EP0407558B1 - Dispositif amplificateur ou oscillateur fonctionnant en hyperfrequence - Google Patents

Dispositif amplificateur ou oscillateur fonctionnant en hyperfrequence Download PDF

Info

Publication number
EP0407558B1
EP0407558B1 EP90902637A EP90902637A EP0407558B1 EP 0407558 B1 EP0407558 B1 EP 0407558B1 EP 90902637 A EP90902637 A EP 90902637A EP 90902637 A EP90902637 A EP 90902637A EP 0407558 B1 EP0407558 B1 EP 0407558B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electron beam
use according
circuit
output circuit
previous
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 - Lifetime
Application number
EP90902637A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0407558A1 (fr
Inventor
Guy Convert
Jean-Pierre Brasile
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0407558A1 publication Critical patent/EP0407558A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0407558B1 publication Critical patent/EP0407558B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/74—Tubes specially designed to act as transit-time diode oscillators, e.g. monotrons

Definitions

  • the present invention relates to the use of a microwave amplifier device, as well as an oscillator obtained from the previous device.
  • speed modulation electronic tubes such as klystrons or traveling wave tubes.
  • This type of tube includes an electron gun, providing an electron beam; the electrons in the beam undergo a periodic change in speed which brings them together in packets in certain areas of space; these packets then excite by impulse, according to their own period, the oscillations of a microwave circuit (resonant cavity or line) by borrowing the energy necessary for their own kinetic energy.
  • Document FR-A-2,070,322 describes an example of such a tube.
  • vircators which, unlike the previous tubes, take advantage of the space charge effects.
  • a current of electrons is injected into a space, most often equal to several times the maximum current that could actually cross this space.
  • This virtual cathode is unstable, that is to say it oscillates in space, thus creating electromagnetic fields.
  • Document US-A-4,730,170 describes an example of such a vircator. With such a device, it is possible to obtain high microwave powers and this, under a reduced volume.
  • the signal transmitted is of poor quality, that is to say that the power is transmitted on numerous modes in a series of simultaneous or successive frequencies, and the applications of this type of signals are quite reduced.
  • the conversion efficiency is poor (of the order of 2 to 3% at best) compared to the efficiency which it is possible to obtain with speed modulation tubes (often greater than 40%).
  • the present invention relates to the use of a device intended to produce microwave energy from an electron beam, which makes it possible to avoid the above limitations, that is to say a yield of converting the energy of the electron beam into microwave energy and a quality of the emitted signal comparable to those of speed modulation tubes, with a weight and in a volume comparable to those of vircators.
  • the subject of the invention is the use of a microwave amplifier device as defined by claim 1.
  • FIG. 1 therefore represents a first embodiment of the device used according to the invention, seen in longitudinal schematic section.
  • the generator according to the invention is a structure of revolution around a longitudinal axis ZZ. It comprises an electron gun 1, formed by a cathode 11 and an anode composed of an armature 20 and a screen 21.
  • the cathode 11 is in the form of a conductive cylinder of axis ZZ, whose circumference protrudes 10 so that the electrons emitted by this cathode form an annular beam, represented by a dotted area 8 in the figure.
  • the direction of propagation of the electrons of the beam 8 is shown by arrows.
  • the armature 20 of the anode consists of a hollow cylinder, of the same axis ZZ as the cathode; it is closed by an annular shoulder 23 and a screen 21 in the form of a disc, leaving an annular slot 22 for the passage of the electron beam 8 to remain; the screen 21 is for example fixed by three tabs on the shoulder 23.
  • the generator used according to the invention also comprises an output microwave circuit 4 which is, in this embodiment, of the coaxial type, formed by an internal conductive cylinder 5 and an external conductor 40, arranged in the extension of the armature 20 , between which is defined an annular space 44.
  • the output circuit is substantially symmetrical of the electron gun 1 with respect to a plane normal to the plane of the figure, that is to say that the outer conductor 40 has a shoulder 43 annular and a screen 41 bearing, for example by legs, on the shoulder 43 and defining with this shoulder a circular slot 42 for the passage of the electron beam 8; the latter is received by an annular projection 50 of the inner conductor 5.
  • zone 3 Between the elements 21, 23 on the one hand, and 41, 43 on the other hand, there is a zone 3 called the injection region; this zone is laterally limited by extensions 25 and 45 of the walls 20 and 40 respectively, without contact with each other so as to form a slot 71 between them.
  • the generator according to the invention further comprises a microwave modulation circuit 7, which is in this embodiment of the coaxial type; the central conductor of the circuit is formed by the wall 40 and the external conductor by a wall 70 in the form of a hollow cylinder, always of axis ZZ, defining with the wall 40 an annular space 74, the outer conductor 70 coming to be connected to part 25 of the frame 20.
  • the application to the cathode 11 of a negative voltage with respect to that of the anode causes the emission of the annular electron beam 8.
  • the armature 20, the screen 21 and the elements of the output circuit 4 are at ground potential and a voltage -V o is applied to the cathode 11.
  • a longitudinal magnetic field (along the ZZ axis) is preferably applied to the structure, using means not shown, to focus the beam 8 thus produced.
  • the mechanism for forming a virtual cathode is recalled below. Inside an electron beam there is a charge of space: on the axis of the beam, the potential and the speed of the electrons are lower than at the periphery. If the density of electrons and consequently the transported current increase, the potential and the speed of the electrons decrease until zero: the electrons then form a heap, negatively charged, called virtual cathode.
  • This electron cluster oscillates on the longitudinal axis, giving rise to an electromagnetic field. The frequency of the oscillations depends in particular on the injection current and it is commonly measured in Gigahertz.
  • the maximum current intensity beyond which the electrons form a virtual cathode is a function of the potential of the electron beam as well as of the dimensions of the beam and of the injection region 3; more precisely, the maximum current for a given electron beam is lower when the injection zone 3 is of larger diameter.
  • the dimensions of the device (electron gun and injection zone) and the current of the electron beam are chosen so that it is slightly less than the maximum current likely to travel through region 3, current beyond which there is virtual cathode formation.
  • the modulation circuit 7 By the modulation circuit 7 is brought an alternating electric field.
  • the voltage between parts 25 and 45 resulting from this field must be of sufficient amplitude so that, for one of the alternations, the electron beam 8 is stopped by a mechanism of the virtual cathode type and no longer reaches the circuit.
  • outlet 4 the electrons then being absorbed by the walls delimiting the injection zone 3; at the next alternation, the voltage applied between the same elements 25 and 45 restores the beam; the beam current is thus modulated in intensity at the frequency of the modulation signal.
  • the output circuit 4 is then excited by the preceding modulated current and thus ensures the transformation into microwave energy of at least part of the energy of the electrons of the beam.
  • Screens 21 and 41 conventionally have the function of absorbing divergent electrons. It should be noted that the modulation (7) and output (4) microwave circuits make it possible, by the choice of their dimensions, to precisely define the frequency of the modulation signal and, which is the aim sought, the frequency of the signal. output, thus obtaining
  • the maximum period of the alternating modulation field may be only a fraction of the beam switching time between the on state and the virtual cathode; in practice it can be of the order of the transit time of the electrons in the structure.
  • the generator described here is, like a vircator, particularly compact; the length of the injection region 3, limited by the screens 21 and 41 happens to be in fact, in practice, of the order of the operating wavelength.
  • V o can pose technological problems due to the order of magnitude of the voltages (MV) and currents (kA) used. It is then possible to use voltage pulses, of a duration for example of the order of a hundred nanoseconds, transmitted to the cathode by the coaxial structure 12-20, for example. The duration of these pulses remains long compared to the period of the pulses produced, typically of the order of a hundred picoseconds.
  • the reinjection means can be produced by any known means, such as a coupling loop produced in an opening in the wall 40 or a circuit outside the generator shown.
  • FIG. 2 represents a second embodiment of the device used according to the invention, in which means are provided for post-acceleration of the beam after modulation, in order to improve the efficiency of the assembly.
  • the output circuit 4 is also formed as in FIG. 1 by the cylindrical inner conductor 5 surrounded by the conductor 40, the shoulder 43 and the screen 41.
  • the injection zone is no longer closed by the screen 21 and the shoulder 43 but by a conductive element 61 similar to the screen 41 and an external conductor 60, arranged in the extension of the armature 20 and providing with the latter the slot 71 to which the modulation circuit is connected; the element 60 also houses an annular slot 62 with the screen 61 to allow the passage of the electron beam 8.
  • the elements 60 and 61 are therefore electrically isolated both from the barrel 1 and from the output circuit 4.
  • a voltage -V o is applied to the cathode with respect to the anode, the modulation signal via circuit 7 and, in addition, a post-acceleration voltage + Vération at the output circuit. relative to the wall 60, which is for example at the potential of the anode. In this way, the electrons are accelerated out of the injection zone 3.
  • FIG. 3 represents a third embodiment of the device used according to the invention, in which the electron beam is a solid cylinder.
  • the emissive surface of the cathode, now marked 12, of the barrel 1 is in the form of a disc so as to emit a solid cylindrical electron beam 80.
  • the internal conductor of the output circuit 4, now marked 51 is constituted by a flat surface in the form of a disc.
  • the screens 21 and 41 of FIG. 1 have been replaced here by the elements marked 26 and 46, constituted by grids or metallic sheets sufficiently thin for their absorption of electrons to be very low.
  • the diameter of the cathode 12 must be substantially less than the wavelength of the energy. microwave obtained at the output, for example of the order of half the wavelength.

Landscapes

  • Particle Accelerators (AREA)
  • Microwave Tubes (AREA)

Abstract

L'invention a pour objet un dispositif destiné à produire une énergie hyperfréquence à partir d'un faisceau d'électrons. Il comporte principalement: un canon électronique (1), permettant de produire un faisceau d'électrons (8) dans une zone dite d'injection (3); un circuit hyperfréquence de modulation (7), permettant de superposer une tension alternative à une fréquence donnée à la tension du faisceau dans la zone d'injection; l'amplitude de cette tension est suffisante pour, lors de l'une de ses alternances, assurer la transition entre l'état passant et l'état de cathode virtuelle, provoquant ainsi une modulation du courant porté par le faisceau d'électrons; un circuit hyperfréquence de sortie (4), fonctionnant à la fréquence du signal de modulation et excité par le courant modulé précédent.

Description

  • La présente invention a pour objet l'utilisation d'un dispositif amplificateur d'ondes hyperfréquences, ainsi qu'un oscillateur obtenu à partir du dispositif précédent.
  • Pour générer et amplifier des ondes hyperfréquences, il est connu d'utiliser notamment des tubes électroniques dits à modulation de vitesse, tels que klystrons ou tubes à ondes progressives. Ce type de tube comporte un canon à électrons, fournissant un faisceau d'électrons ; les électrons du faisceau subissent une modification périodique de vitesse qui entraîne leur regroupement en paquets dans certaines zones de l'espace ; ces paquets excitent alors par impulsion, suivant leur période propre, les oscillations d'un circuit hyperfréquence (cavité résonnante ou ligne) en empruntant l'énergie nécessaire à leur propre énergie cinétique. Le document FR-A-2.070.322 décrit un exemple d'un tel tube.
  • Dans les faisceaux d'électrons de tels tubes, les effets de la charge d'espace sont très importants. Ce sont en particulier eux qui fixent, pour des tensions données, une valeur maximale au courant qui peut être produit par le canon à électrons, ou encore qui peut être transporté dans un espace donné, pour un ensemble d'électrodes de géométrie donnée. Dans les tubes du type mentionné ci-dessus, pour obtenir des résultats satisfaisants en gain, rendement, qualité de signal, on est amené à limiter le courant transporté par le faisceau d'électrons à une intensité inférieure d'un ordre de grandeur au moins à l'intensité maximale. Par suite, et compte-tenu du principe même de la modulation de vitesse, ces tubes doivent utiliser des faisceaux longs, nécessitant le plus souvent une focalisation magnétique ; ces générateurs sont alors lourds et encombrants.
  • On connaît également des dispositifs appelés vircators qui, contrairement aux tubes précédents, mettent à profit les effets de charge d'espace. Dans un vircator, on injecte dans un espace un courant d'électrons, égal le plus souvent à plusieurs fois le courant maximum qui pourrait effectivement franchir cet espace. Il y a alors accumulation des électrons, qui forment une cathode virtuelle. Cette cathode virtuelle est instable, c'est-à-dire qu'elle oscille dans l'espace, créant ainsi des champs électromagnétiques. Le document US-A-4.730.170 décrit un exemple d'un tel vircator. Avec un tel dispositif, il est possible d'obtenir des puissances hyperfréquences élevées et, ce, sous un volume réduit. Toutefois, on constate que le signal émis est de qualité médiocre, c'est-à-dire que la puissance est émise sur de nombreux modes en une suite de fréquences simultanées ou successives, et les applications de ce type de signaux sont assez réduites. Par ailleurs, le rendement de conversion est mauvais (de l'ordre de 2 à 3% au mieux) par rapport au rendement qu'il est possible d'obtenir avec des tubes à modulation de vitesse (souvent supérieurs à 40%).
  • La présente invention a pour objet l'utilisation d'un dispositif destiné à produire de l'énergie hyperfréquence à partir d'un faisceau d'électrons, qui permette d'éviter les limitations précédentes, c'est-à-dire un rendement de conversion de l'énergie du faisceau d'électrons en énergie hyperfréquence et une qualité du signal émis comparables à ceux des tubes à modulation de vitesse, avec un poids et dans un volume comparables à ceux des vircators.
  • Plus précisément, l'invention a pour objet l'utilisation d'un dispositif amplificateur d'ondes hyperfréquences tel que défini par la revendication 1.
  • D'autres objets, particularités et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les dessins annexés, qui représentent :
    • la figure 1, un premier mode de réalisation du dispositif utilisé selon l'invention ;
    • la figure 2, un second mode de réalisation du dispositif utilisé selon l'invention, dans lequel il comporte des moyens conférant au faisceau d'électrons une post-accélération ;
    • la figure 3, un troisième mode de réalisation du dispositif utilisé selon l'invention, dans lequel le faisceau d'électrons utilisé est un faisceau cylindrique plein.
  • Sur ces différentes figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments.
  • La figure 1 représente donc un premier mode de réalisation du dispositif utilisé selon l'invention, vu en coupe schématique longitudinale.
  • Le générateur selon l'invention est une structure de révolution autour d'un axe longitudinal ZZ. Il comporte un canon à électrons 1, formé d'une cathode 11 et d'une anode composée d'une armature 20 et d'un écran 21. La cathode 11 se présente sous la forme d'un cylindre conducteur d'axe ZZ, dont la circonférence fait une saillie 10 de façon à ce que les électrons émis par cette cathode forment un faisceau annulaire, représenté par une zone pointillée 8 sur la figure. On a représenté par des flèches le sens de propagation des électrons du faisceau 8. L'armature 20 de l'anode est constituée par un cylindre creux, de même axe ZZ que la cathode ; elle est fermée par un épaulement annulaire 23 et un écran 21 en forme de disque, laissant subsister une fente annulaire 22 pour le passage du faisceau d'électrons 8 ; l'écran 21 est par exemple fixé par trois pattes sur l'épaulement 23.
  • Le générateur utilisé selon l'invention comporte encore un circuit hyperfréquence de sortie 4 qui est, dans ce mode de réalisation, de type coaxial, formé par un cylindre conducteur intérieur 5 et un conducteur extérieur 40, disposé dans le prolongement de l'armature 20, entre lesquels est défini un espace annulaire 44. Le circuit de sortie est sensiblement symétrique du canon d'électrons 1 par rapport à un plan normal au plan de la figure, c'est-à-dire que le conducteur extérieur 40 comporte un épaulement 43 annulaire et un écran 41 prenant appui, par exemple par des pattes, sur l'épaulement 43 et définissant avec cet épaulement une fente circulaire 42 pour le passage du faisceau électronique 8 ; ce dernier est reçu par une saillie annulaire 50 du conducteur intérieur 5.
  • Entre les éléments 21, 23 d'une part, et 41, 43 d'autre part, se situe une zone 3 dite région d'injection ; cette zone est limitée latéralement par des prolongements 25 et 45 des parois 20 et 40 respectivement, sans contact l'un avec l'autre de façon à ménager entre eux une fente 71.
  • Le générateur selon l'invention comporte en outre un circuit hyperfréquence de modulation 7, qui est dans ce mode de réalisation de type coaxial ; le conducteur central du circuit est formé par la paroi 40 et le conducteur extérieur par une paroi 70 en forme de cylindre creux, toujours d'axe ZZ, définissant avec la paroi 40 un espace annulaire 74, le conducteur extérieur 70 venant se raccorder a la partie 25 de l'armature 20.
  • Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant.
  • L'application à la cathode 11 d'une tension négative par rapport à celle de l'anode provoque l'émission du faisceau d'électrons annulaire 8. A titre d'exemple, l'armature 20, l'écran 21 et les éléments du circuit de sortie 4 sont au potentiel de la masse et on applique à la cathode 11 une tension -Vo. On applique de préférence à la structure, à l'aide de moyens non représentés, un champ magnétique longitudinal (selon l'axe ZZ) pour focaliser le faisceau 8 ainsi produit.
  • On rappelle ci-après le mécanisme de formation d'une cathode virtuelle. A l'intérieur d'un faisceau électronique existe une charge d'espace : sur l'axe du faisceau, le potentiel et la vitesse des électrons sont plus faibles qu'à la périphérie. Si la densité d'électrons et par suite le courant transporté augmentent, le potentiel et la vitesse des électrons diminuent jusqu'à zéro : les électrons forment alors un amas, chargé négativement, appelé cathode virtuelle. Cet amas d'électrons oscille sur l'axe longitudinal, donnant naissance à un champ électromagnétique. La fréquence des oscillations dépend notamment du courant d'injection et elle se mesure couramment en Gigahertz. Par ailleurs, l'intensité de courant maximale au-delà de laquelle les électrons forment une cathode virtuelle est fonction du potentiel du faisceau d'électrons ainsi que des dimensions du faisceau et de la région d'injection 3 ; plus précisément, le courant maximum pour un faisceau d'électrons donné est plus faible lorsque la zone d'injection 3 est de plus grand diamètre.
  • Selon l'invention, on choisit les dimensions du dispositif (canon à électrons et zone d'injection) et le courant du faisceau d'électrons de sorte qu'il soit légèrement inférieur au courant maximum susceptible de parcourir la région 3, courant au-delà duquel il y a formation de cathode virtuelle.
  • Par le circuit de modulation 7 est amené un champ électrique alternatif. La tension entre les parties 25 et 45 résultant de ce champ doit être d'amplitude suffisante pour que, pour l'une des alternances, le faisceau d'électrons 8 soit stoppé par un mécanisme du type cathode virtuelle et n'atteigne plus le circuit de sortie 4, les électrons étant alors absorbés par les parois délimitant la zone d'injection 3 ; à l'alternance suivante, la tension appliquée entre les mêmes éléments 25 et 45 rétablit le faisceau ; le courant du faisceau se trouve ainsi modulé en intensité à la fréquence du signal de modulation. Le circuit de sortie 4 est alors excité par le courant modulé précédent et assure ainsi la transformation en énergie hyperfréquence d'une partie au moins de l'énergie des électrons du faisceau. Les écrans 21 et 41 ont classiquement pour fonction d'absorber les électrons divergents. Il est à noter que les circuits hyperfréquences de modulation (7) et de sortie (4) permettent, par le choix de leurs dimensions, de définir précisément la fréquence du signal de modulation et, ce qui est le but recherché, la fréquence du signal de sortie, permettant ainsi l'obtention d'un signal de bonne qualité.
  • Il est à noter encore que, pour obtenir un fonctionnement satisfaisant, il n'est pas nécessaire de provoquer la formation complète d'une cathode virtuelle ; la période maximum du champ alternatif de modulation peut n'être qu'une fraction du temps de basculement du faisceau entre état passant et cathode virtuelle; en pratique elle peut être de l'ordre du temps de transit des électrons dans la structure. Le générateur décrit ici est, comme un vircator, particulièrement compact ; la longueur de la région d'injection 3, limitée par les écrans 21 et 41 se trouve être en effet, en pratique, de l'ordre de la longueur d'onde de fonctionnement.
  • Par ailleurs l'application d'une tension continue Vo peut poser des problèmes technologiques du fait de l'ordre de grandeur des tensions (MV) et courants (kA) utilisés. Il est alors possible d'utiliser des impulsions de tension, d'une durée par exemple de l'ordre de la centaine de nanosecondes, transmises à la cathode par la structure coaxiale 12-20, par exemple. La durée de ces impulsions reste longue par rapport à la période des impulsions produites, typiquement de l'ordre de la centaine de picosecondes.
  • On a décrit ci-dessus un dispositif assurant l'amplification du signal fourni par le circuit de modulation. Comme il est bien connu, il est possible de réaliser avec cette structure un oscillateur, en lui ajoutant des moyens de réinjection dans le circuit de modulation d'une partie du signal fourni par le circuit de sortie et, ce, avec une phase convenable, qui est liée aux dimensions du circuit, ainsi qu'il est connu. Les moyens de réinjection peuvent être réalisés par tout moyen connu, tel que boucle de couplage réalisée dans une ouverture ménagée dans la paroi 40 ou circuit extérieur au générateur représenté.
  • La figure 2 représente un deuxième mode de réalisation du dispositif utilisé selon l'invention, dans lequel sont prévus des moyens de post-accélération du faisceau après modulation, afin d'améliorer le rendement de l'ensemble.
  • Sur cette figure, on retrouve le canon à électrons 1, le circuit de modulation 7 et le circuit de sortie 4, mais l'ensemble du circuit 4 a été isolé électriquement des éléments précédents.
  • Plus précisément, on retrouve le canon 1 identique à ce qui a été décrit figure 1, c'est-à-dire composé de la cathode 11, l'armature 20 et l'écran 21. Le circuit de sortie 4 est formé également comme sur la figure 1 par le conducteur intérieur cylindrique 5 entouré par le conducteur 40, l'épaulement 43 et l'écran 41. Toutefois, dans ce mode de réalisation, la zone d'injection n'est plus fermée par l'écran 21 et l'épaulement 43 mais par un élément conducteur 61 semblable à l'écran 41 et un conducteur 60 extérieur, disposé dans le prolongement de l'armature 20 et ménageant avec cette dernière la fente 71 à laquelle est connecté le circuit de modulation ; l'élément 60 ménage par ailleurs une fente annulaire 62 avec l'écran 61 pour permettre le passage du faisceau électronique 8. Les éléments 60 et 61 sont donc électriquement isolés tant du canon 1 que du circuit de sortie 4.
  • En fonctionnement, on applique comme précédemment une tension -Vo à la cathode par rapport à l'anode, le signal de modulation par l'intermédiaire du circuit 7 et, en outre, une tension +V₁ de post-accélération au circuit de sortie par rapport à la paroi 60, qui est par exemple au potentiel de l'anode. De la sorte est réalisée une accélération des électrons au sortir de la zone d'injection 3.
  • La figure 3 représente un troisième mode de réalisation du dispositif utilisé selon l'invention, dans lequel le faisceau électronique est un cylindre plein.
  • Sur cette figure, on retrouve à titre d'exemple les mêmes éléments que sur la figure 1, excepté la cathode du canon 1, le conducteur intérieur du circuit de sortie 4 et les écrans du canon et du circuit de sortie.
  • Dans ce mode de réalisation, la surface émissive de la cathode, maintenant repérée 12, du canon 1 est en forme de disque de sorte à émettre un faisceau électronique cylindrique plein 80. De la même manière, le conducteur intérieur du circuit de sortie 4, maintenant repéré 51, est constitué par une surface plane en forme de disque. Les écrans 21 et 41 de la figure 1 ont été remplacés ici par les éléments repérés 26 et 46, constitués par des grilles ou des feuilles métalliques suffisamment minces pour que leur absorption d'électrons soit très faible.
  • Il est à noter que, pour qu'un fonctionnement satisfaisant puisse être obtenu, le diamètre de la cathode 12 doit être sensiblement inférieur à la longueur d'onde de l'énergie hyperfréquence obtenue en sortie, par exemple de l'ordre de la demi-longueur d'onde.
  • La description faite ci-dessus l'a été bien entendu à titre d'exemple non limitatif. C'est ainsi, notamment, que différents circuits hyperfréquence ont été représentés comme étant de type coaxial mais sont remplaçables par des guides d'ondes.

Claims (9)

  1. Utilisation d'un dispositif amplificateur d'ondes hyperfréquences, ce dispositif comprenant en succession :
    - un canon électronique, susceptible de produire un faisceau d'électrons (8) dans une région d'injection (3) ;
    - un circuit hyperfréquence dit de modulation (7), permettant d'appliquer dans la région d'injection une tension alternative ;
    - un circuit hyperfréquence de sortie (4) permettant la transformation en énergie hyperfréquence d'une partie au moins de l'énergie des électrons du faisceau,
    caractérisé par le fait que,
    pendant l'utilisation dudit dispositif, le courant transporté par le faisceau d'électrons est inférieur au courant maximum susceptible d'être transporté dans la région d'injection, et que la susdite tension alternative a une amplitude suffisante pour déclencher, lors de l'une de ses alternances, la formation d'une cathode virtuelle n'autorisant plus le passage des électrons, le courant transporté par le faisceau se trouvant ainsi modulé à la fréquence dite de modulation de la tension alternative, le circuit de sortie étant excité par le courant modulé précédent.
  2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit de sortie est du type coaxial.
  3. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le circuit de modulation est du type coaxial.
  4. Utilisation selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le conducteur central (40) du circuit de modulation est constitué par le conducteur extérieur du circuit de sortie.
  5. Utilisation selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le circuit de sortie est isolé électriquement de la région d'injection et qu'une tension d'accélération des électrons est appliquée entre région d'injection et circuit de sortie.
  6. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le faisceau d'électrons est en forme de cylindre creux.
  7. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le faisceau d'électrons est en forme de cylindre plein.
  8. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens de ré-injection dans le circuit de modulation d'une partie du signal fourni par le circuit de sortie, formant ainsi un oscillateur.
  9. Utilisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens d'application d'un champ magnétique de focalisation du faisceau d'électrons.
EP90902637A 1989-01-27 1990-01-26 Dispositif amplificateur ou oscillateur fonctionnant en hyperfrequence Expired - Lifetime EP0407558B1 (fr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8901007A FR2642584B1 (fr) 1989-01-27 1989-01-27 Dispositif amplificateur ou oscillateur fonctionnant en hyperfrequence
FR8901007 1989-01-27
PCT/FR1990/000059 WO1990009029A1 (fr) 1989-01-27 1990-01-26 Dispositif amplificateur ou oscillateur fonctionnant en hyperfrequence

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0407558A1 EP0407558A1 (fr) 1991-01-16
EP0407558B1 true EP0407558B1 (fr) 1995-08-02

Family

ID=9378164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP90902637A Expired - Lifetime EP0407558B1 (fr) 1989-01-27 1990-01-26 Dispositif amplificateur ou oscillateur fonctionnant en hyperfrequence

Country Status (7)

Country Link
US (1) US5164634A (fr)
EP (1) EP0407558B1 (fr)
JP (1) JPH03503818A (fr)
CA (1) CA2026111C (fr)
DE (1) DE69021290T2 (fr)
FR (1) FR2642584B1 (fr)
WO (1) WO1990009029A1 (fr)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2830371B1 (fr) * 2001-09-28 2005-08-26 Thales Sa Generateur d'ondes hyperfrequences a cathode virtuelle
SE532955C2 (sv) * 2006-06-01 2010-05-18 Bae Systems Bofors Ab Anordning för generering av mikrovågor
RU2444082C2 (ru) * 2010-05-24 2012-02-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" Генератор свч сигналов на виртуальном катоде
RU2671915C2 (ru) * 2017-12-14 2018-11-07 Александр Петрович Ишков Авторезонансный СВЧ-генератор
CN113936982B (zh) * 2021-08-23 2023-07-21 西北核技术研究所 一种束流调控的高效率低磁场相对论返波管

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2252565A (en) * 1940-03-09 1941-08-12 Rca Corp Electron discharge device
US2428622A (en) * 1942-11-12 1947-10-07 Gen Electric Tuning and coupling means for highfrequency systems
DE975093C (de) * 1944-03-30 1961-08-10 Karl Dr Hausser Anordnung mit einer Bremsfeldroehre zur Erzeugung sehr kurzer elektrischer Wellen
GB852421A (en) * 1956-02-21 1960-10-26 Vickers Electrical Co Ltd Improvements relating to velocity modulated electron discharge devices
FR2070322A5 (fr) * 1969-12-01 1971-09-10 Thomson Csf
US4345220A (en) * 1980-02-12 1982-08-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force High power microwave generator using relativistic electron beam in waveguide drift tube
US4422045A (en) * 1981-03-20 1983-12-20 Barnett Larry R Barnetron microwave amplifiers and oscillators
US4751429A (en) * 1986-05-15 1988-06-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High power microwave generator
US4745336A (en) * 1986-05-27 1988-05-17 Ga Technologies Inc. Microwave generation by virtual cathode with phase velocity matching
US4730170A (en) * 1987-03-31 1988-03-08 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Virtual cathode microwave generator having annular anode slit

Also Published As

Publication number Publication date
FR2642584A1 (fr) 1990-08-03
EP0407558A1 (fr) 1991-01-16
DE69021290T2 (de) 1995-12-21
CA2026111A1 (fr) 1990-07-28
FR2642584B1 (fr) 1994-05-06
DE69021290D1 (de) 1995-09-07
US5164634A (en) 1992-11-17
JPH03503818A (ja) 1991-08-22
CA2026111C (fr) 2000-05-30
WO1990009029A1 (fr) 1990-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0013242B1 (fr) Générateur d'ondes radioélectriques pour hyperfréquence
EP1815492B1 (fr) Dispositif generateur d'ondes hyperfrequences a cathode virtuelle oscillante
FR2547456A1 (fr) Tube a faisceau d'electrons module en densite avec un gain accru
FR2499312A1 (fr) Dispositif d'attenuation de modes pour des cavites de gyrotrons
EP0248689A1 (fr) Klystron à faisceaux multiples
FR2760127A1 (fr) Canon a electrons et klystron le comportant
EP0407558B1 (fr) Dispositif amplificateur ou oscillateur fonctionnant en hyperfrequence
EP2472555B1 (fr) Dispositif de génération d'ondes hyperfréquence comprenant une pluralité de magnétrons
FR2492158A1 (fr) Tube a electrons pour gyrotron
EP0413018B1 (fr) Dispositif generateur d'ondes hyperfrequences a cathode virtuelle
FR2830371A1 (fr) Generateur d'ondes hyperfrequences a cathode virtuelle
EP0124396B1 (fr) Dispositif d'injection d'un faisceau d'électrons pour générateur d'ondes radioélectriques pour hyperfréquences
FR2518803A1 (fr) Multiplicateur de frequence
EP1247332B1 (fr) Generateur d'impulsions hyperfrequences integrant un compresseur d'impulsions
EP0401066B1 (fr) Dispositif d'onduleur hélicoîdal à aimants permanents pour application aux lasers à électrons libres
EP0122186B1 (fr) Générateur d'ondes radioélectriques pour hyperfréquences
FR2694447A1 (fr) Canon à électrons pour fournir des électrons groupés en impulsions courtes.
FR2526582A1 (fr) Procede et appareil pour produire des micro-ondes
FR2936648A1 (fr) Tube micro-ondes compact de forte puissance
FR2699325A1 (fr) Suppression de l'instabilité dans un amplificateur à champs croisés à l'aide d'un émetteur de champ.
FR2516720A1 (fr) Amplificateur gyromagnetique
FR2486305A1 (fr) Tube amplificateur a champs croises a grand gain et ensemble d'emission radioelectrique muni d'un tel tube
FR2542505A1 (fr) Cavite resonnante pour hyperfrequences et generateur d'ondes radioelectriques utilisant une telle cavite
EP0482986A1 (fr) Collecteur pour tube hyperfréquence et tube hyperfréquence comportant un tel collecteur
FR2815810A1 (fr) Accelerateur d'electrons compact a cavite resonante

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

17P Request for examination filed

Effective date: 19900831

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CH DE GB IT LI NL

17Q First examination report despatched

Effective date: 19930223

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: THOMSON-CSF

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): CH DE GB IT LI NL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.

Effective date: 19950802

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 19950802

REF Corresponds to:

Ref document number: 69021290

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19950907

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 19950919

NLV1 Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Effective date: 19960131

Ref country code: CH

Effective date: 19960131

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
REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20001222

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20001227

Year of fee payment: 12

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: IF02

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20020126

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20020801

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20020126