FR2985366A1 - Generateur d'ondes hyperfrequences et procede de generation d'une onde hyperfrequence associe - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un générateur d'ondes hyperfréquences (10), comprenant : - un tube hyperfréquences (12) actif, comprenant une cathode (22) et une anode (24) délimitant entre elles une cavité (26), la cathode (22) étant adaptée pour émettre des électrons à l'intérieur de la cavité (26) lorsque le tube hyperfréquences (12) est alimenté en énergie électrique, et - au moins un guide d'ondes (16, 18), pour alimenter la cavité (26) du tube hyperfréquences (12) avec ou extraire hors de la cavité (26) du tube hyperfréquences (12) une onde électromagnétique, caractérisé en ce que le ou au moins un des guide(s) d'ondes (16,18) est équipé d'un dispositif (20A, 20B) d'obturation du guide d'ondes (16, 18), adapté pour sélectivement s'opposer à l'alimentation en et/ou à l'extraction d'ondes électromagnétiques de la cavité (26) par ledit guide d'ondes (16, 18), lorsque le dispositif d'obturation (20A, 20B) est dans une configuration bloquante, et pour permettre l'alimentation en et/ou l'extraction d'ondes électromagnétiques de la cavité (26) par ledit guide d'ondes (16, 18), lorsque le dispositif d'obturation (20A, 20B) est dans une configuration passante.

Description

Générateur d'ondes hyperfréquences et procédé de génération d'une onde hyperfréquence associé La présente invention concerne un générateur d'ondes hyperfréquences, du type comprenant un tube hyperfréquences actif, comprenant une cathode et une anode délimitant entre elles une cavité, la cathode étant adaptée pour émettre des électrons à l'intérieur de la cavité lorsque le tube hyperfréquences est alimenté en énergie électrique, et au moins un guide d'ondes, pour alimenter la cavité du tube hyperfréquences avec ou extraire hors de la cavité du tube hyperfréquences une onde électromagnétique, De tels générateurs sont connus et sont utilisés dans différents systèmes, tels que les systèmes radar ou les armes électromagnétiques. Ces générateurs sont notamment particulièrement adaptés aux armes électromagnétiques car ils permettent de générer des ondes électromagnétiques de très forte puissance. Ils présentent cependant en contrepartie quelques inconvénients : ils ne permettent pas l'émission d'ondes électromagnétiques sur de longues durées et sont lents à démarrer, ce qui ne permet pas de les utiliser pour émettre des impulsions rapprochées. En outre, les générateurs connus présentent des rendements souvent faibles. Un objectif de l'invention est donc de proposer un générateur d'ondes hyperfréquences adapté pour démarrer rapidement. Un autre objectif est de proposer un générateur à rendement amélioré. A cet effet, l'invention a pour objet un générateur du type précité, dans lequel le ou au moins un des guide(s) d'ondes est équipé d'un dispositif d'obturation du guide d'ondes, adapté pour sélectivement s'opposer à l'alimentation en et/ou à l'extraction d'ondes électromagnétiques de la cavité par ledit guide d'ondes, lorsque le dispositif d'obturation est dans une configuration bloquante, et pour permettre l'alimentation en et/ou l'extraction d'ondes électromagnétiques de la cavité par ledit guide d'ondes, lorsque le dispositif d'obturation est dans une configuration passante. Selon des modes de réalisation préférés de l'invention, le générateur comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possibles(s) : - il comprend au moins un guide d'ondes destiné à l'extraction d'ondes électromagnétiques hors de la cavité du tube hyperfréquences, équipé d'un dispositif d'obturation dudit guide d'ondes d'extraction, ledit dispositif d'obturation étant adapté pour être en configuration bloquante lors d'une phase de démarrage du tube hyperfréquence ; - il comprend une pluralité de guides d'ondes destinés à l'extraction d'ondes électromagnétiques hors de la cavité du tube hyperfréquences, chacun étant équipé d'un dispositif d'obturation du guide d'ondes d'extraction ; - il comprend au moins un guide d'ondes destiné à l'alimentation de la cavité du tube hyperfréquences en ondes électromagnétiques, équipé d'un dispositif d'obturation dudit guide d'ondes d'alimentation, ledit dispositif d'obturation étant adapté pour être en configuration bloquante lorsque le tube hyperfréquences n'est ni en phase de démarrage, ni en phase d'arrêt ; - le ou chaque guide d'ondes débouche dans un orifice d'entrée ou de sortie du tube hyperfréquences, et le ou chaque dispositif d'obturation associé est adapté pour maintenir un champ électrique sensiblement nul au niveau dudit orifice lorsqu'il est en configuration bloquante ; - le dispositif d'obturation du guide d'ondes d'extraction comprend un dispositif adapté pour former un arc électrique à l'intérieur du guide d'ondes d'extraction lorsque le dispositif de commutation est en configuration passante ; - le dispositif d'obturation du guide d'ondes d'alimentation comprend un dispositif adapté pour former un arc électrique à l'intérieur du guide d'ondes d'alimentation lorsque le dispositif de commutation est en configuration bloquante. L'invention a également pour objet un procédé de génération d'une onde électromagnétique au moyen d'un générateur tel que défini ci-dessus, le générateur comprenant au moins un guide d'ondes d'extraction d'ondes électromagnétiques hors de la cavité du tube hyperfréquences, équipé d'un dispositif d'obturation dudit guide d'ondes d'extraction, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : a) commutation du dispositif d'obturation du ou de chaque guide d'ondes d'extraction en configuration bloquante, b) alimentation du tube hyperfréquences en énergie électrique, et c) commutation du dispositif d'obturation d'au moins un guide d'ondes d'extraction (16) en configuration passante. Selon des modes de réalisation préférés de l'invention, le procédé comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : - le générateur comprend une pluralité de guides d'ondes d'extraction, et l'étape c) comprend les sous-étapes successives suivantes : i) commutation du dispositif d'obturation d'au moins un guide d'ondes d'extraction en configuration passante, le dispositif d'obturation d'au moins un autre guide d'ondes d'extraction étant maintenu en configuration bloquante, et ii) commutation d'au moins un dispositif d'obturation maintenu en configuration bloquante en configuration passante. - le générateur comprend une source d'ondes électromagnétiques raccordée au tube hyperfréquences par l'intermédiaire d'un guide d'ondes d'alimentation du tube hyperfréquences en ondes électromagnétiques, et le procédé comprend, préalablement à l'étape c) de commutation, une étape supplémentaire a') d'émission d'une onde électromagnétique par la source, à destination du tube hyperfréquences ; - le générateur comprend un dispositif d'obturation du guide d'ondes d'alimentation, ledit dispositif d'obturation étant en configuration passante lors de l'étape a) de commutation, et le procédé comprend, préalablement à l'étape c) de commutation, une étape supplémentaire b') de commutation du dispositif d'obturation du guide d'ondes d'alimentation en configuration bloquante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : la Figure 1 est une vue schématique en coupe d'un générateur selon une premier mode de réalisation l'invention, lors d'une première étape d'un procédé selon l'invention, la Figure 2 est une vue de détail d'un premier dispositif de commutation d'un générateur, le premier dispositif d'obturation étant dans une configuration passante, la Figure 3 est une vue similaire à la Figure 2, le premier dispositif d'obturation étant en configuration bloquante, la Figure 4 est une vue de détail d'un deuxième dispositif de commutation d'un générateur selon une première variante l'invention, le deuxième dispositif de commutation étant dans une configuration bloquante, la Figure 5 est une vue similaire à celle de la Figure 4, le deuxième dispositif de commutation étant dans une configuration passante, la Figure 6 est une vue de détail d'un deuxième dispositif de commutation d'un générateur selon une deuxième variante l'invention, le deuxième dispositif de commutation étant dans une configuration bloquante, et la Figure 7 est une vue similaire à celle de la Figure 6, le deuxième dispositif de commutation étant dans une configuration passante la Figure 8 est une vue, similaire à celle de la Figure 1, du même générateur, lors d'une deuxième étape du procédé, la Figure 9 est une vue, similaire à celle des Figures 1 et 8, du même générateur, lors d'une troisième étape du procédé, et la Figure 10 est une vue schématique en coupe d'un générateur selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Le générateur d'ondes hyperfréquences 10, représenté sur la Figure 1, comprend un tube hyperfréquences 12, une source 14 d'ondes électromagnétiques, différente du tube hyperfréquences 12, une pluralité de guides d'ondes 16 d'extraction d'ondes électromagnétiques hors du tube hyperfréquence 12, un guide d'ondes 18 d'alimentation du tube hyperfréquences 12 en ondes électromagnétiques, une pluralité de dispositifs 20A, 20B d'obturation des guides d'ondes 16, 18, et un module 21 de commande des dispositifs d'obturation 20A, 20B. De façon connue, le tube hyperfréquences 12 comprend une cathode 22 et une anode 24 délimitant entre elles une cavité 26. La cathode 22 est adaptée pour émettre des électrons dans la cavité 26, à destination de l'anode 24, lorsque le tube 12 est alimenté en énergie électrique. A cet effet, la cathode 22 est adaptée pour être à un potentiel électrique inférieur à celui de l'anode 24 lorsque le tube 12 est alimenté en énergie électrique, de sorte qu'il existe un champ électrique à l'intérieur de la cavité 26, orienté de la cathode 22 vers l'anode 24. La cathode 22 comprend un matériau adapté pour émettre des électrons sous l'effet de ce champ électrique, tout en ayant une bonne conductivité, comme du cuivre ou du carbone pyrolytique. L'anode 24 est constituée d'un matériau conducteur, typiquement de l'acier, du graphite ou du cuivre. Le tube hyperfréquence 12 est adapté pour que, sous l'effet de la circulation des électrons à l'intérieur de la cavité 26, une onde électromagnétique de fréquence prédéterminée soit générée à l'intérieur de la cavité 26. Le tube hyperfréquences 12 comprend également un focalisateur 28 pour focaliser le faisceau d'électrons à l'intérieur de la cavité 26. A cet effet, le focalisateur 28 est adapté pour générer un champ magnétique à l'intérieur de la cavité 26. Le focalisateur 28 est typiquement un électroaimant s'étendant autour de la cavité 26.

De préférence, le focalisateur 28 est disposé entre les dispositifs d'obturation 20A, 20B d'une part et la cavité 26 d'autre part. Le tube hyperfréquences 12 comprend en outre une pluralité d'orifices de sortie 29A pour la sortie hors du tube 12 d'une onde électromagnétique générée par la circulation du faisceau d'électrons à l'intérieur de la cavité 26. A cet effet, chaque orifice 29A relie la cavité 26 à un guide d'ondes d'extraction 16.

De préférence, les orifices de sortie 29A sont dimensionnés de sorte que, lorsqu'aucun dispositif 20A d'obturation d'un guide d'ondes d'extraction 16 ne s'oppose à la circulation d'ondes électromagnétiques dans le guide d'ondes 16 associé, la somme des puissances extraites de la cavité 26 par les guides d'ondes 16 et perdues par effet Joule dans l'anode 24 soit égale ou supérieure à la puissance apportée à la cavité 26 par l'énergie électrique d'alimentation du tube 12. Ainsi, lorsqu'aucun dispositif d'obturation 20A ne s'oppose à la circulation d'ondes électromagnétiques dans le guide d'ondes 16 associé, l'énergie contenue dans la cavité 26 se stabilise ou diminue, ce qui permet d'éviter un claquage diélectrique entre la cathode 22 et l'anode 26. Il est ainsi possible de générer des ondes électromagnétiques de longue durée au moyen du générateur 10. Enfin, le tube hyperfréquences comprend un orifice d'entrée 29B pour l'alimentation de la cavité 26 du tube 12 au moyen d'une onde électromagnétique générée par la source 14. A cet effet, l'orifice 29B relie la cavité au guide d'ondes d'alimentation 18.

Dans l'exemple représenté, le tube hyperfréquences 12 est un magnétron. La cathode 22 est disposée au centre de la cavité 26 et l'anode 24 s'étend autour de la cathode 22. L'anode 24 comprend un corps cylindrique 30, orienté selon une direction longitudinale L perpendiculaire au plan de la Figure 1, et une pluralité d'ailettes 32 s'étendant radialement depuis le corps 30 vers la cathode 22. On notera que le terme « cylindrique » est ici à entendre au sens large et couvre aussi bien des cylindres de révolution que des cylindres à section carrée, hexagonale, ou autre. Le corps 30 et les ailettes 32 définissent ensemble une surface intérieure 33A de l'anode 24, orientée vers la cavité 26. Le corps 30 délimite une surface extérieure 33B de l'anode 24, à l'opposée à la cavité 26. Les ailettes 32 délimitent avec le corps 30 une pluralité de cavités résonnantes 34, 36 débouchant chacune dans un espace central 38 sensiblement cylindrique s'étendant au centre de l'anode 24. Les cavités résonnantes 34, 36 et l'espace central 38 constituent ensemble la cavité 26. La cathode 22 est disposée au centre de l'espace central 38.

Dans l'exemple représenté, la pluralité de cavités résonnantes 34, 36 comprend une pluralité de grandes cavités résonnantes 34 et de petites cavités résonnantes 36, disposées en alternance les unes des autres autour de la cathode 22. La section radiale, c'est-à-dire selon un plan perpendiculaire à la direction longitudinale, de chaque petite cavité résonnante 36 est inférieure à la section radiale de chaque grande cavité résonnante 34. De préférence, les petites 36 et les grandes 34 cavités résonnantes ont toutes une même longueur longitudinale.

Chaque grande cavité 34 est délimitée par deux ailettes 32 et par le corps cylindrique 30. Chaque petite cavité 36 est délimitée à l'intérieur d'une ailette 32 par un orifice radial s'ouvrant en regard de la cathode 22. L'anode 24 présente ainsi une configuration du type « soleil levant » (en anglais « rising sun »). Cette configuration permet de limiter le risque d'oscillations sur des fréquences parasites, et ainsi d'augmenter le rendement du tube 12. En variante, les cavités 34, 36 sont toutes identiques les unes aux autres. Cette variante est particulièrement avantageuse lorsque le nombre de cavités 34, 36 est réduit (typiquement à 6 cavités), car alors le risque d'oscillations sur des fréquences parasite est fortement réduit. L'anode 24 définit également les orifices d'extraction et d'alimentation 29A, 29B. Chaque orifice 29A, 29B débouche dans les faces intérieure 33A et extérieure 33B de l'anode 24. En particulier, chaque orifice 29A, 29B est constitué par une portion d'une grande cavité résonnante 34. On notera ainsi que les petites cavités résonnantes 36 ne débouchent pas dans la surface extérieure 33B de l'anode 24. Le focalisateur 28 est adapté pour émettre un champ magnétique longitudinal à l'intérieur de la cavité 26, de sorte que, sous l'effet conjugué du champ électrique et du champ magnétique, les électrons émis par la cathode 22 tournent autour de la cathode 22 avant de rejoindre l'anode 24. Le focalisateur 28 est typiquement formé par deux bobines de Helmholtz disposées parallèlement l'une à l'autre, chaque bobine s'étendant dans un plan radial et ayant pour axe l'axe longitudinal L. Ces bobines sont disposées axialement de part à d'autre des guides d'onde 16, 18. En variante, le tube hyperfréquences 12 est un klystron, un monotron, un gyrotron, un oscillateur à ligne magnétique isolée, ou un oscillateur à cathode virtuelle. Ces types de tubes hyperfréquences sont connus de l'homme du métier et ne seront pas décrits plus avant. La source 14 est adaptée pour émettre une onde électromagnétique destinée à alimenter la cavité 26 du tube hyperfréquences 12. En particulier, la source 14 est adaptée pour émettre une onde électromagnétique à destination du tube hyperfréquences 12 lors d'une phase de démarrage du tube 12. A cet effet, la source 14 est raccordée au tube hyperfréquence 12 par l'intermédiaire du guide d'ondes d'alimentation 18. La source 14 est adaptée pour émettre une onde électromagnétique avec une fréquence et une phase prédéterminée. Sa puissance de génération d'onde est généralement inférieure à celle du tube 12. La source 14 est typiquement un magnétron ou un klystron.

Chaque guide d'ondes 16, 18 est typiquement un tuyau métallique creux adapté pour transporter une onde électromagnétique suivant un mode de propagation bien défini depuis sa source. Dans l'exemple représenté, les guides d'ondes 16, 18 sont à section droite rectangulaire.

Chaque guide d'ondes d'extraction 16 est adapté pour extraire au moins une partie de l'onde générée par le tube 12 hors de la cavité 26 et la guider jusqu'à un système aval (non représenté), tel qu'un système d'antenne. De préférence, chaque guide d'ondes 16 est adapté pour guider une partie de l'onde générée jusqu'à un système aval spécifique. Le guide d'ondes d'alimentation 18 est adapté pour alimenter la cavité 26 en ondes électromagnétiques, en particulier pour guider l'onde émise par la source 14 jusqu'à la cavité 26 du tube 12. Chaque guide d'ondes 16, 18 est équipé d'un dispositif 20A, 20B d'obturation du guide d'ondes. Ce dispositif d'obturation 20A, 20B est adapté pour sélectivement s'opposer à la circulation d'ondes électromagnétiques dans le guide d'ondes 16, 18 qu'il équipe, lorsqu'il est dans une configuration bloquante, et pour permettre cette circulation d'ondes lorsqu'il est dans une configuration passante. Chaque dispositif 20A d'obturation d'un guide d'ondes d'extraction 16 est adapté pour s'opposer à l'extraction d'ondes électromagnétiques hors de la cavité 26 par ledit guide d'ondes 16 lorsqu'il est en configuration bloquante, et pour permettre cette extraction lorsqu'il est en configuration passante. Le dispositif 20B d'obturation du guide d'ondes d'alimentation 18 est adapté pour s'opposer à l'alimentation de la cavité 26 en ondes électromagnétiques et à l'extraction d'ondes électromagnétiques hors de la cavité 26 par le guide d'ondes 18 lorsqu'il est en configuration bloquante, et pour permettre cette alimentation et cette extraction lorsqu'il est en configuration passante.

A cet effet, chaque dispositif d'obturation, respectivement 20A, 20B, est adapté pour maintenir un champ électrique sensiblement nul au niveau de l'orifice, respectivement 29A, 29B, du tube 12 dans lequel débouche le guide d'ondes, respectivement 16, 18, associé, lorsqu'il est en configuration bloquante. En référence aux Figures 2 et 3, le dispositif d'obturation 20B comprend de préférence une portion élargie 40 du guide d'ondes 16, 18 qu'il équipe, et une pluralité de dispositifs 44 adaptés pour former un arc électrique à l'intérieur de ladite portion élargie 40 lorsque le dispositif d'obturation 20A, 20B est en configuration bloquante. Chaque dispositif 44 est formé par un tube à gaz de décharge s'étendant perpendiculairement à la direction d'extension du guide d'ondes 16, 18, dans la portion élargie 40. Chaque tube à gaz 44 comprend deux électrodes 46, chacune étant disposée contre une paroi du guide d'ondes 16, 18, et un tube 48 contenant un gaz et reliant les deux électrodes 46, le gaz contenu étant adapté pour s'ioniser lorsque la différence de potentiel entre les électrodes dépasse une tension d'ionisation prédéterminée. Ainsi, lorsque la différence de potentiel entre les électrodes dépasse la tension d'ionisation, un arc électrique se forme dans le tube 48 et le dispositif d'obturation 20A, 20B commute en configuration bloquante. Sur la Figure 2, le dispositif d'obturation 20B est représenté en configuration passante. Comme visible sur cette figure, les tubes à gaz 44 sont désactivés, et rien ne s'oppose à ce qu'une onde circulant dans le guide d'ondes 18 traverse les tubes à gaz 44. Sur la Figure 3, le dispositif d'obturation 20B est représenté en configuration bloquante. Comme visible sur cette figure, les tubes à gaz 44 sont activés. Il y a donc un champ électrique nul dans le guide d'ondes 18 à l'emplacement des tubes à gaz 44, ce qui empêche la propagation d'ondes dans le guide 18. L'énergie contenue dans le tube 12 ne peut donc pas remonter le guide d'ondes 18. En référence aux Figures 4 et 5, chaque dispositif d'obturation 20A comprend de préférence un renfoncement 50 ménagé dans une paroi du guide d'ondes 16, et un dispositif 52 de génération d'un arc électrique à l'intérieur du renfoncement 50. Le renfoncement 50 est placé sensiblement à un nombre entier de demi-longueurs d'ondes de l'onde générée par le tube 12 d'un orifice de sortie 29A. Il est orienté sensiblement perpendiculairement à la direction générale d'extension du guide d'ondes 16. Il a une section droite rectangulaire, semblable à celle du guide d'ondes 16. Le renfoncement 50 débouche exclusivement dans le guide d'ondes 16 et est délimité, à une extrémité, par un orifice 54 communiquant avec le guide d'ondes 16 et, à l'autre extrémité, par une paroi mobile 56. La paroi mobile 56 est orientée sensiblement perpendiculairement à la direction d'extension du renfoncement 50 et est déplaçable le long de ladite direction d'extension de sorte que la somme formée par la longueur du renfoncement 50 et la demi-largeur du guide d'ondes 16 soit sensiblement égale à un multiple de la demi-longueur d'onde de l'onde générée par le tube 12. En suivant le trajet des ondes électromagnétiques à l'intérieur du guide d'ondes 16, la paroi mobile 56 est donc disposée à un nombre entier de demi-longueurs d'onde de l'onde générée par le tube 12 de l'orifice 29A. Le dispositif 52 est disposé dans le renfoncement 50, à un nombre impair de quart(s) de longueur d'onde de l'onde générée par le tube 12 de la paroi mobile 56. Il est similaire au dispositif 44 décrit ci-avant. En variante, le dispositif 52 comprend un laser, un trigatron, ou un interrupteur résonnant.

Sur la Figure 4, le dispositif d'obturation 20A est représenté en configuration bloquante. Comme visible sur cette figure, le dispositif 52 est désactivé et une onde stationnaire s'est formée entre l'orifice 29A et la paroi mobile 56. Le champ électrique de l'onde étant sensiblement nul dans le guide 16, en regard du renfoncement 50, l'onde ne peut pas se propager. Sur la Figure 5, le dispositif d'obturation 20A est représenté en configuration passante. Comme représenté sur cette figure, un arc électrique s'est formé entre les électrodes du dispositif 52. Cet arc électrique a perturbé la répartition du champ électrique dans le renfoncement 50 et dans le guide d'ondes 16, en regard du renfoncement 50. Le champ électrique n'étant plus nul à cet endroit, l'onde peut se propager dans le guide d'ondes 16.

Une variante des dispositifs de commutation 20A est présentée sur les Figures 6 et 7. Dans cette variante, le guide d'ondes 16 comprend une première portion 60 et une deuxième portion 62 formant un coude à angle droit. Le dispositif de commutation 20A comprend un renfoncement 64 ménagé dans une paroi du guide d'ondes 16, dans le prolongement de la première portion 60, et un dispositif 66 de génération d'un arc électrique à l'intérieur du renfoncement 64. La première portion 60 s'étend sensiblement rectilignement depuis l'orifice 29A. Le renfoncement 64 a section droite similaire à celle de la première portion 60. Il débouche exclusivement dans le guide d'ondes 16 et est délimité, à une extrémité, par un orifice 68 communiquant avec le guide d'ondes 16 et, à l'autre extrémité, par une paroi mobile 69. La paroi mobile 69 est orientée sensiblement perpendiculairement à la direction d'extension du renfoncement 64 et est déplaçable le long de ladite direction d'extension de façon à être disposée sensiblement à un nombre entier de demi-longueurs d'onde de l'onde générée par le tube 12 de l'orifice de sortie 29A. La deuxième portion 62 est disposée sensiblement à un nombre entier de demi- longueurs d'onde de l'onde générée par le tube 12 de la paroi mobile 69. Le dispositif 66 est disposé dans le renfoncement 64, sensiblement à un nombre impair de quarts de longueur d'onde de l'onde générée par le tube 12 de la paroi mobile 69. Il est similaire au dispositif 52 décrit ci-avant. Sur la Figure 6, le dispositif d'obturation 20A est représenté en configuration bloquante. Comme visible sur cette figure, le dispositif 66 est désactivé et une onde stationnaire s'est formée entre l'orifice 29A et la paroi mobile 69. Le champ électrique de l'onde étant sensiblement nul dans le guide 16, en regard de la deuxième portion 62, l'onde ne peut pas se propager dans ladite deuxième portion 62. Sur la Figure 7, le dispositif d'obturation 20A est représenté en configuration passante. Comme représenté sur cette figure, un arc électrique s'est formé entre les électrodes du dispositif 66. Cet arc électrique a perturbé la répartition du champ électrique dans le renfoncement 64 et dans la première portion 60. Le champ électrique n'est alors plus nul en regard de la deuxième portion 62, et l'onde peut se propager dans ladite deuxième portion 62. Le module de commande 21 est adapté pour piloter la commutation des dispositifs d'obturation 20A, 20B sélectivement en configuration bloquante ou passante. A cet effet, le module de commande 21 est adapté pour piloter les dispositifs de génération 44, 52, 66 des dispositifs d'obturation 20A, 20B. En particulier, lorsque chaque dispositif de génération 44 du dispositif d'obturation 20B est constitué par un tube à gaz, il est adapté pour commander la différence de potentiel entre les électrodes 46 de chaque tube à gaz, de façon à appliquer une différence de potentiel supérieure à la tension d'ionisation lorsque le dispositif d'obturation 20B doit commuter en configuration bloquante, et à appliquer une différence de potentiel inférieure à la tension d'ionisation lorsque le dispositif d'obturation 20B doit commuter en configuration passante. De même, lorsque le dispositif de génération 52, 66 d'un dispositif d'obturation 20B est constitué par un tube à gaz, il est adapté pour commander la différence de potentiel entre les électrodes du tube à gaz, de façon à appliquer une différence de potentiel supérieure à la tension d'ionisation lorsque le dispositif d'obturation 20A doit commuter en configuration passante, et à appliquer une différence de potentiel inférieure à la tension d'ionisation lorsque le dispositif d'obturation 20A doit commuter en configuration passante.

Le module de commande 21 est adapté pour commuter le dispositif d'obturation 20B du guide d'ondes d'alimentation 18 en configuration passante préalablement à la phase de démarrage du tube 12. Il est également adapté pour commuter ce dispositif d'obturation 20B en configuration bloquante à la fin de la phase de démarrage du tube 12. Ainsi, le dispositif d'obturation 20B est en configuration passante seulement pendant la phase de démarrage du tube 12. Le module de commande 21 est également adapté pour commuter chaque dispositif d'obturation 20A d'un guide d'ondes d'extraction 16 en configuration bloquante préalablement à la phase de démarrage du tube 12, et pour commuter un ou plusieurs de ces dispositifs d'obturation 20A en configuration passante à la fin de la phase de démarrage du tube 12. Ainsi, chaque dispositif d'obturation 20A est en configuration bloquante pendant la phase de démarrage du tube 12. Un procédé de génération d'une onde électromagnétique au moyen du générateur 10 va maintenant être décrit, en regard des Figures 1 à 3. Dans une première étape a) du procédé, le tube 12 est à l'arrêt, c'est-à-dire qu'il n'est pas alimenté en énergie électrique, le dispositif d'obturation 20B est en configuration passante et chaque dispositif d'obturation 20A est en configuration bloquante.

Puis, lors d'une deuxième étape b) correspondant à la Figure 1, le tube 12 est démarré, c'est-à-dire qu'il est alimenté en énergie électrique de sorte que la cathode 22 émette des électrons à l'intérieur de la cavité 26. Sous l'effet conjugué du champ électrique et du champ magnétique présents dans la cavité 26, les électrons se déplacent à l'intérieur de la cavité 26, et leur déplacement génère une onde électromagnétique. Cette onde électromagnétique entre en résonnance avec la cavité 26 et l'énergie électromagnétique contenue dans la cavité 26 augmente progressivement. Les dispositifs de commutation 20A étant en configuration bloquante lors de cette phase de démarrage, l'onde électromagnétique générée est maintenue confinée à l'intérieur de la cavité 26. Ainsi, les fuites d'énergie hors du tube 12 sont réduites et l'énergie électromagnétique contenue dans la cavité 26 augmente plus rapidement. La durée de la phase de démarrage du tube 12 s'en trouve donc réduite. En outre, les pertes étant réduites, le rendement du générateur 10 est amélioré. Enfin, l'émission d'onde étant bloquée pendant la phase de démarrage du générateur 10, aucun système extérieur ne peut détecter le démarrage du générateur 10, ce qui évite qu'un tel système n'anticipe l'arrivée d'une onde électromagnétique de forte puissance. Lors d'une étape a') simultanée ou préalable à l'étape b) de démarrage du tube 12, la source 14 est activée pour émettre une onde électromagnétique à destination du tube 12. Cette onde excite la cavité 26 selon son mode propre, de sorte que l'onde ultérieurement générée par le tube 12 se met en phase avec l'onde émise par la source 14. Il est ainsi possible de piloter la phase de l'onde générée par le tube hyperfréquences 12. Ce pilotage de la phase de l'onde générée par le tube 12 est particulièrement avantageux car il permet de rendre cohérents une pluralité de tubes hyperfréquences de façon à pouvoir sommer leurs puissances de sortie. Ainsi, dans une variante préférée de l'invention (non représentée), le générateur 10 comprend une pluralité de tubes 12 alimentés par une même source 14. Les ondes électromagnétiques émises par les tubes 12 sont alors cohérentes en phase, et il est par conséquent possible de les sommer pour obtenir en sortie du générateur 10 une onde électromagnétique de puissance plus élevée.

Lorsque l'énergie électromagnétique stockée dans la cavité 26 atteint un seuil prédéterminé, la phase de démarrage du tube 12 est finie. Le module 21 commande alors, lors d'une troisième étape b'), la commutation du dispositif d'obturation 20B en configuration bloquante. Ainsi, l'onde électromagnétique générée par le tube 12 ne peut pas remonter via le guide d'ondes 18 jusqu'à la source 14, ce qui permet de protéger la source 14 et d'éviter qu'elle ne soit endommagée par ladite onde.

Puis, lors d'une quatrième étape c), le module 21 commande l'extraction de l'onde électromagnétique générée hors du tube 12. A cet effet, le module 21 commande, lors d'une première sous-étape i), la commutation en configuration passante d'un ou de plusieurs dispositifs d'obturation 20A, les autres dispositifs 20A étant maintenus en configuration bloquante, comme représenté sur la Figure 8. En option, lors d'une deuxième sous-étape ii), le module 21 commande la commutation en configuration passante d'au moins des dispositifs 20A maintenus en configuration bloquante, comme représenté sur la Figure 9. Ce mode de pilotage permet de sélectionner les voies de sortie de l'onde électromagnétique hors du tube 12. Il est ainsi possible de choisir les systèmes avals alimentés par l'onde électromagnétique générée par le tube 12 à chaque nouvelle émission d'une onde par le générateur 10. Une fois l'onde électromagnétique émise, le tube 12 est arrêté, puis les étapes a) à c) précédentes sont répétées pour émettre une nouvelle onde électromagnétique.

On notera qu'il est possible de programmer le module de commande 21 de façon à ce que les dispositifs d'obturation 20A commutent en configuration passante dès le démarrage du tube 12. Cela permet d'augmenter la durée d'émission de l'onde électromagnétique, mais en réduisant la puissance crête de l'onde émise. Dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 10, le générateur 10 ne comprend pas de module de commande 21. Chaque dispositif d'obturation 20A, 20B est adapté pour commuter automatiquement d'une configuration à l'autre à la fin de la phase de démarrage du tube 12. En particulier, le dispositif d'obturation 20B est adapté pour commuter automatiquement en configuration bloquante lorsque le champ électrique dans la portion du guide d'ondes 18 où sont disposés les dispositifs de génération 44 dépasse un premier seuil prédéterminé, et chaque dispositif d'obturation 20A est adapté pour commuter automatiquement en configuration passante lorsque le champ électrique dans la portion du guide d'ondes 16 associé où est disposé son dispositif de génération 52, 66 dépasse un deuxième seuil prédéterminé.

A cet effet, cet effet, chaque dispositif de génération 44, 52, 66 de chaque dispositif d'obturation 20A, 20B est constitué par un tube à gaz de décharge. La pression de gaz dans chaque tube 44, respectivement 52, 66, est alors choisie de façon à ce que ce gaz s'ionise dès que le champ électrique au niveau de ce tube à gaz franchit le premier seuil, respectivement le deuxième seuil.

Les premier et deuxième seuils sont par exemple égaux l'un à l'autre. - 2985366 13 Le générateur 10 est ainsi moins cher et plus compact. Il n'est en revanche pas possible de sélectionner le guide d'ondes 16 par lequel l'onde va être extraite. En conclusion, le générateur 10 présente de nombreux avantages : son rendement est amélioré ; 5 sa durée de démarrage est raccourcie, ce qui permet de procéder à des salves d'émission d'impulsions plus longues ; il est possible de sélectionner une ou plusieurs voie(s) de sortie de l'onde générée hors du tube hyperfréquence, ce qui permet, avec un même générateur, d'alimenter plusieurs systèmes, en choisissant le ou les 10 système(s) alimenté(s) par l'onde générée ; il est possible de contrôler la phase de l'onde générée par le tube hyperfréquence tout en protégeant le tube pilote ; le générateur n'émettant pas d'onde tant que celle-ci n'a pas atteint une puissance minimale, il est impossible à un système extérieur de détecter le 15 démarrage du générateur et donc de se protéger avant que la densité de puissance reçue n'atteigne un seuil critique ; il permet l'émission d'ondes électromagnétiques aussi bien sur des durées longues que courtes il est compact.

20 On notera que, dans les exemples donnés ci-dessus, le générateur 10 comprend systématiquement une source 14 d'alimentation du tube hyperfréquence 12. En variante, le générateur 10 ne comprend pas de telle source 14 et ne comprend pas de guide d'ondes d'alimentation 18 : tous les guides d'ondes raccordés aux cavités 34 du tube 12 sont alors des guides d'ondes d'extraction 16. Une telle variante ne permet cependant 25 pas de piloter la phase de l'onde générée par le tube 12.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1.- Générateur d'ondes hyperfréquences (10), comprenant : un tube hyperfréquences (12) actif, comprenant une cathode (22) et une anode (24) délimitant entre elles une cavité (26), la cathode (22) étant adaptée pour émettre des électrons à l'intérieur de la cavité (26) lorsque le tube hyperfréquences (12) est alimenté en énergie électrique, et au moins un guide d'ondes (16, 18), pour alimenter la cavité (26) du tube hyperfréquences (12) avec ou extraire hors de la cavité (26) du tube hyperfréquences (12) une onde électromagnétique, caractérisé en ce que le ou au moins un des guide(s) d'ondes (16,18) est équipé d'un dispositif (20A, 20B) d'obturation du guide d'ondes (16, 18), adapté pour sélectivement s'opposer à l'alimentation en et/ou à l'extraction d'ondes électromagnétiques de la cavité (26) par ledit guide d'ondes (16, 18), lorsque le dispositif d'obturation (20A, 20B) est dans une configuration bloquante, et pour permettre l'alimentation en et/ou l'extraction d'ondes électromagnétiques de la cavité (26) par ledit guide d'ondes (16, 18), lorsque le dispositif d'obturation (20A, 20B) est dans une configuration passante.

   2.- Générateur (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un guide d'ondes (16) destiné à l'extraction d'ondes électromagnétiques hors de la cavité (26) du tube hyperfréquences (12), équipé d'un dispositif (20A) d'obturation dudit guide d'ondes d'extraction (16), ledit dispositif d'obturation (20A) étant adapté pour être en configuration bloquante lors d'une phase de démarrage du tube hyperfréquence (12).

   3.- Générateur (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de guides d'ondes (16) destinés à l'extraction d'ondes électromagnétiques hors de la cavité (26) du tube hyperfréquences (12), chacun étant équipé d'un dispositif (20A) d'obturation du guide d'ondes d'extraction (16).

   4.- Générateur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un guide d'ondes (18) destiné à l'alimentation de la cavité (26) du tube hyperfréquences (12) en ondes électromagnétiques, équipé d'un dispositif (20B) d'obturation dudit guide d'ondes d'alimentation (18), ledit dispositif d'obturation (20B) étant adapté pour être en configuration bloquante lorsque le tube hyperfréquences (12) n'est ni en phase de démarrage, ni en phase d'arrêt.

   5.- Générateur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque guide d'ondes (16, 18) débouche dans un orifice d'entrée (29B) ou de sortie (29A) du tube hyperfréquences (12), et en ce que le ou chaque dispositif d'obturation (20A, 20B) associé est adapté pour maintenir un champélectrique sensiblement nul au niveau dudit orifice (29A, 29B) lorsqu'il est en configuration bloquante.

   6.- Générateur (10) selon la revendication 5 prise en combinaison avec l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le dispositif (20A) d'obturation du guide d'ondes d'extraction (16) comprend un dispositif (52, 66) adapté pour former un arc électrique à l'intérieur du guide d'ondes d'extraction (16) lorsque le dispositif de commutation (20A) est en configuration passante.

   7.- Générateur (10) selon les revendications 4 et 5 prises ensemble, caractérisé en ce que le dispositif (20B) d'obturation du guide d'ondes d'alimentation (18) comprend un dispositif (44) adapté pour former un arc électrique à l'intérieur du guide d'ondes d'alimentation (18) lorsque le dispositif de commutation (20B) est en configuration bloquante.

   8.- Procédé de génération d'une onde électromagnétique au moyen d'un générateur (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, le générateur (10) comprenant au moins un guide d'ondes (16) d'extraction d'ondes électromagnétiques hors de la cavité (26) du tube hyperfréquences (12), équipé d'un dispositif (20A) d'obturation dudit guide d'ondes d'extraction (16), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes : a) commutation du dispositif d'obturation (20A) du ou de chaque guide d'ondes d'extraction (16) en configuration bloquante, b) alimentation du tube hyperfréquences (12) en énergie électrique, et c) commutation du dispositif (20A) d'obturation d'au moins un guide d'ondes d'extraction (16) en configuration passante.

   9.- Procédé de génération d'une onde électromagnétique selon la revendication 8, le générateur (10) comprenant une pluralité de guide d'ondes d'extraction (16), caractérisé en ce que l'étape c) comprend les sous-étapes successives suivantes : i) commutation du dispositif (20A) d'obturation d'au moins un guide d'ondes d'extraction (16) en configuration passante, le dispositif (20A) d'obturation d'au moins un autre guide d'ondes d'extraction (16) étant maintenu en configuration bloquante, et ii) commutation d'au moins un dispositif d'obturation (20A) maintenu en configuration bloquante en configuration passante.

   10.- Procédé de génération d'une onde électromagnétique selon la revendication 8 ou 9, le générateur (10) comprenant une source d'ondes électromagnétiques (14) raccordée au tube hyperfréquences (12) par l'intermédiaire d'un guide d'ondes (18) d'alimentation du tube hyperfréquences (12) en ondes électromagnétiques, caractérisé ence qu'il comprend, préalablement à l'étape c) de commutation, une étape supplémentaire a') d'émission d'une onde électromagnétique par la source (14), à destination du tube hyperfréquences (12).

   11.- Procédé de génération d'une onde électromagnétique selon la revendication 10, le générateur (10) comprenant un dispositif (20B) d'obturation du guide d'ondes d'alimentation (18), ledit dispositif d'obturation (20B) étant en configuration passante lors de l'étape a) de commutation, caractérisé en ce qu'il comprend, préalablement à l'étape c) de commutation, une étape supplémentaire b') de commutation du dispositif (20B) d'obturation du guide d'ondes d'alimentation (18) en configuration bloquante.10