EP1680799B1

EP1680799B1 - Tube hyperfrequence a faible rayonnement parasite

Info

Publication number: EP1680799B1
Application number: EP04741472A
Authority: EP
Inventors: Claude THALES Intellectual Property BEARZATTO; Jean-Luc THALES Intellectual Property PIQUET; Daniel THALES Intellectual Property PLARD
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2009-12-02
Anticipated expiration: 2024-04-16
Also published as: JP4499093B2; WO2004100204A2; US20070046384A1; JP2007527092A; US7459855B2; FR2854728B1; FR2854728A1; EP1680799A2; WO2004100204A3

Description

L'invention concerne les tubes hyperfréquences notamment les klystrons ou les TOP (tubes à ondes progressives).
Le document US 4 233 539 décrit un tel tube.
La figure 1 représente un schéma simplifié d'un, tube électronique hyperfréquences comportant essentiellement trois sous-ensembles principaux un canon à électrons 12, une structure hyperfréquences 14 et un collecteur 16.
Le canon à électrons 12 comporte une cathode 18 générant un faisceau d'électrons 20 dans la structure hyperfréquence 14 où s'effectue l'interaction entre le faisceau d'électrons 20 et une onde électromagnétique crée dans la structure hyperfréquence. Plus précisément, le faisceau d'électrons cède une partie de son énergie à l'onde électromagnétique.
Le collecteur 16 dissipe thermiquement l'énergie cinétique des électrons du faisceau 20 restant après interaction avec l'onde électromagnétique.
Les électrons émis par la cathode sont accélérés sous une tension Vo appliquée entre cathode et l'anode du tube et sont caractérisés par un courant la.
La structure hyperfréquence est composée de cavités résonnantes et de tubes de glissement dans le cas des klystrons et d'une hélice ou de cavités couplées dans le cas d'un TOP.
La structure hyperfréquence du TOP comporte une fenêtre d'entrée 22, du côté du canon du tube, pour injecter la puissance à amplifier Pe dans la structure et une fenêtre de sortie 24, du coté du collecteur, pour extraire la puissance de sortie Ps amplifiée.
Les gains G = 10 log10 (Ps/Pe) sont de l'ordre de 40 à 50 dB et les rendements d'interaction ηi = Ps/Vo lo généralement compris entre 30 et 60 %. Ces fenêtres d'entrée et de sortie sont des organes en diélectrique, souvent de l'alumine, qui transmettent, presque sans pertes, dans la bande de fréquences de fonctionnement du tube, la puissance hyperfréquence d'entrée Pe, vers l'intérieur de la structure, et la puissance de sortie Ps, vers l'extérieur de la structure, suivant le cas, tout en isolant l'intérieur du tube sous vide (pression résiduelle ≤ 10-⁷Torr) de l'atmosphère extérieure.
1 Torr egale 133 Pa.
Un autre sous-ensemble également essentiel du tube est un circuit magnétique 40 (voir figure 1) entourant la structure hyperfréquence 14 comprenant un électro-aimant ou des aimants permanents associés à des pièces polaires permettant de conduire le flux magnétique au niveau du faisceau d'électrons 20 qui, ainsi, est focalisé c'est-à-dire maintenu à un diamètre petit et sensiblement constant. Ce circuit magnétique est extérieur à l'enceinte à vide du tube sauf parfois certaines pièces polaires.
Une pompe ionique 42, indiquée sur la figure 1, sert à entretenir le vide à l'intérieur du tube ; elle n'est pas toujours nécessaire.
Le collecteur 16 est un cylindre creux, comme indiqué en figure 1. Les électrons du faisceau en bombardent les parois internes 44 du collecteur 16, qui s'échauffent. La chaleur est alors évacuée par les parois extérieures du collecteur qui sont refroidies suivant les densités de puissance considérées par air forcé, par circulation d'eau, par rayonnement.
Le collecteur est au potentiel du corps de la structure 14 du tube, c'est-à-dire de la masse, la cathode étant au potentiel-Vo.
Le collecteur 16 peut être directement rapporté sur le corps 14 comme indiqué en figure 1. Le collecteur peut aussi être isolé électriquement du corps, mais relié à ce dernier par une connexion électrique extérieure.
La figure 2 montre une vue partielle d'un TOP comportant une structure hyperfréquence 50 ayant des cavités couplées 52 et un collecteur 58 rapporté sur la structure hyperfréquence 50 isolé électriquement du corps du tube, et notamment d'une pièce polaire supérieure 60, par un isolant annuaire 62. Le faisceau d'électrons 20, en sortie de la structure hyperfréquence, pénètre dans le collecteur 58 par une ouverture 64. Des électrons selon différentes trajectoires 66 sont collectés par les parois internes 68 du collecteur.
Il est souvent nécessaire de mesurer séparément le courant lb des électrons qui sont interceptés par la structure hyperfréquence et le courant Icoll des électrons qui vont jusqu'au collecteur. Ces deux courants sont d'amplitudes très différentes, souvent un rapport Ib/Icoll de quelques %, voire de 1 % ou moins.
Pour ce faire, le collecteur est isolé du corps par l'isolant 62 par exemple en céramique, souvent en alumine (voir figure 2). Les figures 3a et 3b représentent schématiquement les connexions électriques des différents éléments du tube de la figure 1, avec les alimentations Al 70. C'est le corps du tube qui, généralement, est connecté directement à la masse M ou à la terre, et ceci pour des raisons pratiques, car il est relié naturellement à l'installation extérieure par les guides d'ondes d'entrée et de sortie, souvent par l'armature de l'électroaimant, et parfois par les systèmes d'accord des cavités, des sondes thermiques. Les connexions hydrauliques du collecteur, quand elles existent, doivent alors être suffisamment isolantes pour obliger le courant Icoll à ne pas les emprunter comme chemin de retour vers le pôle + de l'alimentation, via la masse.
L'isolement du collecteur par rapport au corps se fait grâce à une céramique annulaire 62 (figure 2), ou tout autre isolant, de façon générale, qui joue plusieurs rôles importants :

isolement électrique entre corps (ou pièce polaire) 60 et collecteur 58 ;
étanchéité et maintien du vide à l'intérieur du tube ;
solidité mécanique pour maintenir fermement le collecteur sur le corps, malgré parfois certaines vibrations provenant du système de refroidissement et malgré les chocs pouvant provenir du transport et de l'installation.

Mais cet isolement corps 60-collecteur 58 apparaît, du point de vue des hyperfréquences, comme une véritable ligne radiale, composée elle-même de plusieurs lignes d'impédances différentes Z1, Z2, ...Zi en série.
La figure 4 montre une vue de détail de l'espace Gd de raccordement entre un corps 80 et le collecteur 82 d'un tube hyperfréquence. Cet espace se présente comme une suite de lignes d'impédances Z1, Z2, Z3 en série entre l'intérieur et l'extérieur du tube. La valeur de ces impédances est reliée aux caractéristiques géométriques (h, d...) des lignes et à la présence ou non d'isolant en céramique (εo, σ). Nous pouvons faire référence à l'ouvrage « Field and waves in communications electronics de Ramo, Whinnery et al (Ed : John Wiley & Sons) ».
Il en résulte que si de l'énergie électromagnétique est présente à l'entrée Ecl du collecteur, elle peut se coupler à ce guide radial et rayonner vers l'extérieur (Pr).
La présence d'énergie électromagnétique à l'entrée du collecteur peut être due à des fuites de la cavité de sortie (ou de l'hélice), bien que le tube de glissement la reliant au collecteur soit à la coupure à la fréquence de fonctionnement F et, généralement, à 2.F. Mais ce tube est souvent trop court permettant alors une transmission par mode évanescent.
Cette énergie électromagnétique peut également provenir d'une des nombreuses résonances du collecteur excitées à F, 2.F... par le faisceau d'électrons, encore un peu modulé.
En d'autres termes, le guide radial peut ramener au niveau du faisceau d'électrons une impédance Zed suffisante pour que le faisceau, encore un peu modulé, y cède de l'énergie hyperfréquence, à un niveau faible, non négligeable, qui est alors rayonnée vers l'extérieur via le guide radial entre corps et collecteur.
Or, les spécifications imposent souvent un niveau de fuite hyperfréquence très faible, par exemple Pr < 0.1 mw/cm² à 10 cm de toute surface extérieure du tube.
Le problème est donc de minimiser la puissance rayonnée parasite Pr, qui provient de l'entrée du collecteur via l'isolement corps/collecteur, assimilable à un guide radial.
Afin d 'atténuer le rayonnement parasite des tubes hyperfréquences de l'état de l'art, l'invention propose un tube hyperfréquence comportant un canon à électrons générant un faisceau d'électrons dans d'une structure hyperfréquence cylindrique du tube, la structure hyperfréquence fournissant à une sortie une onde hyperfréquence, un collecteur d'électrons du faisceau comportant au moins une électrode étant raccordée mécaniquement à la structure hyperfréquence par un diélectrique, le raccordement mécanique formant un guide radial de propagation de rayonnements hyperfréquences parasites du tube, caractérisé en ce que, pour atténuer, les rayonnements parasites du tube, le guide radial comporte au moins un piège hyperfréquence quart d'onde présentant, à au moins la fréquence F de fonctionnement du tube, un circuit ouvert pour l'onde hyperfréquence se propageant dans ledit guide radial de propagation de rayonnements parasites.
L'idée est de mettre en oeuvre des « pièges λ/4, au niveau du guide radial apparaissant dans le raccordement mécanique entre le corps du tube contenant la structure hyperfréquence et le collecteur. Ces guides sont ceux utilisés, par exemple, sur les brides de raccordement des guides d'ondes ou dans le montage d'antennes ou de cristaux détecteurs.
Dans une première réalisation du tube hyperfréquence selon l'invention, le guide radial comporte un piège hyperfréquence à la fréquence F de fonctionnement du tube ayant une rainure cylindrique colinéaire avec l'axe de révolution ZZ' du tube débouchant dans ledit guide radial de raccordement du corps avec le collecteur du tube.
Dans une variante de cette première réalisation du tube hyperfréquences selon l'invention, le guide radial comporte un autre piège hyperfréquences à la fréquence 2.F ayant une autre rainure cylindrique colinéaire avec l'axe de révolution ZZ' du tube débouchant dans ledit guide radial de raccordement du corps avec le collecteur du tube.
Il existe un autre type de collecteur qui non seulement est isolé du corps mais aussi composé de plusieurs électrodes, chacune étant portée à un potentiel intermédiaire entre -Vo et la masse. Les potentiels sont alors choisis pour que les électrons soient freinés avant leur impact sur les parois internes et qu'ainsi la puissance thermique dissipée soit la plus réduite possible. Après interaction, la dispersion des vitesses à l'entrée du collecteur est importante : c'est pourquoi on dispose de plusieurs électrodes, chacune ralentissant les électrons occupant telle ou telle partie du spectre de vitesse. Cette technique appelée « collecteurs déprimés » (depressed collectors en anglais) est surtout appliquée aux TOP refroidis par air ou par rayonnement. Elle permet une augmentation notable du rendement par réduction de la puissance dissipée, égale à Vo.lo sans collecteur déprimé, comme nous l'avons vu précédemment.
L'invention proposée s'applique à tous les types dé collecteurs, en particulier, entre les différentes électrodes des collecteurs de type « déprimés », comportant plusieurs électrodes raccordées mécaniquement, chaque raccordement entre deux électrodes consécutives formant un guide radial de propagation de rayonnements hyperfréquences parasites (Pr) du tube, outre le piège hyperfréquence entre le corps et une première électrode, et pour atténuer les rayonnements parasites du tube, le guide radial entre deux électrodes consécutives comporte au moins un piège hyperfréquence quart d'onde présentant, à au moins la fréquence F de fonctionnement du tube, un circuit ouvert pour l'onde hyperfréquence se propageant dans ledit guide radial de propagation de rayonnements parasites. Mais la présentation qui suit se référera à un collecteur « non déprimé « , c'est-à-dire standard, pour un souci de simplification de l'exposé.
L'invention sera mieux comprise à l'aide d'exemples de réalisation selon l'invention, en référence aux dessins indexés dans lesquels :

la figure 1, déjà décrite représente un schéma simplifié d'un tube électronique hyperfréquences ;
la figure 2, déjà décrite, montre une vue partielle d'un TOP ;
les figures 3a et 3b, déjà décrites, représentent les connexions d'alimentation électrique des différents éléments du tube de la figure 1 ;
la figure 4, déjà décrite, montre une vue de détail de la zone de raccordement d'un tube hyperfréquences ;
la figure 5a représente, une vue partielle simplifiée en coupe, de la zone de raccordement entre un corps et un collecteur d'un tube hyperfréquences ;
la figure 5b montre une première réalisation du piège hyperfréquence d'un tube hyperfréquence selon l'invention ;
la figure 5c montre une variante du tube hyperfréquences selon l'invention ;
la figure 5d montre une autre variante du tube hyperfréquences selon l'invention ;
les figures 6 et 7 montrent respectivement des vues partielles de la zone de raccordement entre le corps et le collecteur d'un tube de l'état de l'art sans piège, et d'un tube avec piège suivant l'invention ;
la figure 8a, montre un montage de mesure de la puissance parasite rayonnée dans la zone de couplage entre le corps et le collecteur d'un tube selon l'invention ;
la figure 8b montre une première mesure dans le cas d'un collecteur comportant deux rainures ;
la figure 8c montre les mêmes mesures mais avec collecteur comportant une seule rainure.

La figure 5a représente, une vue partielle simplifiée en coupe, selon un plan passant par l'axe ZZ' de révolution de la structure hyperfréquences du tube, de la zone de raccordement entre un corps 90 et un collecteur 92 d'un tube hyperfréquences.
Le collecteur 92 est raccordé mécaniquement au corps du tube contenant la structure hyperfréquence par un isolant 94. Le faisceau d'électrons 20 en sortie de la structure hyperfréquence pénètre, selon l'axe ZZ', par une ouverture 95 dans le collecteur puis se dissipe thermiquement en frappant les parois internes 96 du collecteur (lignes el).
L'espace Gd entre le corps 90 et le collecteur 92 se comporte, comme cela a été dit précédemment, comme une ligne ou un guide radial hyperfréquences. Cet espace se présente dans la figure 5a comme un volume de forme torique de très faible épaisseur compris entre une face 100 du corps et une face 102 du collecteur écartées par l'isolant 94.
La figure 5b montre une première réalisation de piège hyperfréquence d'un tube hyperfréquence selon l'invention.
Ces pièges sont usinés ou rapportés à la base, ou mieux, usinés dans la base du cylindre du collecteur, dont l'épaisseur, à cet endroit, est souvent suffisante pour recevoir une ou plusieurs rainures coaxiales.
Le collecteur 92 comporte une rainure 104 de forme circulaire au tour de l'axe ZZ' de section rectangulaire et de profondeur égale à λ/4, la rainure débouchant par un côté, dans le guide radial (espace Gd de la figure 5a), λ = c/F étant la longueur d'onde dans la rainure coaxiale à la fréquence de fonctionnement F du tube, la rainure étant à une distance d1 de l'endroit d où débouche le guide radial du coté de l'ouverture interne 95 du collecteur 92, telle que : $d 1 = (λg / 4 + k λg / 2)$

λg étant la longueur d'onde dans le guide radial (espace Gd),
k étant un nombre nul ou entier ;
c étant la vitesse de la lumière dans le milieu considéré, ici, le vide, de façon à créer une impédance infinie, au niveau de la rainure 104, donc, une violente désadaptation qui réfléchit, en grande partie, la puissance hyperfréquence venant de la ligne radiale à la fréquence F.

La puissance transmise, donc rayonnée Pr vers l'extérieur du tube, à travers l'isolant 94 devient alors très petite.
La longueur d'onde λg dans le guide radial dépend de la portion considérée du guide, et en particulier, de l'abscisse radiale r par rapport à l'axe ZZ' du tube.
Mais remarquons que les largeurs des guides représentés respectivement par la largeur Ed de la rainure, (distance ab sur la figure 5b) et l'épaisseur Eg du guide radial (distance bc) ne sont infiniment petites devant les longueurs de ces mêmes guides : la position du circuit ouvert « ramené » (impédance infinie) est alors mal définie, et les ondes électromagnétiques peuvent alors franchir partiellement le piège grâce à la présence locale de modes d'ordres supérieurs. Par conséquent, les largeurs Ed et Eg doivent être les plus petites possibles pour avoir le meilleur blocage possible de la puissance parasite rayonnée
Le faisceau d'électrons est modulé non seulement à la fréquence F de fonctionnement du tube mais aussi, dans une moindre mesure, à 2.F et au-delà, étant entendu qu'à 3.F, 4.F... cette modulation est tout à fait négligeable.
La figure 5c montre une variante du tube selon l'invention. Dans cette variante du tube, le collecteur 92 comporte une deuxième rainure 108, comme la première 104, de forme circulaire au tour de l'axe ZZ' de section rectangulaire et de profondeur égale à λ/8 débouchant de la même façon d'un coté de la rainure dans le guide radial (espace Gd de la figure 5a), la deuxième rainure 108 étant à une distance d2 de l'endroit d où débouche le guide radial du coté de l'ouverture interne 95 du collecteur 92 telle que : $d 2 = (λʹg / 4 + kʹ . λʹg / 2),$
avec k' entier,

λ'g étant la longueur d'onde dans le guide radial (espace Gd) à la fréquence 2.F (voir figure 5c).

Ainsi, toute puissance à la fréquence 2.F sera également bloquée et ne pourra pas rayonner à l'extérieur du tube.
Nous pouvons remarquer que la ligne radiale entre le « circuit ouvert au niveau de la rainure 104 « bc » et son ouverture « de », à l'entrée 95 du collecteur 92 est le siège d'ondes stationnaires, d'autant plus intenses que l'impédance de couplage Zed entre le corps et le collecteur (voir figure 5a) est proche de l'impédance interne du générateur hyperfréquence équivalent au faisceau modulé en entrée du collecteur.
En d'autres termes, une tension Ved = Zed.M.if (F), avec :

M représentant le couplage faisceau/guide radial,
If (F) la composante du courant faisceau à la fréquence F ;
Zed, l'impédance à l'entrée de la ligne radiale est induite à l'entrée de la ligne radiale et du fait de la réflexion presque totale par le circuit ouvert en « bc ». Cette portion de la ligne radiale est le siège d'ondes stationnaires.

A certains endroits des champs importants peuvent donc apparaître, avec risque de claquage ou de phénomène de multifacteur toujours très bruiteux.
En outre, la tension Ved peut être telle qu'elle réfléchisse des électrons vers la structure hyperfréquence produisant alors des modulations et oscillations parasites.
La solution donnant lieu aux réalisations, selon l'invention, décrites précédemment est alors que le guide, présente au niveau de son entrée en « ed » une impédance nulle ou très faible valeur (Ved # o).
Ceci justifie la valeur de la distance d1, déjà indiquée précédemment, entre la première rainure 104 du piège et l'entrée « e » du guide au niveau de l'ouverture 95 du collecteur. Cette longueur d1 ou « ce » dans la figure 5b est telle que le circuit ouvert au niveau de la rainure 104 en « cb » est ramené au niveau de l'entrée du guide, en « de » en un court-circuit .
Rappelons que la longueur « ce » vaut donc :

λg/4 (ou λg/4 + k.λg/2), k étant nul ou entier) avec λg, la longueur d'onde dans le guide radial, qui varie suivant le rayon r considéré, λg (r). Les calculs analytiques de λg sont très complexes et les ajustements de longueur et de façon générale les dimensions du piège se font par simulation expérimentale et par ordinateur.

Suivant le même raisonnement transposé à la fréquence 2.F, on placera la deuxième rainure 108 à un endroit « c' » du guide, tel que la distance « c'e » (soit d2, voir figure 5c) entre la position « c' » de cette deuxième rainure 108 dans le guide radial et l'entrée « e » du guide soit : $Longueur cʹe = λʹg / 4 ou λʹg / 4 + kʹ . λʹg / 2,$
avec k' entier et λ'g longueur d'onde dans le guide radial à la fréquence 2.F.
En résumé, la base du collecteur 92 est usinée, de façon à créer une ou plusieurs rainures ou pièges « quart d'onde » qui ramènent des circuits ouverts fictifs en travers du guide radial formé par l'isolement corps 90 collecteur 92. Ces circuits ouverts fictifs empêchent une grande partie de la puissance de passer de l'intérieur du tube vers l'extérieur et bloque donc tout rayonnement parasite.
En outre, les positions de ces pièges sont choisies de façon à ce que l'impédance ramenée en « ed », à l'entrée du guide radial, soit nulle aux fréquences considérées, généralement la fréquence de fonctionnement F du tube et 2.F, (distance ce =λg/4 ou λg/4 +k.λg/2 avec k entier et λg longueur d'onde du guide radial à la fréquence F et de la même façon à 2.F avec 7λ'g longueur d'onde dans le guide radial à la fréquence 2.F).
Les figures 6 et 7 montrent respectivement des vues partielles de la zone de raccordement entre le corps 110 et le collecteur 112 d'un tube sans pièges hyperfréquences et la même zone de raccordement du tube réalisées selon l'invention comportant deux pièges ayant deux rainures 114, 116 respectivement pour les fréquences F et 2.F.
La longueur des rainures est λ/4 avec λ =c/F, ou encore λ/8, c étant la vitesse de la lumière dans le milieu considéré, c'est-à-dire celui de la rainure. Celui-ci est généralement du vide, mais les rainures peuvent être aussi remplies de diélectrique de constante diélectrique réduite, εr (>1). Dans ce cas, λ, ainsi que la longueur des rainures, est réduite dans le rapport de la racine carrée de εr par rapport au cas où les rainures sont sous vide. On peut alors envisager une réduction de longueur des rainures dans un rapport de trois environ, si on remplit celle-cis d'alumine (εr = 9).
D'autre part, dans une autre variante du tube hyperfréquence selon l'invention, montrée à la figure 5d, on peut placer l'isolant 62 de la figure 2 ou l'isolant 94 de la figure 5b, c'est-à-dire l'isolant reliant le corps au collecteur (ou reliant deux électrodes d'un collecteur isolé), plus près de l'axe ZZ', de telle sorte qu'une ou plusieurs rainures ne soient plus sous vide, comme dans le cas de la figure 5b, mais dans l'air.
Toute fois, la constante diélectrique de l'air étant pratiquement de celle du vide, cette disposition ne change rien à l'invention, mais en est une variante technologique.
La figure 8a, montre un montage de mesure de la puissance parasite rayonnée dans la zone de raccordement entre le corps et le collecteur d'un tube selon l'invention. Le montage comporte un corps 120 et un collecteur 122 séparés par un isolant 124. Le collecteur comporte une première rainure 126 pour la fréquence F de fonctionnement du tube et une deuxième rainure128 pour la fréquence 2.F, les rainures étant coaxiales à l'axe ZZ' du tube.
Dans le montage de mesure de la figure 8a, la fréquence de fonctionnement est F= 4900 MHz, les diamètres intérieurs du corps 120 et du collecteur 122 ont un diamètre D de 33 mm. La distance Dcc séparant le corps du collecteur est de 5 mm.
Les positions et dimensions des rainures sont les suivantes :

Première rainure 116 : diamètre D1 = 105 mm

profondeur P1 = 15,3 mm.

deuxième rainure 116 : diamètre D2 = 63,7 mm.

profondeur P2 =7,65 mm.

D1 et D2 autour de l'axe ZZ'.
Un signal hyperfréquence Pe est injecté par un émetteur 130 au niveau de l'axe ZZ' du tube, dans la zone de couplage corps collecteur, une sonde 132 est placée à l'extérieur du tube au niveau de la zone de raccordement pour mesurer la puissance parasite rayonnée Pr.
Les figures 8b et 8c montrent des courbes d'atténuation Att. en fonction de la fréquence de mesure Fm, entre le signal injecté Ue par l'émetteur dans le montage de mesure de la figure 8a et le signal parasité Pr rayonné par le tube capté par une sonde 132. Soit Att =Pr/Pe.
La figure 8b montre une première courbe dans le cas d'un tube ayant un collecteur comportant deux rainures 126, 128, une pour la fréquence F et l'autre pour la fréquence 2.F. On note une atténuation entre la puissance injectée par l'émetteur 130 et la puissance parasite captée par la sonde 132 d'environ :

35 dB à la fréquence F
25 dB à la fréquence 2.F

La figure 8c montre les mêmes mesures avec le même tube de la figure 8a tube, le collecteur comportant une seule rainure 126 pour piéger la fréquence F.
On note toujours une atténuation d'environ -35dB à la fréquence F mais aucune atténuation à la fréquence 2.F.
L'invention, outre l'atténuation importante des rayonnements parasites, présente l'avantage d'un démontage aisé du collecteur du corps du tube, ce qui n'est pas le cas des réalisations des tubes de l'état de l'art utilisant des résines isolantes pour solidariser mécaniquement le collecteur au corps du tube en sortie de la structure hyperfréquences.

Claims

Tube hyperfréquence comportant un canon à électrons (12) générant un faisceau d'électrons (20) dans d'une structure hyperfréquence (14, 50) cylindrique du tube, la structure hyperfréquence fournissant à une sortie une onde hyperfréquence, un collecteur (16, 58, 82, 92) d'électrons du faisceau comportant au moins une électrode étant raccordée mécaniquement à la structure hyperfréquence par un diélectrique (62, 94), le raccordement mécanique formant un guide radial de propagation de rayonnements hyperfréquences parasites (Pr) du tube, caractérisé en ce que, pour atténuer les rayonnements parasites du tube, le guide radial comporte au moins un piège hyperfréquence quart d'onde présentant, à au moins la fréquence F de fonctionnement du tube, un circuit ouvert pour l'onde hyperfréquence se propageant dans ledit guide radial de propagation de rayonnements parasites.
Tube hyperfréquence selon la revendication1, caractérisé en ce qu'il comporte un piège hyperfréquences à la fréquence F de fonctionnement du tube ayant une rainure (104,114) cylindrique colinéaire avec l'axe de révolution ZZ' du tube débouchant dans ledit guide radial de raccordement du corps (90) avec le collecteur (92) du tube.
Tube hyperfréquence selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un autre piège hyperfréquences à la fréquence 2.F ayant une autre rainure (108, 116) cylindrique colinéaire avec l'axe de révolution ZZ' du tube débouchant dans le guide radial de raccordement du corps avec le collecteur du tube.
Tube hyperfréquence selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le collecteur (96) comporte une rainure (104, 114) de forme circulaire au tour de l'axe ZZ' de section rectangulaire et de profondeur égale à λ/4, la rainure débouchant par un côté, dans le guide radial (Gd), λ = c/F étant la longueur d'onde à la fréquence de fonctionnement F du tube, la rainure étant à une distance d1 de l'endroit d ou débouche le guide radial du coté de l'ouverture interne (95) du collecteur (92), telle que : $d 1 = (λg / 4 + k λg / 2)$

- λg étant la longueur d'onde dans le guide radial

- k étant un nombre nul ou entier.

- c étant la vitesse de la lumière dans le milieu considéré.
Tube hyperfréquence selon la revendication 2, caractérisé en ce que le collecteur (92) comporte une deuxième rainure (108, 116), de forme circulaire au tour de l'axe ZZ' de section rectangulaire et de profondeur égale à λ/8 débouchant d'un coté de la rainure dans le guide radial, la deuxième rainure étant à une distance d2 de l'endroit d où débouche le guide radial du coté de l'ouverture interne (95) du collecteur (92) telle que : $d 2 = (λʹg / 4 + kʹ . λʹg / 2),$
avec k' entier,
λ'g étant la longueur d'onde dans le guide radial (Gd) à la fréquence 2.F.
Tube hyperfréquence selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le guide présente, au niveau de son entrée en « ed », une impédance nulle ou très faible valeur (Ved # o).
Tube hyperfréquences selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le collecteur est de type « collecteur déprimé » comportant plusieurs électrodes raccordées mécaniquement, chaque raccordement entre deux électrodes consécutives formant un guide radial de propagation de rayonnements hyperfréquences parasites (Pr) du tube, caractérisé en ce que, pour atténuer les rayonnements parasites du tube, le guide radial entre deux électrodes consécutives comporte au moins un piège hyperfréquence quart d'onde présentant, à au moins la fréquence F de fonctionnement du tube, un circuit ouvert pour l'onde hyperfréquence se propageant dans ledit guide radial de propagation de rayonnements parasites.
Tube hyperfréquences selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que mais les rainures sont remplies de diélectrique, de constante diélectrique réduite, εr (>1), λ, ainsi que la longueur des rainures, étant réduite dans le rapport de la racine carrée de εr par rapport au cas où les rainures sont sous vide
Tube hyperfréquences selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'une ou plusieurs rainures sont dans l'air.