
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statically from a concave cathode to pass through an area practically free of a magnetic field in which the mutual repulsion between the electrons counteracts the convergence of the beam. The electrons enter the magnetic field at the exit opening of the electron gun almost parallel to the axis of the tube. The electrostatic portion of the electron gun and in particular the cathode should, as far as possible, be located in a space free from a magnetic field. The cathode is therefore contained within the pole piece 40 and a portion 52 of cylinder 38 extends far behind the electron gun to produce high magnetic attenuation along the axis of the cylinder, particularly in the vicinity of the barrel cathode. electron.
In another system for concentrating the electron beam, the cathode is placed in an axial magnetic field of such force that the individual electrons are forced, upon their emission from the cathode to follow the magnetic lines of force instead of rotate in spiral tracks around the beam axis. With such a concentration system the general arrangement of the circuit unit should be similar to that shown in Fig. 1, except for. cylinder 38 and the number of solenoid coils used. In general we notice that it is preferable to use two coils separated from each other instead of the sole.
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nes, to provide three coils between the two waveguides, this arrangement being shown schematically in Figo 2 which against two coils 53 and 54 arranged between the end plate 16 and the waveguide 24, three bo-
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is placed relative to the end plate 16 so that the cathode is at least at a distance equal to the radius of the opening of the pole piece 59, in front of the latter A cylinder corresponding to the cylinder
<EMI ID = 24.1>
cathode, but a rearwardly extending cylinder 60 corresponding to portion 52 of Fig. 1 can be retained as a collector for any outward scatter flux which might otherwise reduce the field around the electron gun.
<EMI ID = 25.1>
not necessarily identical and the calculations for the design of the coil system are complex. It is obviously preferable from a manufacturing point of view to reduce as much as possible the number of coils of different sizes, thereby reducing the number of different types of coils which have to be made. In other exemplary embodiments of the present invention, this can be done while at the same time simplifying the design.
Suppose that an infinite number of similar single turn magnet coils are arranged around an axis, as shown schematically by a portion of the system shown in Figo 3o The single turn coils 61 are shown here in section, arranged side by side around their common axis 62, each coil being separated from its neighbors by a distance Po The single turn coils have an average diameter D If these coils are traversed by the same direct current and the curve is drawn of the field along the axis 62, we obtain a curve similar to that shown in Fig. 4 where we plotted on the abscissa z the distances from an arbitrary point in the system, along the axis 62 , and in ordinates H the field on the axis.
In this case, in general, the strength of the field varies in an approximately sinusoidal fashion, as shown by curve 63 of Fig. 4, the field varying along the axis between a maximum value H and a minimum value H. It is evident that the variation of
field along the axis can be increased or decreased in a consi-
<EMI ID = 26.1>
of P / Dm near the origin, but for values of P / D m greater than 0.7
the value of the ordinates increases rapidly, a crest of the curve occurs
<EMI ID = 27.1>
individual coils with multiple turns, we can draw curves similar to curve 64 of Figo 5o It has been noticed that in general, their shape, for different forms of coil windings, are very similar to curve 64 and they present a ridge in approximately the same position and tend to. be asymptotic to the P / Dm axis if they are produced in the direction of the origin. Because, naturally, with two coils of defined dimensions the distance P between their central planes cannot
not be reduced to zero the curves of the coils produced in practice are
end before the origin is reached
Figo 6 shows in schematic form, the supporting and spacer elements being omitted, a circuit unit using the main
<EMI ID = 28.1>
comprises a set of identical coils 65 each having an average diameter D
and of a width W, parallel to the longitudinal axis of the assembly o Elles
are separated from each other by a distance P between their central planes
<EMI ID = 29.1>
seems of these coils is simulated by means of the end plates 16 and 10,
with the end coils 66 which have the same average diameter as the coils 65 but which are of a smaller width W o The spacing between the
adjacent edges of neighboring coils is equal to d over the whole set. Yes
end plates 10 and 16 extended to infinity and presented
a reluctance equal to zero and that the width w is equal to W / 2 the
<EMI ID = 30.1>
ticks producing virtual images of the system beyond the extremities
defined in such a way that the defined member of coils would produce a field
axial between the end plates identical to the field that would be produced
by an indefinite system of coils 65 the reflected images of coils 66
combining with their respective physical halves so as to contribute
to the formation of the field in the same way as the individual coils 65.
The need for infinitely extending end plates 16 and 10 is avoided by providing a low reluctance cylinder 67, ideally zero, around all of the coils between the end plates, openings being provided for the passage of waveguides o Due to the
reluctance the end coils 66 must be wider than in the
theoretical system and, in practice, it has been observed that the results satisfy
<EMI ID = 31.1>
ment, although it is practical to provide a cylinder 67 it has been noticed that
the tie rods 18 in Figo 1 are sufficiently effective and more
practice.
The arrangement of Figo 6 differs from that of Figo 1 by a
particularly important aspect in addition to the differences already noted, the
makes that a cylinder such as cylinder 38 in Figo 1 cannot extend inside the coil system o Instead, for use
<EMI ID = 32.1>
element 60, as in Figo 2, extends behind the end plate 16, the end of the inner pole piece of the electron gun
<EMI ID = 33.1>
as indicated in Figo 6 by the dotted lines showing
the position of the electron gun.
Although the principles of the present invention have been described
above in relation to specific examples of embodiments, it will be clearly understood that this description is given only by way of example and does not limit the scope of the invention.