WO2000079650A1 - Module d'emission compact - Google Patents

Module d'emission compact Download PDF

Info

Publication number
WO2000079650A1
WO2000079650A1 PCT/FR2000/001699 FR0001699W WO0079650A1 WO 2000079650 A1 WO2000079650 A1 WO 2000079650A1 FR 0001699 W FR0001699 W FR 0001699W WO 0079650 A1 WO0079650 A1 WO 0079650A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
module according
tube
radiating element
amplifying structure
transmission module
Prior art date
Application number
PCT/FR2000/001699
Other languages
English (en)
Inventor
Georges Faillon
Michel Bres
Original Assignee
Thomson Tubes Electroniques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson Tubes Electroniques filed Critical Thomson Tubes Electroniques
Publication of WO2000079650A1 publication Critical patent/WO2000079650A1/fr

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q23/00—Antennas with active circuits or circuit elements integrated within them or attached to them
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/36—Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy
    • H01J23/40—Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy to or from the interaction circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/13—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/10—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces
    • H01Q19/12—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave
    • H01Q19/13—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using reflecting surfaces wherein the surfaces are concave the primary radiating source being a single radiating element, e.g. a dipole, a slot, a waveguide termination
    • H01Q19/132—Horn reflector antennas; Off-set feeding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2223/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J2225/00
    • H01J2223/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J2223/027—Collectors
    • H01J2223/0275—Multistage collectors

Definitions

  • the present invention relates to a microwave energy transmission module.
  • the outlet end 4 of the amplifying structure 2 extends outside the envelope 5 of the tube by becoming the core 7 of a coaxial line 6 and ends in a transition 8 called door knob.
  • the transition 8 penetrates at a first end 9 of a rectangular waveguide 10.
  • This waveguide 10 generally undergoes several changes of section between its first end 9 and its second end 11 which flares in a horn.
  • This horn 12 constitutes the source of an antenna 13 and it radiates towards a reflector 14.
  • the energy, before amplification in the tube, is injected at the input 15 of the amplifying structure using a transmission line 16 generally of the coaxial type.
  • This type of emission module represents a bulky, rigid assembly and is not really suitable for the envisaged applications where one seeks a very great ease of installation, in particular on the roofs of buildings, or a very great speed of installation.
  • the present invention aims to provide a transmission module which does not have the drawbacks listed above and therefore which is easy to install and inexpensive while retaining suitable performance.
  • the present invention relates to a transmission module comprising a microwave tube containing an amplifying structure intended to amplify the energy injected at its input and extracted at its output and an antenna comprising a source radiating the amplified energy which adjoins the output.
  • the amplifying structure is extended by a conductor, the end of which forms a radiating element constituting the source.
  • the antenna comprises a reflector illuminated by the source, the reflector and the tube. being joined to each other by a support
  • a reflector in the form of a paraboloid of revolution possibly truncated while the source is placed at the focus of the paraboloid.
  • the mounting between the source and the reflector is offset
  • the microwave tube is from the family of traveling waves, which makes it possible to have a small amplifier block.
  • the amplifying structure can be extended by a conductor which emerges from the tube at the outlet of the amplifying structure and whose radiating element is external to the tube
  • This external radiating element may have a free end or be in a loop
  • the amplifying structure can be extended by a conductor which remains confined in the tube, the radiating element of which is internal to the tube.
  • the amplifying structure is provided, facing the internal radiating element, with a dielectric window
  • the barrel and the collector are rigidly connected to each other by a frame of suitable shape.
  • an auxiliary reflector can cooperate with the internal radiating element and reflect the energy received from the radiating element in the direction of the antenna.
  • pins emerging from the tube all on the same side, contribute to the electrical supply to both the barrel and / or the collector
  • These pins can be extended by a multib ⁇ n cable
  • the input of the amplifying structure is intended to be connected to a flexible coaxial cable intended to supply it with energy before amplification
  • FIG. 1 already described, a transmission module according to the prior art
  • FIG. 2 in longitudinal section, a transmission module according to the invention
  • FIG. 2 shows in longitudinal section an example of such a module
  • the microwave tube bears the reference 20 This microwave tube will be described in more detail with reference to FIGS. 3a, 3b, 3c, 3d and 4a, 4b
  • the antenna bears the reference 30
  • the microwave tube 20 is represented as a traveling wave tube II comprises an amplifying structure 21 contained in a focusing device 22 This amplifying structure 21 is preferably in a helix 24 because the propellers give a satisfactory bandwidth while being economical
  • the focusing device 22 is, preferably of the alternating magnet type because of the power level involved.
  • the propeller 24 is held tight in a conductive sheath 25 by supports 26 generally three in number.
  • the amplifying structure 21 is located between a barrel 27 and a collector 28 It comprises on the side of the barrel an input E through which is injected microwave energy to be amplified and on the side of the collector an output S from which the microwave energy is extracted amplified
  • the barrel 27 conventionally comprises a cathode 27 1 and its heating device 27 2, followed by a beam-forming electrode 27 3 or wehnelt and an anode 27 4 which accelerates the electrons forming a beam F towards the amplifying structure 21
  • the electrodes of the gun are grouped in an enclosure 40 1 which can be insulating and which is known under the term of 'potting' in English language
  • the electron beam F is a beam longitudinal directed along an axis XX 'which is also the axis of the amplifying structure 21 II traverses the amplifying structure 21 from the barrel 27 to the collector 28
  • the collector 28 is intended to collect the electrons from the beam after passing through the amplifying structure 21 It is preferably depressed so as to have a satisfactory yield II comprises several successive collecting electrodes 28 1, 28 2, 28 3 of which the first 28 1 is at the same potential as that of the amplifying structure 21 which is generally the mass and the others at successive decreasing potentials between that of the amplifying structure 21 and that of the cathode 27 1
  • the potential of the collecting electrode 28 3 furthest from the amplifying structure 21 is closer to that of the cathode 27 1 than that of the collecting electrode 28 1 closest to the amplifying structure 21
  • the electrodes collectors 28 1 to 28 3 are insulated from each other by insulators such as 28 4 generally made of ceramic which can either contribute to forming a sealed enclosure 40 2 of the collector, or be housed inside the sealed envelope 40 2
  • the heat energy coming from the electron bombardment on the collecting electrodes is dissipated by radiation or by convection through the enclosure 40 2
  • the transmitter module according to the invention is intended to emit microwave energy which has been amplified in the traveling wave tube 20
  • the microwave energy, before amplification, is injected at the input E of the amplifier structure 21
  • the helix wire 24 ends with a coaxial connector of a type 29 1 intended to be coupled to a coaxial connector 29 2 of the other type placed at the end of a coaxial cable 29 3 intended to supply the energy microwave to be amplified
  • the coaxial cable 29 3 is flexible
  • the microwave energy after amplification in the amplifying structure 21 is extracted at the output S of the amplifying structure 21
  • This extracted energy is intended to supply a transmitting antenna 30 and according to a characteristic of l invention the source 31 of the antenna 30 radiating this energy is located substantially at the output S of the amplifying structure 21
  • the antenna 30 has a reflector 32 connected to the traveling wave tube 20 by an upright 33 and the source 31 illuminates this reflector 32
  • the helix wire 24 is extended by a conductor 24 1, in the form of a wire which, at the level of the output S of the amplifying structure 21 , emerges from the tube 20 through an electrically insulating passage 201 called window
  • the conductor at its end forms a radiating element external 202 to the tube
  • the source 31 of the antenna 30 is constituted by this external radiating element 202 It is placed at the focal point of the reflector 32 which is produced from a paraboloid of revolution
  • the external radiating element 202 has a free end. It is a rectilinear section, directed parallel to the axis XX 'of the electron beam to obtain optimal radiation.
  • the mounting between the external radiating element 202 and the reflector 32 is an eccentric or "offset" mounting in English.
  • the radiating element 202 is oriented so as to illuminate the reflector 32 in a lateral zone of the complete dish instead of illuminating it in its central zone as in a central assembly In a centered assembly, part of the energy reflected by the reflector returns towards the source and causes a mismatching
  • An eccentric assembly makes it possible to improve the radiation and the directivity of the source, reduces parasitic diffraction effects and requires only a truncated paraboloid as reflector This is what is shown
  • FIG. 3a Details of the output S of the amplifying structure 21 and of the radiating element 202 are illustrated in FIG. 3a To obtain powers of the order of a few tens of watts in the Ku or Ka bands, a radiating element 202 of l centimeter order is sufficient
  • the source 31 being constituted by the radiating element 202 with a free end, it can be constituted by a radiating element 203 in a loop as illustrated in FIG. 3b
  • the helix wire 24 which is extended by a conductor but the end of this conductor forms a radiating element 204 internal to the tube located in the vicinity of the output S of the amplifying structure and constitutes the source.
  • the radiating element 204 is rectilinear and directed along the axis XX 'The end of the radiating element 204 is connected to the amplifying structure 21
  • the amplifying structure 21 is provided laterally at the outlet S, opposite the internal radiating element 204, with an opening 205 closed by a dielectric window 206 tubular
  • the energy radiated by the internal radiating element 204 can pass through the dielectric window 206 while the sealing in the ambient environment is guaranteed
  • the sheath 25 in which the propeller 24 is housed which is provided of the window 206 and the focusing 22 which surrounds the sheath 25 has at the level of the window 206 an opening 22 1 so that the radiated energy can reach the reflector (not visible in FIG.
  • At least a portion of magnet a window 206 can be fixed by a solder to the sheath 25 It is arranged so that the dimensions of window 206 are relatively small so that the discontinuity in the arrangement of the magnets of the focusing device do not disturb the magnetic field too much at the output S of the amplifying structure 21
  • FIG. 3d shows another variant of the invention.
  • an auxiliary reflector 23 allows the waves emitted by the opening 205 and which pass through the window 206 in a direction opposite to that of the antenna 30 to be reflected and returned towards the latter
  • Such an artifice increases the emission gain and the directivity of the source
  • FIGS. 4a and 4b The different elements of the barrel 27 of the amplifying structure 21 and of the collector 28 are in accordance with the description just made
  • the barrel 27 and the collector 28 are each housed in an enclosure 40 1, 40 2 respectively
  • enclosures 40 1, 40 2 which can be insulating are connected to the amplifying structure 21 by conductive walls respectively 41 1 on the input side and 41 2 on the outlet side of the amplifying structure 21
  • the two enclosures 40 1, 40 2 to be rigidly secured to one another by a frame 43 of suitable shape
  • the amplifying structure 21 leaves free the output S of the amplifying structure 21 and therefore the radiating element 202 if it is external It leaves also free the input E of the amplifying structure and the coaxial connector 29 1 to be able to connect it to the flexible coaxial cable
  • the electrodes 27 1, 27 3, 27 4 of the barrel 27, the heating device 27 2, the electrodes 28 1, 28 2, 28 3 of the manifold 28 are connected to pins 400 which are all assembled on the same side of the tube at the point where they exit therefrom It is preferable that this place is at the level of the barrel 27
  • These pins 400 can be extended directly by a multib ⁇ n cable referenced 500 in Figures 2 and 4b
  • Suitable conductors 40 run along the amplifying structure 21 from the electrodes 28 1, 28 2, 28 3 of the collector 28 to the pins 400 of the barrel 27 or to the multib ⁇ n cable 500
  • the upright 33 used to connect the reflector 32 and the tube rests on the tube, preferably at the level of its barrel, the outlet of the amplifying structure being on the side of the collector
  • the transmission module which has just been described is particularly simple to produce. By eliminating the waveguides and the various transitions between the tube and the source, the costs but also the microwave attenuations and the problems are very appreciably reduced. adaptation The radiated power is that supplied by the tube
  • the tube is fixed to the reflector, the pins all on the same side allow an easy continuous voltage supply using the single multib ⁇ n cable suitable for various configurations, the flexible coaxial cable brings a appreciable maneuverability

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un module d'émission d'énergie hyperfréquence comportant un tube hyperfréquence (20) contenant une structure amplificatrice (21) destinée à amplifier de l'énergie injectée à son entrée (E) et extraite à sa sortie (S), et une antenne (30) comportant une source (31) rayonnant l'énergie amplifiée. La source (31) avoisine la sortie (S) de la structure amplificatrice (21). Ce module d'émission est facile à installer et bon marché.

Description

MODULE D'EMISSION COMPACT
La présente invention est relative à un module d'émission d'énergie hyperfréquence.
Le développement rapide des techniques de télécommunications, notamment à cause des techniques dites multimédia fait apparaître un besoin en modules d'émission compacts, à faible coût, dont les puissances seraient, par exemple de quelques watts à quelques dizaines de watts à des fréquences de 20 à 30 gigahertz.
Actuellement les modules d'émission existants tels que celui représenté à la figure 1 , comportent un tube à ondes progressives 1 dont la structure amplificatrice 2 produit de l'énergie hyperfréquence amplifiée. Cette énergie est extraite de la structure amplificatrice à sa sortie et transmise à l'aide d'un circuit externe 3 de transmission vers une antenne 13.
Plus précisément, l'extrémité 4 de sortie de la structure amplificatrice 2, généralement en hélice, se prolonge à l'extérieur de l'enveloppe 5 du tube en devenant l'âme 7 d'une ligne coaxiale 6 et se termine par une transition 8 dite bouton de porte. La transition 8 pénètre à une première extrémité 9 d'un guide d'onde 10 rectangulaire. Ce guide d'onde 10 subit généralement plusieurs changements de section entre sa première extrémité 9 et sa seconde extrémité 1 1 qui s'évase en cornet. Ce cornet 12 constitue la source d'une antenne 13 et il rayonne vers un réflecteur 14.
L'énergie, avant amplification dans le tube, est injectée à l'entrée 15 de la structure amplificatrice à l'aide d'une ligne de transmission 16 généralement de type coaxiale.
Ce type de module d'émission représente un ensemble encombrant, rigide et n'est pas vraiment approprié aux applications envisagées où l'on recherche une très grande facilité d'installation, notamment sur les toits de bâtiments, ou une très grande rapidité d'installation.
De plus, malgré les soins que l'on peut apporter à la réalisation du tronçon situé entre la sortie 4 de la structure amplificatrice 2 et le cornet 12, il se produit inévitablement des pertes de puissance. Ces pertes sont dues aux deux transitions existant entre la structure amplificatrice 2 et le cornet 12 à savoir la ligne coaxiale 6 et le guide d'onde 10 Ces deux transitions sont sources de mauvaise adaptation et de réflexions de puissance De plus, le guide d'onde qui peut atteindre facilement plusieurs dizaines de centimètres, voire un mètre introduit un affaiblissement non négligeable Pour un mode TE01 , l'affaiblissement dans un guide rectangulaire vaut environ 0,7 dB par mètre ce qui représente une perte de puissance d'environ 8% sur 50 centimètres et 16 % sur un mètre
La présente invention vise à proposer un module d'émission qui ne comporte pas les inconvénients énumérés ci-dessus et donc qui soit facile à installer et bon marché tout en conservant des performances convenables
Pour y parvenir la présente invention concerne un module d'émission comportant un tube hyperfréquence contenant une structure amplificatrice destinée amplifier de l'énergie injectée à son entrée et extraite à sa sortie et une antenne comportant une source rayonnant l'énergie amplifiée qui avoisme la sortie de la structure amplificatrice La structure amplificatrice se prolonge par un conducteur dont l'extrémité forme un élément rayonnant constituant la source De manière à obtenir la simplicité et la compacité recherchées, l'antenne comporte un réflecteur illuminé par la source, le réflecteur et le tube étant solidarisés l'un à l'autre par un support
On choisit de préférence un réflecteur en forme d'un paraboloide de révolution éventuellement tronqué tandis que la source est placée au foyer du paraboloide
De manière à éviter des problèmes d'ombre et d'adaptation, il est préférable que le montage entre la source et le réflecteur soit excentré
De préférence, le tube hyperfréquence est de la famille des tubes à ondes progressives, ce qui permet de disposer d'un bloc amplificateur de petite taille On choisira de préférence une structure amplificatrice en hélice car elle est bon marché
On peut prolonger la structure amplificatrice par un conducteur qui émerge du tube au niveau de la sortie de la structure amplificatrice et dont l'élément rayonnant est externe au tube Cet élément rayonnant externe peut avoir une extrémité libre ou être en boucle
Dans une variante on peut prolonger la structure amplificatrice par un conducteur qui reste confiné dans le tube dont l'élément rayonnant est interne au tube
Dans cette configuration la structure amplificatrice est pourvue, en vis à vis de l'élément rayonnant interne, d'une fenêtre diélectrique
Pour rendre le module d'émission plus robuste, le canon et le collecteur sont reliés l'un à l'autre rigidement par une armature de forme appropriée
Pour augmenter le gain d'émission et la directivité, un réflecteur auxiliaire peut coopérer avec l'élément rayonnant interne et réfléchir de l'énergie reçue de l'élément rayonnant dans la direction de l'antenne
Pour faciliter le montage du tube, des broches émergeant du tube toutes d'un même côté, contribuent à l'alimentation électrique à la fois du canon et/ou du collecteur Ces broches peuvent se prolonger par un câble multibπn
Dans le même but, l'entrée de la structure amplificatrice est destinée à être raccordée à un câble coaxial souple destiné à lui apporter l'énergie avant amplification
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemples non limitatifs et illustrée par les figures qui représentent
- la figure 1 , déjà décrite, un module d'émission selon l'art antérieur ,
- la figure 2, en coupe longitudinale, un module d'émission selon l'invention ,
- les figures 3a, 3b, 3c, 3d des exemples d'éléments rayonnants constituant la source de l'antenne du module d'émission , - les figures 4a, 4b respectivement une vue extérieure et une coupe longitudinale du tube hyperfréquence utilisé dans un module d'émission selon l'invention
On va maintenant décrire en détails des exemples de réalisation de modules d'émission conformes à l'invention On se réfère à la figure 2 qui montre en coupe longitudinale un exemple d'un tel module
Sur cette figure, le tube hyperfréquence porte la référence 20 Ce tube hyperfréquence sera décrit plus en détail en référence aux figures 3a, 3b, 3c, 3d et 4a, 4b L'antenne porte la référence 30
Le tube hyperfréquence 20 est représenté comme un tube a ondes progressives II comporte une structure amplificatrice 21 contenue dans un focalisateur 22 Cette structure amplificatrice 21 est de préférence en hélice 24 car les hélices donnent une bande passante satisfaisante tout en étant économiques Le focalisateur 22 est, de préférence, de type à aimants alternés à cause du niveau de puissance mis en jeu L'hélice 24 est maintenue serrée dans un fourreau conducteur 25 par des supports 26 généralement au nombre de trois
La structure amplificatrice 21 est située entre un canon 27 et un collecteur 28 Elle comporte du côté du canon une entrée E par laquelle est injectée de l'énergie hyperfréquence à amplifier et du côte du collecteur une sortie S de laquelle est extraite l'énergie hyperfréquence amplifiée
Les détails du canon et du collecteur se voient mieux sur la figure 4b Le canon 27 comporte classiquement une cathode 27 1 et son dispositif de chauffage 27 2, suivie d'une électrode de formation de faisceau 27 3 ou wehnelt et une anode 27 4 qui accélère les électrons formant un faisceau F vers la structure amplificatrice 21 Les électrodes du canon sont regroupées dans une enceinte 40 1 qui peut être isolante et qui est connue sous le terme de 'potting' en langue anglaise Le faisceau d'électrons F est un faisceau longitudinal dirigé selon un axe XX' qui est aussi l'axe de la structure amplificatrice 21 II parcourt la structure amplificatrice 21 depuis le canon 27 jusqu'au collecteur 28
Le collecteur 28 est destiné à recueillir les électrons du faisceau après avoir traversé la structure amplificatrice 21 II est de préférence déprimé de manière à posséder un rendement satisfaisant II comporte plusieurs électrodes collectrices successives 28 1 , 28 2, 28 3 dont la première 28 1 est au même potentiel que celui de la structure amplificatrice 21 qui est généralement la masse et les autres à des potentiels successifs décroissants compris entre celui de la structure amplificatrice 21 et celui de la cathode 27 1 Le potentiel de l'électrode collectrice 28 3 la plus éloignée de la structure amplificatrice 21 est plus proche de celui de la cathode 27 1 que celui de l'électrode collectrice 28 1 la plus voisine de la structure amplificatrice 21 Les électrodes collectrices 28 1 à 28 3 sont isolées les unes des autres par des isolants tels que 28 4 généralement en céramique qui peuvent soit contribuer à former une enceinte étanche 40 2 du collecteur, soit être logées à l'intérieur de l'enveloppe étanche 40 2
L'énergie calorifique provenant du bombardement électronique sur les électrodes collectrices est dissipée par rayonnement ou par convection à travers l'enceinte 40 2
Le module émetteur selon l'invention est destine a émettre de l'énergie hyperfréquence qui a été amplifiée dans le tube à ondes progressives 20 L'énergie hyperfréquence, avant amplification, est injectée à l'entrée E de la structure amplificatrice 21 A cet effet, le fil d'hélice 24 se termine par un connecteur coaxial d'un type 29 1 destiné à être accouplé à un connecteur coaxial 29 2 de l'autre type placé en bout d'un câble coaxial 29 3 destiné à apporter l'énergie hyperfréquence à amplifier De préférence, le câble coaxial 29 3 est souple
On se réfère plus particulièrement à la figure 2 L'énergie hyperfréquence après amplification dans la structure amplificatrice 21 est extraite à la sortie S de la structure amplificatrice 21 Cette énergie extraite est destinée à alimenter une antenne d'émission 30 et selon une caractéristique de l'invention la source 31 de l'antenne 30 rayonnant cette énergie est située sensiblement à la sortie S de la structure amplificatrice 21
Dans l'exemple décrit à la figure 2, l'antenne 30 possède un réflecteur 32 relié au tube à ondes progressives 20 par un montant 33 et la source 31 illumine ce réflecteur 32
La structure amplificatrice et plus précisément, dans l'exemple décrit de la figure 2, le fil d'hélice 24 se prolonge par un conducteur 24 1 , sous forme d'un fil qui, au niveau de la sortie S de la structure amplificatrice 21 , émerge du tube 20 en traversant un passage électriquement isolant 201 appelé fenêtre Le conducteur forme à son extrémité un élément rayonnant externe 202 au tube La source 31 de l'antenne 30 est constituée par cet élément rayonnant externe 202 Elle est placée au foyer du réflecteur 32 qui est réalisé à partir d'un paraboloide de révolution
Dans les configurations représentées aux figures 2 et 3a l'élément rayonnant externe 202 a une extrémité libre C'est un tronçon rectiligne, dirigé parallèlement à l'axe XX' du faisceau d'électrons pour obtenir un rayonnement optimal
On peut noter sur la figure 2 que le montage entre l'élément rayonnant externe 202 et le réflecteur 32 est un montage excentré ou "offset" en langue anglaise L'élément rayonnant 202 est orienté de manière à illuminer le réflecteur 32 dans une zone latérale du paraboloide complet au lieu de l'illuminer dans sa zone centrale comme dans un montage centre Dans un montage centré, une partie de l'énergie réfléchie par le réflecteur revient vers la source et provoque une désadaptation Un montage excentré permet d'améliorer le rayonnement et la directivité de la source, diminue des effets de diffraction parasite et ne nécessite qu'un paraboloide tronqué comme réflecteur C'est ce qui est représenté
Des détails de la sortie S de la structure amplificatrice 21 et de l'élément rayonnant 202 sont illustrés sur la figure 3a Pour obtenir des puissances de l'ordre de quelques dizaines de watts dans les bandes Ku ou Ka, un élément rayonnant 202 de l'ordre du centimètre est suffisant
Au lieu que la source 31 soit constituée par l'élément rayonnant 202 à extrémité libre, elle peut être constituée par un élément rayonnant 203 en boucle comme l'illustre la figure 3b
On retrouve comme dans l'exemple précédent, le fil d'hélice 24 qui se prolonge par un conducteur 24 1 Le conducteur 24 1 émerge du tube, au niveau de la sortie S de la structure amplificatrice 21 , en traversant un passage électriquement isolant 201 appelé fenêtre et se termine par un élément rayonnant externe 203 en boucle L'extrémité de l'élément rayonnant 203 en boucle est solidaire du tube Une autre variante est illustrée à la figure 3c
On retrouve comme dans l'exemple précédent le fil d'hélice 24 qui se prolonge par un conducteur mais l'extrémité de ce conducteur forme un élément rayonnant 204 interne au tube situé au voisinage de la sortie S de la structure amplificatrice et constitue la source 31 Dans l'exemple, l'élément rayonnant 204 est rectiligne et dirigé selon l'axe XX' L'extrémité de l'élément rayonnant 204 est reliée à la structure amplificatrice 21 La structure amplificatrice 21 est pourvue latéralement au niveau de la sortie S, en vis à vis de l'élément rayonnant interne 204, d'une ouverture 205 obturée par une fenêtre diélectrique 206 tubulaire L'énergie rayonnée par l'élément rayonnant 204 interne peut traverser la fenêtre diélectrique 206 tandis que l'étanchéité au milieu ambiant est garantie Dans l'exemple c'est le fourreau 25 dans lequel est logée l'hélice 24, qui est pourvu de la fenêtre 206 et le focalisateur 22 qui entoure le fourreau 25 comporte au niveau de la fenêtre 206 une ouverture 22 1 pour que l'énergie rayonnée puisse atteindre le réflecteur (non visible sur la figure 3c) Au moins une portion d'aimant a été ôtée La fenêtre 206 peut être fixée par une brasure au fourreau 25 On s'arrange pour que les dimensions de la fenêtre 206 soient relativement restreintes afin que la discontinuité dans l'agencement des aimants du focalisateur ne perturbe pas trop le champ magnétique en sortie S de la structure amplificatrice 21
La figure 3d présente une autre variante de l'invention Au niveau de la sortie S et de la fenêtre 206 tous les aimants ont été ôtés et un réflecteur auxiliaire 23 permet aux ondes émises par l'ouverture 205 et qui traversent la fenêtre 206 dans une direction opposée à celle de l'antenne 30 d'être réfléchies et renvoyées vers cette dernière Un tel artifice augmente le gain d'émission et la directivité de la source
On va voir maintenant certains détails du tube à ondes progressives utilisé dans le module d'émission conforme à l'invention On se réfère aux figures 4a et 4b Les différents éléments du canon 27 de la structure amplificatrice 21 et du collecteur 28 sont conformes à la description qui vient d'être faite
Le canon 27 et le collecteur 28 sont logés chacun dans une enceinte respectivement 40 1 , 40 2 Ces enceintes 40 1 , 40 2 qui peuvent être isolantes se raccordent à la structure amplificatrice 21 par des parois conductrices respectivement 41 1 du côté de l'entrée et 41 2 du côté de la sortie de la structure amplificatrice 21 Pour πgidifier l'ensemble du tube, il est préférable que les deux enceintes 40 1 , 40 2 soient solidarisées l'une à l'autre rigidement par une armature 43 de forme appropriée
La structure amplificatrice 21 laisse libre la sortie S de la structure amplificatrice 21 et donc l'élément rayonnant 202 s'il est externe Elle laisse également libre l'entrée E de la structure amplificatrice et le connecteur coaxial 29 1 pour pouvoir le raccorder au câble coaxial souple
Pour rendre le montage du tube rapide et facile, il est préférable qu'en vue de leur alimentation électrique les électrodes 27 1 , 27 3, 27 4 du canon 27, le dispositif de chauffage 27 2, les électrodes 28 1 , 28 2, 28 3 du collecteur 28 soient reliées a des broches 400 qui sont rassemblées toutes d'un même côté du tube à l'endroit où elles en sortent II est préférable que cet endroit se trouve au niveau du canon 27 Ces broches 400 peuvent se prolonger directement par un câble multibπn référencé 500 sur les figures 2 et 4b
Des conducteurs 40 appropriés courent le long de la structure amplificatrice 21 depuis les électrodes 28 1 , 28 2, 28 3 du collecteur 28 vers les broches 400 du canon 27 ou vers le câble multibπn 500
Le montant 33 servant à relier le réflecteur 32 et le tube prend appui sur le tube, de préférence au niveau de son canon, la sortie de la structure amplificatrice se trouvant du côté du collecteur
Le module d'émission qui vient d'être décrit est particulièrement simple à réaliser En éliminant les guides d'ondes et les différentes transitions entre le tube et la source, on réduit de manière très appréciable les coûts mais également les affaiblissements hyperfrequences et les problèmes d'adaptation La puissance rayonnée est celle fournie par le tube
On gagne aussi en facilité d'installation le tube est fixé au réflecteur, les broches toutes d'un même côté permettent une alimentation en tension continue aisée à l'aide du câble multibπn unique se prêtant à diverses configurations, le câble coaxial souple amène une maniabilité appréciable
Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible d'utiliser un autre type de tube qu'un tube a ondes progressives, un réflecteur autre que parabolique, une structure amplificatrice avec une ligne à retard autre qu'une hélice

Claims

REVENDICATIONS
1 Module d'émission d'énergie hyperfréquence comportant un tube hyperfréquence (20) contenant une structure amplificatrice (21 ) destinée à amplifier de l'énergie injectée à son entrée (E) et extraite à sa sortie (S), et une antenne (30) comportant une source (31 ) rayonnant l'énergie amplifiée qui avoisine la sortie (S) de la structure amplificatrice (21 ), caractérisé en ce que la structure amplificatrice (21 ) se prolonge par un conducteur (24 1 ) dont l'extrémité forme un élément rayonnant constituant la source
2 Module d'émission selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'antenne (30) comporte un réflecteur (32) illuminé par la source (31 ), le réflecteur (32) et le tube (20) étant solidarisés l'un à l'autre par un support (33)
3 Module d'émission selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'antenne (30) comporte un réflecteur (32) illuminé par la source (31 ), ce réflecteur étant un paraboloide de révolution éventuellement tronqué
4 Module d'émission selon la revendication 3, caractérisé en ce que la source (31 ) est placée au foyer du paraboloide
5 Module d'émission selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le montage entre la source (31 ) et le réflecteur (32) est excentré
6 Module d'émission selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tube hyperfréquence (20) est de la famille des tubes à ondes progressives 7 Module d'émission selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la structure amplificatrice (21 ) comporte une hélice (24)
8 Module d'émission selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le conducteur (24 1 ) émerge du tube au niveau de la sortie (S) de la structure amplificatrice (21 ), l'élément rayonnant (202, 203) étant externe au tube
9 Module d'émission selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément rayonnant externe (202) a une extrémité libre
10 Module d'émission selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément rayonnant externe (203) est configuré en boucle
11 Module d'émission selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce le conducteur (24 1 ) reste confiné dans le tube et se termine au voisinage par l'élément rayonnant (204) qui est interne au tube
12 Module d'émission selon la revendication 1 1 , caractérisé en ce que la structure amplificatrice (21 ) est pourvue en vis à vis de l'élément rayonnant interne (204) d'une fenêtre diélectrique (206)
13 Module d'émission selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'un réflecteur auxiliaire (23) coopère avec l'élément rayonnant interne
(204) et réfléchit de l'énergie reçue de l'élément rayonnant dans la direction de l'antenne (30)
14 Module d'émission selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le tube (20) comporte un canon (27) dont les électrodes (27 1 , 27 3, 27 4) sont confinées dans une enveloppe (40 1 ) et un collecteur (28) avec une enveloppe (40 2), les enveloppes (40 1 , 40 2) sont reliées rigidement l'une à l'autre par une armature (43) 15 Module d'émission selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que des broches (400) émergeant du tube toutes d'un même côté contribuent à l'alimentation électrique du canon (27) et/ou du collecteur (28) du tube
16 Module d'émission selon la revendication 15, caractérisé en ce que les broches (400) se prolongent par un câble multibπn (500)
17 Module d'émission selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que l'entrée (E) de la structure amplificatrice est destinée à être raccordée à un câble coaxial souple (29 3) destiné à lui apporter l'énergie avant amplification
PCT/FR2000/001699 1999-06-22 2000-06-20 Module d'emission compact WO2000079650A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9907960A FR2795559A1 (fr) 1999-06-22 1999-06-22 Module d'emission compact
FR99/07960 1999-06-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2000079650A1 true WO2000079650A1 (fr) 2000-12-28

Family

ID=9547162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2000/001699 WO2000079650A1 (fr) 1999-06-22 2000-06-20 Module d'emission compact

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2795559A1 (fr)
WO (1) WO2000079650A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120239259A1 (en) * 2011-03-18 2012-09-20 Mccabe Paul P Dynamic Stability Control Systems and Methods for Industrial Lift Trucks

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3599032A (en) * 1968-07-16 1971-08-10 Thomson Csf Crossed-fields traveling wave tubes
JPS5676642A (en) * 1979-11-29 1981-06-24 Fujitsu Ltd Offset parabola antenna
JPS60250706A (ja) * 1984-05-26 1985-12-11 Fujitsu Ltd アンテナ装置
US4965587A (en) * 1988-03-18 1990-10-23 Societe Anonyme Dite: Alcatel Espace Antenna which is electronically reconfigurable in transmission
US5004952A (en) * 1988-11-04 1991-04-02 Thomson-Csf Vacuum-tight window for microwave electron tube and travelling wave tube including this window
US5760749A (en) * 1994-03-17 1998-06-02 Fujitsu Limited Antenna integral-type transmitter/receiver system
EP0866516A1 (fr) * 1997-03-21 1998-09-23 Space Systems/Loral, Inc. Charge utile déployée pour un vaisseau spatial de communication

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3599032A (en) * 1968-07-16 1971-08-10 Thomson Csf Crossed-fields traveling wave tubes
JPS5676642A (en) * 1979-11-29 1981-06-24 Fujitsu Ltd Offset parabola antenna
JPS60250706A (ja) * 1984-05-26 1985-12-11 Fujitsu Ltd アンテナ装置
US4965587A (en) * 1988-03-18 1990-10-23 Societe Anonyme Dite: Alcatel Espace Antenna which is electronically reconfigurable in transmission
US5004952A (en) * 1988-11-04 1991-04-02 Thomson-Csf Vacuum-tight window for microwave electron tube and travelling wave tube including this window
US5760749A (en) * 1994-03-17 1998-06-02 Fujitsu Limited Antenna integral-type transmitter/receiver system
EP0866516A1 (fr) * 1997-03-21 1998-09-23 Space Systems/Loral, Inc. Charge utile déployée pour un vaisseau spatial de communication

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 005, no. 141 (E - 073) 5 September 1981 (1981-09-05) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 010, no. 117 (E - 400) 2 May 1986 (1986-05-02) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120239259A1 (en) * 2011-03-18 2012-09-20 Mccabe Paul P Dynamic Stability Control Systems and Methods for Industrial Lift Trucks

Also Published As

Publication number Publication date
FR2795559A1 (fr) 2000-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1325537B1 (fr) Perfectionnement aux sources d'emission / reception d'ondes electromagnetiques pour antenne a multireflecteurs
US4001632A (en) High frequency excited electrodeless light source
US6812895B2 (en) Reconfigurable electromagnetic plasma waveguide used as a phase shifter and a horn antenna
US8258687B2 (en) Coaxial waveguide electrodeless lamp
EP3171451A1 (fr) Combineur spatial de puissance
US3993927A (en) Electrodeless light source
US6710746B1 (en) Antenna having reconfigurable length
EP1042845A1 (fr) Antenne
EP0149400B1 (fr) Aérien comportant un dispositif d'excitation en mode circulaire
US6356023B1 (en) Traveling wave tube amplifier with reduced sever
EP3804025B1 (fr) Dispositif coupleur/combineur micro-ondes et générateur micro-ondes associé
EP1432073B1 (fr) Antenne colinéaire du type coaxial alterné
WO2000079650A1 (fr) Module d'emission compact
EP0368729A1 (fr) Fenêtre étanche pour tube électronique hyperfréquence, et tube à ondes progressives comportant cette fenêtre
FR2489588A1 (fr) Tube a ondes progressives du type a helice, presentant une variation de gain reduite
FR2613534A1 (fr) Gyrotron
EP0364335A1 (fr) Tube à onde progressive muni d'un dispositif de couplage étanche entre sa ligne à retard et circuit hyperfréquence externe
FR2591807A1 (fr) Antenne dielectrique
FR2511812A1 (fr) Commutateur d'ondes electromagnetiques
FR2519476A1 (fr) Dispositif d'alimentation d'un element rayonnant
EP0334270A1 (fr) Dispositif hyperfréquence de réglage pour une transition guide d'onde-ligne planaire
FR2688342A1 (fr) Tube electronique hyperfrequence.
FR2485801A1 (fr) Dispositif de couplage entre la ligne a retard d'un tube a onde progressive et le circuit externe de transmission de l'energie du tube, et tube a onde progressive comportant un tel dispositif
BE1009356A5 (fr) Procede et dispositif pour revetir ou nettoyer un substrat.
EP4036954A2 (fr) Tube à ondes progressives

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP