FR2787918A1 - Tube a ondes progressives multibande de longueur reduite capable de fonctionner a puissance elevee - Google Patents
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Abstract
La présente invention est un tube à ondes progressives prévu pour fonctionner en amplificateur dans plusieurs bandes de fréquences (BI, Bi, Bn). Il comporte une ligne hyperfréquence parcourue par des électrons et dans laquelle est amplifié un signal. La ligne hyperfréquence comporte successivement un tronçon d'entrée (h) séparé d'une succession de tronçons de sortie (h1, hi, hn) disjoints, chaque tronçon de sortie travaillant dans une des bandes de fréquences de fonctionnement du tube.Le tronçons d'entrée (h), relié à une extrémité, à des moyens d'entrée (E) du signal à amplifier, travaille dans une bande de fréquences (B) englobant les bandes de fréquences (BI, Bi, Bn) de fonctionnement du tube et est destiné à préamplifier le signal à amplifier.La succession de tronçons de sortie (h1, hi, hn) reçoit le signal préamplifié. Chacun des tronçons de sortie étant destiné à l'amplifier si le signal est à une fréquence comprise dans sa bande de fréquences de travail, et à le laisser passer pratiquement sans intervention, s'il est à une fréquence extérieure à sa bande de fréquences de travail. Chacun des tronçons de sortie (h1, hi, hn) est relié à une extrémité de sortie à des moyens de sortie (S, Si, Sn) du signal préamplifié qu'il a amplifié.Application : tubes à ondes progressives de longueur réduite capable de fonctionner à puissance élevée.
Description
TUBE A ONDES PROGRESSIVES MULTIBANDE DE LONGUEUR
REDUITE CAPABLE DE FONCTIONNER A PUISSANCE ELEVEE
La présente invention est relative à un tube à ondes progressives multibande capable de fonctionner à puissance élevée. Ce tube destiné notamment à être utilisé dans des applications aéroportées ou spatiales, doit
être relativement court.
Le développement des techniques et la maîtrise croissante des matériaux ont permis de mettre au point des tubes à ondes progressives destinés à fonctionner dans une très large bande de fréquences et qui sont
relativement courts. Ces tubes sont connus sous la dénomination de mini-
TOP. Ce sont des tubes à ondes progressives à ligne monobloc en hélice o serrée. Au point de vue fréquences, on est arrivé à obtenir un rapport d'au
moins trois entre la fréquence haute et la fréquence basse de la bande.
Au point de vue dimensions, ces tubes ne dépassent pas la trentaine de centimètres mais au point de vue puissance ils n'atteignent
guère plus que quelques dizaines de watts.
1 5 On aurait pu penser extrapoler ces tubes pour augmenter leur puissance. Mais, pour un gain donné, I'obtention d'une puissance plus élevée entraîne une augmentation de la tension d'hélice et une augmentation de sa longueur. Or, il n'est pas question de diminuer le gain, de manière à obtenir la puissance requise sans augmenter la longueur de I'hélice. Cette voie ne conduit pas un tube à ondes progressives multibande,
de longueur réduite, capable de fonctionner à puissance élevée.
L'objet de la présente invention est un tube à ondes progressives multibande dont la longueur est de l'ordre de celle du mini-TOP mais qui est capable de fonctionner à des puissances plus élevées tout en conservant un
gain du même ordre.
A cet effet le tube à ondes progressives multibande selon l'invention comporte une ligne hyperfréquence parcourue par des électrons et dans laquelle est amplifié un signal. Cette ligne hyperfréquence comporte successivement un tronçon de ligne hyperfréquence d'entrée séparé d'une succession de tronçons de ligne hyperfréquence de sortie disjoints, chaque tronçon de sortie travaillant dans une des bandes de fonctionnement du tube. Le tronçon d'entrée est relié, à une extrémité, à des moyens d'entrée du signal à amplifier et travaille dans une bande de fréquences englobant les bandes de fréquences de fonctionnement du tube. Il est
destiné à préamplifier le signal à amplifier.
La succession de tronçons de sortie reçoit le signal préamplifié, chacun de ses tronçons de sortie étant destiné à l'amplifier, s'il est à une fréquence comprise dans sa bande de fréquences de travail et à le laisser passer pratiquement sans intervention, s'il est à une fréquence extérieure à sa bande de fréquences de travail, chacun des tronçons de sortie étant relié
1 i à une extrémité à des moyens de sortie du signal préamplifié qu'il a amplifié.
De préférence, les fréquences centrales des bandes de travail des tronçons de sortie décroissent avec leur éloignement du tronçon d'entrée. En ce qui concerne la puissance du signal amplifié par un tronçon de sortie, elle augmente plus le tronçon de sortie est éloigné du tronçon d'entrée. Les tronçons de ligne hyperfréquence sont en hélice, chaque hélice est maintenue dans un fourreau par des supports diélectriques, les
différents fourreaux étant solidarisés les uns aux autres.
Pour pouvoir travailler dans une très large bande, le tronçon d'entrée comporte des moyens de correction de dispersion tels que des vannes. On donnera de préférence à l'hélice du premier tronçon de sortie sensiblement la même longueur et/ou le même diamètre intérieur qu'à
I'hélice du tronçon d'entrée.
Le fil d'hélice du premier tronçon de sortie aura aussi de
préférence la même section que celle du fil d'hélice du tronçon d'entrée.
Pour conserver dans le premier tronçon de sortie, le synchronisme acquis dans le tronçon d'entrée, entre la vitesse du faisceau d'électrons et la vitesse du signal, le pas de l'hélice du premier tronçon de
sortie sera de préférence plus petit que celui de l'hélice du tronçon d'entrée.
De préférence, la longueur et/ou le pas et/ou le diamètre intérieur des hélices des tronçons de sortie augmenteront avec leur éloignement du
tronçon d'entrée. Il en est de même pour la section du fil d'hélice.
Pour éviter l'apparition de phénomènes d'auto-oscillation, le tronçon d'entrée est doté d'une zone d'atténuation à l'extrémité opposée à
celle reliée aux moyens d'entrée du signal à amplifier.
Dans ce but, chaque tronçon de sortie est doté d'une zone d'atténuation à l'extrémité opposée à celle reliée aux moyens de sortie du
signal qu'il a amplifié.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront
à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation de tubes
selon l'invention, description illustrée par les figures qui représentent:
- la figure 1 une coupe longitudinale schématisée d'un tube à ondes progressives selon l'invention; - la figure 2 une vue schématique éclatée d'un tube à ondes progressives à hélice serrée conforme à l'invention; les figures 3a, 3b des coupes transversales de deux variantes du tronçon d'entrée; - les figures 3c, 3d respectivement la vitesse de phase normalisée et le gain en fonction de la fréquence du tronçon d'entrée de la figure 3a; - la figure 4a une coupe transversale du premier tronçon de sortie; - les figures 4b, 4c respectivement la vitesse de phase normalisée et le gain en fonction de la fréquence du premier tronçon de sortie de la figure 4a; - la figure 5a une coupe transversale du dernier tronçon de sortie; - les figures 5b, 5c respectivement la vitesse de phase normalisée et le gain en fonction de la fréquence du dernier tronçon de sortie de la figure 5a; - la figure 6 I'allure de la puissance d'un signal injecté dans le tube de la figure 2 et parcourant la ligne hyperfréquence en fonction de sa fréquence. Sur ces figures, les échelles ne sont pas forcément respectées
dans un souci de clarté.
La figure 1 schématise un tube à ondes progressives multibande
selon l'invention.
De manière conventionnelle, il comporte successivement dans une enveloppe 5, un canon 1 pour produire un faisceau 2 d'électrons, un corps 3 dans lequel se produit une interaction entre le faisceau 2 d'électrons et un signal à amplifier, un collecteur 4 pour recueillir les électrons du
faisceau 2 à leur sortie du corps 3.
Selon l'invention, le faisceau 2 d'électrons traverse entre l'entrée 6 et la sortie 7 du corps 3, une ligne hyperfréquence 8 formée de plusieurs tronçons h, hl..., hi,...hn de lignes hyperfréquences disjoints, disposés les uns à la suite des autres. Parmi ces tronçons, le premier tronçon traversé par le faisceau 2 est un tronçon h dit d'entrée, d'autres hl, hi, hn forment une succession de tronçons dits de sortie et leur nombre n est égal au lo nombre de bandes de fréquences B1, Bi, Bn dans lesquelles le tube est destiné à fonctionner, n étant un entier supérieur ou égal à deux. Chacun des tronçons de sortie hl,...hi,.
hn est destiné à travailler dans une des bandes de fonctionnement du tube respectivement B1..., Bi,... Bn. Chaque bande de fréquences B1..., Bi,... Bn est centrée sur une fréquence centrale respectivement F1, Fi, Fn. Chaque bande de fréquences est associée à un..DTD: tronçon de sortie.
Le faisceau 2 d'électrons pénètre dans chacun des tronçons h, hl1,...hi,.
.hn par une extrémité d'entrée ee et en sort par une extrémité de..DTD: sortie es.
Le tronçon d'entrée h est destiné à fonctionner en tant que pré-
amplificateur dans une très large bande B englobant toutes les bandes B1, Bi, Bn de fonctionnement du tube. L'extrémité d'entrée ee du tronçon h d'entrée est reliée à des moyens d'entrée E d'un signal à amplifier dans le tube. Son extrémité de sortie es avoisine l'extrémité d'entrée ee du premier
tronçon de sortie hl.
Les fréquences centrales F1, Fi, Fn des bandes B1, Bi, Bn de travail des tronçons de sortie hl, hi, hn décroissent avec leur éloignement
du tronçon d'entrée h. On a alors F1 > Fi > Fn.
Chaque tronçon de sortie hl, hi, hn de la succession est destiné à amplifier le signal préamplifié dans le tronçon d'entrée h, si le signal préamplifié est à une fréquence comprise dans sa bande de fréquences de travail B1, Bi, Bn. Les tronçons de sortie hl, hi, hn sont pratiquement sans action sur le signal préamplifié qui les parcourt et qui n'est pas à une
fréquence comprise dans leur bande de fréquence de travail.
Chacune des extrémités de sortie es des tronçons de sortie hl, hi, hn est reliée à des moyens de sortie S1, Si, Sn du signal préamplifié le parcourant, si ce dernier a été amplifié dans le dit tronçon de sortie hl, hi, hn. Le signal à amplifier, injecté à l'extrémité d'entrée ee du tronçon d'entrée h, le parcourt, y est préamplifié puis pénètre dans le premier tronçon hl de sortie. Le signal préamplifié qui parcourt le premier tronçon de sortie hl y est amplifié, si sa fréquence est comprise dans la bande B1, il est ensuite extrait par les moyens de sortie S1. Si la fréquence du signal lo préamplifié n'est pas dans la bande B1, le signal préamplifié parcourt le premier tronçon de sortie hl pratiquement, sans couplage avec le faisceau d'électrons 2, et à l'extrémité de sortie es du premier tronçon hl, il pénètre dans le second tronçon h2 de sortie o il est amplifié, si sa fréquence est dans la bande B2, puis il est extrait. Si sa fréquence n'est pas dans la bande B2, il pénètre dans le troisième tronçon h3 de sortie et ainsi de suite de tronçon en tronçon jusqu'à ce qu'il soit amplifié dans le tronçon adéquat,
puis extrait.
On suppose qu'un signal de fréquence F se propage dans le tronçon de sortie hi (i entier compris entre 1 et n - 2), s'il n'y est pas amplifié cela signifie que la fréquence F n'est pas incluse dans la bande Bi. Le signal de fréquence F n'est pas extrait à l'extrémité de sortie du tronçon hi de sortie et il pénètre alors dans le tronçon de sortie suivant hi + 1. Si sa fréquence F est dans la bande de fréquences Bi+l associée au tronçon de sortie hi + 1, il est amplifié puis extrait à l'extrémité es dudit tronçon hi + 1. Si sa fréquence F est hors de la bande Bi + 1, il pénètre dans le tronçon suivant hi + 2 et
ainsi de suite.
On va voir maintenant plus en détail un exemple de mode de réalisation d'un tube selon l'invention. On suppose qu'il s'agit d'un tube à
ondes progressives bi-bande.
La figure 2 montre un tel tube vu de l'extérieur mais dont l'enveloppe 5 est partiellement ouverte de manière à laisser apparaître les différents tronçons de ligne hyperfréquence h, hl, h2 qui sont en hélice. Les autres éléments intérieurs à l'enveloppe tels que le canon, le focalisateur, le
collecteur ne sont pas représentés dans un souci de clarté.
Les hélices 20, 21, 22 insérées chacune dans un fourreau 11, 11.1, 11.2 conducteur sont maintenues dans le fourreau 11, 11.1, 11.2 à l'aide de supports 12, 12.1, 12.2 isolants. On a prévu dans l'exemple trois supports 12, 12.1, 12.2 isolants par hélice (mais seul un est visible sur la figure 2) et ces derniers sont sensiblement de la longueur de l'hélice 20, 21, 22 qu'ils maintiennent. Les supports peuvent être de manière conventionnelle, en nitrure de bore, alumine ou oxyde de béryllium par
exemple. Les hélices 20, 21, 22 sont sans contact les unes avec les autres.
Les différents fourreaux 11, 11.1, 11.2 sont solidaires les uns des autres.
lo Cette solidarisation est étanche.
L'extrémité d'entrée ee du tronçon h d'entrée est reliée à des moyens d'entrée E d'un signal à amplifier représentés sous la forme d'une
ligne coaxiale.
Les deux tronçons de sortie hl, h2 travaillent respectivement dans la bande B1, B2, de fréquence centrale respective F1, F2. La fréquence F1 est supérieure à la fréquence F2. L'extrémité de sortie es du tronçon hl est reliée à des moyens de sortie S1 du signal préamplifié s'il a été amplifié par ledit tronçon hl. Les moyens de sortie S1 sont représentés par un guide d'onde ce qui est classique à haute fréquence. L'extrémité de sortie es du tronçon h2 est reliée à des moyens de sortie S2 du signal qui a été amplifié par le tronçon h2. Dans l'exemple il s'agit d'une ligne coaxiale. Il est bien entendu que chacun des moyens d'entrée et de sortie pourrait être de nature différente. Le tronçon h est destiné à travailler dans une très large
bande B englobant les deux bandes B1 et B2.
On va voir de manière plus précise les caractéristiques de chacun
des tronçons de ligne h, hl, h2.
Afin que le tronçon d'entrée h puisse travailler dans la très large bande B, tout en imposant que la vitesse de phase normalisée du signal devant être préamplifié reste sensiblement constante quelle que soit la fréquence, le tronçon d'entrée h comporte des moyens de correction de dispersion 13 tels que des vannes par exemple. Sur la figure 3a, les vannes 13 sont distinctes des supports 12, ce sont des conducteurs s'étendant longitudinalement le long de l'hélice 20 et qui se projettent depuis le fourreau 11 vers l'hélice 20. Ces vannes 13 sont séparées de l'hélice 20 par
un espace 14. Elles sont placées entre les supports 12.
Un autre type de vannes peut être employé comme l'illustre la figure 3b. Ces vannes intégrées aux supports diélectriques sont décrites dans le brevet européen EP-B- 0 401 065. L'hélice est maintenue par les supports diélectriques 120 qui sont à leur tour supportés par des éléments conducteurs 130 en saillie par rapport à la paroi intérieure du fourreau 11 vers l'hélice 20. Cette configuration a pour avantage de moins obstruer l'intérieur du fourreau ce qui permet de réduire le temps nécessaire au
pompage et d'améliorer qualitativement le vide.
On peut espérer obtenir un rapport compris entre 2 et 4 entre la l0 fréquence centrale F2 la plus basse et la fréquence centrale la plus haute Fl. Les figures 3a et 3b montrent des coupes transversales de tronçon d'entrée h. Le diamètre intérieur d de l'hélice 20 est relativement petit pour que le tronçon h puisse travailler en préamplificateur dans la bande B englobant toutes les bandes de fonctionnement du tube. Ce
diamètre dépend de la bande des fréquences à amplifier.
La figure 3c est un diagramme de la vitesse de phase normalisée c/vqp du signal se propageant dans le tronçon d'entrée h en fonction de la fréquence F. On suppose dans l'exemple décrit que le tube est destiné à fonctionner dans deux bandes B1, B2 centrées respectivement autour de la fréquence F0 et de la fréquence 3F0. La vitesse de phase c/vqp normalisée est le rapport de la vitesse de phase vp sur la vitesse de la lumière c. La courbe en trait plein est obtenue dans le tronçon d'entrée h avec vannes 13 distinctes des supports 12 et la courbe en pointillés est celle que l'on
obtiendrait en l'absence des vannes 13.
La figure 3d est le gain G du tronçon d'entrée h en fonction de la fréquence F. Le gain maximum Gmax est obtenu dans la partie médiane de la courbe, c'est-à-dire pour une fréquence médiane, les fréquences F0 et 3F0 sont situées de part et d'autre de la fréquence médiane. Dans les bandes B1, B2 de fonctionnement, le gain est inférieur d'environ 4 à 5 dB
par rapport au gain maximum.
Le premier tronçon de sortie hl est celui qui travaille en amplification à la fréquence la plus élevée, ici 3F0. Sa bande B1 de fonctionnement est plus étroite que la bande B et le tronçon hl ne nécessite
pas de moyens de correction de dispersion.
La figure 4a montre en coupe transversale le premier tronçon hl de sortie avec les supports diélectriques 12.1. Son hélice 21 peut être réalisée pour simplifier avec le même fil que l'hélice 20 du tronçon d'entrée h si la puissance désirée en sortie es du premier tronçon de sortie n'est pas trop élevée. Elle possédera sensiblement le même diamètre intérieur dl que celui d de l'hélice 20 du tronçon d'entrée h puisque ce premier tronçon hl de sortie est associé à la bande B1 dont la fréquence centrale 3F0 est la plus élevée. Par contre son pas pl pourra être plus petit que celui p de l'hélice o 20 du tronçon h d'entrée pour conserver le synchronisme entre la vitesse du faisceau d'électrons et la vitesse du signal qui la parcourt, synchronisme
acquis dans le tronçon h d'entrée.
La longueur Il de l'hélice 21 est liée au gain nécessaire pour obtenir la puissance désirée à la fréquence 3F0. Il est souhaitable que le gain du premier tronçon hl de sortie soit supérieur à celui du tronçon h d'entrée. Toutefois, la longueur Il de l'hélice du premier tronçon de sortie hl peut être du même ordre que celle de l'hélice 20 du tronçon d'entrée h, car le gain par unité de longueur d'une ligne en hélice sans moyens de correction de dispersion est plus grand que celui d'une ligne en hélice avec
moyens de correction de dispersion.
On peut espérer atteindre pour une fréquence de plusieurs dizaines de gigahertz une puissance de sortie de l'ordre de la centaine de watt. La figure 4b montre l'allure de la vitesse de phase normalisée en fonction de la fréquence pour ce premier tronçon hl de sortie tandis que la figure 4c montre l'allure du gain en fonction de la fréquence. Le gain est
maximum pour la fréquence centrale 3FO.
La figure 5a montre une coupe transversale du tronçon h2 de sortie suivant qui ici est le dernier. Il est associé à la bande B2 de fréquence
centrale F0 la plus basse.
Ce second tronçon de sortie h2 ne nécessite pas non plus de moyens de correction de dispersion puisque la bande B2 est plus étroite que
la bande B. Il en serait de même pour tous les autres tronçons de sortie.
Le diamètre intérieur d2 de son hélice 22 est plus grand que celui de l'hélice 21 du tronçon hl de sortie qui le précède. Le diamètre intérieur de l'hélice varie de matière sensiblement inversement proportionnelle à la fréquence de fonctionnement pour que le paramètre d'amplification reste constant. Le rapport des deux diamètres dl, d2 est environ le même que celui des fréquences 3F0, F0 centrales correspondantes. Plus généralement le diamètre intérieur des hélices des tronçons de sortie hl, h2 augmente avec leur éloignement du tronçon d'entrée h. Avec une telle configuration, le diamètre du faisceau d'électrons augmente plus on se rapproche du collecteur. La focalisation du faisceau se fait donc en conséquence de
manière classique pour un homme du métier.
Les supports 12.2 qui maintiennent l'hélice 22 sont adaptés au diamètre de l'hélice et à celui du tronçon 11.2 de fourreau. Les différents
tronçons 11, 11.1, 11.2 de fourreau peuvent ne pas avoir le même diamètre.
Le pas p2 de l'hélice 22 du second tronçon h2 de sortie est supérieur à celui pl du tronçon hl de sortie qui le précède, toujours dans lI'optique de conserver le synchronisme entre la vitesse du faisceau d'électrons et la vitesse du signal qui parcourt l'hélice 22. Plus généralement le pas des hélices des tronçons de sortie augmente avec leur éloignement
du tronçon d'entrée.
On suppose que le signal produit par le tronçon de sortie h2 a une puissance supérieure à celle du signal produit par le tronçon hl de sortie qui le précède, ce qui conduit à donner au fil de l'hélice 22 une section plus grande que celle du fil de l'hélice 21. On peut atteindre en sortie du tronçon h2 de sortie des puissances trois à quatre fois supérieures à celles obtenues en sortie du tronçon hl de sortie. En généralisant, la section du fil des hélices des tronçons de sortie augmentera avec leur éloignement du
tronçon d'entrée.
La longueur 12 de l'hélice 22 est liée au gain nécessaire pour obtenir la puissance désirée à la fréquence F0. On donnera au tronçon h2 une longueur 12 supérieure à celle Il du tronçon hl de sortie qui le précède car la fréquence à laquelle il travaille est plus basse. Plus généralement dans la succession, la longueur des l'hélices des tronçons de sortie
augmente avec leur éloignement du tronçon d'entrée.
Avec une longueur 12 supérieure de quelques centimètres par rapport à la longueur I, on peut espérer atteindre, pour une fréquence de l'ordre de la dizaine de gigahertz, une puissance de sortie de plusieurs
centaines de watts.
La figure 5b montre d'allure de la vitesse de phase normalisée en fonction de la fréquence pour ce second tronçon de sortie h2 tandis que la figure 5c montre l'allure de son gain en fonction de la fréquence. Le gain est
maximum pour la fréquence centrale F0.
De manière conventionnelle, pour éviter des phénomènes d'auto-
oscillation dans le tube, on prévoit au niveau des tronçons h, hl, h2 de ligne hyperfréquence une zone d'atténuation 30, 31, 32. Plus précisément, ces zones d'atténuation recouvrent les supports 12, 12.1, 12.2 des hélices 20, 21, 22. Ces zones d'atténuation peuvent être réalisées par un dépôt de carbone par exemple. Ces zones d'atténuation sont situées respectivement la première 30 à proximité de l'extrémité de sortie es du tronçon d'entrée h et les autres 31, 32 à proximité de l'extrémité d'entrée ee des tronçons de sortie respectifs hl, h2. La zone d'atténuation 31 du premier tronçon hl de sortie a environ la même longueur que celle du tronçon d'entrée h. En revanche la zone d'atténuation 32 d'un autre tronçon de sortie h2 est plus
longue que celle 31 du tronçon de sortie hi qui le précède.
La figure 6 montre l'allure de la puissance P (exprimée en dBm) d'un signal injecté avec une amplitude Pe dans le tube de la figure 2 et qui parcourt la ligne hyperfréquence jusqu'à son extraction, soit au niveau des
moyens de sortie Sl, soit au niveau des moyens de sortie S2.
Le signal extrait au niveau des moyens de sortie Sl a une puissance d'amplitude P1 et est à la fréquence 3F0. Le signal extrait au niveau des moyens de sortie S2 a une puissance P2 et est à une fréquence
F0. L'amplitude P2 est environ trois fois plus grande que l'amplitude P1.
On remarque que les puissances chutent fortement au niveau des zones d'atténuation 30, 31, 32 qui sont symbolisées par des triangles. Dans chaque tronçon de sortie, le signal qui y est amplifié a son amplitude qui croit fortement dès qu'il se propage au delà de la zone d'atténuation 31, 32 correspondante.
Claims (14)
1. Tube à ondes progressives apte à fonctionner en amplificateur dans plusieurs bandes de fréquences (B1, Bi, Bn), comportant une ligne hyperfréquence (8) parcourue par des électrons et dans laquelle est amplifié un signal, caractérisé en ce que la ligne hyperfréquence (8) comporte successivement un tronçon de ligne hyperfréquence d'entrée (h) séparé d'une succession de tronçons de ligne hyperfréquence de sortie (hl, hi, hn) o10 disjoints, chaque tronçon de sortie (hl, hi, hn) travaillant dans une des bandes de fréquences (B1, Bi, Bn) de fonctionnement du tube, - le tronçon d'entrée (h), relié à une extrémité (ee) à des moyens d'entrée (E) du signal à amplifier, travaillant dans une bande de fréquences (B) englobant les bandes de fréquences (B1, Bi, Bn) de fonctionnement du tube, étant destiné à préamplifier le signal à amplifier, - la succession de tronçons de sortie (hl, hi, hn) recevant le signal préamplifié, chacun des tronçons de sortie étant destiné à l'amplifier s'il est à une fréquence comprise dans sa bande de fréquences de travail, et à le laisser passer pratiquement sans intervention, s'il est à une fréquence extérieure à sa bande de fréquences de travail, chacun des tronçons de sortie (hl, hi, hn) étant relié à une extrémité de sortie (es) à des moyens de
sortie (S, Si, Sn) du signal préamplifié qu'il a amplifié.
2. Tube à ondes progressives selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fréquences centrales (F1, Fi, Fn) des bandes de fréquences de travail (B1, Bi, Bn) des tronçons de sortie (hl, hi, hn)
décroissent avec leur éloignement du tronçon d'entrée (h).
3. Tube à ondes progressives selon l'une des revendications 1 ou
2, caractérisé en ce que la puissance du signal amplifié par un tronçon de sortie (hi) augmente plus le tronçon de sortie (hi) est éloigné du tronçon
d'entrée (h).
4. Tube à ondes progressives selon l'une des revendications 1 à
3, caractérisé en ce que les tronçons d'entrée (h) et de sortie (hl, h2) sont en hélice, chaque hélice (20, 21, 22) étant maintenue dans un fourreau (l1, 11.1, 11.2) conducteur par des supports diélectriques (12, 12.1, 12.2), les
tronçons (11, 11.1, 11.2) étant solidaires les uns des autres.
5. Tube à ondes progressives selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tronçon d'entrée (h) comporte des moyens (13) de
correction de dispersion.
6. Tube à ondes progressives selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens (13) de correction de dispersion sont des
1 o vannes.
7. Tube à ondes progressives selon l'une des revendications 4 à
, caractérisé en ce que la longueur (11) et/ou le diamètre (dl) intérieur de l'hélice (21) du premier tronçon de sortie (hl) sont sensiblement les mêmes
que ceux de l'hélice (20) du tronçon d'entrée.
8. Tube à ondes progressives selon l'une des revendications 4 à
7, caractérisé en ce que le pas (pl) de l'hélice du premier tronçon de sortie
(hl) est plus petit que le pas (p) de l'hélice du tronçon d'entrée (h).
9. Tube à ondes progressives selon l'une des revendications 4 à
8, caractérisé en ce que la section du fil d'hélice du premier tronçon de sortie (hl) est sensiblement la même que celle du fil d'hélice du tronçon
d'entrée (h).
10. Tube à ondes progressives selon l'une des revendications 4 à
9, caractérisé en ce que la longueur et/ou le pas des hélices (22) des tronçons de sortie (hl, h2) augmentent avec leur éloignement du tronçon
d'entrée (h).
11. Tube à ondes progressives selon l'une des revendications 4 à
, caractérisé en ce que le diamètre intérieur des hélices des tronçons de
sortie (hl, h2) augmente avec leur éloignement du tronçon d'entrée (h).
12. Tube à ondes progressives selon l'une des revendications 4 à
11, caractérisé en ce que la section du fil d'hélice des tronçons de sortie (hl,
h2) augmente avec leur éloignement du tronçon d'entrée (h).
13. Tube à ondes progressives selon l'une des revendications 1 à
12, caractérisé en ce que le tronçon d'entrée (h) est doté d'une zone d'atténuation (30) à l'extrémité opposée à celle reliée aux moyens d'entrée
(E) du signal à amplifier.
14. Tube à ondes progressives selon l'une des revendications 1 à
13, caractérisé en ce chaque tronçon de sortie (hl, h2) est doté d'une zone d'atténuation (31, 32) à l'extrémité opposée à celle reliée aux moyens de
sortie (S1, S2) du signal qu'il a amplifié.
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| JP2013030377A (ja) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | ヘリックス型進行波管およびヘリックス型進行波管の製造方法 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3753030A (en) * | 1972-06-01 | 1973-08-14 | Sperry Rand Corp | Gain compensated traveling wave tube |
| US3938056A (en) * | 1971-01-18 | 1976-02-10 | Teledyne, Inc. | Method and apparatus for enhancing the output from a traveling wave tube |
| EP0401065A1 (fr) * | 1989-05-30 | 1990-12-05 | Thomson Tubes Electroniques | Mode de construction d'une ligne à retard à hélice |
| EP0500241A1 (fr) * | 1991-02-19 | 1992-08-26 | Hughes Aircraft Company | Amplificateur pour micro-ondes à modulation de vitesse possédant des structures interactives à bandes multiples |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3938056A (en) * | 1971-01-18 | 1976-02-10 | Teledyne, Inc. | Method and apparatus for enhancing the output from a traveling wave tube |
| US3753030A (en) * | 1972-06-01 | 1973-08-14 | Sperry Rand Corp | Gain compensated traveling wave tube |
| EP0401065A1 (fr) * | 1989-05-30 | 1990-12-05 | Thomson Tubes Electroniques | Mode de construction d'une ligne à retard à hélice |
| EP0500241A1 (fr) * | 1991-02-19 | 1992-08-26 | Hughes Aircraft Company | Amplificateur pour micro-ondes à modulation de vitesse possédant des structures interactives à bandes multiples |
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Effective date: 20060831 |