FR2527005A1 - Tube electronique de puissance a grille perfectionne - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TUBES ELECTRONIQUES DE PUISSANCE. UN TUBE A FAISCEAU D'ELECTRONS LINEAIRE ET A SORTIE INDUCTIVE, COMPORTE UNE GRILLE DE COMMANDE 24 QUI PRODUIT UNE MODULATION DE DENSITE DU FAISCEAU SOUS L'EFFET D'UN SIGNAL MODULANT RADIOFREQUENCE. UNE STRUCTURE D'ENTREE DE SIGNAL 47 A ISOLATION ELEVEE ET A BASSE IMPEDANCE COMPREND UNE STRUCTURE DE CONDUCTEUR DE CATHODE 55 ET UNE STRUCTURE DE CONDUCTEUR DE GRILLE 50, ADJACENTES MAIS ISOLEES PHYSIQUEMENT ET ELECTRIQUEMENT. CES STRUCTURES ACHEMINENT VERS LA CATHODE LE POTENTIEL CONTINU D'ACCELERATION DU FAISCEAU ET VERS LA GRILLE LE SIGNAL MODULANT RADIOFREQUENCE. APPLICATION AUX TUBES D'EMISSION RADIOFREQUENCES.

Description

La présente invention concerne un tube radiofré-

quence dont le faisceau d'électrons est modulé en densité par une grille portant un signal radiofréquence, et dont

l'énergie de sortie radiofréquence est extraite par induc-

tion, par une cavité résonnante L'invention porte plus par- ticulièrement sur une structure perfectionnée pour un tel tube à sortie inductive, fournissant en régime permanent des puissances de sortie élevées, à des niveaux supérieurs au kilowatt, à des radiofréquences qui s'étendent vers le haut

jusque dans la région des micro-ondes.

Pendant de nombreuses années, depuis son dévelop-

pement par A V Haeff en 1939, le tube électronique à faisceau linéaire, à modulation de densité et à sortie inductive, a constitué une structure fondamentale mais négligée Voir les articles: "An Ultra High Frequency

Power Amplifier of Novel Design" par A V Haeff, Electro-

nics, février 1939; et "A Wideband Inductive Output Ampli-

fier" par A V Haeff et L S Nergaard, Proceedings of the

IRE, mars 1940 Haeff lui-même a noté dans son second arti-

cle le grand intérêt qui était alors suscité par le travail contemporain des frères Varian sur les tubes micro-ondes à faisceau linéaire à modulation de vitesse Ces tubes, dont l'exemple d'origine est le klystron, ont rapidement conquis le domaine, durfait que contrairement au tube de Haeff, ils n'étaient pas limités en fréquence par des problèmes de temps de transit des électrons, et n'étaient pas non plus limités en puissance par une grille Par conséquent, le tube de Haeff n'a donné lieu à aucune application commerciale

pendant les trente dernières années, ou plus.

*Le tube du type Haeff possède néanmoins effective-

ment certains avantages A certaines fréquences utiles, en particulier dans la bande 100-300 M Hz, il peut avoir une longueur inférieure à celle d'un klystron comparable Dans

certaines applications, en particulier en tant qu'amplifica-

tegr linéaire pour le service en modulation d'amplitude, il -9 peut avoir un rendement moyen plus élevé Comme les triodes

classiques, le courant du faisceau d'électrons varie en fonc-

tion du niveau d'attaque Au contraire, dans un klystron classique, le faisceau est invariant vis-à-vis du niveau d'attaque, ce qui fait que son rendement est relativement

moins bon à de bas niveaux de signal.

Comparé à une triode classique, le tube du type Haeff partage un grand nombre des avantages des klystrons, c'est-à-dire un gain en puissance plus élevé, une structure plus simple, une cavité de sortie au potentiel de la masse, et un collecteur qui peut être séparé de la cavité de sortie et auquel on peut donner de grandes dimensions pour accepter

un niveau élevé de puissance perdue du faisceau.

On n'a cependant pas pu bénéficier en pratique de ces avantages, à cause des inconvénients du tube du type Haeff, en particulier la puissance de sortie relativement

faible qu'il était possible d'obtenir jusqu'ici Les premiè-

res structures-de Haeff produisaient une puissance de sortie

en régime permanent d'environ 10 W à 450 M Hz; ultérieure-

ment, cette puissance a été augmentée jusqu'à 100 W; les tensions de faisceau étaient de l'ordre de 2 k V Cependant, ces niveaux de puissance sont très inférieurs aux exigences pratiques pour les télécommunications modernes et d'autres

applications Le tube de type Haeff s'est avéré jusqu'à pré-

sent inadaptable à des applications à puissance plus élevée,

et ses avantages sont donc demeurés inaccessibles en parti-

culier dans les applications, comme par exemple la télédif-

fusion, nécessitant-une puissance radiofréquence en régime

permanent de l'ordre du kilowatt et au-delà De façon géné-

rale, on n'est toujours pas parvenu à satisfaire le besoin concernant un tube à vide d'encombrement réduit ayant les caractéristiques de rendement élevé et de grande largeur de bande pour permettre l'utilisation en particulier dans la gamme 100-1000 M Hz et au-dessus, et en particulier à des niveaux de puissance dans la gamme allant du kilowatt au

mégawatt, en régime permanent.

Un but de l'invention est donc de procurer un tube électronique radiofréquence d'encombrement réduit, ayant un rendement élevé, et qui soit adaptable à l'utilisation sur une gamme de fréquences étendue, tout en étant capable de

fournir une puissance de sortie radiofréquence en régime per-

manent au niveau du kilowatt.

Un but connexe de l'invention est de procurer un tube électronique ayant un grand nombre des avantages d 'un

klystron, mais avec un encombrement plus réduit et un rende-

ment plus élevé, tout en fournissant une puissance de sortie appropriée. Un autre but de l'invention est de procurer un

tube à faisceau linéaire, à modulation par densité et à sor-

tie inductive, ayant une puissance de sortie et un rendement considérablement améliorés, et utilisable sur les fréquences

correspondant aux ondes métriques (VHF) aux ondes décimétri-

ques (Udii) et aux micro-ondes.

Un autre but connexe est de procurer un tube à

faisceau linéaire à modulation de densité et à sortie induc-

tive, de type perfectionné, capable de fonctionner dans la gamme de fréquence de 100 M Hz et au-dessus, et capable de fournir une puissance de sortie d'au moins un kilowatt de

puissance radiofréquence en régime permanent.

Un autre but connexe est de procurer des moyens d'entrée de signal à isolation élevée, à basse impédance et à grande largeur de bande, acceptant simultanément un signal de modulation de grille de commande haute fréquence, VHF, UIIF ou micro-onde, et un potentiel continu d'accélération de

faisceau, de l'ordre du kilovolt.

Un but connexe plus particulier est de procurer une structure de grille de commande, dans le cadre de moyens

d'entrée de signal, capable d'accept;er des contraintes ther-

miques et électriques élevées, tout en modulant efficacement un faisceau d'électrons à un potentiel continu de l'ordre du

kilovolt, avec un signal modulant RF de plusieurs watts.

On parvient à ces buts grâce à un tube électroni-

que à faisceau linéaire, à modulation par densité et à sortie inductive, destiné à être utilisé avec des moyens fournissant un champ de focalisation du faisceau d'électrons et des

moyens de-sortie RF inductifs Le tube comprend une structu-

re de canon à électrons centrée sur l'axe à une extrémité du tube, et une anode distante de cette structure On peut faire fonctionner la cathode et l'anode ayec une différence de

potentiel électrique continu entre elles d'un minimum de plu-

sieurs kilovolts, pour former et accélérer un faisceau d'électrons le long de l'axe Le tube comprend à son autre

extrémité un collecteur axial destiné à accepter et à dissi-

per les électrons du faisceau qui demeurent après transit

dans le tube; et une structure de tube de glissement, diri-

gée axialement, enfermant le faisceau, qui s'étend entre

l'anode et le collecteur Le tube de glissement est interrom-

pu par un espace qui est de façon générale en position inter-

médiaire entre le canon et le collecteur L'espace s'ouvre

dans les moyens inductifs et s'étend axialement sur tîne dis-

tance au moins égale au double du rayon du tube de glisse-

ment au niveau de l'espace Une grille centrée axialement entre l'anode et la cathode est située à une distance faible

et prédéterminée de la cathode et accepte un signal de com-

mande de haute fréquence pour effectuer une modulation de densité du faisceau, et ladite distance est inférieure ou égale au vingtième du diamètre de la grille Des moyens

d'entrée de signal à basse impédance, comportant une struc-

ture de conducteur de grille et une structure de conducteur

de cathode, adjacentes mais électriquement isolées, appli-

quent à la fois le potentiel de plusieurs kilovolts à la cathode et le signal modulant RF à la grille Des moyens

associés à ces moyens d'entrée de signal supportent la gril-

le et absorbent une dilatation différentielle, tout en main-

tenant avec précision la distance grille-cathode prédétermi-

née De cette manière, le faisceau d'électrons est modulé en densité par le signal de commande haute fréquence, et on obtient un signal de sortie RF avec un niveau de puissance en régime permanent de l'ordre du kilowatt ou plus, qui varie conformément au signal de commande. Dans un mode de réalisation préféré, les moyens d'entrée de signal à isolation élevée comprennent un élément

isolateur annula-ire dont une extrémité est scellée herméti-

quement à l'anode, en position radialement extérieure à l'ouverture d'anode axiale, une structure de conducteur de grille, annulaire et conductrice de l'électricité, qui est

scellée hermétiquement à l'autre extrémité de l'élément iso-

lateur annulaire, et qui s'étend vers l'anode en étant située radialement à l'intérieur de l'élément isolant, la structure de conducteur de grille supportant les moyens de support de

grille et étant capable d'accepter le signal modulant RF.

Les moyens d'entrée de signal comprennent en outre une struc-

ture de conducteur de cathode, conductrice de l'électricité,

positionnée radialement à l'intérieur de la structure de con-

ducteur de grille et reliée à cette dernière par l'intermé-

diaire de moyens électriquement isolants La structure de

conducteur de cathode supporte la cathode en position étroi-

tement adjacente à la grille et elle est capable d'accepter un potentiel électrique continu de haute tension par rapport

à l'anode L'extrémité extérieure de la structure de conduc-

teur de cathode est en retrait de façon à être notablement plus proche de l'anode que ne l'est l'extrémité extérieure

de la structure de conducteur de grille, de façon à amélio-

rer l'isolation entre le potentiel continu et le signal RF.

De cette manière, on établit une structure d'entrée de signal qui accepte à la fois un potentiel continu de haute tension pour accélérer le faisceau, et un signal RF modulant la grille, au moyen de structures de conducteurs étroitement adjacentes qui assurent néanmoins une isolation électrique élevée De plus, cette disposition relative des éléments constitutifs conducteurs et isolants de la structure d'entrée minimise l'inductance et la capacité d'entrée, ce qui procure

des possibilités de largeur de bande considérablement supé-

rieures à celles du tube de flaeff d'origine.

Le mode de réalisation préféré comprend en outre de préférence une grille ayant une aire active comprise entre 4 et 103 cm, une épaisseur de l'ordre de 0,5 mm ou moins, et séparée de la cathode d'une distance comprise entre 0,125 et 1,25 mm, cette grille consistant en un ensemble d'éléments

étroits, minces, allongés et mutuellement distants, qui peu-

vent être fabriqués à partir d'une forme de carbone très

stable et résistant à la chaleur Il existe également de pré-

férence des moyens destinés à maintenir de façon élastique

une telle séparation faible, dans des conditions de fonc-

tionnement à haute température et de dilatation différentiel-

le considérable De cette manière, un faisceau d'électrons à un niveau de l'ordre du kilovolt, avec un courant élevé, peut être effectivement modulé profondément en densité avec un signal RF modulant VHF, UHF ou micro-onde, pour obtenir de façon fiable un rendement, une gamme de fréquence et une puissance de sortie notablement plus grandsqu'il n'a jamais

été possible précédemment.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la

description qui va suivre d'un mode de réalisation et en se

référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une représentation longitudinale, partiellement en coupe, d'un tube à faisceau linéaire,-à modulation de densité et à sortie inductive, employant les perfectionnements de l'invention La figure 2 est une coupe longitudinale de détail agrandie de la structure d'entrée de signal et de canon à électrons du tube de la figure 1; La figure 3 est une représentation en plan de détail agrandie de la grille employée dans la structure de canon de la figure 2; et La figure 4 est une coupe de détail agrandie de la

grille de la figure 3, selon la ligne 4-4.

On va maintenant considérer les dessins, sur lesquels la figure 1 montre un tube électronique allongé 10, définissant un axe longitudinal, qui, au point de vue de la

construction, est relativement analogue à un klystron classi-

que, mais qui fonctionne de façon très différente Ses prin-

cipaux sous-ensembles comprennent une structure de canon à électrons et d'entrée de signal, 12, de forme générale cylindrique, à une extrémité du tube, une paroi tubulaire

segmentée 13, comprenant des parties en céramique et en cui-

vre, définissant une enceinte à vide, une anode 15 compor-

tant une ouverture axiale, qui est prolongée axialement pour

devenir le'tube de glissement d'anode 17; un tube de glisse-

ment aval ou "tube de queue", 19; et un collecteur 20 à

l'autre extrémité du tube 10, tous ces éléments étant cen-

tres sur l'axe et de préférence en cuivre.

La structure de canon 12 comprend une cathode thermoélectronique 22, en forme dé disque plat, du type

Philips à matrice de tungstène, derrière laquelle est posi-

tionnée une bobine de chauffage 23; une grille plane de

modulation de faisceau d'électrons 24, en une forme de car-

bone résistant à la chaleur, de préférence du graphite pyro-

lytique; et un sous-ensemble de support et de retenue de

grille, 25, destiné à maintenir la grille de façon très pré-

cise mais élastique, dans une position étroitement adjacente à la cathode et prédéterminée de façon précise La cathode

et la grille ont un diamètre relativement grand, pour pro-

duire un faisceau d'électrons cylindrique de taille corres-

pondante et un courant de faisceau élevé On pourrait utili-

ser une cathode encore plus grande avec un faisceau conver-

gent, comme il est bien connu dans d'autres tubes On pourrait obtenir une puissance plus élevée, ou réduire la densité de courant de cathode, ceci conduisant à une plus

longue durée de vie et à une meilleure largeur de bande.

Une cavité de sortie radiofréquence résonnante

coaxiale et fermée 26, est définie de façon générale coaxia-

le par rapport aux deux parties de tube de glissement situées entre le canon 12 et le collecteur 2 O, par une boîte d'accord 27 située à l'extérieur de l'enceinte à vide, et par l'espace annulaire intérieur 28 qui est défini entre les

tubes de glissement et la céramique 30 de l'enceinte tubulai-

re s'étendant sur la majeure partie de l'étendue axiale du tube de queue 19 et du tube de glissement d'anode 17 La

boite d'accord 27 est équipée d'une structure de sortie com-

prenant une ligne coaxiale 31, couplée à la cavité par une simple boucle tournante Cette configuration est capable d'accepter des puissances de sortie de l'ordre de plusieurs dizaines de kilowatts aux fréquences UHF Des puissances

plus élevées peuvent nécessiter des cavités de sortie inté-

grées, dans lesquelles la totalité de la cavité résonnante se trouve à l'intérieur de l'enceinte à vide du tube; on pourrait également utiliser à la place une sortie par guide d'ondes De plus, on peut employer des cavités couplées

supplémentaires pour améliorer encore la largeur de bande.

Bien que le mode de réalisation préféré utilise la cavité coaxiale fermée 26, on pourrait tout aussi bien employer

d'autres structures de sortie RF à circuit inductif, fonc-

tionnant également de facon à convertir la modulation de

2) densité du faisceau d'électrons en énergie RF.

Un signal modulant d'entrée à des fréquences qui sont au moins de l'ordre de 100 M Hz, et d'une puissance de plusieurs watts, est appliqué entre la cathode 22 et la grille 24, tandis qu'un potentiel continu fixe dont l'ordre de grandeur est compris de façon caractéristique entre 10 et au moins 30 kilovolts, est maintenu entre la cathode 22

et l'anode 15, cette dernière étant de préférence au poten-

tiel de-la masse La fréquence du signal modulant peut être

inférieure ou supérieure, même dans la gamme des gigahertz.

De cette manière, un faisceau d'électrons ayant une énergie continue élevée est formé et accéléré vers l'ouverture 33 de l'anode 15, à un potentiel élevé, et il traverse celle-ci

avec une interception minimale Des bobines électromagnéti-

ques ou des aimants permanents positionnés autour de la zone du canon, à l'extérieur de l'enceinte à vide, et autour de l'extrémité aval du tube de queue 19 et de la partie initiale du collecteur 20, produisent un champ magnétique pour le faisceau, pour contribuer à le confiner ou à le focaliser de façon qu'il ait un diamètre constant pendant sa propagation du faisceau vers le collecteur, et à assurer une interception

minimale à la traversée de l'anode Cependant, bien que sou-

haitable, le champ magnétique n'est absolument pas nécessai-

re, et le tube pourrait être focalisé de façon électrostati-

que, comme avec certains klystrons.

Le signal RF modulant impose au faisceau d'élec-

trons une modulation de densité, ou un groupement, des élec-

trons en correspondance avec la fréquence du signal Après avoir traversé l'anode 15, ce faisceau modulé en densité, poursuit son chemin en traversant à vitesse constante une région exempte de champ qui est définie par'le tube de glissement d'anode intérieur, pour émerger et traverser un

espace de sortie 35 qui est défini entre le tube de glisse-

ment d'anode 17 et le tube de queue 19 Le tube de glissement d'anode 17 et le tube de queue'19 sont mutuellement isolés par l'espace 35, ainsi que par la céramique tubulaire 30 qui définit l'enceinte à vide du tube dans cette région L'espace est également, au point de vue électrique, dans la cavité résonnante de sortie 26 Le passage dans l'espace 35 du

faisceau dont les électrons sont groupés induit dans la cavi-

té de sortie un signal RF correspondant, consistant en une onde électromagnétique, qui est amplifié par rapport au signal d'entrée, du fait qu'une grande partie de l'énergie du

faisceau d'électrons est convertie sous forme micro-onde.

Cette énergie-sous forme d'onde est ensuite extraite et diri-

gée vers une charge par l'intermédiaire d'une ligne coaxiale

de sortie 31.

Après passage dans l'espace 35, le faisceau d'électrons entre dans le tube de glissement de queue 19, qui est électriquement isolé non seulement de l'anode 15, mais également du collecteur 20, au moyen d'un second espace 36 et d'un tube de céramique 37 qui définit une seconde région exempte de champ La céramique 37 s'étend sur la distance axiale entre une bride en cuivre 38 qui supporte l'extrémité du tube de queue, et une bride en cuivre 39 qui supporte la partie amont du collecteur, en étant centrée sur l'axe Ainsi, le faisceau traverse la région du tube de

queue avec une interception minimale, pour traverser finale-

ment le second espace 36 et pénétrer dans le collecteur, dans lequel son énergie restante est dissipée Le collecteur 20 est refroidi par des moyens de refroidissement par fluide

de type classique, conprenant une chemise d'eau 40 qui enve-

loppe le collecteur et dans laquelle on fait circuler un fluide tel que de l'eau De façon similaire, l'anode 15

comme le tube de queue 19 sont équipés de moyens de refroi-

dissement respectifs similaires, qui apparaissent le mieux

sur la figure 1 pour le tube de queue Des moyens 42 com-

prennent des brides en cuivre 38 et 43, parallèles et espa-

cées axialement, qui sont perpendiculaires à l'axe du tube.

Ces brides, associées à la chemise en forme d'enveloppe cylindrique 44 située entre elles, définissent autour de l'extrémité aval du tube de queue 19 un espace annulaire dans lequel on introduit un liquide de refroidissement tel

que de l'eau au moyen d'un conduit d'entrée 45, on fait cir-

culer ce liquide, et on le fait sortir par un conduit de sortie similaire Bien que le collecteur 20 soit décrit comme étant un élément unitaire dans le mode de réalisation préféré, il faut noter qu'il pourrait également être réalisé

sous la forme de plusieurs étages séparés.

La construction de la structure de canon à élec-

trons 12 à une extrémité du tube est spécialement adaptée pour effectuer une modulation de densité RF efficace et à large bande du faisceau d'électrons, et elle est représentée

de façon plus détaillée sur la figure 2 Cette structure com-

prend à la fois la grille de commande 24 et les moyens de support de grille 25, ainsi que des moyens d'entrée de signal

à basse impédance et à haute isolation, 47, qui ont non seu-

lement pour fonction de diriger vers la grille de commande le signal modulant RF d'une puissance d'au moins plusieurs watts et d'une fréquence qui est au moins de l'ordre du

mégahertz mais également d'appliquer à la cathode le poten-

tiel continu d'accélération du faisceau, de l'ordre de plu-

sieurs kilovolts.

L'élément le plus extérieur des moyens d'entrée de

signal 47 est un isolateur en céramique tubulaire ou annu-

laire 48, dont la longueur axiale est relativement faible vis-à-vis de son diamètre, et dont une extrémité 49 est scellée hermétiquement à l'anode 15, et qui est centré sur l'axe en une position située à l'extérieur de l'ouverture d'anode 33, en direction radiale Une douille conductrice annulaire 50 comporte une extrémité arrière 51 qui reçoit le

signal de commande RF, le diamètre de cette douille est appro-

ximativement comparable à celui de l'isolateur en céramique

48, etelles'étend axialement en arrière de l'isolateur 48.

La douille 50 est supportée par l'isolateur en céramique 48 en étant montée de façon coaxiale dans ce dernier, à son extrémité arrière 51 A partir de l'extrémité 51, la douille s'étend en direction axiale et, de façon générale, vers l'intérieur en direction radiale, vers l'anode 15, pour se

terminer à une extrémité avant 52 L'extrémité avant 52 com-

prend également un élément arrière circulaire 53, formé d'un seul tenant, qui constitue une saillie dirigée axialement

vers l'arrière, en direction de l'extrémité 51, et qui con-

vient pour faciliter la connexion d'une ligne d'entrée de signal modulant L'extrémité avant 52 de la douille 50 est

réduite radialement vers l'intérieur à un diamètre relative-

12- ment faible, inférieur à celui de l'isolant 48 ou de l'anode Le conducteur de connexion de cathode 55, métallique et

annulaireenrelrait vers l'extrémité avant 52, bien à linté-

rieur de la douille conductrice extérieure 50, est monté sur l'extrémité avant 52, et en position concentrique à l'inté-

rieur de celle-ci, au moyen d'un isolateur annulaire inté-

ricur 54, de longueur axiale relativement faible.

Tous les joints sont hermétiques, du fait que le volume situé à l'intérieur de l'isolant extérieur 48, de la douille 50 et du conducteur de connexion de cathode 55 se

trouve dans la partie du tube dans laquelle règne le vide.

La douille métallique 50, qui est de préférence en cuivre relativement épais, fait à la fois fonction de chemin

d'amenée du signal RF vers la grille 24, et d'élément ulti-

me de support de grille, avec l'isolateur 48 En plus des fonctions qui consistent à servir de support de montage

pour la douille conductrice extérieure 50, ainsi que de par-

tie de l'enceinte à vide extérieure,l'isolateur extérieur 48 contribue également à isoler le signal modulant RF entrant par rapport à l'anode et à la cathode La longueur akiale de tous les chemins de courant coaxiaux est faible par rapport à leur diamètre, tandis que leur écartement radial et axial

est relativement grand, à cause de la configuration géométri-

que et de l'interposition d'isolateurs, ce qui minimise les effets d'inductance serie et de capacité shunt Il en résulte une très faible réactance pour le signal RF modulant, ce qui

contribue à une largeur de bande globale élevée -

Pour accepter les courants de faisceau relativement

grands qui sont nécessaires pour donner une puissance de sor-

tie relativement élevée, la grille, la cathode et le faisceau ont des sections transversales d'aire relativement grande, ce qui maintient la densité de courant sur la grille et la

cathode à des niveaux raisonnables Comme mentionné précé-

demment, cette aire accrue peut être obtenue au moyen d'un canon à électrons convergent ayant une surface de cathode

concave ou sphérique, et d'une grille de forme correspondan-

te, comme on en voit dans d'autres tubes RF Simultanément, la nécessité de minimiser la charge due au temps de transit

des électrons, dans le but d'obtenir un rendement et une lar-

geur de bande élevés, avec des limites de fréquence supérieu-

res élevées, exige que la grille soit aussi mince que possi-

ble par rapport à son diamètre et soit aussi près que possi-

ble de la cathode La séparation grille-cathode que l'inven-

tion permet d'obtenir est de l'ordre du vingtième du diamètre de la grille, ou moins, tandis que l'épaisseur de la grille est de l'ordre de la moitié de cette distance, ou moins Une telle grille relativement mince et située très près de la cathode aurait été considérée précédemment comme irréalisable

en pratique, du fait de sa tendance à présenter des défail-

lances dues à des courts-circuits, ou des variations des

caractéristiques de fonctionnement, ou des ruptures mécani-

ques sous l'effet des contraintes thermiques et de dilatation

différentielle imposées par l'environnement de fonctionnement.

Cependant, dans les modes de réalisation les plus récents du tube considéré, on a réduit cette séparation grille-cathode encore bien audelà des valeurs précédentes, puisqu'on l'a réduite à environ un centième du diamètre de la grille De

telles configurations avantageusement serrées, et les amélio-

rations qui en découlent sur lps performances, étaient

totalement imprévues.

* Pour contribuer davantage à éliminer les causes de

défaillance mentionnées ci-dessus, tout en préservant le che-

min de signal à basse impédance vers la grille pour le signal modulant RF, on utilise le sous-ensemble de support et de retenue de grille de commande, 25, en association avec

l'extrémité avant 52 de la douille de connexion de grille 50.

Ce sous-ensemble absorbe la dilatation relative entre la

grille 24 et son environnement, tout en maintenant avec pré-

cision la séparation faible et piédéterminée'entre la grille et la cathode, un chemin de signal RF à basse impédance, ainsi qu'un excellentchemin thermique à partir de la grille, pour améliorer la dissipation de chaleur Fondamentalement, un conducteur annulaire élastique déformable, 58, faisant saillie à partir d'une gorge annulaire 59 dans l'extrémité avant 52, vient en contact périphérique avec la grille 24,

sur une face de celle-ci, tandis que l'autre face est en con-

tact périphérique avec une pièce extérieure annulaire 60 fixée à l'extrémité avant 52, comme on le décrira ci-après de façon plus détaillée De cette manière, le sous-ensemble

de retenue de grille 25 est supporté par la douille de conne-

xion RF de grille 50, et il est en continuité électrique et

mécanique avec cette dernière, -de façon à maintenir le che-

min d'amenée à basse impédance pour le signal modulant RF

dirigé vers la grille.

Dans les moyens d'entrée de signal 47 associés, le conducteur de connexion de cathode 55 a un diamètre plus petit que l'extrémité réduite 52, et de l'ordre de la moitié du diamètre de-l'isolant extérieur 48, ou moins L'extrémité arrière 62 du conducteur de connexion de cathode 55 est en retrait vers l'intérieur, en direction axiale, par rapport à

l'extrémité extérieure ou arrière 51 de la douille de conne-

xion de grille 50, en étant notablement plus proche de l'anode 15 que ne l'est l'extrémité arrière de diamètre accru 51 La séparation physique supplémentaire renforce l'isolation entre le signal RF et le potentiel continu d'accélération du faisceau pour la cathode Le conducteur de

connexion de cathode 55 est monté à l'intérieur de l'extré-

mité avant 52 du manchon de-connexion de grille 50 au moyen de deux anneaux métalliques minces 63 et 64, centrés sur

l'axe, chacun d'eux étant scellé hermétiquement respective-

ment au conducteur de connexion de cathode 55 et à l'extrémi-

té avant 52, et séparés par l'isolant annulaire en céramique intérieure 54, interposé entre eux Le diamètre de l'isolant 54 est comparable à celui du conducteur de connexion de cathode 55, et l'isolant 54 a une très faible longueur axiale en comparaison de son diamètre, comme c'est le cas pour les anneaux métalliques 63 et 64 Le conducteur de connexion de cathode 55 et l'isolateur intérieur 54 s'étendent de façon générale sur l'étendue axiale de l'extrémité avant 52 Outre, la fonction qui consiste à isoler le conducteur de connexion de cathode 55 par rapport au signal RF présent sur la grille 24 et le support de grille 25, l'isolateur 54 fait également partie de l'enceinte à vide de la structure de canon, comme

mentionné précédemment.

Le conducteur de connexion de cathode 55 comprend à la fois une extrémité de base ou arrière 62, de diamètre accru, et une extrémité avant 67, de diamètre réduit, qui s'étend axialement vers l'anode,etq ii comprend un cylindre

métallique creux 68, allongé et de diamètre réduit L'extré-

mité de base 62 de la cathode et l'isolateur intérieur 54

sont positionnés en alignement axial, et le cylindre 68 tra-

verse l'isolateur 54 Le cylindre 68 se termine par une

cachode en forme de disque 22 retenue à l'intérieur du cylin-

dre et obturant ce dernier La cathode 22 est ainsi suppor-

tée à proximité immédiate de la grille de cômmande 24, avec la séparation cathode-grille prédéterminée Des éléments chauffants 23 sont situés en position adjacente à la cathode

22, du côté intérieur, dans le cylindre creux 68 Ces élé-

ments peuvent être par exemple des éléments en spirale ou de n'importe quelle autre forme classique Lçurs fils de

support et de connexion électrique 70 s'étendent parallèle-

ment à l'axe central du tube, pour se terminer par des bro-

ches 71 Ces dernières sont retenues dans une plaque de ter-

minaison en céramique 72, en forme de disque, qui est scellée au conducteur de connexion de cathode 55, et sur laquelle est montée une tige de guidage 73 qui s'étend vers l'arrière en position axiale Le fait d'isoler de cette manière la partie d'extrémité arrière 62 du conducteur de connexion de cathode assure l'herméticité de la structure de

canon et achève l'enceinte à vide du canon et du tube.

Le sous-ensemble de support et de retenue de grille

associé à l'extrémité avant 52 comprend un support annu-

laire de base 75, de forme creuse et définissant un diamètre intérieur, et qui s'étend radialement vers l'intérieu-r jusqu'à proximité de la partie de cylindre de cathode 68, mais avec une séparation radiale vis-a- vis de cette dernière, pour préserver l'isolation entre le signal radiofréquence et le potentiel continu pour le faisceau Le support de base 75

définit une face plane annulaire 76,, orientée transversale-

ment par rapport à l'axe du tube, qui fait face à l'anode 15 et qui s'adapte à une région périphérique 77 de la grille 24 Le sous-ensemble de support de grille comprend également une pièce d'extrémité annulaire ou flasque 60, positionnée axialement entre le support de base 75 et l'anode 15, et ayant une profondeur axiale très inférieure à son rayon Le flasque 60 comprend une gorge annulaire 59, définie sur le flasque dans une seconde face annulaire plane 78 qui fait face au support de base 75, du côté opposé à l'anode 15, et qui est complémentaire de la face 76 Dans la gorge 59 se

trouve un élément de contact déformable annulaire 58, con-

sistant de préférence en une tresse métallique en alliage Monel, qui a une épaisseur supérieure à la profondeur de la gorge, de façon que la tresse-fasse saillie, mais qui est également notablement plus petit que le diamètre de la grille On pourrait également utiliser d'autres matières

pour former l'élément de contact 58; par exemple une struc-

ture comprenant un grand nombre de doigts à ressort La grille 24 est emprisonnée entre le flasque d'extrémité 60 et la base 75, lorsqu'on fixe le flasque à la base au moyen de vis Cependant, le flasque 60 est fixé de façon que le

métal plein du flasque ne vienne pas en contact ou ne com-

prime pas directement la grille, le contact ne s'effectuant qu'au moyen de la tresse 58 On obtient de cette manière une force de maintien tout à fait appropriée mais élastique, qui

ne déforme pas la grille fragile.

On notera que les coefficients de dilatation du métal du sous-ensemble de support de grille sont notablement supérieurs à ceux du graphite de la grille La combinaison de la tresse et de la gorge maintient avec précision la position latérale ou radiale de la grille par rapport à

l'axe, tout en permettant également une action de cisaille-

ment, pour absorber les contraintes résultant de la dilata-

tion différentielle des diverses matières sous l'effet du

chauffage pendant la fabrication et le fonctionnement Con-

jointement à l'absorption de la dilatation relative, le sous-

ensemble de support de grille 25 assure également un excel-

lent niveau de conductivité électrique et thermique, du fait

qu'un contact avec frottement parfait entre la face annulai-

re 76 et la région périphérique en regard correspondante 77 de la grille 24 est effectivement assuré par l'action de serrage élastique du sousensemble 25 De façon similaire,

avec l'aide du contact déformable 58, une conductivité élece-

trique et thermique effective est également maintenue entre la région de grille 77 et la face annulaire 78 malgré la dilatation, avec déformation de la tresse pour assurer une aire de contact élevée En outre, la conception de la grille elle-même minimise la dilatation de la grille, sauf dans son

plan, comme on le verra ci-après Cette configuration main-

tient cependant étroitement et-de façon très précise les

relations dimensionnelles d'origine Du fait que la sépara-

tion grille-cathode est de façon caractéristique de 0,125 à 1,25 mm, tandis que l'épaisseur de la grille elle-même est de façon caractéristique de l'ordre de 0,5 mm ou moins, il est critique pour le fonctionnement-du tube de parvenir à un support approprié pour la grille dans toutes les conditions

de fonctionnement.

Les figures 3 et 4 montrent des détails de la structure de la grille Le disque plan et mince 24 est en une forme de carbone, de préférence du graphite pyrolytiquep

ayant une résistance à la chaleur et une stabilité dimension-

nelle élevées Une telle matière de grille a également l'avantage d'être intrinsèquement noire et donc, par nature, un bon radiateur thermique Le disque 24 comporte une zone active centrale 50 dent le diamètre est approximativement égal à celui de la cathode, et dans cette zone sont formées, de préférence par usinage par laser, des ouvertures 81 qui permettent le passage des électrons à travers la grille, de la cathode vers la région d'anode Le résultat est que la zone active 80 consiste en un réseaui de barres de grille uniformes et parallèles, 82, unifcrmément espacées On laisse également dans le disque de grille une région ou une bande annulaire périphérique 77, étroite et pleine, sur le bord extérieur, dont le diamètre est comparable à celui de la gorge 59 ou de la tresse 58, et sur laquelle la tresse 58

porte lorsque la grille est positionnée en contact de fonc-

tionnement avec le sous-ensemble de support de grille.

Cette bande contribue à assurer un excellent chemin thermi-

que et électrique entre la grille et le sous-ensemble de

support de grille Dans l'un des modes de réalisation carac-

téristiques de petite taille, le diamètre global est de 3,81 cm et celui de la zone active est de 2,54 cm, ce qui donne une zone active d'environ 5,2 cm Cependant, on peut également réaliser actuellement des zones actives comprises

entre environ 4 cm 2 et au moins 103 cm.

Comme le montre la figure 4, les barres de grille 82, allongées et uniformément espacées, ayant de préférence une section transversale rectangulaire, sont très étroites dans le plan de la grille, lorsqu'on les compare à leur

épaisseur axiale et aux ouvertures 81 situées entre elles.

Leur pas est de facon caractéristique de 1,5 fois la distan-

ce grille-cathode, tandis que leur largeur est de préférence

égale au quart du pas ou à la moitié de la distance grille-

cathode On a trcuvé que le fait de former les barres de grille 82 avec une certaine forme de courbure légère dans le plan de la grille, comme le montre la figure 3, tend à faire en sorte que toute dilatation due à l'échauffement pendant le fonctionnement se produise également dans le même sens, ce qui fait que les éléments demeurent dans le plan de la

grille Dans le cas contraire, tout gauchissement vers l'in-

térieur entraînerait un court-circuit grille-cathode, à

cause des faibles écartements présents, tandis qu'un gau-

chissement vers l'extérieur dégraderait les caractéristiques de fonctionnement du tube Naturellement, comme indiqué ci-dessus, un but essentiel de la conception des moyens de support de grille est également de contribuer à atténuer le

problème de la dilatation différentielle pendant le fonc-

tionnement, qui contriburait par ailleurs à un tel gauchis-

sement. Des tolérances spatiales très serrées sont ainsi

maintenues, même dans des conditions de température extrê-

mes correspondant à un fonctionnement à puissance élevée, et à des tensions d'accélération de faisceau élevées En outre,

la dilatation différentielle des divers éléments est absor-

bée tout en évitant des contraintes mécaniques et en éta-

blissant un bon support mécanique, ainsi qu'en établissant pour le signal RF un chemin qui présente une intégrité

électrique et une fiabilité élevées, et une faible impédan-

ce Simultanément, la construction des moyens d'entrée de signal 47 maintient à un minimum la longueur axiale des chemins de courant coaxiaux, et maximise les propriétés de séparation et d'isolation entre conducteurs Par exemple, le conducteur de connexion de cathode 55 est séparé et isolé

du sous-ensemble de support de grille 25 en étant placé pra-

tiquement en position axiale De plus, il est très court axiaiement, il est en retrait, et est donc coaxial avec une courte partie axiale seulement de la douille de connexion RF , tandis qu'en outre sa plus courte séparation radiale par rapport à cette douille demeure considérable Le conducteur de connexion de cathode 55 comme la douille de connexion RF

50 sont à leur tour à la fois isolés et séparés par une dis-

tance axiale notable par rapport à l'anode 15.

De cette manière, les chemins de courant des con-

ducteurs respectifs qui s'étendent axialement dans la même région et sont adjacents sont réduits au minimum De plus, la séparation physique entre les conducteurs de connexion res- pectifs de cathode et de grille est maximisée, et la petitesse relative du conducteur de connexion de cathode intérieur 55 par rapport à la douille extérieure environnante 50, aussi bien en ce qui concerne le diamètre que l'étendue axiale, contribue à l'établissement d'une telle séparation Les supports en céramique intercalés 48 et 54 améliorent encore l'isolation électrique entre les circuits respectifs et par rapport à l'anode ou à la masse Le résultat consiste en une structure de canon qui présente une capacité shunt et une inductance série minimales Outre l'établissement de chemins très efficaces et à très faible réactance pour le signal

modulant entrant, la structure a d'excellentes caractéristi-

ques de fonctionnement à large bande.

La structure des sous-ensembles d'entrée de signal et de support de grille 47 et 25, ainsi que celle de'la

grille 24, contribue aux possibilités de puissance et de ren-

dement élevés du tube, à des niveaux bien meilleurs que ceux qui auraient été prévus précédemment pour un tube de ce type Ces structures permettent d'obtenir un courant de faisceau élevé et une grande section de faisceau, nécessaires pour les niveaux de puissance élevés à produire La structure de grille est conçue de façon à avoir une aire de grille relativement grande; afin que les densités de courant de

faisceau soient modérées, malgré les valeurs élevées de cou-

rant et de tension du faisceau Même avec l'aire de grille élevée, la conception et le montage de la grille préservent la précision de position, tout en permettant la dilatation

sans déformation Les très faibles séparations grille-

cathode mentionnées ci-dessus deviennent ainsi réalisables, ce qui minimise les pertes relatives au temps de transit et

les risques de courts-circuits et de variations des caracté-

ristiques en fonction de la température, tout en améliorant

la modulation du faisceau, les possibilités de fonctionne-

ment en haute fréquence et le rendement La gamme de fré-

quence utile du tube s'étend non seulement sur les bandes

VHF et UHF, mais également dans la région des micro-ondes.

La durée de vie utile du tube est également augmentée au-delà de ce qu'on aurait prévu dans ces conditions correspondant à une puissance de sortie relativement-élevée, grâce aux moyens qui absorbent la dilatation et à la taille de la grille La durée de vie prévue pour la cathode est également améliorée, du fait que les exigences de densité d'émission sont inférieures de facon correspondante à ce qui serait par ailleurs nécessaire pour un niveau de puissance

donné; de plus, la dissipation d'énergie due à l'intercep-

tion du courant par la grille et l'anode est relativement inférieure Ces caractéristiques, associées au chemin de

signal RF à basse impédance vers la grille, contribuent éga-

lement à permettre une application efficace d'un courant de commande RF élevé à la grille, et finalement au faisceau, tout en minimisant les charges thermiques dues aux pertes de courant Le tube est capable de fournir des niveaux de puissance de sortie d'au moins 20 k W en régime permanent et on doit pouvoir obtenir des puissances de sortie très supérieures, c'est-à-dire des niveaux qui étaient jusqu'à présent totalement imprévus pour ce type de tube, et avec également une bonne faculté d'adaptation à l'utilisation sur une grande largeur de bande On pourrait également employer une ou plusieurs grilles supplémentaires, comme dans certaines tétrodes ou pentodes, et des ouvertures

d'accélération supplémentaires.

D'autres caractéristiques souhaitables du tube concernent les valeurs élevées des vitesses moyennes des

électrons et-des sections transversales du faisceau d'élec-

trons, et elles contribuent également à l'amélioration de

la puissance de sortie et du rendement et à d'autres carac-

téristiques de fonctionnement souhaitables Comme le montre la figure 2, le faisceau d'électrons est relativement long, de même que les régions de glissement exemptes de champ et l'espace de sortie L'espace d'interaction de sortie 35

s'étend axialement sur une longueur qui est de façon carac-

téristique égale au double du rayon du tube de glissement d'anode 17, pour renforcer l'interaction faisceau-onde et améliorer le rendement L'ensemble de la structure de tube de glissement s'étend axialement sur une distance qui est au moins de l'ordre de cinq fois son plus grand diamètre, ce qui établit de longues régions de glissement exemptes de champ de part et d'autre de l'espace relativement long Les

régions de glissement exemptes de champ relativement lon-

gues procurent une meilleure isolation de l'espace d'interac-

tion de sortie de la cavité de sortie vis-à-vis de l'espace d'entrée et du collecteur Cet effet d'isolation, employant les propriétés d'un guide d'ondes au-delà de la coupure,

empêche que des variations d'accord ou de charge de la sor-

tie n'influent défavorablement sur les circuits de modula-

tion ou d'entrée Malgré la longueur des régions de glisse-

ment exemptes de champ, le diamètre du faisceau ne change

pas de façon appréciable Le diamètre du faisceau et le dia-

mètre du tube demeurent comparables, le faisceau n'est pra-

tiquement pas intercepté et le diamètre du tube de queue n'est que légèrement supérieur à celui du tube de glissement d'anode, à cause des vitesses moyennes élevées des électrons

et de la focalisation qui est imposée par le champ magnéti-

que.

Il va de soi que de nombreuses modifications peu-

vent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans

sortir du cadre de l'invention.

Claims (57)

REVENDICATIONS

1 Tube à vide à faisceau linéaire ( 10) ayant un axe longitudinal, destiné à être utilisé avec des moyens de

sortie à circuit inductif ( 26), caractérisé en ce qu'il com-

prend: une structure de canon à électrons ( 12) centrée sur

l'axe à une extrémité du tube, comportant une cathode ther-

moélectronique ( 22) et une anode ( 15) distante de la cathode, l'anode et la cathode pouvant fonctionner avec une différence de potentiel électrique continue-entre elles d'un minimum de plusieurs kilovc Blts, pour former et accélérer un faisceau d'électrons le long de l'axe; une grille ( 24) centrée sur l'axe entre la cathode ( 22) et l'anode ( 15), séparée de la

cathode par une distance faible et prédéterminée, et rece-

vant un signal de commande de haute fréquence pour moduler le faisceau en densité, cette distance étant inférieure ou égale au vingtième du diamètre de la grille; des moyens

d'entrée de signal à basse impédance ( 47) destinés à appli-

quer à la fois le signal de commande de haute fréquence à la grille ( 24) et le potentiel électrique continu à la cathode ( 22); des moyens ( 25) associés aux moyens d'entrée de signal de façon à supporter la grille pour absorber la dilatation relative tout en maintenant avec précision la distance grille-cathode prédéterminée; une structure axiale

de collecteur ( 20) à l'autre extrémité du tube, pour accep-

ter et dissiper les électrons du faisceau qui demeurent après transit dans le tube; et une structure axiale de tube de glissement ( 17, 19) enfermant le faisceau et s'étendant entre la structure de canon ( 12) et le collecteur ( 20), cette structure de tub-e de glissement étant interrompue par au moins un espace ( 35) situé de façon générale entre le canon et le collecteur, cet espace communiquant avec les moyens de sortie à circuit inductif ( 26); grâce à quoi le faisceau d'électrons est modulé en densité par le signal de commande et induit de l'énergie RF dans les moyens de sortie à circuit inductif ( 26), pour produire un signal de sortie radiofréquence ayant un niveau de puissance de l'ordre du

kilowatt ou plus qui varie conformément au signal de comman-

de. 2 Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la longueur de la structure de tube de glissement ( 17, 19) est de l'ordre de cinq fois,

ou plus, le diamètre maximal du tube.

3 Tube à vide à faisceau, linéaire selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une enveloppe creuse en céramique ( 30) de diamètre supérieur au diamètre maximal du tube de glissement ( 17, 19), située à l'extérieur et autour du tube de glissement, cette enveloppe

pouvant être utilisée pour établir à l'intérieur un envi-

-15 ronnement à pression inférieure à la pression atmosphérique.

4 Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que la cathode ( 22) et la grille ( 24) ont la forme de disques plans, le faisceau d'électrons a un diamètre initial de l'ordre de 2,5 cm ou plus, et le diamètre de la grille est au moins égal à ce

diamètre initial.

Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la grille ( 24) a une épaisseur inférieure ou égale à la moitié de la distance

grille-cathode.

6 Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que la grille ( 24) définit une zone active ( 80) à travers laquelle passe le faisceau, qui est constituée par un ensemble de barres parallèles allongées ( 82), ces barres sont au moins légèrement courbées dans le plan de la grille et elles sont étroites dans le plan de la

grille, vis-à-vis de leur épaisseur axiale.

7 Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que la structure de tube de

glissement comprend une première partie de tube de glisse-

ment ( 17) qui s'étend de l'anode ( 15) jusqu'audit espace ( 35), et une seconde partie de tube de glissement ( 19) qui s'étend de cet espace ( 35) jusqu'à une position adjacente au collecteur ( 20), et les première et seconde parties de tube de glissement ( 17, 19) définissent des première et seconde régions exemptes de champ que le faisceau traverse avec une

interception minimale.

8 Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven-

dication 7, caractérisé en ce que le diamètre interne de la première partie de tube de glissement ( 17) est similaire au

diamètre initial du faisceau.

9 Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven-

dication 7, caractérisé en ce que le diamètre interne maxi-

mal de la seconde partie de tube de glissement ( 19) est

légèrement supérieur au diamètre initial du faisceau.

Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que les moyens d'entrée de signal ( 47) comportent une structure de conducteur de grille annulaire ( 50) qui s'étend radialement vers l'intérieur, vers une extrémité avant ( 52) de diamètre réduit, la grille

( 24) étant supportée de façon périphérique sur cette extré-

mité; les moyens d'entrée de signal ( 47) comprennent égale-

ment une première structure d'isolateur ( 54) supportée sur

ladite extrémité ( 52) à l'intérieur de la structure de con-

ducteur de grille ( 50) et s'étendant vers l'arrière en direction opposée à la grille; et les moyens d'entrée de

signal ( 47) comprennent en outre une structure de conduc-

teur de cathode ( 55) supportée par l'isolateur ( 54) en arrière de celuici, et en retrait à l'intérieur de la structure de conducteur de grille ( 50), grâce à quoi une

séparation notable est établie entre les structures de con-

ducteur respectives et entre les deux structures de conduc-

teur ( 50, 55) et l'anode ( 15), tout en minimisant le che-

vauchement axial des structures de conducteur ( 50, 55), afin de présenter une inductance et une capacité minimales

au signal de commande de haute fréquence.

11 Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven-

dication 10, caractérisé en ce que les moyens d'entrée de

signal ( 47) comportent en outre une seconde structure-d'iso-

lateur annulaire extérieure ( 48) qui s'étend entre l'extré- mité arrière ( 51) de la structure de conducteur de grille

( 50) et la région de l'anode ( 15), pour améliorer l'isola-

tion électrique et le support mécanique.

12 Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven-

dication 10, caractérisé en ce que le premier isolant ( 54) et

la structure de conducteur de cathode ( 55) sont annulaires.

13 Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven-

dication 10, caractérisé en ce que la structure de conducteur de cathode ( 55) s'étend vers la cathode ( 22) pour supporter

cette dernière.

14 Tube à vide à faisceau linéaire selon la reven-

dication 1, caractérisé en ce que les moyens ( 25) destinés à supporter la grille ( 24) comprennent des moyens ( 75, 60) qui

définissent une première surface annulaire plane ( 76) trans-

versale par rapport à l'axe et faisant face à l'anode ( 15), et une seconde surface annulaire plane correspondante ( 78), orientée à l'opposé de l'anode, les moyens de support ( 25) comprenant en outre un conducteur déformable annulaire ( 58) et la grille ( 24) étant emprisonnée à sa périphérie entre l'une desdites surfaces ( 76, 78) et un côté du conducteur

déformable annulaire ( 58), tandis que l'autre côté du con-

ducteur déformiable annulaire porte contre l'autre de ces sur-

faces ( 76, 78).

Tube électronique à faisceau linéaire ( 10) ayant un axe longitudinal et destiné à être utilisé avec des

moyens de sortie à circuit inductif ( 26), et des moyens pro-

duisant un champ de focalisation d'un faisceau d'électrons, caractérisé en ce qu'il comprend: une structure de canon à électrons ( 12) centrée sur l'axe à une extrémité du tube, comportant une cathode thermoélectronique ( 22) et une anode ( 15) distante de la cathode, l'anode ( 15) et la cathode ( 22)

pouvant fonctionner avec une différence de potentiel électri-

que continue entre elles d'un minimum de plusieurs kilovolts, de façon à former et à accélérer un faisceau d'électrons le long de l'axe; une structure axiale de collecteur ( 20) à l'autre extrémité du tube ( 10), destinée à accepter et à dissiper les électrons du faisceau qui demeurent après

transit dans le tube; une structure axiale de tube de glis-

sement ( 17, 19) qui enferme le faisceau et qui s'étend entre la structure de canon ( 12) et le collecteur ( 20), cette structure de tube de glissement étant interrompue par un espace ( 35) situé de façon générale entre le canon et le collecteur, cet espace s'ouvrant dans les moyens a c a v i t é; u N e c r i 1 1 e ( 24) c e N t r é e sur l'axe entre la cathode ( 22) et l'anode ( 15),située à une distance faible et prédéterminée de la cathode, et recevant un signal de commande de haute fréquence pour moduler en densité le faisceau, cette distance étant inférieure ou égale au vingtième du diamètre de la grille, la grille ( 24) ayant

une épaisseur inférieure ou égale à la moitié de-ladite dis-

tance, et cette grille définissant une zone active centrale ( 80) et une région de support périphérique ( 77); un élément de support de grille intérieur ( 75) comportant une ouverture pour le passage du faisceau, positionné de façon adjacente à

la cathode ( 22) et du côté extérieur de celle-ci, et trans-

mettant le signal de commande; un élément de support de grille extérieur ( 60) positionné axialement entre l'élément de support de grille intérieur ( 75) et l'anode ( 15), la

grille ( 24) étant maintenue par sa périphérie entre ces élé-

ments; et des moyens de contact conducteurs annulaires min-

ces ( 58) destinés à être intercalés entre la grille ( 24) et

l'un au moins desdits éléments ( 60, 75), ces moyens permet-

tant une dilatation différentielle des éléments et de la grille sous l'effet de la chaleur, sans déformation de la grille, tout en maintenant la grille en position de façon

pr cise.

16 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 15, caractérisé en ce que la grille ( 24) est

plane et consiste en un ensemble de barres étroites et allon-

gées ( 82) uniformément espacées. 17 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 16, caractérisé en ce que les barres ( 82) sont

courbées dans le plah de la grille ( 24).

18 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 17, caractérisé en ce que les barres ( 82) ont une épaisseur dans la direction axiale qui est supérieure à

leur largeur dans le plan de la grille ( 24).

19 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 16, caractérisé en ce que les barres ( 82) sont

espacées de façon à avoir un pas inférieur-ou approximative-

ment égal à une fois et demie la distance cathode-grille.

Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 16, caractérisé en ce que les barres ( 82) ont

une largeur dans le plan de la grille ( 24) qui est infé-

rieure ou approximativement égale à la moitié de la'distance cathodegrille. 21 Tube électronique à faisceau linéaire selon la

revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de con-

tact annulaires ( 58) ont une épaisseur notablement inférieu-

re au diamètre de la grille ( 24).

22 Tube électronique à faisceau linéaire selon la

revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de-con-

tact ( 58) ont un diamètre similaire à celui de la région de support périphérique ( 77) de la grille, et en ce que ces moyens de contact neviennent en contact avec la grille ( 24)

que dans la région périphérique ( 77) de la grille.

23 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 15 caractérisé en ce que les éléments de support intérieur et extérieur ( 75, 76) définissent des première et seconde surfaces planes annulaires ( 76, 78) qui sont transversales par rapport à l'axe et entre lesquelles

la grille ( 24) est emprisonnée.

24 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'une gorge annulaire ( 59) est définie dans une première des surfaces annulaires

( 76, 78), et les moyens de contact annulaires ( 58) sont posi-

tionnés dans cette gorge ( 59) de façon à faire saillie à

partir de la première surface annulaire.

Tube électronique à faisceau linéaire selon la

revendication I 1, caractérisé en ce que les moyens de con-

tact consistent en une tresse métallique ( 58).

26 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 15, caractérisé en ce que la cathode ( 22) définit une surface émettrice concave, et-la grille ( 24) a

une forme concave complémentaire de la surface émettrice con-

cave. 27 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'élément de support intérieur ( 50, 75) est métallique et de forme générale cylindrique creuse et il s'étend vers l'arr'ière-jusqu'à une extrémité arrière ( 51) de diamètre accru, sur laquelle est appliqué le signal de commande de haute fréquence, le tube comprenant en outre un isolateur cylindrique creux ( 48) qui entoure l'élément de support intérieur ( 50, 75) et le support sur le tube en position adjacente à l'anode ( 15), en assurant l'isolation électrique par rapport à l'anode, le

tube comprenant en outre une structure de conducteur de catho-

de ( 55), de forme annulaire, positionnée au centre de l'élé-

ment de support intérieur ( 50, 75), et vers l'intérieur par rapport à l'extrémité arrière ( 51) et le tube comprenanten outre une structure d'isolateur annulaire ( 54) entre la structure de conducteur de cathode ( 55) et l'élément de support intérieur ( 50, 75), en position adjacente à la grille ( 24), et supportant la structure de conducteur de cat Ikode ( 55) sur l'élément de support intérieur, ce qui

établit des moyens d'entrée de signal ( 47) de faible lon-

gueur axiale dont les composants métalliques sont largement

espacés en direction radiale.

28 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 27, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un élément de prolongement ( 68) , creux et de diamètre réduit, qui s'étend axialement à partir de la structure de conducteur

de cathode ( 55) pour supporter la cathode ( 22).

29 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'épaisseur de la

grille ( 24) est de l'ordre de 0,5 mm ou moins.

Tube électronique à faisceau linéaire selon la

revendication 15, caractérisé en ce que la cathode ( 22) com-

prend une surface plane qui fait face à la grille ( 24) et en ce que la grille est plane et séparée de ladite surface

plane de la cathode ( 22) par une distance comprise approxi-

mativement entre 0,125 mm et 1,25 mm.

31 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 15, caractérisé en ce que la zone active ( 80) de la grille ( 24) a une aire comprise approximativement

2 2

entre 4 cm et 103 cm 32 Tube électronique à faisceau linéaire selon la revendication 15, caractérisé en ce que la grille ( 24) est

en une matière consistant en carbone résistant à la chaleur.

33 Structure de grille et d'entrée de signal pour un canon à électrons ( 12) d'un tube électronique ( 10) comportant une cathode ( 22) et une anode ( 15), caractérisée en ce qu'elle comprend: une grille de commande ( 24) entre la cathode ( 22) et l'anode ( 15); un isolateur annulaire extérieur ( 48) dont une extrémité s'étend vers l'anode ( 15) et qui a un premier diamètre supérieur à celui de la cathode ( 22) et de la grille ( 24); un conducteur de grille ( 50) de forme générale annulaire ayant une extrémité avant ( 52)

d'un second diamètre inférieur au premier diamètre, ce con-

ducteur de grille ( 50) étant monté à son extrémité arrière ( 51) sur l'autre extrémité de l'isolateur ( 48), de façon à positionner l'extrémité avant ( 52) vers l'anode ( 15), cette extrémité avant définissant une première surface annulaire ( 76) qui fait face à l'anode ( 15); un conducteur de cathode ( 55) situé à l'intérieur du conducteur de grille ( 50) et espacé par rapport à ce dernier; un isolateur annulaire intérieur ( 54) placé à l'intérieur du conducteur de grille ( 50) et espacé par rapport à ce dernier, entre le conducteur de cathode ( 55) et l'extrémité avant ( 52) du conducteur de grille ( 50), cet isolateur supportant le conducteur de

cathode sur l'extrémité avant ( 52); un prolongement du con-

ducteur de cathode ( 68) qui s'étend axialement de façon à

traverser l'isolateur intérieur ( 54) vers une position adja-

cente à l'extrémité avant ( 52) et qui supporte la cathode ( 22) dans cette position; un flasque métallique annulaire ( 60) qui définit une seconde surface annulaire ( 78) qui s'adapte de façon générale à la première surface annulaire ( 75), D uni élément de contact déformable annulaire ( 58) qui porte sur une surface de la grille ( 24) en emprisonnant la grille, à sa périphérie ( 77), entre cet élément ( 58) et la surface en regard parmi les surfaces annulaires ( 76, 78) lorsqu'on monte le flasque ( 60) sur l'extrémité avant ( 52)

du conducteur de grille ( 50).

34 Structure de grille et d'entrée de signal selon la revendication 33, caractérisée en ce que l'élément déformable consiste en un conducteur métallique élastique

( 58).

Structure de grille et d'entrée de signal selon la revendication 33, caractérisée en ce que l'élément

déformable consiste en une tresse métallique ( 58).

36 Structure de grille et d'entrée de signal selon la revendication 35, caractérisée en ce que la tresse

métallique ( 58) est en un alliage de type Monel.

37 Structure de grille et d'entrée de signal selon la revendication 33, caractérisée en ce que la grille * 52 o 005 ( 24) est en graphite et est plane, en ce que la partie de la cathode ( 22) qui est adjacente à la grille est plane, et en

ce que les surfaces annulaires ( 76, 78) sont planes.

38 Structure de grille et d'entrée de signal selon la revendication 33, caractérisée en ce qu'une gorge

annulaire ( 59) est définie dans l'une des surfaces annulai-

res ( 76, 78), et l'élément déformable ( 58) est positionné

dans cette gorge et fait saillie à partir d'elle.

39 Structure de grille et d'entrée de signal selon la revendication 36, caractérisée en ce que l'élément déforminble ( 58) a une épaisseur transversale supérieure à la profondeur de la gorge ( 59), ce qui fait que l'élément

fait saillie hors de la gorge.

Structure de grille et d'entrée de signal

selon la revendication 33, caractérisée en ce qu'elle com-

prend en outre des moyens de fixation destinés à fixer le flasque ( 60) sur l'extrémité avant ( 52) du conducteur de

grille ( 50).

41 Structure de grille et d'entrée de signal selon la revendication 40, caractérisée en ce que les

moyens de fixation compriment le flasque ( 60) vers l'extré-

mité avant ( 52) dans une mesure permettant seulement à l'élément déformable ( 58) de venir en contact avec la grille

( 24).

42 Structure de grille et d'entrée de signal

selon la revendication 33, caractérisée en ce que l'épais-

seur du flasque annulaire ( 60) est notablement inférieure à

son rayon -

43 Structure de grille et d'entrée de signal

selon la revendication 42, caractérisée en ce que l'extrémi-

té avant ( 52) du conducteur de grille ( 50) définit une pla-

que annulaire ( 75) qui est de façon générale complémentaire

du flasque annulaire ( 60).

44 Structure de grille et d'entrée de signal

selon la revendication 33, caractérisée en ce que les isola-

teurs ( 48, 54), les conducteurs ( 50, 55) le flasque ( 60) et l'anode ( 15) définissent un axe longitudinal central commun, et en ce que l'anode ( 15) et les surfaces annulaires ( 76,

78) sont perpendiculaires à cet axe.

45 Structure de grille et d'entrée de signal- selon la revendication 33, caractérisée en ce que la cathode

( 22) et la grille ( 24) sont mutuellement séparées d'une dis-

tance comprise environ entre 0,125 mm et 1,25 mm.

46 Structure de grille et d'entrée de signal

selon la revendication 33, caractérisée en ce que l'épais-

seur de la grille ( 24) s'élève jusqu'à une valeur de l'ordre

de 0,5 mm.

47 Structure de grille et d'entrée de signal selon la revendication 33, caractérisée en ce que la grille ( 24) comprend une zone active ( 80) dont l'aire est comprise

2 2

approximativement entre 4 cm et 103 cm 48 Structure de grille et d'entrée de signal selon la revendication 33, caractérisée en ce que la grille ( 24) est plane, et la zone active ( 80) de la grille est constituée par un ensemble d'éléments allongés et étroits ( 82), espacés régulièrement, ces éléments étant étroits

vis-à-vis de leur épaisseur axiale, et ces éléments allon-

gés sont courbés dans le plan de la grille ( 24).

49 Structure de grille et d'entrée de signal selon la revendication 33, caractérisée en ce que l'anode

( 15) est annulaire.

Structure d'entrée de signal à large bande ( 47), incorporée dans un tube à vide ( 10) modulé par un signal de commande de haute fréquence, ce tube comprenant une source de faisceau d'électrons ( 12), avec une électrode accélératrice ( 15) associée'au tube, une cathode émettrice

d'électrons ( 22) espacée par rapport à l'électrode accéléra-

trice, et permettant d'établir au cours du fonctionnement un potentiel continu élevé entre la cathode et l'électrode

accélératrice, et une grille ( 24) située entre ladite élec-

2527 È 005

trode ( 15) et la cathode ( 22), en étant distante de celles-ci, pour moduler le faisceau conformément au signal de commande,

caractérisée en ce qu'elle comprend: une structure d'isola-

teur extérieure annulaire ( 48) ayant des parties d'extrémité avant et d'extrémité arrière, la partie d'extrémité avant étant scellée à ladite électrode ( 15); une structure de conducteur de grille ( 50), annulaire et conductrice de l'électricité, ayant une partie d'extrémité arrière ( 51) scellée sur la partie d'extrémité arrière de la structure d'isolateur ( 48), et une partie d'extrémité avant ( 52) qui s'étend vers ladite électrode, à l'intérieur et à-distance de la structure d'isolateur annulaire ( 48), et en étant espacée par rapport à ladite électrode ( 15), la grille ( 24) étant montée sur la partie d'extrémité avant ( 52) de la structure de conducteur de grille ( 50); une structure de conducteur de cathode ( 55), conductrice de l'électricité et positionnée à l'intérieur et à distance de la structure de conducteur de grille ( 50); et une structure d'isolateur intérieure ( 54) qui supporte la structure de conducteur de cathode ( 55) sur la structure de conducteur de grille ( 50) , tandis que la structure de conducteur de cathode supporte la cathode ( 22) en position adjacente à la grille, et la

structure de conducteur de cathode ( 55) comporte une extré-

mité arrière ( 62) qui est en retrait de façon à être nota-

blement plus proche de ladite électrode ( 15) que ne l'est l'extrémité arrière ( 51) de la structure de conducteur de

grille ( 50).

51 Structure d'entrée de signal à large bande selon la revendication 50, caractérisée en ce que les structures d'isolateur extérieure et intérieure ( 48, 54)

ont une longueur axiale faible vis-à-vis de leur diamètre.

52 Structure d'entrée de signal à large bande

selon la revendication 50, caractérisée en ce que la struc-

ture de conducteur de grille ( 50) a une longueur axiale fai-

ble vis-à-vis de son diamètre, et en ce que la structure de conducteur de cathode ( 55) est annulaire et a une longueur

axiale approximativement égale à son diamètre maximal.

53 Structure d'entrée de signal à large bande

selon la revendication 50, caractérisée en ce que l'extrémi-

té arrière ( 51) de la structure de conducteur de grille ( 50) s'étend axialement en arrière de l'isolateur annulaire

extérieur ( 48).

54 Structure d'entrée de signal à large bande

selon la revendication 50, caractérisée en ce que la struc-

ture de conducteur de cathode ( 55) comme l'isolateur inté-

rieur ( 54) se trouvent axialement à l'intérieur de l'isola-

teur extérieur ( 48) et ont un diamètre de l'ordre de la moi-

tié du diamètre de l'isolateur extérieur ( 48).

Structure d'entrée de signal à large bande

selon la revendication 50, caractérisée en ce que la struc-

ture de conducteur de cathode ( 55) comporte une partie d'extrémité avant ( 67) de diamètre relativement faible et une partie d'extrémité arrière ( 62) de diamètre relativement

grand, et en ce que l'isolateur intérieur ( 54) est un élé-

ment annulaire qui est placé autour de la partie d'extrémité avant ( 67) de la structure de conducteur de cathode ( 55), en

étant espacé par rapport à cette partie.

56 Structure d'entrée de signal à large bande

selon la revendication 50, caractérisée en ce que l'extrémi-

té avant ( 52) de la structure de conducteur de grille ( 50) a'un diamètre réduit, et l'isolateur intérieur ( 54) et la structure de conducteur de cathode ( 55) sont plus petits

que ce diamètre réduit.

57 Structure d'entrée de signal à large bande

selon la revendication 50, caractérisée en ce que la struc-

ture de conducteur de cathode ( 55) comprend un élément de base annulaire et une partie de prolongement ( 68) qui

s'étend axialement à partir de l'élément de base en direc-

tion de la grille ( 24), cette partie de prolongement ( 68) se termine par une connexion à la cathode ( 22), et cette partie de prolongement comprend la structure d'isolateur

intérieure ( 54).

58 Structure d'entrée de signal à large bande

selon la revendication 57, caractérisée en ce que la struc-

ture de conducteur de grille ( 50) comporte une partie d'extrémité arrière ( 51) de grand diamètre et une partie annulaire ( 53), de diamètre relativement faible et formée d'un seul tenant avec le reste de la structure de conducteur de grille, cette partie annulaire étant espacée radialement vers l'intérieur par rapport à la partie de grand diamètre

( 51) et faisant saillie vers l'extrémité arrière de la structu-

*re de conducteur de grille ( 50).

59 Structure d'entrée de signal à large bande

selon la revendication 50, caractérisée en ce que la struc-

ture de conducteur de cathode ( 55) comprend une extrémité avant ( 67) qui s'étend vers ladite électrode ( 15) et qui a un diamètre réduit par rapport au reste de cette structure

de conducteur de cathode ( 55).

Structure d'entrée de signal à large bande selon la revendication 50, caractérisée en ce que l'extré-

mité arrière ( 51) de la structure de conducteur de grille

( 50) a un diamètre comparable à celui de l'isolateur exté-

rieur ( 48), et en ce que l'extrémité avant ( 52) de la struc-

ture de conducteur de grille ( 50) est diminuée jusqu'à un diamètre réduit, et la structure de conducteur de cathode

( 55) est positionnée axialement essentiellement à l'inté-

rieur de l'extrémité diminuée de la structure de conducteur

de grille ( 50).

61 Structure d'entrée de signal à large bande

selon la revendication 50, caractérisée en ce qu'elle com-

prend en outre des moyens de support de grille ( 25) asso-

ciés à l'extrémité avant ( 52) de la structure de conducteur de grille ( 50) pour maintenir de façon élastique et précise la grille ( 24) à une distance faible et prédéterminée de la cathode ( 22), et la grille est montée sur l'extrémité avant ( 52) de la structure de conducteur de grille ( 50), en bon contact électrique avec celle-ci, entre cette extrémité et

ladite électrode ( 15).

62 Structure d'entrée de signal à large bande selon la revendication 61, caractérisée en ce que les moyens de support de grille ( 25) comprennent un élément métallique annulaire ( 60) de longueur axiale notablement inférieure à

celle de la structure de conducteur de grille ( 50), cet élé-

ment et l'extrémité avant ( 52, 75) de la structure de conduc-

teur de grille ( 50) définissent des surfaces annulaires opposables ( 76, 78), les moyens de support ( 25) comprennent en outre un élément élastique annulaire ( 58), la grille ( 24) est emprisonnée, au voisinage de sa périphérie ( 77)>entre une première des surfaces annulaires ( 76, 78) et l'élément élastique ( 58), et cet élément élastique porte en outre sur

l'autre surface annulaire.

63 Structure d'entrée de signal à large bande selon la revendication 62, caractérisée en ce qu'une gorge ( 59) est définie dans la première des surfaces annulaires,

et cette gorge reçoit l'élément élastique ( 58) -

64 Structure d'entrée de signal à large bande

selon la revendication 63, caractérisée en ce que la profon-

deur de la gorge ( 59) est inférieure à celle de l'élément

élastique ( 58).

65 Structure d'entrée de signal à large bande selon la revendication 64, caractérisée en ce que l'élément

élastique consiste en une tresse métallique ( 58);.

66 Structure d'entrée de signal à large bande selon la revendication 62, caractérisée en ce que l'élément métallique annulaire ( 60) est monté sur l'extrémité avant ( 52, 75) de la structure de conducteur de grille ( 50) au

moyen de vis.

67 Structure d'entrée de signal à large bande

selon la revendication 50, caractérisée en ce que l'électro-

de d'accélération ( 15) comporte une ouverture.

2527005.

o 65 Tube à vide radiofréquencecaractérisé en ce qu'il comprend: une structure de canon à électrons ( 12) comportant une cathode thermoélectronique ( 22) et une anode ( 15) distante de la cathode, cette anode et cette cathode pouvant fonctionner avec une différence de potentiel électri- que ccnti Lue Le plusieurs kilovolts entre elles, pour former et accéléier entre elles un faisceau d'électrons; une grille

( 24) entre la cathode ( 22) et l'anode ( 15), dans une posi-

tion fixe située à une distance faible et prédéterminée de

la cathode ( 22), et recevant un signal de commande radiofré-

quence pour moduler en densité le faisceau, cette distance étant inférieure ou égale au vingtième du diamètre de la grille et la grille ( 24) ayant une épaisseur inférieure ou égale à la moitié de cette distance; des moyens d'entrée de signal à basse impédance ( 47) destinés à appliquer le signal

de commande de haute fréquence à la grille ( 24) et le poten-

tiel électrique continu à la cathode ( 22); et des moyens ( 25) destinés à supporter la grille dans ladite position fixe, de façon à absorber la dilatation relative tout en

maintenant avec précision la distance grille-cathode prédé-

terminée.

69 Tube à vide radiofréquence selon la revendica-

tion 68, caractérisé en ce que ladite distance est de l'ordre

du centième du diamètre de la grille ( 24).

70 Tube à vide radiofréquence selon la revendica-

tion 68, caractérisé en ce que la grille ( 24) à une zone active ( 80) dont le diamètre est de l'ordre de 2,5 cm ou plus.

71 Tube à vide radiofréquence selon la revendica-

tion 68, caractérisé en ce que les potentiels continus de plusieurs kilovolts s'élèvent jusqu'à une valeur de l'ordre

de 30 kilovolts.

72 Tube à vide radiofréquence selon la revendica-

tion 68, caractérisé en ce que la grille ( 24) consiste en

une forme de carbone résistant à la température.

73 Tube à vide radiofréquence selon la revendica-

tion 68, caractérisé en ce que le faisceau est accéléré le long d'un chemin linéaire, et en ce que des moyens de sortie à circuit inductif ( 26) sont établis le long du chemin du faisceau, grâce à quoi le passage du faisceau modulé en den-

sité au niveau des moyens de sortie ( 26) induit dans ce cir-

cuit un signal de sortie radiofréquence qui correspond au

signal de commande.

74 Tube à vide radiofréquence selon la revendica-

tion 73, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une structure de collecteur ( 20), distante de l'anode ( 15), l'anode comporte une ouverture, le faisceau traverse cette ouverture en direction du collecteur ( 20), et les moyens de sortie à circuit inductif ( 26) sont positionnés entre

l'anode ( 15) et la structure de collecteur.