FR2691286A1 - Tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant pour des ondes millimétriques et son procédé de fabrication. - Google Patents
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Abstract
Un tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant destiné à amplifier un signal haute fréquence d'ondes millimétriques est prévu et il comporte une structure laminée comprenant une pluralité de plaques conductrices magnétiques et non magnétiques (16, 18) qui sont formées ensemble en alternance et d'un seul tenant. Le tube comporte des surfaces sensiblement planes (32) auxquelles peut être fixé un dissipateur de chaleur (34). Les plaques non magnétiques (18) comportent chacune une fente (24) qui constitue une cavité résonnante et une partie des plaques magnétiques (16) comportent une encoche (22) qui couple les cavités. Un champ magnétique induit dans le tube assure une focalisation d'un faisceau électronique projeté au travers d'un tunnel (14) qui traverse chacune des cavités (26). Le tube d'amplification peut être configuré en vue d'une utilisation en tant que tube à ondes progressives à cavités couplées ou que klystron.
Description
i La présente invention concerne des tubes d'amplification micro-ondes
tels que des tubes à ondes progressives ou que des klystrons et plus particulièrement, un tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant destiné à amplifier des signaux micro-ondes dans la plage des longueurs d'ondes millimétriques. Les tubes d'amplification micro-ondes tels que les tubes à ondes progressives ou que les klystrons sont bien connus de l'art Ces tubes micro-ondes sont prévus pour augmenter le gain ou amplifier un signal haute fréquence dans la plage des fréquences micro-ondes Un tube à ondes progressives à cavités couplées comporte typiquement une série de cavités accordées qui sont reliées ou couplées au moyen d'iris formés entre les cavités Un signal haute fréquence micro-ondes induit dans le tube se propage au travers du tube en traversant chacune des cavités couplées Un tube à ondes progressives à cavités couplées typique peut comporter jusqu'à trente cavités individuelles qui sont couplées de cette manière La voie de cheminement que le signal haute fréquence prend lorsqu'il traverse le tube réduit la vitesse effective du signal qui se déplace de telle sorte qu'il peut être traité L'onde à vitesse réduite formée par un tube à cavités couplées de ce type est
connue en tant que "onde lente".
Chacune des cavités est en outre reliée au moyen d'un tunnel à faisceau qui s'étend sur la longueur du tube Afin de produire un signal de sortie haute fréquence amplifié, un faisceau d'électrons doit être projeté au travers du tunnel à faisceau Le faisceau est guidé par des champs magnétiques qui sont formés dans la région de tunnel Le faisceau d'électrons interagit avec le signal haute fréquence pour produire l'amplification souhaitée La largeur de bande des fréquences du signal de sortie haute fréquence résultant peut être modifiée en altérant les dimensions des cavités et l'intensité du signal de sortie haute fréquence peut être modifiée en altérant la tension
et le courant du faisceau.
Un tube d'amplification haute fréquence peut utiliser soit une "pièces polaires d'un seul tenant" soit une "pièce polaire rapportée" La pièce polaire est typiquement réalisée en un matériau magnétique qui canalise les flux magnétiques dans le tunnel à faisceau Une pièces polaires d'un seul tenant fait partie de l'enveloppe sous vide s'étendant vers l'intérieur en direction de la région de faisceau tandis qu'une pièce polaire rapportée se situe complètement à l'extérieur de l'enveloppe sous vide du tube. Le champ magnétique qui est induit dans la région de tunnel est obtenu à partir de lignes de flux qui s'étendent radialement au travers des pièces polaires depuis des aimants situés à l'extérieur de la région du tube Ce type de focalisation par faisceau électronique est connu en tant que focalisation par aimants permanents périodiques Lorsque les pièces polaires constituent une partie du tunnel ainsi que de la paroi de cavité, le flux magnétique dans la région de faisceau peut conduire à des valeurs de rigidité de faisceau importantes, soit Xp/L, soit une condition souhaitable pour focaliser des faisceaux Pour cette raison, des tubes d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant ont la préférence par rapport à des
tubes à pièces polaires rapportées.
Les klystrons sont similaires à des tubes à ondes progressives à cavités couplées en ce qu'ils peuvent comprendre un certain nombre de cavités au travers desquelles un faisceau électronique est projeté Le klystron amplifie la modulation sur le faisceau d'électrons afin de produire un faisceau hautement groupé contenant un courant haute fréquence Un klystron diffère d'un tube à ondes progressives à cavités couplées en ce que les cavités ne sont généralement pas couplées Cependant, certaines cavités du klystron peuvent être couplées de telle sorte que plus d'une cavité puisse interagir avec le faisceau électronique Ce type particulier de klystron est connu en tant que circuit de
sortie à interaction étendue.
Un problème significatif rencontré avec ces tubes d'amplification haute fréquence est constitué par l'évacuation efficace de la chaleur Lorsque le faisceau électronique transite au travers des cavités du tube, l'énergie thermique résultant des électrons parasites qui interceptent les parois du tunnel doit être ôtée du tube afin d'empêcher des modifications de la réluctance dans le matériau magnétique, une déformation thermique des surfaces des cavités ou une fusion de la paroi des tunnels Afin d'ôter la chaleur, des plaques en cuivre sont habituellement jointes à la partie du matériau magnétique qui conduit la chaleur jusqu'à un dissipateur de chaleur Ce cuivre abaisse la valeur de résistance thermique de la voie thermique
et maintient plus facilement la température du tunnel au-
dessous de niveaux dangereux La longueur de la voie thermique minimum dans des cavités cylindriques typiques est le rayon de
la cavité.
Un problème supplémentaire rencontré avec les tubes d'amplification haute fréquence consiste en ce qu'il devient plus difficile de les construire afin d'amplifier des signaux haute fréquence dans la plage des longueurs d'onde millimétriques du spectre micro-ondes ou des ondes millimétriques Ces signaux à longueur d'onde extrêmement courte nécessitent des tolérances
précises lors de la formation des cavités et des iris de couplage.
Il est bien connu que dans une structure micro-ondes périodique, une augmentation de la variation période par période des dimensions internes (celles vues par les champs haute fréquence) aboutit à une augmentation des réflexions haute fréquence à l'intérieur du tube Ceci à son tour conduit à des adaptations d'impédance dégradées entre le tube et le guide d'ondes d'entrée haute fréquence et à des valeurs de périodicité inférieures à celles qui se produiraient sinon Ces facteurs conduisent à des valeurs de gain réduites susceptibles d'être obtenues par le tube Ainsi, du fait que les dimensions nominales des parties diminuent lorsque les fréquences augmentent, la dimension des variations période par période doit également diminuer. Dans les tubes d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant de l'art antérieur, des parties magnétiques et non magnétiques sont habituellement usinées individuellement, empilées puis brasées ensemble Dans des tubes conçus pour fonctionner à des longueurs d'onde millimétriques, les variations des dimensions période par période sont souvent déterminées non seulement par les tolérances mises en jeu pour les parties individuelles mais également par des non uniformités des régions brasées entre les parties A des fréquences plus élevées pour lesquelles davantage de périodes et par conséquent davantage de parties sont habituellement nécessaires, il devient davantage difficile ou plus coûteux d'éviter la constitution de tolérances le long de l'empilement, tout particulièrement si des plaques de cuivre doivent être ajoutées aux pièces polaires afin d'améliorer la
conductivité thermique le long de la paroi de la cavité.
Par conséquent, des tubes d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant deviennent moins utiles lorsque les fréquences de fonctionnement ainsi que le nombre de parties augmentent Le plus souvent, le tube est usiné à partir d'un unique bloc de cuivre en utilisant une technique d'usinage par décharges afin de contrôler le problème de variation des dimensions Ensuite, un circuit magnétique distinct est glissé sur le tube et est brasé sur celui-ci si une focalisation à
aimants permanents périodiques de faible poids est souhaitée.
Cependant, si l'on élimine la pièces polaires d'un seul tenant et l'introduction qui s'ensuit d'un flux magnétique au niveau de la paroi du tunnel, la propriété de focalisation souhaitable des tubes d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant est perdue Le rapport Xp/L est réduit de façon significative et seulement des tensions de faisceau plus
importantes peuvent être focalisées.
Ainsi, il serait souhaitable de proposer un tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant pour amplifier un signal haute fréquence d'ondes millimétriques comportant des pièces polaires s'étendant complètement ou au moins partiellement jusqu'à la paroi de tunnel afin d'assurer une focalisation de faisceau souhaitable Il serait également souhaitable de proposer un tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant comportant des plaques en cuivre en contact avec les pièces polaires le long de la paroi des cavités afin d'améliorer l'évacuation de la chaleur hors de la paroi du tunnel Il serait en outre souhaitable de proposer un procédé relativement peu coûteux de fabrication d'un tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un
seul tenant présentant les caractéristiques mentionnées ci-
avant et qui élimine les effets nuisibles de la constitution de tolérances. Par conséquent, un objet principal de la présente invention consiste à proposer un tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant qui amplifie un signal haute fréquence d'ondes millimétriques et qui comporte des pièces polaires s'étendant jusqu'à la paroi de tunnel afin
d'améliorer la focalisation du faisceau.
Un autre objet de la présente invention consiste à proposer un tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant qui amplifie un signal haute fréquence d'ondes millimétriques et qui comporte des plaques en cuivre en contact avec les pièces polaires le long de la paroi des cavités afin d'améliorer la robustesse thermique et de minimiser la déformation thermique des surfaces des cavités, la variation de réluctance du matériau magnétique et la fusion de la paroi de tunnel qui pourraient résulter d'un fonctionnement à température élevée. Encore un autre objet de la présente invention consiste à proposer un procédé à faible coût de réalisation d'un tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant qui élimine les effets nuisibles de constitution de tolérances. Lors de la réalisation de ces objets ainsi que d'autres, on propose un tube d'amplification haute fréquence comportant une structure laminée comprenant une pluralité de plaques magnétiques et non magnétiques qui sont formées ensemble en alternance et d'un seul tenant La structure présente des surfaces externes sensiblement planes et un tunnel à faisceau interne Une pluralité d'aimants sont prévus et ils forment un champ magnétique présentant des lignes de flux s'étendant en premier au travers des plaques magnétiques puis à l'intérieur du tunnel Les surfaces planes sont prévues sur des bords de la structure et elles permettent la fixation de dissipateurs de chaleur par contact avec des surfaces planes du circuit Les plaques non magnétiques comportent chacune une ou plusieurs fentes qui constituent une cavité de résonance après fixation des dissipateurs thermiques Le tunnel à faisceau s'étend au travers de chacune des plaques magnétiques et traverse chacune des cavités, ce qui permet la projection du faisceau électronique au travers L'utilisation d'une configuration plane est compatible avec le but de construction à faible coût tandis que l'on obtient
la géométrie nécessaire pour l'amplification haute fréquence.
Les plaques non magnétiques contribuent à l'évacuation de la
chaleur hors de la structure.
Selon un premier mode de réalisation de la présente invention, certaines plaques magnétiques sont munies d'une encoche et les encoches couplent les cavités La position des encoches alterne entre un premier bord qui coïncide avec une première surface plane et un second bord qui coïncide avec une seconde surface plane qui est opposée à la première surface plane Selon une variante, les positions des encoches coïncident toutes avec une unique surface plane Une combinaison entre les première et seconde alternatives est également possible et l'on peut avoir une première partie des encoches qui coïncident avec la première surface plane et une seconde partie des encoches qui coïncident avec la seconde surface plane Dans ces divers modes de réalisation de la présente invention, le tube d'amplification haute fréquence comprend un tube à ondes progressives à cavités couplées. Selon un second mode de réalisation de la présente invention, les encoches ne sont pas présentes et les cavités restent non couplées Dans ce mode de réalisation, le tube
d'amplification haute fréquence comprend un klystron.
Un procédé de fabrication d'un tube d'amplification haute fréquence selon la présente invention comprend tout d'abord l'étape qui consiste à assembler en alternance une pluralité de plaques magnétiques et non magnétiques ensemble selon une structure laminée formée d'un seul tenant Des encoches peuvent être découpées dans certaines sélectionnées des plaques magnétiques, lesquelles s'étendent partiellement à l'intérieur des plaques non magnétiques adjacentes Le bord sélectionné peut soit alterner entre un premier côté de la structure et un second côté de la structure qui est opposé au premier côté soit être situé en totalité le long d'un côté Puis une ou plusieurs fentes sont découpées au travers de certaines sélectionnées des plaques non magnétiques Les fentes constituent les cavités accordées et les encoches couplent les cavités une fois qu'un dissipateur de chaleur plan est installé sur le côté ou sur les
côtés de la structure.
Une compréhension davantage complète du tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant pour des fréquences d'ondes millimétriques de la présente invention est assurée à l'homme de l'art ainsi qu'une prise de conscience des avantages et objets supplémentaires qui s'y
rapportent, ceci en considérant la description détaillée qui suit
du mode de réalisation particulier Référence est faite aux
dessins annexés qui sont tout d'abord décrits brièvement.
La figure 1 est une vue en perspective d'un tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant de la présente invention; la figure 2 est une vue en perspective partielle du tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant, les lignes de flux magnétique et les lignes de flux de chaleur étant représentées; la figure 3 est une vue en perspective d'une plaque non magnétique désassemblée, un trou de pilotage étant mis en évidence; la figure 4 est une vue éclatée du tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant de la figure 1; la figure 5 est une vue en coupe de l'intérieur du tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant, cette vue étant prise selon une coupe 5-5 de la figure 2 la figure 6 est une vue en perspective partielle d'un tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant pour un fonctionnement de klystron; et la figure 7 est une vue de côté en coupe d'un tube d'amplification haute fréquence assemblé sur un canon à
électrons et collecteur.
Sur les figures 1 et 4 est représenté un tube
d'amplification haute fréquence 10 selon la présente invention.
Le tube 10 est réalisé à partir d'une structure laminée comprenant une pluralité de plaques non magnétiques 18 et de plaques magnétiques 16 qui sont assemblées ensemble en alternance et formées d'un seul tenant Le tube assemblé 10 est allongé et de forme générale rectangulaire, il comporte des plaques d'extrémité 12 disposées au niveau de l'une et l'autre extrémités, un premier côté 23, une second côté 25 opposé au premier côté 23, un troisième côté 27 et un quatrième côté 29
opposé au troisième côté 27 Comme décrit ultérieurement ci-
après, un faisceau électronique produit au niveau d'une extrémité du tube 10 progresse au travers d'une pluralité de cavités formées dans le tube à ondes progressives et sort depuis une
extrémité opposée du tube à ondes progressives.
Chacune des plaques magnétiques 16 et des plaques non magnétiques 18 présente une forme générale rectangulaire Le matériau qui a la préférence pour les plaques magnétiques 16 est le fer Les plaques magnétiques 16 également connues en tant que pièces polaires comportent une encoche 22 ménagée au niveau d'un bord L'encoche 22 représentée sur les dessins est de forme générale rectangulaire et elle s'étend sur moins de la moitié de la largeur de la pièce polaire Cependant, on peut prévoir que des conformations d'encoche autres telles que
circulaires peuvent être avantageusement utilisées.
La position de l'encoche pour chaque pièce polaire 16 doit alterner entre le bord correspondant au premier côté 23 et le bord correspondant au second côté 25 Comme on peut mieux le voir sur la figure 4, la position de l'encoche 22 dans une pièce
polaire 16, apparaît comme étant au niveau du premier côté 23.
La pièce polaire suivante 162 comporte une encoche 22 disposée au niveau du second côté 25 La troisième pièce polaire 163 comporte à nouveau l'encoche 22 au niveau du premier côté 23, de façon similaire à la pièce polaire 161 Selon une variante, les positions des encoches peuvent toutes être définies sur un unique côté du tube à ondes progressives 10 ou peuvent être une combinaison des deux configurations, soit une partie des encoches 22 disposées au niveau du premier côté 23 et une
partie des encoches 22 disposées au niveau du second côté 25.
Selon encore un autre mode de réalisation, une unique pièce polaire 16 peut comporter plus d'une encoche 22, tel qu'une
encoche au niveau des deux extrémités de la pièce polaire.
Comme il sera davantage décrit ci-après, ces encoches
constituent une voie de couplage pour les cavités voisines.
Les plaques non magnétiques 18 sont positionnées de manière à être adjacentes aux pièces polaires 16 et à alterner avec les pièces polaires Le matériau qui a la préférence pour les plaques non magnétiques 18 est le cuivre Chacune des plaques non magnétiques 18 comporte une ou plusieurs fentes internes 24 Chaque fente 24 présente la forme générale d'un parallélépipède qui s'étend en totalité au travers de la plaque 18 depuis le premier bord 23 jusqu'au second bord 25 La fente 24 pourrait également présenter une section en coupe ovale Selon une variante, la fente 24 peut s'étendre entre le troisième côté 27 et le quatrième côté 29 La direction de la fente pourrait également alterner entre une première direction s'étendant entre les premier et second côtés 23 et 25 et une seconde direction s'étendant entre les côtés 27 et 29 Ces fentes 24 constituent
une cavité accordée 26.
Il ressort de la figure 4 que moyennant les pièces polaires 16 et les plaques non magnétiques 18 alternées et formées d'un seul tenant ensemble, il y a une voie continue qui traverse le tube 10 de manière à s'étendre au travers de chaque cavité et à couper chaque encoche située dans une cavité adjacente Cette
voie est également visible dans le dessin en coupe de la figure 5.
Un tunnel à faisceau électronique 14 s'étend en totalité sur la longueur du tube 10 Le tunnel 14 présente une conformation de forme générale circulaire et il traverse chacune des cavités 26 en reliant en outre les cavités Le tunnel à faisceau constitue une voie pour la projection d'un faisceau
électronique au travers du tube à cavités couplées terminé 10.
Moyennant les cavités 26 couplées au moyen des encoches 22 comme décrit ci-avant, le tube 10 fonctionne en tant qu'amplificateur de tube à ondes progressives à cavités couplées En fonctionnement, le faisceau électronique interagit
avec un signal haute fréquence qui traverse les cavités couplées.
De l'énergie en provenance du faisceau est transférée au signal haute fréquence afin d'augmenter la puissance du signal haute fréquence. Chacune des pièces polaires 16 et des plaques non magnétiques 18 comporte des bords qui affleurent le premier côté 23 et le second côté 25 Comme décrit davantage ci-après, le premier côté 23 et le second côté 25 constituent une surface plane 32, 32 ' destinée à permettre la fixation d'un dissipateur de chaleur 34 Le troisième côté 27 et le quatrième côté 29 affleurent les autres bords de chacune des plaques non magnétiques 18 et certaines des pièces polaires 16 Cependant, certaines individuelles des pièces polaires 16 s'étendent à l'extérieur depuis le troisième côté 27 et depuis le quatrième côté 29 de manière à constituer des oreilles 36 La combinaison de la surface qui affleure 38 et des oreilles 36 constitue une position de montage 38 pour l'installation d'aimants 42 Les aimants 42 représentés sur la figure 2 sont sensiblement rectangulaires Cependant, d'autres formes d'aimant telles que
des formes cylindriques peuvent être avantageusement utilisées.
Comme représenté sur la figure 2, les aimants 42 sont disposés à l'intérieur des positions de montage 38 par rapport au tube à ondes progressives 10 de manière à produire un champ magnétique comportant des lignes de flux 44 traversant les pièces polaires 16 Les lignes de flux s'étendent au travers des pièces polaires 16, sautent au travers des plaques non magnétiques 18 dans la pièce polaire adjacente 16 Les lignes de flux 44 traversent également le tunnel à faisceau 14 pour produire une focalisation pour le faisceau électronique Les lignes de flux magnétique 44 sautent alors au travers de l'espace formé par l'encoche 22 et reviennent au travers de la cavité adjacente 26 dans la première pièce polaire 16 Il ressort que la surface de dissipateur de chaleur 32 peut être déplacée plus près du tunnel 14 en modifiant la forme des fentes 24 et des encoches 22, soit en améliorant encore la capacité de traitement
de la chaleur du tube 10.
Sur la figure 6 est représenté un autre mode de réalisation dans lequel le tube 10 peut fonctionner en tant que klystron Une partie des plaques magnétiques 16 sont dépourvues d'encoches Lorsque le faisceau électronique traverse le tube 10, un champ électromagnétique est formé à l'intérieur des cavités 26, lequel produit un signal haute fréquence Comme il est connu de l'art, une partie des cavités 26 peuvent être couplées au moyen des encoches 22 de manière à fonctionner en tant que circuit de sortie à interaction étendue pour une largeur de bande améliorée. Afin d'assembler un tube d'amplification haute fréquence de la présente invention, une structure laminée comportant des plaques magnétiques et non magnétiques de forme générale rectangulaire doit être formée Chacune des plaques magnétiques et non magnétiques comporte un trou d'alignement central Un tube en molybdène à parois minces est inséré au travers de chacun des trous d'alignement de telle sorte que les plaques alternées puissent être alignées ensemble Une fois que les plaques sont assemblées, elles sont formées d'un seul tenant ensemble selon la structure laminée par brasage ou au moyen de toute autre technique de jonction Chacune des plaques non magnétiques comporte en outre un trou de pilotage 52 s'étendant depuis le bord associé au premier côté 23 jusqu'au bord associé au second côté 25 Un trou de pilotage typique 52 ménagé dans une plaque non magnétique désassemblée 18 est représenté sur la figure 3 Une fois que la structure des plaques magnétiques et non magnétiques brasées ensemble est formée selon une unité d'un seul tenant, les trous de pilotages 52 s'étendent au travers d'une largeur de la structure et constituent une mécanisme de
découpe des cavités, comme décrit davantage ci-après.
L'étape suivante consiste à réduire les bords exposés du tube rectangulaire 10 selon une conformation appropriée On suppose que ceci est effectué par l'intermédiaire de techniques de fraisage classiques Une fois que les côtés sont taillés à angle droit, les encoches souhaitées 22 sont usinées à l'intérieur des côtés 23 et 25 Les encoches s'étendent en totalité sur la largeur des pièces polaires 16 et s'étendent partiellement à
l'intérieur de chaque plaque non magnétique adjacente 18.
Comme il est connu de l'art, la technique d'usinage par enlèvement de copeaux qui a la préférence dépend des exigences
de tolérances souhaitées.
Après que les encoches 22 sont formées, les cavités 26 peuvent être usinées Le procédé d'usinage préféré des cavités
26 s'effectue en utilisant un usinage par étincelage par fil.
Moyennant cette technique, un fil est alimenté au travers des trous de pilotage 52 afin d'ôter par usinage le matériau de cuivre non souhaité, ce qui laisse la fente 24 sans effectuer un usinage au travers de la paroi de la cavité Cette étape est répétée pour former chacune des cavités 26 dans le tube -10 Après que les cavités 26 sont formées, une voie continue est produite du fait
des encoches 22 qui joignent les cavités 26.
La technique d'usinage par étincelage par fil est ensuite utilisée pour tailler à angle droit le premier côté 23 et le second côté 25 afin de produire les surfaces de dissipateur de chaleur 32, 32 ' La technique d'usinage par étincelage par fil peut également être utilisée pour ôter les parties latérales des pièces polaires 16 et des plaques non magnétiques 18 en laissant seulement les oreilles exposées 36 Si on le souhaite, cette dernière étape peut être réalisée de façon à laisser des oreilles toutes les trois pièces polaires, comme représenté sur la figure 1, ou toutes les deux pièces polaires, comme représenté sur la figure 2 Le tube en molybdène est également ôté au moyen de la technique d'usinage par étincelage par fil et l'outil est utilisé pour former le tunnel à faisceau électronique
14.
L'étape finale de formation du tube 10 consiste à ménager un orifice d'entrée et un orifice de sortie dans chacune des plaques d'extrémité 12 Ces orifices permettent au signal haute fréquence d'entrer dans le tube 10 et d'en sortir Les orifices peuvent également être formés au moyen de techniques de fraisage ou d'usinage par étincelage classiques Le tube à ondes progressives terminé 10 peut alors se voir fixer des dissipateurs de chaleur 34 aux surfaces de dissipateur de
chaleur 32.
Afin de mettre en fonctionnement le tube d'amplification haute fréquence à pièces polaires d'un seul tenant 10, le tube doit être assemblé avec d'autres circuits similaires selon un assemblage d'amplificateur complet Un circuit d'adaptation peut être ajouté au tube à cavités couplées terminé 10 afin d'adapter l'impédance haute fréquence entre l'orifice d'entrée haute fréquence et le tube lui-même Le circuit d'adaptation est
typiquement usiné dans une partie du tube à cavités couplées 10.
Le tube 10 peut ensuite être assemblé, avec d'autres sections de tube comme représenté sur la figure 7, à un canon à électrons 62 et à un collecteur de faisceau électronique 64 Le canon à électrons 62 comporte une cathode 63 qui réalise un chauffage jusqu'à émettre des électrons Les électrons sont focalisés selon un faisceau 66 par le champ magnétique produit dans le tunnel à faisceau 14 du tube 10 Le collecteur 64 reçoit et dissipe les
électrons après qu'ils sortent du tube 10.
Il apparaîtra à l'homme de l'art que l'utilisation d'un tube d'amplification haute fréquence présentant une structure laminée et dessurfaces généralement planes fait que le tube s'avère relativement peu coûteux à construire Les plaques en cuivre qui forment les fentes assurent une robustesse thermique supplémentaire du fait qu'elles conduisent la chaleur depuis le tunnel à faisceau jusqu'au dissipateur de chaleur La géométrie souhaitée pour les fréquences d'ondes millimétriques peut être
obtenue avec précision sans constitution de tolérances.
Un mode de réalisation particulier d'un tube à ondes progressives à cavités couplées pour les fréquences d'ondes millimétriques a donc été décrit et il apparaîtra à l'homme de l'art que les objets et avantages mis en exergue ci-avant quant au système concerné ont été atteints L'homme de l'art appréciera également que diverses modifications, adaptations et autres modes de réalisation de l'invention puissent être mis en oeuvre tout en restant dans le cadre et dans l'esprit de la présente invention Par exemple, d'autres procédés d'usinage de précision tels qu'un perçage ou qu'un fraisage peuvent être utilisés en lieu et place de la technique d'usinage par étincelage par fil Comme il est connu de l'art, les dimensions des composants dépendent de la plage de fréquences du signal haute fréquence qui doit être amplifié Ces dimensions peuvent être modifiées de façon notable pour produire des signaux de
fréquence haute fréquence et des niveaux haute fréquence autres.
En outre, il apparaît également que les fentes 24 peuvent être ménagées dans les pièces polaires 16 ainsi que dans les plaques non magnétiques 18 et que les encoches 22 peuvent être ménagées dans les plaques non magnétiques aussi bien que dans5 les pièces polaires, selon les souhaits d'obtention de caractéristiques de tube souhaitées Des fentes multiples 24
peuvent également être formées dans les plaques non magnétiques individuelles 18 ou dans les pièces polaires individuelles 16.
Claims (27)
1 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) destiné à amplifier un signal micro-ondes, caractérisé en ce qu'il comprend: une structure laminée comprenant une pluralité de plaques magnétiques ( 16) et une pluralité de plaques non magnétiques électriquement conductrices ( 18) qui sont formées ensemble en alternance et d'un seul tenant; un moyen pour induire un champ magnétique dans ladite structure laminée présentant des lignes de flux ( 44) qui s'étendent au travers desdites plaques magnétiques ( 16); et une surface plane ( 32) prévue sur au moins un côté ( 23) de ladite structure laminée, ladite surface plane ( 32) permettant la
fixation d'un dissipateur de chaleur ( 34) sur elle-même.
2 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un tunnel à faisceau ( 14) ménagé au travers de ladite structure et permettant la projection au travers d'un faisceau électronique. 3 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites plaques non magnétiques ( 18) comportent chacune une fente ( 24), lesdites fentes ( 24) constituant chacune une cavité résonante ( 26), lesdites plaques magnétiques ( 16) comportant une encoche ( 22),
lesdites encoches ( 22) couplant lesdites cavités ( 26).
4 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit tunnel à faisceau
( 14) intersecte lesdites cavités ( 26).
Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une position desdites encoches ( 22) ménagées dans lesdites plaques magnétiques ( 16) est en alternance sur un premier bord ( 23) et sur un second bord
( 25) opposé audit premier bord ( 23).
6 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit premier bord ( 23)
coïncide avec ladite surface plane ( 32).
7 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite fente ( 24) présente une conformation de forme générale parallélépipédique et s'étend depuis ledit premier bord ( 23) jusqu'audit second bord
( 25) dans lesdites plaques non magnétiques ( 18).
8 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une position de chacune desdites encoches ( 22) ménagées dans lesdites plaques magnétiques ( 16) coïncide avec un premier bord ( 23) comportant
ladite surface plane ( 32).
9 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une position d'une première partie desdites encoches ( 22) ménagées dans lesdites plaques magnétiques ( 16) coïncide avec ladite surface plane ( 32) et une seconde partie desdites encoches ( 22) coïncide avec une seconde
surface plane ( 32 ') opposée à ladite première surface plane ( 32).
10 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacune desdites plaques non magnétiques ( 18) comprend en outre un trou de pilotage ( 52), lesdits trous de pilotage ( 52) contribuant à la formation
desdites fentes ( 24).
11 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une première partie desdites fentes ( 24) s'étend au travers desdites plaques non magnétiques ( 18) suivant une première direction générale et une seconde partie desdites fentes ( 24) s'étend au travers desdites plaques non magnétiques ( 16) suivant une seconde direction générale qui est perpendiculaire à ladite première direction générale. 12 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites plaques non
magnétiques ( 16) sont réalisées en cuivre.
13 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dissipateur de chaleur ( 34) fixé à ladite surface plane ( 32), lesdites plaques non magnétiques ( 18) conduisant de la chaleur depuis ledit tunnel à faisceau ( 14) jusqu'audit dissipateur de
chaleur ( 34).
14 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'induction comprend des aimants permanents ( 42) couplés auxdites plaques
magnétiques ( 16).
Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites plaques non magnétiques comportent chacune au moins une fente ( 24), lesdites fentes ( 24) constituant chacune une cavité résonnante ( 26), une partie desdites plaques magnétiques et non magnétiques ( 16, 18) comportant une encoche, lesdites encoches
( 22) couplant lesdites cavités ( 26).
16 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que: lesdites plaques non magnétiques ( 18) comportent chacune au moins une fente ( 24), lesdites fentes ( 24) constituant chacune une cavité résonnante ( 26), une partie desdites plaques magnétiques ( 16) comportant une encoche ( 22),
lesdites encoches ( 22) couplant lesdites cavités ( 26).
17 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 16, caractérisé en ce que ledit tube ( 10) assure un
fonctionnement de klystron.
18 Tube d'amplification haute fréquence ( 10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit tube ( 10) constitue un amplificateur de tube à ondes progressives à cavités couplées. 19 Tube électronique à ondes millimétriques ( 10) comportant au moins une paire de cavités couplées ( 26), caractérisé en ce qu'il comprend: un iris pour coupler lesdites cavités couplées ( 26) situées au niveau d'un bord d'une pièce polaire magnétique ( 16); et un dissipateur de chaleur plan ( 34) qui forme une paroi
dudit iris.
20 Tube électronique à ondes millimétriques ( 10) selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité de plaques non magnétiques ( 18), lesdites plaques non magnétiques ( 18) étant formées en alternance et d'un seul
tenant avec une pluralité desdites pièces polaires ( 16).
21 Tube électronique à ondes millimétriques ( 10) selon la revendication 20, caractérisé en ce que chacune desdites plaques non magnétiques ( 18) comporte une fente ( 24), lesdites fentes ( 24) constituant chacune lesdites cavités ( 26), lesdites plaques magnétiques ( 16) comportant chacune une encoche ( 22),
ladite encoche ( 22) couplant lesdites cavités ( 26).
22 Tube électronique à ondes millimétriques ( 10) selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: une première surface plane ( 32) ménagée sur un côté dudit tube ( 10) et une seconde surface plane ( 32 ') ménagée sur un autre côté dudit tube, chacune desdites surfaces planes ( 32, 32 ')
recevant ledit dissipateur de chaleur plan ( 34).
23 Tube électronique à ondes millimétriques ( 10) selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: un tunnel à faisceau ( 14) prévu au travers de chacune desdites plaques magnétiques et non magnétiques ( 16, 18) et traversant chacune desdites cavités ( 26), ledit tunnel à faisceau ( 14) permettant la projection au travers d'un faisceau électronique. 24 Tube électronique à ondes millimétriques ( 10) selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'une position desdites encoches ( 22) ménagées dans lesdites plaques magnétiques ( 16) alterne entre un premier bord ( 23) coïncidant avec ladite première surface plane ( 32) et un second bord ( 25) coïncidant
avec ladite seconde surface plane ( 32 ').
Tube électronique à ondes millimétriques ( 10) selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'une position desdites encoches ( 22) ménagées dans lesdites plaques magnétiques ( 16)
coïncide avec ladite première surface plane ( 32).
26 Tube électronique à ondes millimétriques ( 10) selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'une position d'une première partie desdites encoches ( 22) ménagées dans lesdites plaques magnétiques ( 16) coïncide avec ladite première surface plane ( 32) et une seconde partie desdites encoches ( 22) coïncide
avec ladite seconde surface plane ( 32 ').
27 Tube électronique à ondes millimétriques ( 10) selon la revendication 24, caractérisé en ce que lesdites plaques non
magnétiques ( 18) sont réalisées en cuivre.
28 Tube électronique à ondes millimétriques ( 10) selon la revendication 26, caractérisé en ce que ledit tube ( 10) amplifie un signal micro-ondes haute fréquence dans une plage
de longueurs d'onde millimétriques.
29 Procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives à cavités couplées et à pièces polaires d'un seul tenant ( 10) pour amplifier un signal haute fréquence d'ondes millimétriques, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: assemblage en alternance d'une pluralité de plaques magnétiques et de plaques non magnétiques ( 16, 18) ensemble; formation d'un seul tenant desdites plaques ( 16, 18) ensemble selon une structure laminée; et formation d'une surface sensiblement plane ( 32) sur au
moins un côté ( 23) de ladite structure laminée.
Procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives à cavités couplées et à pièces polaires d'un seul tenant ( 10) selon la revendication 29, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les étapes de: usinage d'une encoche ( 22) dans un bord sélectionné ( 23, ) de certaines sélectionnées desdites plaques magnétiques ( 16) et extension partielle à l'intérieur desdites plaques non magnétiques ( 18) adjacentes auxdites plaques magnétiques ( 16): et usinage d'une fente ( 24) au travers de chacune desdites plaques non magnétiques ( 18), chacune desdites fentes ( 24) constituant une cavité ( 26), lesdites encoches ( 22) couplant
lesdites cavités ( 26).
31 Procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives à cavités couplées et à pièces polaires d'un seul tenant ( 10) selon la revendication 30, caractérisé en ce que ledit bord sélectionné ( 23, 25) alterne entre un premier côté ( 23) dudit empilement et un second côté ( 25) qui est opposé audit premier
côté ( 23).
32 Procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives à cavités couplées ( 10) selon la revendication 31, caractérisé en ce que lesdites plaques ( 16, 18) comprennent en outre: un trou de guidage ( 52) ménagé au travers de chacune desdites plaques ( 16, 18), dans lequel ladite étape d'assemblage en alternance desdites plaques ( 16, 18) comprend en outre la mise en coopération de chacun desdits trous de guidage ( 52) avec un
unique tube en molybdène ( 10).
33 Procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives à cavités couplées ( 10) selon la revendication 32, caractérisé en ce que lesdites plaques non magnétiques ( 18) comprennent en outre: un trou de pilotage ( 52) s'étendant entre ledit premier côté ( 23) et ledit second côté ( 25), dans lequel ladite étape d'usinage d'une fente ( 24) comprend en outre l'utilisation dudit trou de pilotage ( 52) en
tant que point d'initialisation de l'usinage.
34 Procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives à cavités couplées ( 10) selon la revendication 33, caractérisé en ce que ladite structure laminée comprend en outre: une première surface plane ( 32) ménagée sur ledit premier côté ( 23) et une seconde surface plane ( 32 ') ménagée sur ledit second côté ( 25), chacune desdites surfaces planes ( 32,
32 ') recevant un dissipateur de chaleur plan ( 34).
Procédé de fabrication d'un tube à ondes progressives à cavités couplées ( 10) selon la revendication 33, caractérisé en ce que lesdites plaques non magnétiques ( 18) sont réalisées en cuivre.
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