EP0040998B1 - Extended interaction oscillator - Google Patents
Extended interaction oscillator Download PDFInfo
- Publication number
- EP0040998B1 EP0040998B1 EP81400706A EP81400706A EP0040998B1 EP 0040998 B1 EP0040998 B1 EP 0040998B1 EP 81400706 A EP81400706 A EP 81400706A EP 81400706 A EP81400706 A EP 81400706A EP 0040998 B1 EP0040998 B1 EP 0040998B1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- cavity
- oscillator
- oscillator according
- vanes
- successive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/16—Circuit elements, having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube and interacting with the discharge
- H01J23/24—Slow-wave structures, e.g. delay systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
- H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
- H01J25/10—Klystrons, i.e. tubes having two or more resonators, without reflection of the electron stream, and in which the stream is modulated mainly by velocity in the zone of the input resonator
- H01J25/11—Extended interaction klystrons
Definitions
- the present invention relates to an extended interaction microwave oscillator.
- Extended interaction oscillators are well known in the prior art. In English, refer to them as "extended interaction oscillators" or E.I.O.
- oscillators are mainly used towards millimeter wavelengths as measurement oscillators or as heterodyne radar transmitters and receivers. They consist of a relatively short periodical line section, since it generally only comprises around ten identical stages. This line generally comprises a succession of metal bars and slots or a series of metal valves, identical or not (case of the structure of the "rising sun” type). This line section is contained in a vacuum-tight housing.
- a linear electron beam crosses the line or licks it, however, a microwave wave is created which propagates inside the housing.
- the oscillation generally occurs in the 7 r mode.
- the present invention relates to an extended interaction oscillator which does not have these drawbacks.
- the extended interaction oscillator comprises a line with periodic structure constituted by a succession of valves, these valves being traversed or licked by a linear electron beam.
- Coupling orifices between the valves and the cavity are provided on the cavity, between two successive valves and at regular intervals.
- the beam anode voltage, the distances between two successive valves and between two successive coupling orifices are fixed so that the transit time of the electron beam from one coupling orifice to the next is close depending on the operating mode chosen ( ⁇ , 2 ⁇ , 3 ⁇ ), the period, or a multiple of the period, of the electric field whose wavelength is the cut-off wavelength of the cavity (Ac), the frequency of oscillations of the oscillator being equal to the cut-off frequency of the cavity.
- a coupling device makes it possible to draw from the cavity the energy output from the oscillator.
- Figure 1 relates to a perspective view of an extended interaction oscillator according to the prior art.
- This oscillator comprises a delay line 1 which consists of two identical metal plates which face each other. Each of these plates comprises the succession at regular intervals of two types of slots of unequal lengths: a small slot 2 and a large slot 3; the slots of the same name of the two plates are opposite. This is therefore a delay line 1 which comprises a succession of metal bars and slots.
- This delay line 1 is contained in a vacuum-tight housing 4.
- a linear electron beam is produced by an electron gun, not shown in the figure and which is located at one end of the housing 4.
- This electron beam propagates between the two plates which constitute the delay line 1 according to an axis 00 'which is the longitudinal axis of the housing 4.
- this electron beam is collected on a collector which is not shown.
- a magnetic focus not shown and constituted in a completely conventional manner by a solenoid or a permanent magnet, guides the electron beam along the axis 00 '.
- FIG. 2 relates to a perspective view of an embodiment of an extended interaction oscillator according to the invention and FIG. 3 relates to a cross-sectional view of another embodiment of the oscillator according to the invention .
- the extended interaction oscillator according to the invention comprises a line with periodic structure 1 which is constituted by the succession at regular intervals of valves 5.
- Each valve is pierced with an orifice 6, as shown in FIG. 2, or has a slot 11, as in FIG. 3.
- a linear electron beam propagates along the axis 00 'which passes through the middle of the slots or holes.
- This electron beam is emitted by an electron gun, focused along the axis 00 'by a magnetic focuser and finally, received by a collector; all these elements, barrel, focusing and collector, are well known in the prior art and are not shown in the figures.
- the electron beam can also be a flat beam which licks the upper edge of the valves 5 which then have neither orifice nor slot.
- Line 1 surmounts an almost completely closed cavity 7 which is rectilinear.
- the section of this cavity can take various forms; it can be circular for example. However, the cavity is most often formed by a straight parallelepiped whose section is a rectangle or a square. This is the case in FIG. 3 where the section of the cavity has the dimensions a along the horizontal and b along the vertical.
- the oscillator according to the invention comprises coupling orifices 8 between the valves and the cavity. These orifices are formed by slots drilled in the cavity between two successive valves and at regular intervals. In Figure 2, there is a coupling slot 8 in a gap between two valves.
- a coupling device makes it possible to take the output energy from the oscillator: this device can be constituted by a rectangular guide 9 connected to the cavity via an iris and extended by a flange 10.
- the cavity behaving like a waveguide at the cutoff frequency along the axis 00 'and in a tm min mode, the electric field which prevails inside the cavity is invariant along the longitudinal axis PP 'of the cavity which is parallel to 00'.
- the electric field E is symbolically represented in FIG. 2 by an arrow in broken line carried by the axis PP '.
- the coupling orifices 8 are therefore excited in phase by the electric field
- the anode voltage which determines the speed of the electron beam and the distance between two successive valves are chosen so that the transit time of the electron beam from one coupling orifice to the next is close to the period of the electric field whose wavelength is ⁇ c .
- the electron beam is thus braked by the electric field to which it transfers energy at the level of the coupling orifices, producing the useful microwave energy and maintaining oscillation.
- a resonant regime is thus established in the cavity at the cutoff frequency of the waveguide to which the cavity can be assimilated.
- the oscillation frequency of the oscillator according to the invention is the cutoff frequency of the waveguide to which the cavity 7 pierced with coupling orifices 8 can be assimilated. These are therefore the dimensions of the cavity which are important for setting the frequency of oscillations and not those of the valves as is the case for the oscillator of the prior art.
- Figure 3 there is shown schematically how it is possible to vary the horizontal dimension a of the base of the cavity formed by a right parallelepiped using a vertical piston 12. It would also be possible to vary the dimension b of the cavity.
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
La présente invention concerne un oscillateur hyperfréquence à interaction étendue.The present invention relates to an extended interaction microwave oscillator.
Les oscillateurs à interaction étendue sont bien connus de l'art antérieur. En anglais, en les désigne par "extended interaction oscillators" ou E.I.O.Extended interaction oscillators are well known in the prior art. In English, refer to them as "extended interaction oscillators" or E.I.O.
Ces oscillateurs sont surtout utilisés vers les longueurs d'onde millimétriques comme oscillateurs de mesure ou comme émetteurs et récepteurs hétérodynes radars. Ils sont constitués par un tronçon de ligne à structure périodique, relativement court, puisqu'il ne comporte généralement qu'une dizaine d'étages indentiques. Cette ligne comporte généralement une succession de barreaux métalliques et de fentes ou une suite de vannes métalliques, identiques ou non (cas de la structure du type "rising sun"). Ce tronçon de ligne est contenu dans un boîtier étanche au vide.These oscillators are mainly used towards millimeter wavelengths as measurement oscillators or as heterodyne radar transmitters and receivers. They consist of a relatively short periodical line section, since it generally only comprises around ten identical stages. This line generally comprises a succession of metal bars and slots or a series of metal valves, identical or not (case of the structure of the "rising sun" type). This line section is contained in a vacuum-tight housing.
Un faisceau d'électrons linéaire traverse la ligne ou la lèche, cependant qu'est créée une onde hyperfréquence qui se propage dans le boîtier.A linear electron beam crosses the line or licks it, however, a microwave wave is created which propagates inside the housing.
Il y a interaction entre l'onde et le faisceau, et l'ensemble de la ligne et du boîtier se met en résonance. L'oscillation se produit généralement sur le mode 7r.There is interaction between the wave and the beam, and the whole of the line and of the case starts to resonate. The oscillation generally occurs in the 7 r mode.
Les oscillateurs à interaction étendue selon l'art antérieur présentent les inconvénients suivants:
- - les tolérances mécaniques concernant la ligne à structure périodique sont très strictes. En effet, on peut considérer que l'oscillateur à interaction étendue est constitué par une suite de cavités à la résonance. Il est très. important, notamment pour éviter les oscillations parasites, que ces cavités aient exactement la même structure géométrique; ce qui impose des tolérances mécaniques très strictes surtout pour la ligne;
- - les oscillateurs à interaction étendue sont accordables mécaniquement dans une bande de fréquence relativement faible;
- - les divers modes d'oscillation sont très pro- ches les uns des autres et des sauts de modes aléatoires se produisent. La qualité du spectre de fréquence engendré est donc médiocre d'autant plus que la surtension est faible. A cause de cette faible surtension, les pertes sont importantes et le rendement peu élevé.
- - the mechanical tolerances for the line with periodic structure are very strict. Indeed, we can consider that the oscillator with extended interaction is constituted by a series of cavities at resonance. He is very. important, especially to avoid parasitic oscillations, that these cavities have exactly the same geometric structure; which imposes very strict mechanical tolerances especially for the line;
- - the extended interaction oscillators are mechanically tunable in a relatively low frequency band;
- - various oscillation modes are very pro - ches each other and random mode jumps occur. The quality of the frequency spectrum generated is therefore poor, all the more so when the overvoltage is low. Because of this low overvoltage, the losses are significant and the yield low.
La présente invention concerne un oscillateur à interaction étendue qui ne présente pas ces inconvénients.The present invention relates to an extended interaction oscillator which does not have these drawbacks.
L'oscillateur à interaction étendue selon la présente invention comporte une ligne à structure périodique constituée par une succession de vannes, ces vannes étant traversées ou léchées par un faisceau d'électrons linéaire. Cette ligne surmonte une cavité rectiligne donts les dimensions de la section transversale sont déterminées pour qu'elle se comporte comme un guide d'onde à la fréquence de coupure, selon l'axe longitudinal de ta ligne et sur un mode transverse magnétique, TMmm, avec m=1, 3, 5 ... et n= 1, 2, 3, 4 ... Des orifices de couplage entre les vannes et la cavités sont prévus sur la cavité, entre deux vannes successives et à intervalles reguliers. La tension d'anode du faisceau, les distances entre deux vannes successives et entre deux orifices de couplage successifs sont fixées pour que le temps de transit du faisceau d'électrons d'un orifice de couplage au suivant soit voisin selon la mode de fonctionnement choisi (π, 2π, 3π), de la période, ou d'un multiple de la période, du champ électrique dont la longueur d'onde est la longueur d'onde de coupure de la cavité (Ac), la fréquence d'oscillations de l'oscillateur étant égale à la fréquence de coupure de la cavité. Enfin, un dispositif de couplage permet de prélever sur la cavité l'énergie de sortie de l'oscillateur.The extended interaction oscillator according to the present invention comprises a line with periodic structure constituted by a succession of valves, these valves being traversed or licked by a linear electron beam. This line surmounts a rectilinear cavity the dimensions of the cross section of which are determined so that it behaves like a waveguide at the cutoff frequency, along the longitudinal axis of your line and in a magnetic transverse mode, TM mm , with m = 1, 3, 5 ... and n = 1, 2, 3, 4 ... Coupling orifices between the valves and the cavity are provided on the cavity, between two successive valves and at regular intervals. The beam anode voltage, the distances between two successive valves and between two successive coupling orifices are fixed so that the transit time of the electron beam from one coupling orifice to the next is close depending on the operating mode chosen (π, 2π, 3π), the period, or a multiple of the period, of the electric field whose wavelength is the cut-off wavelength of the cavity (Ac), the frequency of oscillations of the oscillator being equal to the cut-off frequency of the cavity. Finally, a coupling device makes it possible to draw from the cavity the energy output from the oscillator.
Parmi les principaux avantages de l'oscillateur selon l'invention, on peut citer:
- - le fait que les tolérances mécaniques sur les dimensions des vannes de la ligne ne soient plus critiques comme c'était le cas pour la ligne à retard de l'oscillateur selon l'art antérieur; par contre, les tolérances mécaniques sur les dimensions de la cavité percée d'orifices de couplages sont assez strictes mais cela pose moins de problèmes que pour les vannes;
- - le fait qu'une grande gamme d'accord mécanique puisse être obtenue, particulièrement dans les modes de réalisation de l'oscillateur où la cavité est un parallélépipède;
- - enfin, le fait qu'on obtienne une résonance unique à très haute surtension, et donc une grande pureté spectrale de l'oscillation; ainsi les sauts de mode aléatoires sont inexistants et le rendement excellent.
- - the fact that the mechanical tolerances on the dimensions of the valves of the line are no longer critical as was the case for the delay line of the oscillator according to the prior art; on the other hand, the mechanical tolerances on the dimensions of the cavity pierced with coupling orifices are fairly strict but this poses less problems than for the valves;
- - the fact that a wide range of mechanical tuning can be obtained, particularly in the embodiments of the oscillator where the cavity is a parallelepiped;
- - finally, the fact that a unique resonance is obtained at very high overvoltage, and therefore a high spectral purity of the oscillation; thus the random mode jumps are nonexistent and the performance excellent.
D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent:
- - La figure 1, une vue en perspective d'un oscillateur à interaction étendue selon l'art antérieur;
- - La figure 2, une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un oscillateur à interaction étendue selon l'invention;
- - La figure 3, une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation d'un oscillateur à interaction étendue selon l'invention.
- - Figure 1, a perspective view of an extended interaction oscillator according to the prior art;
- - Figure 2, a perspective view of an embodiment of an extended interaction oscillator according to the invention;
- - Figure 3, a cross-sectional view of another embodiment of an extended interaction oscillator according to the invention.
Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments, mais, pour des raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont pas respectées.In the different figures, the same references designate the same elements, but, for reasons of clarity, the dimensions and pro portions of the various elements are not respected.
La figure 1 concerne une vue en perspective d'un oscillateur à interaction étendue selon l'art antérieur.Figure 1 relates to a perspective view of an extended interaction oscillator according to the prior art.
Cet oscillateur comporte une ligne à retard 1 qui est constituée de deux plaques métalliques identiques qui se font face. Chacune de ces plaques comporte la succession à intervalles réguliers de deux types de fentes d'inégales longueurs: une petite fente 2 et une grande fente 3; les fentes de même nom des deux plaques sont en vis-à-vis. Il s'agit donc là d'une ligne à retard 1 qui comporte une succession de barreaux métalliques et de fentes.This oscillator comprises a delay line 1 which consists of two identical metal plates which face each other. Each of these plates comprises the succession at regular intervals of two types of slots of unequal lengths: a small slot 2 and a large slot 3; the slots of the same name of the two plates are opposite. This is therefore a delay line 1 which comprises a succession of metal bars and slots.
Cette ligne à retard 1 est contenue dans un boîtier 4 étanche au vide.This delay line 1 is contained in a vacuum-
Un faisceau d'électrons linéaire est produit par un canon à électrons, non représenté sur la figure et qui se trouve situé à une extrêmité du boîtier 4. Ce faisceau d'électrons se propage entre les deux plaques qui constituent la ligne à retard 1 selon un axe 00' qui est l'axe longitudinal du boîtier 4. A l'autre extrêmité du boîtier 4, ce faisceau d'électrons est recueilli sur une collecteur qui n'est pas représenté. Enfin, un focalisateur magnétique, non représenté et constitué de façon tout à fait classique par un solénoïde ou un aimant permanent, guide le faisceau d'électrons selon l'axe 00'.A linear electron beam is produced by an electron gun, not shown in the figure and which is located at one end of the
La figure 2 concerne une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un oscillateur à interaction étendue selon l'invention et la figure 3 concerne une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation de l'oscillateur selon l'invention.FIG. 2 relates to a perspective view of an embodiment of an extended interaction oscillator according to the invention and FIG. 3 relates to a cross-sectional view of another embodiment of the oscillator according to the invention .
L'oscillateur à interaction étendue selon l'invention comporte une ligne à structure périodique 1 qui est constituée par la succession à intervalles réguliers de vannes 5.The extended interaction oscillator according to the invention comprises a line with periodic structure 1 which is constituted by the succession at regular intervals of
Chaque vanne est percée d'un orifice 6, comme cela est représenté sur la figure 2, ou comporte une fente 11, comme sur la figure 3. A travers ces orifices ou ces fentes, se propage un faisceau d'électrons linéaire selon l'axe 00' qui passe par le milieu des fentes ou des trous. Ce faisceau d'électrons est émis par un canon à électrons, focalisé selon l'axe 00' par un focalisateur magnétique et enfin, reçu par un collecteur; tous ces éléments, canon, focalisateur et collecteur, sont bien connus de l'art antérieur et ne sont pas représentés sur les figures.Each valve is pierced with an orifice 6, as shown in FIG. 2, or has a
Le faisceau d'électrons peut aussi être un faisceau plat qui lèche le bord supérieur des vannes 5 qui ne comportent alors ni orifice, ni fente.The electron beam can also be a flat beam which licks the upper edge of the
La ligne 1 surmonte une cavité 7 presque entièrement fermée qui est rectiligne. La section de cette cavité peut prendre diverses formes; elle peut être circulaire par exemple. Mais, la cavité est le plus souvent constituée par un parallélépipède droit dont la section est un rectangle ou un carré. C'est le cas sur la figure 3 où la section de la cavité a pour dimensions a selon l'horizontale et b selon la verticale.Line 1 surmounts an almost completely closed
Les dimensions de la cavité sont déterminées pour qu'elle se comporte comme un guide d'onde à la fréquence de coupure, selon l'axe longitudinal 00' de la ligne et sur un mode transverse magnétique, TMmm, avec m=1, 3, 5 ... et n=1, 2, 3, 4 ...The dimensions of the cavity are determined so that it behaves like a waveguide at the cutoff frequency, along the longitudinal axis 00 'of the line and in a transverse magnetic mode, TM mm , with m = 1, 3, 5 ... and n = 1, 2, 3, 4 ...
En se limitant aux modes TMmm avec m=1, 3, 5 ... et n=1, 2, 3, 4 ..., on sélectionne les modes pour lesquels le champ électrique est maximal selon le plan médian de la cavité qui contient l'axe 00'. On rapelle en effet que les indices m et n correspondent au nombre de demi-périodes du champ électrique selon les dimensions a et b du guide, dans le cas d'un guide rectangulaire. En choisissant m impair, on obtient donc un champ maximal dans le plan médian en ce qui concerne le champ selon la dimension a. En ce qui concerne le champ selon la dimension b, le fait que n soit pair ou impair ne réagit pas sur la valeur du champ dans le plan médian indiqué.By limiting oneself to the TM mm modes with m = 1, 3, 5 ... and n = 1, 2, 3, 4 ..., one selects the modes for which the electric field is maximum according to the median plane of the cavity which contains the axis 00 '. It is in fact recalled that the indices m and n correspond to the number of half-periods of the electric field according to the dimensions a and b of the guide, in the case of a rectangular guide. By choosing m odd, we thus obtain a maximum field in the median plane with regard to the field according to the dimension a. Concerning the field according to dimension b, the fact that n is even or odd does not react on the value of the field in the indicated median plane.
Sur la figure 3, on a choisi m et n égaux à 1 et les variations du champ électrique, dans la section droite sont représentées en trait fin.In Figure 3, we have chosen m and n equal to 1 and the variations of the electric field, in the cross section are shown in thin lines.
L'oscillateur selon l'invention comporte des orifices de couplage 8 entre les vannes et la cavité. Ces orifices sont constitués par des fentes percées sur la cavité entre deux vannes successives et à intervalles réguliers. Sur la figure 2, on trouve une fente de couplage 8 dans un intervalle entre vannes sur deux.The oscillator according to the invention comprises
Un dispositif de couplage permet de prélever l'énergie de sortie de l'oscillateur: ce dispositif peut être constitué par un guide rectangulaire 9 relié à la cavité via un iris et prolongé par une bride 10.A coupling device makes it possible to take the output energy from the oscillator: this device can be constituted by a rectangular guide 9 connected to the cavity via an iris and extended by a
Enfin, il est bien entendu que l'oscillateur représenté sur la figure 2 est contenu dans un boîtier étanche au vide qui n'est pas représenté.Finally, it is understood that the oscillator shown in Figure 2 is contained in a vacuum-tight housing which is not shown.
On va maintenant examiner le fonctionnement de l'oscillateur selon l'invention. Ce fonctionnement présente des analogies avec celui d'un magnétron coaxial.We will now examine the operation of the oscillator according to the invention. This operation presents analogies with that of a coaxial magnetron.
On rapelle que la cavité se comportant comme un guide d'onde à la fréquence de coupure selon l'axe 00' et sur un mode tmmn, le champ électrique qui règne à l'intérieur de la cavité est invariant selon l'axe longitudinal PP' de la cavité qui est parallèle à 00'. Le champ électrique E est représenté symboliquement sur la figure 2 par une flèche en trait discontinu portée par l'axe PP'.It will be recalled that the cavity behaving like a waveguide at the cutoff frequency along the axis 00 'and in a tm min mode, the electric field which prevails inside the cavity is invariant along the longitudinal axis PP 'of the cavity which is parallel to 00'. The electric field E is symbolically represented in FIG. 2 by an arrow in broken line carried by the axis PP '.
Les orifices de couplage 8 sont donc excités en phase par le champ électriqueThe
Dans le cas de la figure 2, où on trouve un orifice de couplage 8 dans un intervalle entre vannes sur deux, on peut fonctionner sur les modes 7r ou 37r. Au-delà, c'est-à-dire pour les modes 5π, 77r ..., l'impédance de l'oscillateur n'est plus acceptable. On ne va donc pas au-delà du mode 3π.In the case of FIG. 2, where there is a
On rappelle que pour le mode π, le champ électrique est déphasé de π d'une vanne à l'autre, alors que le déphasage est de 37r pour le mode 3π.Remember that for π mode, the electric field is out of phase with π from a valve to the other, while the phase shift is 3 7 r for the 3π mode.
Dans le cas de la figure 2, pour fonctionner selon le mode π, qui est le mode le plus couramment utilisé, la tension d'anode qui détermine la vitesse du faisceau d'électrons et la distance entre deux vannes successives sont choisies pour que le temps de transit du faisceau d'électrons d'un orifice de couplage au suivant soit voisin de la période du champ électrique dont la longueur d'onde est λc.In the case of FIG. 2, to operate according to the π mode, which is the most commonly used mode, the anode voltage which determines the speed of the electron beam and the distance between two successive valves are chosen so that the transit time of the electron beam from one coupling orifice to the next is close to the period of the electric field whose wavelength is λ c .
Il y a ainsi un déphasage de π sur le champ électrique d'une vanne à l'autre.There is thus a phase shift of π on the electric field from one valve to another.
Le faisceau d'électrons est ainsi freiné par le champ électrique auquel il cède de l'énergie au niveau des orifices de couplage en produisant l'énergie hyperfréquence utile et en entretenant l'oscillation.The electron beam is thus braked by the electric field to which it transfers energy at the level of the coupling orifices, producing the useful microwave energy and maintaining oscillation.
Un régime résonnant est ainsi établi dans la cavité à la fréquence de coupure du guide d'onde auquel peut être assimilée la cavité.A resonant regime is thus established in the cavity at the cutoff frequency of the waveguide to which the cavity can be assimilated.
Dans le cas de la figure 2, on peut aussi fonctionner selon le mode 37r. Le temps de transit du faisceau d'électrons d'un orifice de couplage au suivant doit être alors voisin de trois fois la période du champ électrique dont la longueur d'onde est λc. Il faut modifier la tension d'anode.In the case of FIG. 2, it is also possible to operate according to mode 3 7 r. The transit time of the electron beam from one coupling orifice to the next must then be close to three times the period of the electric field whose wavelength is λ c . The anode voltage must be changed.
On peut aussi fonctionner sur le mode 2π en prévoyant un orifice de couplage 8 dans chaque intervalle entre vannes. Le temps de transit du faisceau d'électrons d'un orifice de couplage au suivant doit être alors voisin de la période du champ électrique.It is also possible to operate in 2π mode by providing a
On constate donc que la fréquence d'oscillation de l'oscillateur selon l'invention est la fréquence de coupure du guide d'onde auquel peut être assimilée la cavité 7 percée d'orifices de couplage 8. Ce sont donc les dimensions de la cavité qui sont importantes pour fixer la fréquence d'oscillations et non celles des vannes comme c'est le cas pour l'oscillateur de l'art antérieur.It can therefore be seen that the oscillation frequency of the oscillator according to the invention is the cutoff frequency of the waveguide to which the
On conçoit donc qu'une grande gramme d'accord mécanique de la fréquence d'oscillation puisse être obtenue très simplement, particulièrement dans les modes de réalisation de l'oscillateur où la cavité est un parallélépipède droit.It is therefore understandable that a large gram of mechanical tuning of the oscillation frequency can be obtained very simply, particularly in the embodiments of the oscillator where the cavity is a straight parallelepiped.
On rapelle en effet que dans le cas d'un guide d'onde rectangulaire, les dimensions a et b de la section droite du guide sont reliées aux indices m et n et à la longueur d'onde de coupure λc par la relation:'
En faisant varier a ou b (voir figure 3), on obtient un réglage mécanique de la fréquence d'oscillations.By varying a or b (see Figure 3), we obtain a mechanical adjustment of the oscillation frequency.
Les variations du champ électrique qui sont représentées sur la figure 3 en trait fin ne sont pas pour autant modifiées car l'amplitude du champ rapportée à des axes horizontaux et verticaux dont l'origine se trouve sur l'axe PP' s'écrit:
Sur la figure 3, on a représenté schématiquement comment il est possible de faire varier la dimension horizontale a de la base de la cavité constituée par un parallélépipède droit en utilisant un piston 12 vertical. Il serait tout aussi possible de faire varier la dimension b de la cavité.In Figure 3, there is shown schematically how it is possible to vary the horizontal dimension a of the base of the cavity formed by a right parallelepiped using a
Le champ électrique E dans la cavité et les lignes de courant dans ses parois latérales sont perpendiculaires au plan de la figure 3. Il n'est donc pas utile que le piston 12 soit en contact avec les parois horizontales 16 et 17 de la cavité. Par contre, le piston doit être en contact avec les parois verticales qui ferment la cavité et qui sont perpendiculaires à l'axe PP' car des lignes de courant traversent ces parois.The electric field E in the cavity and the current lines in its side walls are perpendicular to the plane of Figure 3. It is therefore not useful that the
De plus, grâce à cette répartition particulière des lignes de courant, il est possible de supprimer tous les modes parasites. On distingue essentiellement deux types de modes parasites:
- - les modes de cavité. Ces modes sont des modes TE et des modes TM présentant une variation longitudinale, c'est-à-dire des modes TMmno avec p≠O. Tous ces modes présentent des composantes de courant transversales. Il est donc aisé de les atténuer en disposant au niveau des arêtes longitudinales de la cavité une
substance atténuante 13 protégée par un cache métallique 14 comme cela est représenté sur la figure 3 pour deux arêtes. En effet, dans les modes TMmno qui sont utilisés dans l'oscillateur selon l'invention, même la composante longitudinale du courant est nulle sur ces arêtes. On peut également disposer de lasubstance atténuante 13 dans l'épaisseur du piston mobile; - - les modes dus aux orifices de couplage. Les fentes 8 qui constituent les orifices de couplage présentent des fréquences de résonance que l'on atténue en disposant une
substance atténuante 13 protégée parun cache métallique 15 aux extrémités de ces fentes de part et d'autre des vannes.
- - cavity modes. These modes are TE modes and TM modes presenting a longitudinal variation, that is to say TM mno modes with p ≠ O. All these modes have transverse current components. It is therefore easy to attenuate them by placing at the level of the longitudinal edges of the cavity an attenuating
substance 13 protected by a metal cover 14 as shown in FIG. 3 for two edges. In fact, in the TM mno modes which are used in the oscillator according to the invention, even the longitudinal component of the current is zero on these edges. It is also possible to have the attenuatingsubstance 13 in the thickness of the movable piston; - - the modes due to the coupling orifices. The
slots 8 which constitute the coupling orifices have resonant frequencies which are attenuated by placing an attenuatingsubstance 13 protected by ametal cover 15 at the ends of these slots on either side of the valves.
Enfin, on peut disposer de la substance atténuante à l'intérieur du boîtier étanche au vide qui contient l'oscillateur pour amortir les modes parasites qui pourraient s'y propager.Finally, one can have the attenuating substance inside the vacuum-tight housing which contains the oscillator to dampen the parasitic modes which could propagate there.
Cette élimination des modes parasites permet d'obtenir une résonance unique à très haute surtension et une grande pureté spectrale de l'oscillation. Ainsi, les sauts de mode aléatoires sont pratiquement inexistants et le rendement excellent.This elimination of the parasitic modes makes it possible to obtain a unique resonance with very high overvoltage and a high spectral purity of the oscillation. So the fashion jumps random are practically nonexistent and the performance excellent.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8011552A FR2483125A1 (en) | 1980-05-23 | 1980-05-23 | HYPERFREQUENCY OSCILLATOR WITH EXTENDED INTERACTION |
FR8011552 | 1980-05-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0040998A1 EP0040998A1 (en) | 1981-12-02 |
EP0040998B1 true EP0040998B1 (en) | 1984-02-22 |
Family
ID=9242286
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP81400706A Expired EP0040998B1 (en) | 1980-05-23 | 1981-05-05 | Extended interaction oscillator |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4439746A (en) |
EP (1) | EP0040998B1 (en) |
JP (1) | JPS5720005A (en) |
CA (1) | CA1173120A (en) |
DE (1) | DE3162346D1 (en) |
FR (1) | FR2483125A1 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2581255B1 (en) * | 1985-04-30 | 1989-01-06 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | MICROWAVE DEPHASER, ESPECIALLY MILLIMETER WAVE, WITH PIEZOELECTRIC CONTROL |
US4890036A (en) * | 1987-12-08 | 1989-12-26 | The United States Of America As Represented By The United States National Aeronautics And Space Administration | Miniature traveling wave tube and method of making |
JPH01270117A (en) * | 1988-04-22 | 1989-10-27 | Fanuc Ltd | Output circuit |
CN101281849B (en) * | 2008-01-09 | 2011-03-23 | 中国科学院电子学研究所 | Apparatus for inhibiting multi-beam klystron higher harmonic mode oscillation and reducing sundry spectrum level |
CN101707174B (en) * | 2009-04-29 | 2011-11-16 | 中国科学院电子学研究所 | Device for restraining pi mode oscillation of double-gap coupling cavity of multiple-beam klystron |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2411953A (en) * | 1944-01-10 | 1946-12-03 | Raytheon Mfg Co | Electron discharge device of the magnetron type |
US2552334A (en) * | 1945-03-02 | 1951-05-08 | Rca Corp | Electron discharge device and associated circuit |
FR987573A (en) * | 1949-04-05 | 1951-08-16 | Csf | Constant magnetic field tube for the production of centionic and millimeter waves |
NL86160C (en) * | 1951-02-16 | |||
FR1173546A (en) * | 1957-04-09 | 1959-02-26 | Thomson Houston Comp Francaise | Improvement of the multicavity magnetron with oscillating stabilization circuit in a circular electric field mode |
US2951182A (en) * | 1957-11-25 | 1960-08-30 | Bell Telephone Labor Inc | Magnetron |
FR1472704A (en) * | 1965-03-31 | 1967-03-10 | Elliott Brothers London Ltd | Klystron oscillator |
GB1189353A (en) * | 1967-04-04 | 1970-04-22 | English Electric Valve Co Ltd | Improvements relating to Crossfield Discharge Tube Devices |
US3471744A (en) * | 1967-09-01 | 1969-10-07 | Varian Associates | Coaxial magnetron having a segmented ring slot mode absorber |
-
1980
- 1980-05-23 FR FR8011552A patent/FR2483125A1/en active Granted
-
1981
- 1981-05-05 EP EP81400706A patent/EP0040998B1/en not_active Expired
- 1981-05-05 DE DE8181400706T patent/DE3162346D1/en not_active Expired
- 1981-05-20 US US06/265,375 patent/US4439746A/en not_active Expired - Fee Related
- 1981-05-21 CA CA000378021A patent/CA1173120A/en not_active Expired
- 1981-05-22 JP JP7786881A patent/JPS5720005A/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2483125A1 (en) | 1981-11-27 |
JPS5720005A (en) | 1982-02-02 |
DE3162346D1 (en) | 1984-03-29 |
EP0040998A1 (en) | 1981-12-02 |
FR2483125B1 (en) | 1982-12-03 |
US4439746A (en) | 1984-03-27 |
CA1173120A (en) | 1984-08-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0013242B1 (en) | Generator for very high frequency electromagnetic waves | |
EP0014115B1 (en) | Tunable high frequency magnetostatic wave oscillator | |
FR2541047A1 (en) | CAVITY RESONATOR FOR ATOMIC FREQUENCY STANDARD | |
EP0117178A1 (en) | Microwave filter with line-shaped resonators | |
EP0114140A1 (en) | Tunable microwave filter with TM010 mode dielectric resonators | |
EP0040998B1 (en) | Extended interaction oscillator | |
EP2658032B1 (en) | Corrugated horn antenna | |
FR3004294A1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR GENERATING COHERENT SMITH-PURCELL RADIATION | |
FR2813995A1 (en) | DIRECTIONAL COUPLER, ANTENNA DEVICE AND RADAR SYSTEM | |
FR2555823A1 (en) | DEVICE FOR EXCITATION OF A NON-EXCENTRED SLOT SIZED ON THE GREAT SIDE OF A WAVEGUIDE AND SLITTED ANTENNA HAVING SUCH A DEVICE | |
FR2599565A1 (en) | LASERTRON WITH MULTIPLE BEAMS. | |
Fallnich et al. | Experimental investigation and numerical simulation of the influence of resonator-length detuning on the output power, pulse duration and spectral width of a cw mode-locked picosecond optical parametric oscillator | |
FR2510815A1 (en) | SCALE CIRCUIT FOR PROGRESSIVE WAVE TUBE | |
FR2676289A1 (en) | PULSE PARAMETRIC OSCILLATOR SUSCEPTIBLE TO BE TUNED IN SINGLE LONGITUDINAL MODE. | |
EP0021909B1 (en) | Stabilised hyperfrequency oscillator with frequency conversion and its solid state realisation | |
EP0124396A1 (en) | Electron beam injection device for a microwave generator | |
FR2470457A1 (en) | SLOT NETWORK ANTENNA WITH AMPLITUDE DISTRIBUTION IN A SMALL CIRCULAR OPENING | |
EP0022401A1 (en) | Broad-band polariser with low ellipticity-ratio and microwave equipment with the same | |
EP0122186B1 (en) | Microwave generator | |
EP0762529B1 (en) | Iris polarizer for an antenna primary source | |
FR2519475A1 (en) | MAGNETOSTATIC VOLUME-TUNABLE TUNABLE DEVICE | |
FR2833428A1 (en) | HIGH FREQUENCY OSCILLATOR | |
EP1680799B1 (en) | Low spurious radiation microwave tube | |
FR2789216A1 (en) | ELECTRIC POWER GENERATOR | |
BE515929A (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Designated state(s): DE GB NL |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 19811210 |
|
GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
AK | Designated contracting states |
Designated state(s): DE GB NL |
|
REF | Corresponds to: |
Ref document number: 3162346 Country of ref document: DE Date of ref document: 19840329 |
|
PLBE | No opposition filed within time limit |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT |
|
26N | No opposition filed | ||
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Payment date: 19890424 Year of fee payment: 9 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Payment date: 19890430 Year of fee payment: 9 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: NL Payment date: 19890531 Year of fee payment: 9 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Effective date: 19900505 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: NL Effective date: 19901201 |
|
GBPC | Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee | ||
NLV4 | Nl: lapsed or anulled due to non-payment of the annual fee | ||
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: DE Effective date: 19910201 |