EP0713238B1 - Cavité résonante à couplage facilité - Google Patents

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EP0713238B1
EP0713238B1 EP95402543A EP95402543A EP0713238B1 EP 0713238 B1 EP0713238 B1 EP 0713238B1 EP 95402543 A EP95402543 A EP 95402543A EP 95402543 A EP95402543 A EP 95402543A EP 0713238 B1 EP0713238 B1 EP 0713238B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cavity
mast
resonant cavity
coupling
wall
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95402543A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0713238A1 (fr
Inventor
Michel Langlois
Gérard Fetre
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 Electron Devices SA
Original Assignee
Thomson Tubes Electroniques
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Filing date
Publication date
Application filed by Thomson Tubes Electroniques filed Critical Thomson Tubes Electroniques
Publication of EP0713238A1 publication Critical patent/EP0713238A1/fr
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Publication of EP0713238B1 publication Critical patent/EP0713238B1/fr
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/04—Coupling devices of the waveguide type with variable factor of coupling
    • 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
    • H01J23/36—Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy
    • H01J23/38—Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy to or from the discharge

Definitions

  • the present invention relates to the field of cavities resonants intended to be coupled, used in tubes electronics, especially those used as power amplifiers for television.
  • Amplifier must have instantaneous bandwidth of the order of 8 MHz compatible with the various standards for transmit both sound and image. The operating range extends from 470 MHz to 860 MHz.
  • Klystrons were generally used in the past for the television. They have a succession of cavities crossed by the electron beam, the necessary bandwidth in the chosen range is obtained by frequency tuning devices acting on the resonance frequencies of the different cavities. They don't have the mostly cavities intended to be coupled.
  • the output circuit of such tubes therefore comprises a cavity primary through which the electron beam, a secondary cavity, a coupling system between the two cavities and a sampling device which extracts an output signal from the secondary cavity and transmits it to a user device such as an antenna.
  • the primary and secondary cavities generally have a device allowing a variation of their volume and therefore of their frequency of resonance.
  • This device can consist of a movable wall.
  • the device sampling is generally carried out by a loop which embraces the lines of the magnetic field present in the secondary cavity.
  • the secondary cavity is coupled to the primary cavity through a coupling port.
  • This type of circuit output does not cover the full range of TV frequencies and the tube builder must offer several types of cavities secondary with different dimensions to cover the entire range.
  • the coupling circuit between the two cavities consists of a loop which dives into the primary cavity, which extends by a conductive shaft and ends in the secondary cavity by a button-shaped conducting body.
  • the coupling circuit is isolated electrically with respect to the walls of the cavities.
  • the cavities being ventilated and high frequency energy being present in the cavities it as a result, the coupling circuit risks being charged electrically and that electrical arcs can be established between the coupling circuit and the walls. These electric arcs destroy the coupling between the two cavities.
  • the present invention aims to remedy these drawbacks by offering a resonant cavity with easy coupling. This cavity does not have no parts electrically insulated from the walls and the risk of electric arc is lessened.
  • the resonant cavity comprises an orifice coupling in one of its walls to couple it to another cavity and a electrically conductive mast erected from another wall opposite the first towards the coupling orifice, this mast ending in a part shaped like a hook in contact with the edge of the coupling orifice.
  • the shaped hook part can be formed by a bend located substantially in the plane of the wall carrying the coupling orifice.
  • the mast comes out of the cavity through the orifice of coupling. This configuration causes the mast to enter the cavity to which it is coupled and allows an adjustment of the degree of coupling between the two cavities.
  • a loop plunges into the cavity so as to extract or inject microwave energy.
  • An elongated conductive element substantially parallel to the mast electrically conductive, can also be provided in the cavity. This element plunges into the cavity from the wall opposite to that carrying the orifice coupling. It allows for a given resonance frequency to reduce the size of the cavity. It can also facilitate the coupling between the sampling or injection loop and the interior of the cavity.
  • the present invention also relates to a beam tube electronic such as an inductive output tube having a primary cavity crossed by the electron beam and a resonant cavity with coupling facility described above.
  • Figure 1 shows in cross section a primary cavity of tube with inductive output coupled to a secondary cavity.
  • the primary cavity is labeled 1 and the secondary cavity is reference 2.
  • the primary cavity 1 contains sliding tubes 3 which channel electrons in a beam emitted by an electron gun (not represented). In the figure the electron beam would be normal to the sheet.
  • the primary cavity 1 has a central vacuum part around the sliding tubes 3 and a part in the air more outside.
  • a insulating cylinder 4 seals between the two parts. This cylinder 4 is usually ceramic.
  • the primary cavity may include at least one movable wall 5 of so as to vary its volume to adjust its resonant frequency.
  • the primary cavity 1 is coupled to the secondary cavity by a coupling orifice 6 which makes the two cavities communicate 1.2.
  • the cavities 1,2 On the face 1, the cavities 1,2 have a common wall 9 which carries the orifice 6.
  • Energy microwave amplified by the tube is transmitted from the primary cavity 1 to the secondary cavity 2.
  • a conductive loop 7 plunges into the cavity secondary 2, it is intended to draw the microwave energy present in the secondary cavity and to transmit it to a device of use located outside the cavity. This device is not shown.
  • the loop conductive 7 passes through a wall 10 of the secondary cavity opposite to that 9 which carries the coupling orifice.
  • the secondary cavity 2 comprises a conductive pin 8 coming from one of its other walls towards the center of the secondary cavity.
  • This pawn 8 is oriented in the same direction as the lines of the electric field which is established in the secondary cavity.
  • These cavities 1,2 generally both operate in a TE 010 mode.
  • the electric field lines are in the secondary cavity 2 normal to the sheet and the magnetic field lines B embrace the pin 8.
  • the magnetic field lines B embrace the sliding tubes 3 while the electric field lines are normal to the sheet.
  • This tube outlet circuit does not cover all of the frequency ranges required and several types of cavities must be provided secondary of different dimensions to overcome this drawback.
  • the coupling between the primary cavity 1 and the secondary cavity 2 instead of being carried out by a coupling orifice is carried out by a loop 20 which projects in the primary cavity 1 from a wall 30 and which embraces the magnetic field lines B .
  • the loop 20 is extended by a conductive element 21 in the form button which projects into the secondary cavity 2 from one of its walls 31.
  • the loop 20 and the conductive element 21 are connected by a shaft conductor 24 which passes through the two walls 30,31.
  • a protuberance 22 is provided in the secondary cavity 2 conductive carried by a wall 32 opposite to that which carries the element conductor 21 in the form of a button. This protuberance 22 projects towards the conducting element 21 in the form of a button delimiting a space 23.
  • a dielectric sleeve 25 electrically insulates the conductive shaft 24, the loop 20 and the conductive element 21 in the form of a button of the walls 30, 31.
  • the walls of the cavities are generally grounded. The cavities are usually broken down. Air circulation and energy microwave present in the cavities cause loading electric of the loop 20 and of the conductive element 21 in the form of a button. Electric arcs may then be established between the coupling circuit and the walls which risks destroying the coupling between the two cavities.
  • the primary cavity 1 comprises means to vary its interior volume to allow an adjustment of its resonant frequency.
  • This device consists of two walls 5 of the primary cavity which are movable.
  • a conductive loop 7 plunges into the secondary cavity 2 to collect the microwave energy present and transmit it to a device of use located outside the cavity. This device is not shown.
  • TE 010 mode is also established in the cavities.
  • Magnetic field lines B are represented.
  • the magnetic field lines surround the sliding tubes and the electric field lines are normal to the sheet.
  • the magnetic field lines B surround the button-shaped conducting element 21 and the electric field lines E are established between the conductive element 21 in the form of a button and the protuberance 22.
  • the conductive loop 7 is placed so as to embrace the magnetic field lines.
  • Figures 3a, 3b, 3c show an example of a resonant cavity 49, intended to be coupled, in accordance with the invention.
  • Figure 3a is a view in exploded perspective
  • Figure 3b a front view
  • Figure 3c a top view.
  • the resonant cavity 49 is in this example of shape parallelepiped and is delimited by conductive walls. We could have consider that it has another cylindrical shape for example.
  • FIG. 4 shows a cavity according to the invention or cavity secondary coupled to a so-called primary cavity of tube with inductive output.
  • An electroconductive mast 43 rises in the cavity 49, from a wall 42 opposite to that which carries the coupling orifice 41, facing the coupling orifice 41.
  • This mast 43 ends with a part 44, shaped as a hook, in contact with the edge of the coupling orifice 41.
  • the mast 43 and the coupling orifice 41 are located in the central area of the cavity 49.
  • the mast 43 is substantially normal to the walls 40,41 and goes towards the central part of the coupling orifice 41.
  • the hook-shaped part 44 is simply bent relative to the rest of the mast 43.
  • the elbow 48 is substantially in the same plane as the wall 40 which carries the coupling orifice 41 and its end is in contact with the edge of the coupling hole.
  • the electric field lines E are radial at the coupling orifice 41.
  • the electric field is zero along the portion 44 shaped as a hook and maximum between the mast 43 and the edge of the coupling orifice diametrically opposite the point of contact with the elbow .
  • the predominant coupling between the two cavities is electrical.
  • the cavity 49 may include a device for adjusting its volume and therefore its resonant frequency.
  • FIG. 3c two walls are shown schematically 45,46 mobile, they are contiguous with that 40 which carries the coupling orifice 41.
  • the cavity 49 which is here an outlet cavity comprises a loop 47 for sampling the microwave energy present inside the cavity.
  • This loop 47 plunges into the cavity 49, embracing the magnetic field lines B who settle there.
  • Magnetic field lines B are shown in Figures 4a, 4b.
  • the mast 43 can comprise a part which leaves the cavity through the coupling orifice 41.
  • FIG. 4a This is illustrated in Figure 4a.
  • the primary cavity 53 is conforms to those of Figures 1 and 2. Since the section is now longitudinal we see with the reference 50 an electron gun for produce electrons, two sliding tubes with references 51 and 52 on either side of the primary cavity 53.
  • the insulating cylinder around the sliding tubes 51, 52 bears the reference 54.
  • the magnetic field lines B surround the sliding tubes 51,52.
  • the resonant cavity according to the invention has the same references as those of Figures 3a, 3b, 3c.
  • the mast 43 enters the primary cavity 53 and its hook-shaped part 44 embraces the magnetic field lines B who settle there.
  • a TE 010 mode is established in the primary cavity 53.
  • the degree of coupling between the two cavities is a function of the mast portion 43 which enters the primary cavity 53.
  • the insertion of the mast 43 into the primary cavity 53 can be adjusted from the outside.
  • the hook-shaped part 44 is no longer a simple bend but a curved loop whose end is in contact with the edge of the coupling orifice 41.
  • the curved loop is formed of two sections at right angles.
  • the coupling between the two cavities 53,49 is both magnetic and electrical.
  • the mode which is established is no longer the TE 010 mode because of the presence of the mast 43.
  • This mode has magnetic field lines B which embrace the mast 43.
  • the sampling loop 47 is placed so as to also embrace these magnetic field lines.
  • the movable walls are not visible in this figure, they are parallel to the sheet.
  • the mast 43 and the coupling orifice 41 do not are more located in the central zone of the cavity 49.
  • the mast 43 is offset from the central area of the wall 42, towards the sampling or injection loop 47. This configuration allows to reduce the dimensions of the cavity 49. This is interesting because we always looking for a reduction in size.
  • the elements which correspond have the same references as on the Figure 4a.
  • the mast 43 is fixed. His foot is attached to the wall 42 and its end from the edge of the coupling orifice 41.
  • an elongated conductive element placed 48 substantially parallel to the mast 43 electrically conductive comes from the wall 42 which carries the mast 43. It is preferably cylindrical. It has a capacitive effect. It can be mobile or fixed. It reduces the resonant frequency of the cavity to constant bulk or reduce the bulk of the cavity to constant frequency. If it is placed between the sampling loop 47 and the mast 43, it concentrates the magnetic field towards the loop 47. It facilitates the coupling and reduces the dimensions of the loop 47.
  • the mast 43 can be made of a conductive material of electricity such as copper or aluminum.
  • the walls of the cavities are usually aluminum, copper or brass.
  • Mast 43 can be fixed by soldering or welding, for example to the wall 42 and to the coupling orifice 41 if it is fixed. If the mast position 43 can be adjusted to adjust the degree coupling between the two cavities as in Figure 4a, there is a mechanical and electrical contact between the mast 43 and the wall 42 and between the mast 43 and the coupling orifice 41.
  • the hook-shaped part 44 can be produced for example, by folding or by assembling one or more sections.
  • the forms of hook shown are just examples. Other forms are possible without departing from the scope of the invention.
  • the resonant cavity according to the invention can be used with any type of electron beam tube having at least one coupled resonant cavity.
  • the description which has just been made concerned a cavity secondary resonant output.
  • the invention can also be applied to a secondary input cavity coupled to a primary input cavity.
  • the secondary input resonant cavity would include a microwave energy injection loop.

Landscapes

  • Microwave Tubes (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

La présente invention concerne le domaine des cavités résonantes destinées à être couplées, utilisées dans des tubes électroniques notamment ceux servant d'amplificateurs de puissance pour la télévision. L'amplificateur doit posséder une largeur de bande instantanée de l'ordre de 8 MHz compatible avec les différents standards pour transmettre à la fois le son et l'image. La gamme de fonctionnement s'étend de 470 MHz à 860 MHz .
Des klystrons étaient dans le passé généralement utilisés pour la télévision. Ils possèdent une succession de cavités traversées par le faisceau électronique, la largeur de bande nécessaire dans la plage choisie est obtenue par des dispositifs d'accord en fréquence agissant sur les fréquences de résonance des différentes cavités. Ils ne possèdent pas la plupart du temps de cavités destinées à être couplées. On utilise maintenant de plus en plus des tubes à sortie inductive (connus sous la dénomination anglaise d'I.O.T pour inductive output tube) au lieu des klystrons car le rendement des klystrons est mauvais. Mais les tubes à sortie inductive ne possèdent qu'une seule cavité résonnante de sortie traversée par le faisceau d'électrons et pour atteindre les plages de fréquences et la bande passante instantanée requises on couple cette cavité de sortie dite primaire à une autre cavité dite secondaire.
Le circuit de sortie de tels tubes comprend donc une cavité primaire traversée par le faisceau d'électrons, une cavité secondaire, un système de couplage entre les deux cavités et un dispositif de prélèvement qui extrait un signal de sortie de la cavité secondaire et le transmet à un dispositif utilisateur tel une antenne.
Les cavités primaire et secondaire comportent généralement un dispositif permettant une variation de leur volume et donc de leur fréquence de résonance. Ce dispositif peut consister en une paroi mobile. Le dispositif de prélèvement est généralement réalisé par une boucle qui embrasse les lignes du champ magnétique présent dans la cavité secondaire.
Dans certains tubes à sortie inductive la cavité secondaire est couplée à la cavité primaire par un orifice de couplage. Ce type de circuit de sortie ne permet pas de couvrir toute la plage des fréquences de télévision et le constructeur de tube doit proposer plusieurs types de cavités secondaires ayant des dimensions différentes pour couvrir toute la plage. Dans d'autres tubes à sortie inductive, le circuit de couplage entre les deux cavités consiste en une boucle qui plonge dans la cavité primaire, qui se prolonge par un arbre conducteur et se termine dans la cavité secondaire par un corps conducteur en forme de bouton. Le circuit de couplage est isolé électriquement par rapport aux parois des cavités. Les cavités étant ventilées et de l'énergie à haute fréquence étant présente dans les cavités, il en résulte que le circuit de couplage risque de se charger électriquement et que des arcs électriques peuvent s'établir entre le circuit de couplage et les parois. Ces arcs électriques détruisent le couplage entre les deux cavités.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant une cavité résonante à couplage facilité. Cette cavité ne possède pas de pièce isolée électriquement des parois et le risque d'arc électrique est amoindri.
La cavité résonante conforme à l'invention comporte un orifice de couplage dans l'une de ses parois pour la coupler à une autre cavité et un mât électroconducteur dressé à partir d'une autre paroi opposée à la première vers l'orifice de couplage, ce mât se terminant par une partie conformée en crochet en contact avec le bord de l'orifice de couplage.
La partie conformée en crochet peut être formée d'un coude situé sensiblement dans le plan de la paroi portant l'orifice de couplage.
Il est également possible que le mât sorte de la cavité par l'orifice de couplage. Cette configuration fait pénétrer le mât dans la cavité à laquelle elle est couplée et permet un ajustage du degré de couplage entre les deux cavités.
Il est préférable de prévoir dans la cavité, des moyens pour faire varier son volume de manière à ce que sa fréquence de résonance puisse varier.
De préférence, une boucle plonge dans la cavité de manière à extraire ou à injecter de l'énergie hyperfréquence .
Un élément conducteur allongé, sensiblement parallèle au mât électroconducteur, peut également être prévu dans la cavité. Cet élément plonge dans la cavité à partir de la paroi opposée à celle portant l'orifice de couplage. Il permet pour une fréquence de résonnance donnée de réduire l'encombrement de la cavité. Il peut aussi faciliter le couplage entre la boucle de prélévement ou d'injection et l'intérieur de la cavité.
La présente invention concerne également un tube à faisceau électronique tel qu'un tube à sortie inductive comportant une cavité primaire traversée par le faisceau d'électrons et une cavité résonante à couplage facilité décrite précédemment.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation illustrés par les dessins annexés sur lesquels :
  • la figure 1 est une coupe transversale d'un tube à sortie inductive selon l'art connu;
  • la figure 2 est une coupe transversale d'un autre tube à sortie inductive de type connu;
  • les figures 3a,3b,3c représentent respectivement une vue en perspective éclatée, une coupe et une vue de dessus d'une cavité selon l'invention.
  • les figures 4a, 4b deux coupes longitudinales partielles d'un tube à sortie inductive muni d'une cavité conforme à l'invention.
La figure 1 représente en coupe transversale une cavité primaire de tube à sortie inductive couplée à une cavité secondaire.
La cavité primaire porte la référence 1 et la cavité secondaire la référence 2. La cavité primaire 1 contient des tubes de glissement 3 qui canalisent des électrons en faisceau émis par un canon à électrons (non représenté). Sur la figure le faisceau d'électrons serait normal à la feuille.
La cavité primaire 1 comporte une partie sous vide centrale autour des tubes de glissement 3 et une partie dans l'air plus extérieure. Un cylindre isolant 4 assure l'étanchéité entre les deux parties. Ce cylindre 4 est généralement en céramique.
La cavité primaire peut comporter au moins une paroi mobile 5 de manière à faire varier son volume pour ajuster sa fréquence de résonance.
La cavité primaire 1 est couplée à la cavité secondaire grâce à un orifice de couplage 6 qui fait communiquer les deux cavités 1,2. Sur la figure 1, les cavités 1,2 ont une paroi commune 9 qui porte l'orifice 6. De l'énergie hyperfréquence amplifiée par le tube est transmise de la cavité primaire 1 à la cavité secondaire 2. Une boucle conductrice 7 plonge dans la cavité secondaire 2, elle est destinée à prélever l'énergie hyperfréquence présente dans la cavité secondaire et à la transmettre à un dispositif d'utilisation situé à l'extérieur de la cavité . Ce dispositif n'est pas représenté. La boucle conductrice 7 traverse une paroi 10 de la cavité secondaire opposée à celle 9 qui porte l'orifice de couplage.
La cavité secondaire 2 comporte un pion conducteur 8 issu de l'une de ses autres parois vers le centre de la cavité secondaire. Ce pion 8 est orienté dans la même direction que les lignes du champ électrique qui s'établit dans la cavité secondaire.
Ces cavités 1,2 fonctionnent généralement toutes les deux dans un mode TE010. Les lignes de champ électrique sont dans la cavité secondaire 2 normales à la feuille et les lignes de champ magnétique B embrassent le pion 8. Dans la cavité primaire 1 les lignes de champ magnétique B embrassent les tubes de glissement 3 tandis que les lignes de champ électrique sont normales à la feuille.
Ce circuit de sortie du tube ne permet pas de couvrir toutes les plages de fréquences requises et il faut prévoir plusieurs types de cavités secondaires de dimensions différentes pour palier à cet inconvénient.
Dans d'autres tubes à sortie inductive tel que celui représenté sur la figure 2, le couplage entre la cavité primaire 1 et la cavité secondaire 2 au lieu d'être réalisé par un orifice de couplage est réalisé par une boucle 20 qui fait saillie dans la cavité primaire 1 à partir d'une paroi 30 et qui embrasse les lignes de champ magnétique B .
La boucle 20 se prolonge par un élément conducteur 21 en forme de bouton qui fait saillie dans la cavité secondaire 2 à partir de l'une de ses parois 31.
La boucle 20 et l'élément conducteur 21 sont reliés par un arbre conducteur 24 qui traverse les deux parois 30,31.
Il est prévu, dans la cavité secondaire 2, une protubérance 22 conductrice portée par une paroi 32 opposée à celle qui porte l'élément conducteur 21 en forme de bouton. Cette protubérance 22 se projette vers l'élément conducteur 21 en forme de bouton en délimitant un espace 23. Un manchon diélectrique 25 isole électriquement l'arbre conducteur 24, la boucle 20 et l'élément conducteur 21 en forme de bouton des parois 30,31. Les parois des cavités sont généralement à la masse. Les cavités sont généralement ventilées. La circulation d'air ainsi que l'énergie hyperfréquence présente dans les cavités provoquent un chargement électrique de la boucle 20 et de l'élément conducteur 21 en forme de bouton. Des arcs électriques risquent alors de s'établir entre le circuit de couplage et les parois ce qui risque de détruire le couplage entre les deux cavités.
De manière classique, la cavité primaire 1 comporte des moyens pour faire varier son volume intérieur afin de permettre un ajustement de sa fréquence de résonance. Ce dispositif consiste en deux parois 5 de la cavité primaire qui sont mobiles. Dans cet exemple, comme sur la figure 1, une boucle conductrice 7 plonge dans la cavité secondaire 2 pour prélever l'énergie hyperfréquence présente et la transmettre à un dispositif d'utilisation situé à l'extérieur de la cavité. Ce dispositif n'est pas représenté.
Dans cet exemple, c'est aussi le mode TE010 qui s'établit dans les cavités. Les lignes de champ magnétique B sont représentées. Dans la cavité primaire 1, les lignes de champ magnétique entourent les tubes de glissement et les lignes de champ électrique sont normales à la feuille .
Dans la cavité secondaire 2 les lignes de champ magnétique B entourent l'élément conducteur 21 en forme de bouton et les lignes de champ électrique E s'établissent entre l'élément conducteur 21 en forme de bouton et la protubérance 22.
La boucle conductrice 7 est placée de manière à embrasser les lignes de champ magnétique.
Les figures 3a,3b,3c montrent un exemple d'une cavité résonante 49, destinée à être couplée, conforme à l'invention. La figure 3a est une vue en perspective éclatée, la figure 3b une coupe de face et la figure 3c une vue de dessus. La cavité résonante 49 est dans cet exemple de forme parallélépipédique et est délimitée par des parois conductrices. On aurait pu envisager qu'elle ait une autre forme cylindrique par exemple.
L'une des parois 40 comporte un orifice de couplage 41 qui contribue à la faire communiquer avec une autre cavité à laquelle on la couple. La figure 4 montre une cavité conforme à l'invention ou cavité secondaire couplée à une cavité dite primaire de tube à sortie inductive.
Un mât électroconducteur 43 se dresse dans la cavité 49, à partir d'une paroi 42 opposée à celle qui porte l'orifice de couplage 41, face à l'orifice de couplage 41.
Ce mât 43 se termine par une partie 44, conformée en crochet, en contact avec le bord de l'orifice de couplage 41.
Dans l'exemple représenté, le mât 43 et l'orifice de couplage 41 sont situés dans la zone centrale de la cavité 49. Ici le mât 43 est sensiblement normal aux parois 40,41 et se dirige vers la partie centrale de l'orifice de couplage 41. La partie 44 conformée en crochet est simplement coudée par rapport au reste du mât 43. Le coude 48 est sensiblement dans le même plan que la paroi 40 qui porte l'orifice de couplage 41 et son extrémité est en contact avec le bord de l'orifice de couplage. D'autres configurations sont bien sur envisageables.
Lorsque cette cavité 49 est couplée à une cavité primaire de tube à sortie inductive dans laquelle un mode TE010 s'établit, les lignes de champ électrique E sont radiales au niveau de l'orifice de couplage 41. Le champ électrique est nul le long de la partie 44 conformée en crochet et maximal entre le mât 43 et le bord de l'orifice de couplage diamétralement opposé au point de contact avec le coude. Dans cette configuration, le couplage prédominant entre les deux cavités est électrique.
De manière classique, la cavité 49 peut comporter un dispositif de réglage de son volume et par conséquent de sa fréquence de résonance. Sur la figure 3c, on a représenté schématiquement deux parois 45,46 mobiles, elles sont contiguës avec celle 40 qui porte l'orifice de couplage 41.
De manière classique également la cavité 49 qui est ici une cavité de sortie comporte une boucle 47 de prélèvement de l'énergie hyperfréquence présente à l'intérieur de la cavité. Cette boucle 47 plonge dans la cavité 49 en embrassant les lignes de champ magnétique B qui s'y établissent. Les lignes de champ magnétique B sont représentées sur les figures 4a,4b.
Pour améliorer le couplage entre les deux cavités, le mât 43 peut comporter une partie qui sort de la cavité par l'orifice de couplage 41.
C'est ce qu'illustre la figure 4a. Sur cette figure on voit en coupe longitudinale une cavité primaire 53 de sortie de tube à sortie inductive couplée à une cavité conforme à l'invention. La cavité primaire 53 est conforme à celles des figures 1 et 2. Puisque la coupe est maintenant longitudinale on voit avec la référence 50 un canon à électrons pour produire des électrons, deux tubes de glissement avec les références 51 et 52 de part et d'autre de la cavité primaire 53.
Le cylindre isolant autour des tubes de glissement 51,52 porte la référence 54. Les lignes de champ magnétique B entourent les tubes de glissement 51,52.
La cavité résonante conforme à l'invention porte les mêmes références que celles des figures 3a, 3b,3c. Le mât 43 pénètre dans la cavité primaire 53 et sa partie 44 conformée en crochet embrasse les lignes de champ magnétique B qui s'y établissent. Dans la cavité primaire 53 c'est un mode TE010 qui s'établit . Le degré de couplage entre les deux cavités est fonction de la portion de mât 43 qui pénètre dans la cavité primaire 53. L'enfoncement du mât 43 dans la cavité primaire 53 peut être réglé de l'extérieur.
Maintenant la partie 44 conformée en crochet n'est plus un simple coude mais une boucle recourbée dont l'extrémité est en contact avec le bord de l'orifice de couplage 41. Ici la boucle recourbée est formée de deux tronçons à angle droit. Le couplage entre les deux cavités 53,49 est à la fois magnétique et électrique. Dans la cavité 49 le mode qui s'établit n'est plus le mode TE010 à cause de la présence du mât 43. Ce mode possède des lignes de champ magnétique B qui embrassent le mât 43. La boucle de prélèvement 47 est placée de manière à embrasser aussi ces lignes de champ magnétique.
Les parois mobiles ne sont pas visibles sur cette figure, elles sont parallèles à la feuille.
Il est envisageable que le mât 43 et l'orifice de couplage 41 ne soient plus situés dans la zone centrale de la cavité 49. C'est ce qu'illustre la figure 4b. Le mât 43 est décalé par rapport à la zone centrale de la paroi 42, vers la boucle 47 de prélevement ou d'injection. Cette configuration permet de réduire les dimensions de la cavité 49. C'est intéressant car on recherche toujours une diminution de l'encombrement. Sur cette figure 4b les éléments qui se correspondent portent les mêmes références que sur la figure 4a. Sur cette variante le mât 43 est fixe. Son pied est solidaire de la paroi 42 et son extrémité du bord de l'orifice de couplage 41.
Il est possible de prévoir dans la cavité 49 conforme à l'invention un élément conducteur allongé placé 48 sensiblement parallèlement au mât 43 électroconducteur. Cet élement est issu de la paroi 42 qui porte le mât 43. Il est de préférence cylindrique. Il a un effet capacitif. Il peut être mobile ou fixe. Il permet de réduire la fréquence de résonance de la cavité à encombrement constant ou de réduire l'encombrement de la cavité à fréquence constante. S'il est placé entre la boucle de prélévement 47 et le mât 43, il concentre le champ magnétique vers la boucle 47. Il facilite le couplage et permet de réduire les dimensions de la boucle 47.
Le mât 43 peut être réalisé dans un matériau conducteur de l'électricité tel que le cuivre ou l'aluminium. Les parois des cavités sont généralement en aluminium, en cuivre ou en laiton. Le mât 43 peut être fixé par brasure ou soudure par exemple à la paroi 42 et à l'orifice de couplage 41 s'il est fixe. Si la position du mât 43 peut être ajustée pour régler le degré de couplage entre les deux cavités comme sur la figure 4a, il existe un contact mécanique et électrique entre le mât 43 et la paroi 42 et entre le mât 43 et l'orifice de couplage 41.
La partie 44 conformée en crochet peut être réalisée par exemple, par pliage ou par un assemblage d'un ou plusieurs tronçons. Les formes de crochet représentées ne sont que des exemples. D'autres formes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention.
Bien que la description précédente ait été faite dans le cadre de tubes à sortie inductive, la cavité résonante selon l'invention peut être utilisée avec tout type de tube à faisceaux d'électrons ayant au moins une cavité résonante couplée.
La description qui vient d'être faite concernait une cavité résonante secondaire de sortie. L'invention peut aussi s'appliquer à une cavité secondaire d'entrée couplée à une cavité primaire d'entrée. Dans cette configuration, au lieu de comporter une boucle de prélévement de l'énergie hyperfréquence, la cavité résonante secondaire d'entrée comporterait une boucle d'injection d'énergie hyperfréquence.

Claims (13)

  1. Cavité résonante (49) délimitée par des parois (40,42) parmi lesquelles une première (40) comportant un orifice de couplage (41) pour coupler ladite cavité à une autre cavité, caractérisée en ce qu'elle contient un mât (43) électroconducteur issu d'une seconde paroi (42) opposée à la première (40) et dressé face à l'orifice de couplage (41), ce mât (43) se terminant par une partie (44) conformée en crochet en contact avec le bord de l'orifice de couplage (41), le pied du mât (43) étant en contact avec la seconde paroi (42).
  2. Cavité résonante (49) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie (44) conformée en crochet comporte un coude (48) situé sensiblement dans le plan de la première paroi (40).
  3. Cavité résonante (49) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une portion du mât (43) sort de la cavité (49) par l'orifice de couplage (41).
  4. Cavité résonante selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie du mât (43) qui sort de la cavité (49) est réglable.
  5. Cavité résonante selon la revendication 3, caractérisée en ce que la partie (44) conformée en crochet est en forme de boucle.
  6. Cavité résonante selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'extrémité de la partie (44) conformée en crochet est solidaire du bord de l'orifice de couplage (41).
  7. Cavité résonante selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une boucle (47) de prélèvement ou d'injection d'énergie hyperfréquence dans la cavité.
  8. Cavité résonante selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif (45,46) pour faire varier son volume.
  9. Cavité résonante selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le mât (43) est situé sensiblement dans la zone centrale de la seconde paroi (42).
  10. Cavité résonante selon l'une des revendications 7 à 8, caractérisée en ce que le mât (43) est décalé par rapport à la zone centrale de la seconde paroi (42), vers la boucle (47) de prélèvement ou d'injection.
  11. Cavité résonante selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte un élément conducteur allongé (48) sensiblement parallèle au mât (43) électroconducteur.
  12. Cavité résonante selon la revendication 11, caractérisée en ce que l'élément conducteur allongé (48) est placé entre la boucle (47) de prélevement ou d'injection et le mât (43).
  13. Tube à faisceau d'électrons comportant au moins une cavité (53) traversée par le faisceau d'électrons caractérisé en ce qu'il comporte une cavité résonante (49) selon l'une des revendications 1 à 12 couplée à la cavité (53) traversée par le faisceau d'électrons.
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