FR2695250A1 - Dispositif à hélice chargé de façon anisotrope, pour un tube à ondes progressives et procédé pour sa fabrication. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif à hélice chargé de façon anisotrope, pour un tube à ondes progressives et un procédé pour sa fabrication. Ce dispositif à hélice comprend un circuit en hélice (12) supporté dans un boîtier conducteur (10) au moyen de plusieurs éléments de support diélectriques (16), un matériau conducteur (18) étant déposé directement sur lesdits éléments de support diélectriques pour créer une charge anisotrope. Application notamment aux tubes à ondes progressives ayant une efficacité et une large de bande améliorées.

Description

La présente invention concerne un dispositif à hélice chargé de façon

anisotrope, destiné à être utilisé

dans un tube à ondes progressives, et le procédé pour fa-

briquer ce dispositif, et plus particulièrement de tels dispositifs à hélice chargés de façon anisotrope, qui uti- lisent des diélectriques conformés de façon sélective, par

exemple du nitrure d'aluminium ou du Be O, que l'on peut dé-

poser directement sur un conducteur pour créer la charge anisotrope. Comme le notera un spécialiste de la technique, la vitesse de phase dans un tube à ondes progressives varie avec la fréquence Lorsqu'on réduit la fréquence, le nombre de spires d'hélice par longueur d'onde augmente De ce fait, le couplage des champs magnétiques et électriques

entre les spires de l'hélice varie et il se produit une an-

nulation du flux magnétique entre les -spires adjacentes.

Par conséquent, l'inductance de l'hélice -du tube à ondes progressives diminue, ce qui permet un accroissement de la vitesse de phase De plus, lorsqu'on réduit la fréquence et

qu'on augmente le nombre des spires de l'hélice par lon-

gueur d'onde, le champ électrique créé par l'hélice s'étend

plus loin à partir de l'hélice.

Afin de ralentir la vitesse des ondes et par

conséquent la vitesse de phase dans un tube à ondes pro-

gressives, on dispose un boîtier métallique concentrique- ment autour de l'hélice Étant donné que des signaux à basse fréquence créent des champs électriques qui s'étendent plus loin, à partir de l'hélice du tube à ondes progressives, que ceux que produisent les signaux à haute30 fréquence, on peut utiliser un boîtier métallique pour ré- duire la vitesse de phase aux basses fréquences, tout en ayant un très faible effet sur le fonctionnement aux hautes fréquences L'efficacité du boîtier métallique pour ralen- tir la vitesse de phase aux basses fréquences est propor-35 tionnelle à la distance entre le boîtier métallique et l'hélice du tube à ondes progressives Malheureusement, le

fait de rapprocher le boîtier métallique de l'hélice du tu-

be à ondes progressives s'accompagne également de l'incon-

vénient consistant en une réduction de l'impédance d'inter-

action du circuit, ce qui réduit le gain et le rendement du tube à ondes progressives De façon idéale, si l'on pouvait créer un boîtier métallique qui soit conducteur uniquement dans sa direction axiale, l'effet du boîtier métallique sur

l'impédance du circuit pourrait être évité étant donné qu'au-

cun courant circonférentiel émanant de l'hélice du tube à

ondes progressives ne pénètre dans la coque métallique enveloppante.

Dans la pratique, on forme de façon approximative une coque axialement conductrice au moyen d'une technique

désignée habituellement sous l'expression chargement aniso-

trope Dans le cas du chargement anisotrope, une coque mé-

tallique est supportée concentriquement autour de l'hélice du tube à ondes progressives au moyen d'une pluralité de supports diélectriques Des éléments conducteurs conformés

sont ensuite fixés sur le pourtour intérieur du boîtier mé-

tallique enveloppant et s'étendent en direction de l'hélice

du tube à ondes progressives, entre les supports diélectri-

ques Les éléments conducteurs sont souvent désignés comme

étant des barrettes de chargement, et la dispersion de l'hé-

lice du tube à ondes progressives est commandée par la forme

et la position des barrettes de chargement par rapport à la fois à l'hé-

lice centrale et au boîtier métallique qui l'entoure En plus, de la présence de barrettes de chargement conductrices, la vitesse des ondes à l'intérieur de l'hélice du tube à ondes progressives est également

affectée par la présence des supports diélectriques qui séparent l'héli-

ce du tube à ondes progressives par rapport au boîtier métallique enve-

loppant La vitesse des ondes est inversement proportionnelle à la raci-

ne carrée de la constante diélectrique du matériau dont sont constitués les supports Par conséquent, lorsqu'on ajoute un matériau diélectrique

dans la région entourant l'hélice du tube à ondes progressives, la vi-

tesse des ondes dans cette hélice diminue.

En se référ=nt aux figures la, lb et lc, on y voit repré-

sent es trois configurations typiques de chargement anisotrope de l'art antérieur pour un tube à ondes progressives Sur la

figure la, un boîtier métallique 10 est supporté concentri-

quement autour d'une hélice 12 d'un tube à ondes progres-

sives par une pluralité de supports diélectriques 14 dispo-

sés symétriquement Sur la paroi intérieure du boîtier mé-

tallique sont disposées une pluralité de barrettes de char-

gement conductrices 16 Les supports diélectriques 14 et les barrettes de chargement 16 sont maintenus en place soit par brasage, soit par collage au moyen d'un adhésif, soit au moyen d'une fixation mécanique à la paroi intérieure du

boîtier métallique De façon similaire, les supports di-

électriques 14 sont soit brasés, soit collés par un adhé-

sif, soit fixés mécaniquement à l'hélice du tube à ondes progressives. Sur la figure lb, on a représenté un tube à ondes

progressives, dans lequel une pluralité de pinces métal-

liques conformées 18 sont utilisées en tant que barrettes de chargement Les pinces 18 ont également pour effet de maintenir les éléments diélectriques 14 symétriquement en

position autour de l'hélice 12 du tube à ondes progres-

sives Sur la figure lc, on a représenté un tube à ondes progressives comportant de larges barrettes massives de chargement 20 Comme dans le cas de la forme de réalisation

de la figure la, les barrettes massives de chargement doi-

vent être soit brasées, soit fixées mécaniquement, soit

collées au moyen d'un adhésif à la coque métallique 10.

Les formes de réalisation de l'art antérieur pré-

sentent certains inconvénients importants Dans l'art anté-

rieur, la fabrication d'un tube à ondes progressives chargé

de façon anisotrope est habituellement une opération requé-

rant beaucoup de main-d'oeuvre et coûteuse Dans des procé-

dés d'assemblage de l'art antérieur, l'insertion des sup-

ports diélectriques et de l'hélice du tube à ondes progres-

sives dans la coque métallique peut être exécutée par chauffage de la coque métallique et de l'hélice du tube à ondes progressives dans un four à vide En outre, la masse des barrettes de chargement applique habituellement un chargement excessif de l'ensemble de la coque, qui provoque

une impédance d'interaction réduite.

Le spécialiste de la technique notera que de

telles techniques de fabrication avec insertion à chaud re-

quièrentun refroidissement du dispositif du tube à ondes progressives pendant plusieurs heures avant qu'on puisse le tester En outre, dans les procédés de l'art antérieur on utilise des éléments conducteurs étendus pour former les barrettes de chargement Ces éléments conducteurs, qu'ils soient sous la forme de pinces métalliques ou de barrettes, sont coûteux à fabriquer et requièrent l'utilisation de techniques de fabrication très strictes pour l'assemblage

de l'hélice du tube à ondes progressives, du boîtier métal-

lique et des barrettes de chargement selon une disposition

concentrique En outre, en raison de l'utilisation de bar-

rettes de chargement et de supports diélectriques séparés, les tubes à ondes progressives de l'art antérieur étaient très sensibles à des variations brusques d'accélération et à d'autres chocs pouvant détacher un élément de barrette de chargement ou modifier la structure concentrique du tube à

ondes progressives.

Un autre inconvénient d'un grand nombre de tubes

à ondes progressives de l'art antérieur réside dans le ma-

tériau utilisé pour former les supports diélectriques et qui sépare l'hélice du tube à ondes progressives, de la coque métallique Dans les tubes à ondes progressives de l'art antérieur, les supports diélectriques sont souvent

constitués d'oxyde de béryllium ou de nitrure de bore.

L'oxyde de béryllium et le nitrure de bore sont tous deux des matériaux coûteux En outre, la conductivité thermique à la fois de l'oxyde de béryllium et du nitrure de bore est

limitée, ce qui impose des limitations théoriques aux ca-

ractéristiques de performance d'un tube à ondes progres-

sives.

C'est pourquoi, compte tenu des problèmes indi-

gués précédemment de la technique antérieure, un but prin- cipal de la présente invention est de fournir un dispositif à hélice chargé de façon anisotrope, destiné à être utilisé

dans un tube à ondes progressives et un procédé pour fabri-

quer un tel dispositif, qui fournisse un tube à ondes pro-

gressives qui soit d'un coût réduit, plus commode à fabri-

quer, et plus résistant aux chocs, possède une gamme de

températures accrue et fonctionne d'une manière plus effi-

cace que d'autres tubes à ondes progressives usuels chargés

de façon anisotrope.

Selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif à hélice chargé de façon anisotrope destiné à être utilisé dans un tube à ondes progressives, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit en hélice supporté dans un boîtier conducteur par une pluralité d'éléments de support

diélectriques, le matériau conducteur étant déposé directe-

ment sur lesdits éléments de support diélectriques de ma-

nière à créer une charge anisotrope.

Selon un autre aspect, l'invention concerne un

procédé pour fabriquer un dispositif à hélice chargé de fa-

çon anisotrope, destiné à être utilisé dans un tube à ondes progressives, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes

suivantes: dépôt d'un matériau conducteur sur une plura-

lité d'éléments de support diélectriques pour créer une charge anisotrope désirée; fixation desdits éléments de support diélectriques à un circuit en hélice constituant un

sous-ensemble ayant une configuration prédéterminée; et in-

sertion dudit sous-ensemble dans un boîtier cylindrique conducteur de telle sorte que ledit matériau conducteur

soit couplé de façon sélective audit boîtier cylindrique.

D'autres caractéristiques et avantages de la pré-

sente invention ressortiront de la description donnée ci-

après prise en référence aux dessins annexés, sur les-

quels: la figure la, dont il a déjà été fait mention, représente une vue en coupe transversale d'une première forme de réalisation de l'art antérieur d'un tube à ondes progressives chargé de façon anisotrope; la figure lb, dont il a déjà été fait mention, représente une vue en coupe transversale d'une seconde forme de réalisation de l'art antérieur d'un tube à ondes progressives chargé de façon anisotrope; la figure lc, dont il a déjà été fait mention, représente une vue en coupe transversale d'une troisième forme de réalisation de l'art antérieur d'un tube à ondes progressives chargé de façon anisotrope;

la figure 2 représente une vue éclatée en pers-

pective d'une forme de réalisation préférée du dispositif

comportant une hélice et une coque d'un tube à ondes pro-

gressives chargé de façon anisotrope, conforme à la pré-

sente invention;

la figure 3 représente une vue en coupe trans-

versale du dispositif à hélice et coque du tube à ondes progressives de la figure 2, prise suivant la ligne 3-3;

la figure 4 représente une vue éclatée en pers-

pective d'une seconde forme de réalisation préférée du dis-

positif à hélice et coque du tube à ondes progressives chargé de façon anisotrope selon la présente invention;

la figure 5 représente une vue en coupe trans-

versale du dispositif à hélice et coque du tube à ondes progressives représenté sur la figure 4, prise suivant la ligne 4-4; la figure 6 représente une vue en perspective

d'une autre structure pour un élément de support diélec-

trique, agencé conformément à la présente invention; la figure 7 représente une vue en perspective

d'une seconde structure pour un élément de support diélec-

trique, agencé conformément à la présente invention; la figure 8 a représente une vue de bout d'une forme de réalisation préférée de la coque d'un tube à ondes progressives, déformée élastiquement à partir de la forme

circulaire, sous l'action de trois forces appliquées symé-

triquement; la figure 8 b représente un dispositif à hélice d'un tube à ondes progressives positionné dans la coque du tube à ondes progressives représentée sur la figure 8 a; et la figure 8 c représente la position finale de l'hélice du tube à ondes progressives de la figure 8 b, dans la coque, une fois que les forces de déformation agissant

appliquées à la coque ont été supprimées.

La présente invention concerne un dispositif à hélice chargé de façon anisotrope et destiné à être utilisé

dans un tube à ondes progressives, et un procédé correspon-

dant pour fabriquer ce dispositif La présente invention contient un circuit en hélice ou un circuit possédant une

autre structure à ondes progressives, supporté concentri-

quement à l'intérieur d'un boîtier cylindrique conducteur par une pluralité d'éléments de support diélectriques Dans une forme de réalisation préférée, la charge anisotrope, qui se présente sous la forme d'une bande d'un matériau conducteur, est déposée directement sur les éléments de

support diélectriques moyennant l'utilisation d'une tech-

nique connue comme par exemple le dépôt photolithographique commandé en phase vapeur ou analogue En déposant une bande

de matériau conducteur directement sur les éléments de sup-

port diélectriques, on supprime le travail et le coût de

fabrication et d'assemblage de barrettes de chargement ani-

sotropes séparées, ce qui permet de fabriquer plus facile-

ment et à meilleur marché l'objet de la présente invention.

En outre, les tolérances des pièces peuvent être plus facilement contrôlées, ce qui réduit les variations d'un dispositif à un autre En réduisant la variation entre les

composants fabriqués, on peut accroître le rendement de fa-

brication du tube à ondes progressives En outre, en utili-

sant un matériau conducteur déposé de façon sélective di-

rectement au-dessus des éléments de support diélectriques,

on peut améliorer la performance d'un tube à ondes progres-

sives Dans un tube à ondes progressives chargé de façon anisotrope, il existe des régions dans lesquelles il y a une faible interaction ou aucune interaction d'inductance

entre le circuit en hélice et la charge anisotrope qui l'en-

toure De telles positions apparaissent au début et à la fin du circuit en hélice ainsi qu'au centre de diagrammes de pertes Conformément à la présente invention, la bande

de matériau conducteur déposée sur chaque élément de sup-

port diélectrique est seulement couplée électriquement au boîtier cylindrique enveloppant dans des zones o il existe

une faible interaction ou aucune interaction d'impédance.

En réalisant les charges anisotropes d'une telle manière, les charges circonférentielles depuis le circuit en hélice en direction du boîtier cylindrique sont réduites, ce qui améliore le chargement global axial des barrettes, la gamme

de largeurs de bande et le rendement du tube à ondes pro-

gressives.

L'utilisation de charges anisotropes déposées di-

rectement sur les éléments de support diélectriques pré-

sente l'avantage supplémentaire de permettre de modifier réellement l'impédance de la charge anisotrope, par unité de longueur, afin de réaliser une adaptation d'impédance au circuit en hélice L'impédance de la charge anisotrope peut être obtenue au moyen d'une configuration sélective des bandes conductrices de manière qu'elles soient adaptées au

profil des valeurs d'impédance requises.

La présente invention peut fournir d'autres avan-

tages par rapport à l'art antérieur, sur la base du maté-

riau et de la forme sur la base desquels les éléments de

support diélectriques sont fabriqués Dans la présente in-

vention, les éléments de support diélectriques sont formés

de préférence de nitrure d'aluminium L'utilisation de ni-

trure d'aluminium fournit un avantage par rapport aux maté-

riaux diélectriques de l'art antérieur, que sont le nitrure de bore et le béryllium, en ce que le nitrure d'aluminium

est moins coûteux, possède une conductibilité thermique su-

périeure et fournit un gain supérieur par unité de longueur

de 2,54 cm dans le tube à ondes progressives.

On sait parfaitement, dans la technique, que la vitesse d'ondes dans un circuit en hélice non chargé d'un tube à ondes progressives augmente lorsque la fréquence du signal introduit diminue Les variations de la vitesse des ondes entraînent des variations de phase, qui réduisent le gain total du tube à ondes progressives L'utilisation de

diélectriques adjacents au circuit en hélice diminue la vi-

tesse des ondes à l'intérieur du circuit en hélice du tube à ondes progressives En tant que telle, l'utilisation d'un

élément de support diélectrique conformé de façon spéci-

fique peut compenser l'accroissement de la vitesse des ondes provoqué par un signal à basse fréquence Les signaux

à basse fréquence produisent des lignes de champ électroma-

gnétiques lâches, ce qui conduit à la production d'un flux limité dans le circuit en hélice et permet un accroissement

de la vitesse de phase Lorsque la fréquence du signal aug-

mente, les lignes de champ électromagnétiques sont plus concentrées à proximité du circuit en hélice et la vitesse

des ondes diminue En créant un élément de support diélec-

trique qui est large à proximité du boîtier cylindrique et

étroit à proximité du circuit en hélice, on forme un dispo-

sitif qui affecte le champ magnétique des signaux à basse fréquence d'une manière disproportionnée par rapport aux

signaux à haute fréquence Étant donné que le matériau di-

électrique perturbe des champs électromagnétiques de ma-

nière à réduire la vitesse des ondes, l'élément de support diélectrique peut être conformé de façon appropriée pour

contrecarrer l'accroissement de la vitesse des ondes pro-

duit par un signal à basse fréquence.

La présente description indique également un

procédé correspondant d'assemblage d'un dispositif à hélice chargé de façon anisotrope Le présent procédé inclut la déformation élastique du boîtier cylindrique de manière qu'on puisse placer en son intérieur le circuit en hélice et des tiges de support diélectrique Une fois positionné à l'intérieur du boîtier cylindrique, on ramène ce dernier à

sa forme nominale, ce qui achève l'assemblage en une ma-

nière efficace du point de vue temps et coût On peut uti-

liser des tiges de support diélectriques et des barrettes

de chargement, qui sont métallisées conformément à la pré-

sente invention, avec n'importe quel autre type de procédés d'assemblage de tubes à ondes progressives Indépendamment

du procédé d'assemblage, l'assemblage est simplifié en rai-

son de l'utilisation d'un nombre réduit de composants.

En se référant à la figure 2, considérée en liai-

son avec la figure 3, on y voit représenté un dispositif 11 à hélice et coque, utilisé pour construire un tube à ondes progressives chargé de façon anisotrope Le disposititf à

hélice et coque Il comprend une hélice conductrice 12 dis-

posée concentriquement à l'intérieur d'un cylindre métal-

lique 10 L'hélice 12 est supportée dans le cylindre 10 par une pluralité d'éléments de support diélectriques 16 formés

de nitrure d'aluminium (Al N) ou de n'importe quel autre ma-

tériau diélectrique pouvant être métallisé Des éléments de support 16 en Al N sont disposés symétriquement autour de l'hélice 12, en étant décalés de 120 degrés par rapport aux

trois éléments de support 16 en Al N dans la forme de réali-

sation représentée On soumet chacun des éléments de sup-

port 16 en Al N à une procédure de métallisation, lors de

laquelle une couche conformée de façon sélective d'un maté-

riau conducteur 18 est déposée sur les éléments de support il 16 en Al N On peut déposer la couche du matériau conducteur 18 sur les éléments de support 16 en Al N moyennant l'utilisation de techniques de métallisation connues, mais on l'applique de préférence aux éléments de support 16 en Al N moyennant l'utilisation de procédures connues d'application par sérigraphie Dans la forme de réalisation représentée, le matériau conducteur 18 est déposé le long de trois côtés adjacents de l'élément de support 16 en Al N de manière à former une charge anisotrope sensiblement en forme de U transversalement par rapport à la longueur de chaque élément de support 16 en Al N Le fait de déposer le

matériau conducteur 18 directement sur les éléments de sup-

port 16 en Al N crée des charges anisotropes qui n'ont pas besoin d'être assemblées séparément, ce qui réduit la durée

et le travail nécessaires pour la procédure d'assemblage.

En outre, le fait-de déposer les charges anisotropes direc-

tement sur les éléments de support 16 en Al N rend le dispo-

sitif d'ensemble plus résistant à des chocs physiques qui

détacheraient des barrettes de chargement de l'art anté-

rieur, formées séparément Pour l'assemblage du dispositif à hélice et coque 11 d'un tube à ondes progressives conforme à la présente invention, il faut positionner les éléments de support 16 en AMN ainsi que les vis 12 dans le cylindre métallique 10 On fixe les éléments de support 16 en Al N, dont sont solidaires les barrettes de chargement conductrices, à l'hélice 12 en utilisant un adhésif non conducteur 19, qui résiste aux températures élevées, comme par exemple le type de ciment 4655 de EASTMAN La fixation des éléments de support 16 en Al N au cylindre métallique 10 est exécutée sans l'utilisation d'adhésif ou de dispositifs de fixation mécanique, comme cela sera décrit plus loin

lors de la description détaillée du procédé de fabrication

préféré.

De façon typique, dans des tubes à ondes progres-

sives chargés de façon anisotrope de l'art antérieur, on

utilisait du nitrure de bore (BN) ou de l'oxyde de béryl-

lium pour former les éléments de support diélectriques qui séparent l'hélice 12 du cylindre métallique 10 Cependant, l'utilisation d'éléments de support 16 en Al N à la place d'éléments de support en BN ou en oxyde de béryllium pré- sente des avantages qui améliorent l'état de la technique pour les tubes à ondes progressives La présence d'éléments de support diélectriques dans un tube à ondes progressives chargé de façon anisotrope permet de réduire la vitesse des ondes dans l'hélice 12 La vitesse des ondes est inversement

proportionnelle à la racine carrée de la constante diélec-

trique des éléments de support Le fait d'utiliser des élé-

ments de support 16 en Al N à la place d'éléments de support en BN ou en oxyde de béryllium conduit à un accroissement du rendement de performance du tube à ondes progressives sous la forme de gains supérieurs par unité de 2,54 cm en

raison d'une tangente de pertes réduite En outre, les élé-

ments de support 16 en Al N possèdent une conductibilité thermique supérieure à ce que fournissent des éléments de support en BN formés de façon similaire, et les éléments de support 16 en Al N possèdent une conductibilité thermique

supérieure à celle de l'oxyde de béryllium à des tempéra-

tures supérieures à 1000 C Par conséquent, les éléments de support 16 en Al N dissipent la chaleur plus rapidement que ce n'était le cas dans l'art antérieur, ce qui confère à la présente invention un avantage d'ordre thermique dans sa gamme de températures de fonctionnement En outre, le coût d'éléments de support 16 en Al N est nettement inférieur au coût d'éléments de support en BN ou en oxyde de béryllium, ce qui confère à la présente invention un avantage du point

de vue coût par rapport à l'art antérieur.

En se référant à la figure 4, considérée en liai-

son avec la figure 5, on y voit représentée une autre forme de réalisation du dispositif à hélices et coque 30 du tube à ondes progressives selon la présente invention La forme de réalisation représentée du dispositif à hélices et coque du tube à ondes progressives comprend un dispositif à hélices conducteur 32 disposé concentriquement à

l'intérieur d'un cylindre métallique 10 Plusieurs en-

sembles d'éléments de support 34 supportent le dispositif à

hélices 32 à l'intérieur du cylindre métallique 10 Les en-

sembles dréléments de support 34 sont disposés symétrique-

ment autour du dispositif à hélices 32, en étant par consé-

quent séparés de 120 degrés par rapport aux trois ensembles

d'éléments de support 34 dans la forme de réalisation re-

présentée. Le dispositif à hélices 32 est constitué de deux hélices qui sont enroulées dans des sens opposés et sont raccordées au centre d'une structure de pertes, ou d'une hélice fendue singulière De tels enroulements hélicoïdaux en deux éléments sont connus et largement utilisés dans la technique Chacun des ensembles d'éléments de support 34

est constitué d'une base diélectrique conformée 36, sur la-

quelle sont formées des bandes du matériau conducteur 38.

La base diélectrique conformée 36 est de préférence formée

de nitrure d'aluminium pour la raison indiquée dans la des-

cription des figures 2 et 3, mais on comprendra que la base diélectrique 36 peut être formée de n'importe quel matériau diélectrique comprenant du nitrure de bore ou de l'oxyde de

béryllium Conformément à la présente invention, les bar-

* rettes conductrices séparées de chargement de l'art anté-

rieur sont remplacées par une bande d'un matériau conduc-

teur désignée ci-après sous le terme de bandes de charge-

ment 38, qui peuvent être déposées sur les deux phases de

la base diélectrique 36 Les bandes de chargement 38 peu-

vent être formées de cuivre, d'or ou de n'importe quel autre matériau très conducteur Les bandes de chargement 38

sont déposées sur l'étendue en longueur de la base diélec-

trique 36 de sorte que le corps principal de la bande de chargement 38 est supporté entre le dispositif à hélices 32 et le cylindre métallique 10 La bande de chargement 38 peut être déposée sur la base diélectrique 36 moyennant l'utilisation de n'importe quel procédé connu comme par exempleun dépôt par pulvérisation ou analogue, mais les bandes de chargement 38 sont créées de préférence moyennant

l'utilisation de techniques connues de sérigraphie.

On peut former les différentes bandes de charge-

ment 38 d'une manière semblable à des barrettes de charge-

ment de l'art antérieur, au moyen de la formation de bandes de chargement 38 de manière qu'elles possèdent sensiblement

la forme d'un U et soient en contact avec le cylindre mé-

tallique 10 sur toute la longueur de la base diélectrique.

Cependant, comme on peut le voir sur les figures 4 et 5, la présente invention est agencée de préférence de telle sorte que les bandes de chargement 38 sont en contact uniquement avec le cylindre métallique enveloppant, en trois points de contact discrets 42, 44, 46 Les premier et dernier points de contact 42, 46 correspondent en position à l'extrémité

avant et à l'extrémité distante du dispositif à hélices 32.

Au niveau de ses points, l'interaction entre les bandes de chargement 38 et le champ électromagnétique du dispositif à hélices 32 est minimale Le point de contact central 44 correspond, en position, à la fente présente entre les deux hélices, qui correspond également au point central dans une structure de pertes Au centre d'une structure de perte, il existe également une réduction de l'interaction entre la charge anisotrope et le champ électromagnétique produit par le dispositif à hélices 32 En couplant simplement les bandes de chargement 38 au cylindre métallique en des

points de faible interaction électromagnétique, les cou-

rants circonférentiels correspondants, créés par le cou-

plage, apparaissent également en des points de faible in-

teraction électromagnétique Par conséquent, des courants circonférentiels sont réduits et les effets du chargement anisotrope du dispositif à hélice et coque 30 du tube à ondes progressives sont améliorés, ce qui conduit à l'obtention d'un tube à ondes progressives possédant une

largeur de bande de fonctionnement améliorée.

Le couplage des bandes de chargement 38 au cy-

lindre métallique peut être réalisé au moyen d'un accrois- sement de la largeur des bandes de chargement 38 de sorte

que le matériau de dépôt recouvre la section de la base di-

électrique 36 qui est en contact avec le cylindre métal-

lique 10 Le recouvrement de la surface de la base diélec-

trique 36 par un matériau déposé fournit les points de contact discrets 42, 44, 46 Sinon, on peut déposer une

structure de pertes en carbone conducteur sur la base di-

électrique 36 en E N point correspondant au point de contact discret 44 pour un tube à ondes progressives possédant une seule structure de pertes Le dépôt de carbone conducteur

agit égal-ement-de-mani-ère à coupler les bandes de charge-

ment 38 au cylindre métallique La connexion à faible ré-

sistance établie par le dépôt de carbone permet seulement la production de courants azimutaux dans la coque au niveau des sections de pertes, dans lesquelles les effets négatifs

des courants de la coque sont minimum.

Le fait d'utiliser des bandes de chargement 38

déposées sur la base diélectrique 36 à la place de bar-

rettes de chargement conductrices formées individuellement, réduit le chargement global de la coque extérieure Par conséquent, l'impédance d'interaction réduite créée par le

cylindre métallique 14 est réduite et le tube à ondes pro-

gressives peut fonctionner d'une manière plus efficace En outre l'utilisation de bandes de chargement 38 déposées sur la base diélectrique 36 conduit à une réduction du nombre

de pièces, du travail et du coût par rapport à des bar-

rettes de chargement formées individuellement de l'art an-

térieur.

En plus de l'amélioration obtenue au moyen du cou-

plage sélectif des bandes de chargement 38 au cylindre mé-

tallique 14, on peut encore améliorer le rendement de fonctionnement du tube à ondes progressives en conformant de façon sélective à la fois la base diélectrique 36 et les bornes de chargement 38 déposée sur cette base diélectrique 36 En référence aux figures 4 et 5, on peut voir que la base diélectrique 36 possède un profil sensiblement en forme de T Comme cela a été expliqué précédemment, lorsque

la fréquence du signal dans le dispositif à hélice 32 dimi-

nue, les lignes de champ électromagnétique produites par le dispositif à hélice se propagent à partir des enroulements

de l'hélice, il apparaît une réduction du flux et la vi-

tesse de l'onde du signal augmente Malheureusement, la

présence d'un matériau diélectrique dans le champ électro-

magnétique du dispositif à hélices 32 provoque une réduc-

tion de la vitesse de l'onde d'un signal En tant que tels, les effets d'un signal à basse fréquence et la présence d'un matériau diélectrique ont des effets opposés sur la

vitesse des ondes à l'intérieur du dispositif à hélices 32.

C'est pourquoi, on peut choisir de façon spécifique la

forme de la base diélectrique 36 afin de compenser la ré-

duction de la vitesse des ondes, produite par un signal à

basse fréquence, ce qui accroît les paramètres de fonction-

nement avec lesquels le tube à ondes progressives peut fonctionner d'une manière efficace Lorsque la fréquence du signal diminue, les lignes de champ électromagnétiques créées par le dispositif à hélices 32 s'écarte plus encore

à partir de ce dispositif à hélices 32 Ainsi, pour modi-

fier la vitesse des ondes provoquées par un signal à basse fréquence, sans affecter de façon importante la vitesse de l'onde d'un signal à haute fréquence, on accroît au maximum la masse du matériau diélectrique dans des zones qui sont principalement affectées par le champ électromagnétique

d'un signal à basse fréquence De façon similaire, on ré-

duit au minimum le volume de matériau diélectrique dans des zones affectées principalement par le champ magnétique d'un signal à haute fréquence C'est pour cette raison que la base diélectrique représentée 36 possède une région en

forme de tige mince 40, qui est en contact avec le disposi-

tif à hélices 32 La longueur de la région en forme de tige 40 correspond à la portée moyenne du champ électromagné- tique créé par un signal à haute fréquence La région de tête 51 de la base diélectrique 36 est beaucoup plus large que la région en forme de tige 40 et correspond à la portée moyenne du champ électromagnétique créé par un signal à basse fréquence En tant que telle, la base diélectrique 36 peut compenser certaines variations de la vitesse de phase provoquées par un signal à basse fréquence Compte tenu de

la description donnée précédemment, le spécialiste de la

technique constatera que la forme de la base diélectrique

36 est réglée par les variations particulières de la vi-

tesse d'ondes pour une application à un tube à ondes pro-

gressives donné Par exemple, si pour un tube à ondes pro-

gressives donnés, la position des lignes de champ électro-

magnétique était liée à la fréquence du signal selon une relation linéaire proportionnelle, on peut former la base diélectrique 36 avec des parois linéaires inclinées afin de

compenser les effets du signal à basse fréquence sur la vi-

tesse de l'onde (voir figure 7) De façon similaire, si la position des lignes de champ électromagnétique était liée selon une relation appropriée avec la fréquence du signal, les bases diélectriques 36 pourraient également posséder

une épaisseur présentant une variation appropriée de ma-

nière à compenser les variations de la vitesse des ondes.

Une telle variation appropriée d'épaisseur est illustrée sur la figure 5 sous la forme du contour 50 raccordant la région de tête 51 de la base diélectrique 36 à la région

formant tige 40.

En se référant à la figure 6, on y voit représen-

tée une forme simple d'un dispositif formant élément de support 90 Dans cette forme de réalisation, des bandes de chargement 92 sont formées sur les deux faces d'une base

diélectrique 94 Les bandes de chargement 92 sont raccor-

dées en un seul point par une structure en carbone conduc-

teur 96 En raccordant les bandes de chargement 96 en un seul point, on peut créer une structure unique de pertes

pour un tube à ondes progressives.

En référence à la figure 7, on y voit représentée une autre forme de réalisation pour un ensemble formant élément de support 52 L'élément de support 52 comprend une base diélectrique 54 possédant un profil sensiblement en

forme de V Sur la face de la base diélectrique 54 est for-

mée une bande de chargement conductrice 56, qui est déposée de la manière décrite précédemment Cependant, dans la forme de réalisation de la figure 7, la bande de chargement 56 n'est pas réalisée d'une manière uniforme La bande de chargement 56 est conformée de manière que son impédance varie, par unité de longueur, au fur et à mesure qu'elle

s'étend sur la longueur de la base diélectrique 54 Les va-

riations d'impédance en fonction de la longueur peuvent être préformées de nombreuses manières connues et peuvent inclure un rétrécissement de la bande de chargement 56 comme représenté dans la section 58 ou une forme déterminée réalisée en tant que partie de la bande de chargement 56 comme représenté dans la section 60 L'impédance de la bande de chargement 56 est choisie de manière à améliorer l'adaptation de l'impédance entre le dispositif à hélices et les bandes de chargement 56 ainsi qu'à améliorer l'interaction au niveau des bords des bandes du circuit en hélices, afin d'accroître la largeur de bande ou les

centres de bande.

Indépendamment de la construction de l'ensemble formant élément de support, le dispositif à hélices est supporté par les ensembles formant éléments de support dans un cylindre métallique 10 Par le passé, l'assemblage du dispositif à hélices et des ensembles formant éléments de support dans le cylindre métallique 10 était une opération

prenant beaucoup de temps et requérant beaucoup de travail.

En se référant aux figures 8 a à 8 c, on y voit illustré un

nouveau procédé d'assemblage qui réduit la quantité de tra-

vail, le temps et le coût qui sont mis en oeuvre lors de la procédure d'assemblage et fournit un dispositif à hélice et coque plus faible pour un tube à ondes progressives Sur la figure 8 a, on a représenté un cylindre métallique 10 qui

est déformé élastiquement sous l'action de trois forces ap-

pliquées symétriquement (représentées par les flèches 70, 72, 74) Au repos, le cylindre métallique 10 possède un rayon nominal Ri et un profil circulaire représenté par une

ligne formée de tirets 68 Les forces appliquées au cy-

lindre métallique 10 le déforment élastiquement par rapport à sa forme nominale Etant donné que trois forces 70, 72, 74

agissent sur le cylindre métallique 10 en des positions sy-

métriquement opposées, le cylindre métallique 10 est dé-

formé et prend une forme triangulaire comportant trois som-

mets arrondis 76, 78, 80, qui apparaissent entre les diffé-

rences forces appliquées Chaque sommet 76, 78, 80 est sé-

paré maintenant par une distance Dl du centre du cylindre

métallique, Dl étant supérieure au rayon Ri.

Sur la figure 8 b, on a représenté un dispositif à

hélices chargé 82 disposé à l'intérieur du cylindre métal-

lique 10 déformé élastiquement Le dispositif à hélices 82

comprend l'hélice centrale 84 autour de laquelle sont dis-

posés symétriquement trois ensembles d'éléments de support 86 Les ensembles formant éléments de support 86 sont fixés à l'hélice centrale 84 par un adhésif 88 La surface 90 de

chaque ensemble formant élément de support 82, qui est si-

tuée en vis-à-vis de l'hélice 84, est courbe de manière à s'adapter à la périphérie intérieure du cylindre métallique lorsqu'il possède sa forme nominale La distance de

chaque surface 90 par rapport au centre de l'hélice corres-

pond au rayon RI, qui est légèrement supérieur au rayon no-

minai du cylindre métallique 10 Étant donné que les dia-

mètres intérieurs du cylindre métallique 10 et du disposi-

tif à hélices chargé 82 sont proches, on obtient un ajuste-

ment serré lorsqu'on introduit le dispositif à hélices chargé 82 dans le cylindre métallique 10 L'ajustement

serré est supprimé sous l'effet de la déformation du cy-

lindre métallique 10 Lorsqu'on déforme le cylindre métal-

lique 10, il prend une configuration présentant trois som-

mets 76, 78, 80 Les trois ensembles formant éléments de support 86 sont alignés avec les trois sommets 76, 78, 80,

et le dispositif à hélices chargé 82 est inséré dans le cy-

lindre métallique 10 Une fois que le dispositif à hélices chargé 82 est introduit dans le cylindre métallique 10, la

force de déformation est supprimée et le cylindre métal-

lique 10 reprend sa forme nominale En reprenant sa forme nominale, le cylindre métallique 10 retient en position le

dispositif à hélices chargé 82 (voir figure 8 c) Le dispo-

sitif à hélices chargé 82 ne peut pas être retiré du cy-

lindre métallique 10 en raison de l'ajustement serré exis-

tant entre le dispositif à hélices et le cylindre métal-

lique 10, et en raison de la compression du cylindre métal-

lique 10 autour du dispositif à hélices chargé 82, provo-

quée par l'ajustement serré.

En déformant élastiquement le cylindre métallique 10, en insérant le dispositif à hélices chargé 82 dans le cylindre métallique et en laissant le cylindre métallique revenir à sa forme nominale, on obtient une multitude d'avantages par rapport aux procédés d'assemblage de l'art antérieur Le procédé d'assemblage à déformation décrit permet d'aligner automatiquement, de façon concentrique, le dispositif à hélices chargé 82 avec le cylindre métallique,

ce qui réduit la main-d'oeuvre, le temps et le coût Le procédé d'assemblage à déformation décrit permet également de faire avancer immédiatement le dispositif à hélice et35 coque complet jusqu'au poste suivant d'assemblage sans at-

tendre que les composants refroidissent ou que le disposi-

tif à hélices chargé 82 soit fixé autrement par durcisse-

ment au cylindre métallique 10 En outre, étant donné que l'assemblage du dispositif à hélices chargé 82 au cylindre métallique 10 est accompli sans aucun adhésif ni dispositif de fixation mécanique, on obtient une résistance améliorée

aux chocs mécaniques par rapport à l'art antérieur exis-

tant. On comprendra que les formes de réalisation de la présente invention décrites de façon spécifique en liaison avec les figures étaient indiquées simplement à titre

d'exemples et qu'un spécialiste de la technique peut appor-

ter des changements et modifications aux formes de réalisa-

tion représentées sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1 Dispositif d'hélice chargé de façon anisotrope destiné à être utilisé dans un tube à ondes progressives, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit en hélice ( 12) supporté dans un boîtier conducteur ( 10) par une pluralité d'éléments de support diélectriques ( 16; 86), le matériau conducteur ( 19; 88) étant déposé directement sur lesdits éléments de support diélectriques de manière à créer une

charge anisotrope.

2 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que ledit matériau conducteur ( 19; 88) est couplé de façon sélective audit boîtier conducteur ( 10) en au moins un point discret, ce qui réduit le flux d'un courant circonférentiel induit depuis ledit circuit en hélice ( 12)

dans ledit boîtier conducteur ( 10).

3 Dispositif selon la revendication-2, caracté-

risé en ce qu'il comporte au moins une région d'interaction

forte, dans laquelle un courant est induit dans ledit maté-

riau conducteur par ledit circuit en hélice ( 12), et au moins une région d'interaction faible dans laquelle il

existe une réduction importante de l'interaction par induc-

tion entre ledit circuit en hélice ( 12) et ledit matériau

conducteur ( 19,88), le ou lesdits points discrets étant po-

sitionnés à l'intérieur de la ou desdites régions

d'interaction faible.

4 Dispositif selon la revendication 3, caracté-

risé en ce que ledit matériau semiconducteur ( 19,88) est déposé sur chacun desdits éléments de support diélectriques avec une impédance modifiée, qui correspond aux changements

d'impédance dudit circuit à hélice, au-dessus duquel est positionné ledit matériau conducteur, de manière à favori-

ser l'adaptation d'impédance entre ledit matériau conduc- teur et ledit circuit en hélice. 5 Dispositif selon la revendication 4, dans le-

quel lesdits éléments de support diélectriques ( 16; 86) sont conformés de manière à coopérer avec des lignes de champ électromagnétique produite par un signal à basse fréquence

circulant dans ledit circuit en hélice, de manière à com-

penser l'accroissement de la vitesse des ondes dans ledit circuit en hélice, qui est provoqué par ledit signal à

basse fréquence.

6 Dispositif selon la revendication 5, caracté-

risé en ce que lesdits éléments de support diélectriques

( 86) comprennent une région étroite, à proximité dudit cir-

cuit en hélice, et une région large, à proximité dudit boî-

tier conducteur, la forme desdits éléments de support di-

électriques ( 86) entre ladite région étroite et ladite ré-

gion large étant choisie de manière à correspondre à la va-

riation des lignes de champ électromagnétiques produites

par ledit circuit en hélice dans une gamme donnée de fré-

quences de manière à favoriser une vitesse constante des ondes dans ledit circuit en hélice, dans ladite gamme de fréquences.

7 Dispositif selon la revendication 6, caracté-

risé en ce que lesdits éléments de support diélectriques

( 86) possèdent un profil sensiblement en forme de T compor-

tant un pied possédant une largeur sensiblement constante et qui s'étend à partir dudit circuit en hélice, ladite section formant pied s'élargissant brusquement pour former une section de tête plus large à proximité dudit boîtier conducteur.

8 Dispositif selon la revendication 4, caracté-

risé en ce que ledit matériau conducteur est déposé sur chacun desdits éléments de support diélectriques ( 16; 86)

selon une configuration rétrécie de manière à produire la-

dite impédance modifiée.

9 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que ledit dépôt du matériau conducteur sur les éléments de support diélectriques ( 16; 86) est réalisé

moyennant l'utilisation d'un procédé de sérigraphie.

Dispositif selon la revendication 9, caracté-

risé en ce que lesdits éléments de support diélectriques

( 16; 86) sont formés de nitrure d'aluminium.

11 Dispositif selon la revendication 3, dans le-

quel ledit circuit en hélice comprend un diagramme de pertes, dans lequel la direction de l'enroulement formant le circuit en hélice est inversée ou bien l'enroulement est sectionné, ledit matériau conducteur étant couplé audit boîtier conducteur dans une position correspondant au

centre dudit diagramme de perte.

12 Dispositif selon la revendication 11, carac-

térisé en ce que ledit matériau conducteur est couplé audit

boîtier conducteur dans des positions correspondant au dé-

but et à la fin dudit circuit en hélice.

13 Dispositif selon la revendication 3, caracté-

risé en ce qu'une structure en carbone est déposée sur les-

dits éléments de support diélectriques dans le ou lesdits

points discrets, ladite structure en carbone couplant les-

dits éléments de support diélectriques audit boîtier

conducteur.

14 Procédé pour fabriquer un dispositif à hélice chargé de façon anisotrope, destiné à être utilisé dans un tube à ondes progressives, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: dépôt d'un matériau conducteur sur une pluralité d'éléments de support diélectriques pour créer une charge anisotrope désirée; fixation desdits éléments de support diélectri- ques à un circuit en hélice constituant un sous-ensemble ayant une configuration prédéterminée; et

insertion dudit sous-ensemble dans un boîtier cy-

lindrique conducteur de telle sorte que ledit matériau

conducteur soit couplé de façon sélective audit boîtier cy-

lindrique.

Procédé selon la revendication 14, caracté-

risé en ce que ladite étape de dépôt comprend la métallisa-

tion desdits éléments de support diélectriques par applica-

tion dudit matériau conducteur sur lesdits éléments de sup-

port diélectriques au moyen d'un procédé de sérigraphie, ledit matériau conducteur étant déposé de façon sélective sur lesdits éléments de support diélectriques selon des

configurations prédéterminées.

16 Procédé selon la revendication 14, caracté-

risé en ce que ladite configuration prédéterminée dudit sous-ensemble est insérée selon un ajustement serré, du

point de vue des dimensions, dans ledit boîtier cylin-

drique, ce qui empêche le passage dudit sous-ensemble dans ledit boîtier, et en ce que ladite étape d'insertion inclut une déformation élastique dudit boîtier cylindrique, par

application sélective d'une force de déformation audit boî-

tier cylindrique, ce qui conduit à une dilatation de ce dernier supprimant ledit ajustement serré; la mise en place dudit sous-ensemble à l'intérieur dudit boîtier cylindrique déformé élastiquement, et la suppression de ladite force de déformation de sorte que ledit boîtier cylindrique revient dans une position nominale, en comprimant en son intérieur

ledit sous-ensemble.

17 Procédé selon la revendication 16, caracté-

risé en ce que ladite étape de fixation desdits éléments de support diélectriques audit circuit en hélice comprend la

fixation par adhérence de trois éléments de support diélec-

triques audit circuit en hélice d'une manière symétrique pour former ledit sous-ensemble avec un profil sensiblement triangulaire, chaque support diélectrique formant un sommet

dans ledit profil triangulaire.

18 Procédé selon la revendication 17, caracté-

risé en ce que ladite étape de déformation élastique dudit boîtier cylindrique inclut l'application de ladite force de

déformation en trois positions autour du boîtier cylin-

drique de sorte que ce dernier se dilate entre lesdites

trois positions, ce qui permet le passage dudit sous-en-

semble à l'intérieur du boîtier.

19 Procédé selon la revendication 14, caracté-

risé en outre en ce qu'il inclut l'étape consistant à don-

ner auxdits éléments de support diélectriques des formes telles que chacun desdits éléments de support diélectriques

coopère avec des lignes de champ électromagnétiques pro-

duites par ledit circuit en hélice, de manière à favoriser une vitesse sensiblement constante des ondes dans ledit

circuit en hélice, dans une gamme donnée de fréquences.

Procédé selon la revendication 14, caracté-

risé en ce que lesdits éléments de support diélectrique

sont réalisés en nitrure d'aluminium.