<Desc/Clms Page number 1>
DISPOSITIF AMPLIFICATEUR POUR MICROONDES.
La présente invention se rapporte à un dispositif pour l'am- plification d'oscillation électrique du domaine des microondes, lequel com- prend ici le domaine des ondes décimétriques courtes et des ondes centimétri- ques.
Les dispositifs connus jusqu'ici sont le tube dit à ondes progressives et l'amplificateur travaillant selon le principe du Klystron.
Dans un dispositif du premier genre, il se produit une action alternative entre une onde électromagnétique se propageant le long d'une ligne à retard et un faisceau électrique se propageant en ligne droite dans la même direction et avec la même vitesse. Un dispositif analogue connu, utilise un champ magné- tique pour donner aux électrons des trajectoires cycloidales passant entre la ligne à retard et une électrode de guidage parallèle à cette ligne. Dans le dispositif amplificateur travaillant selon le principe de Klystron. on appli- que l'oscillation à amplifier à un résonateur connu sous le nom de "Rumbatron" qui fait subir une modulation de vitesse à un faisceau électronique .
Le grou- pement plus ou moins marqué des électrons qui se produit à une certaine dis- tance de ce résonateur,, excite un second résonateur identique ou analogue au premier. Le groupement des électrons peut être amélioré en introduisant entre ces deux résonateurs d'autres résonateurs identiques ou semblables excités par le faisceau électronique, qui vibrent librement et dont la fréquence propre doit satisfaire à certaines conditions.
Le dispositif amplificateur selon l'invention est fondé sur l'action d'échange alternatif entre un faisceau électronique et une pluralité de résonateurs. constitués de telle sorte que chacun d'eux agisse plusieurs fois sur le faisceau électronique.
Ce dispositif est caractérisé par le fait que ces résonateurs, dont la fré- quence propre correspond au moins approximativement à celle des oscillations à amplifiera sont alignés en face de l'électrode de guidage, et ne présentent
<Desc/Clms Page number 2>
pas de couplage entre eux.
Chaque résonateur est constitué par une caisse métallique presque complètement fermée et dont la paroi regardant vers l'électrode de guidage est divisée en deux parties par une fente en zig-zag, de manière que chaque partie forme un groupe de segments, analogues à des dents, qui vien- nent se placer entre les dents de l'autre. La fente s'étend dans le sens de la longueur de la série de résonateurs. Une cathode est placée à l'un des bouts de l'électrode de guidage, et donc à proximité du premier résonateur de la rangée, tandis qu'à l'autre bout se trouve une électrode collectrice portée à un potentiel positif par rapport à la cathode. Alors que le poten- tiel de l'électrode de guidage est sensiblement égal à celui de la cathode, les résonateurs sont à un potentiel positif par rapport à cette dernière.
Sous l'influence d'un champ magnétique convenablement orienté-,' les électrons émis par la cathode passent entre l'électrode de guidage et le cité fendu des résonateurs° suivant des trajectoires d'allure cycloïdales. Le premier réso- nateur de la rangée contient des organes de couplage permettant l'introduc- tion de l'oscillation à amplifier; le dernier résonateur contient des organes a- nalogues permettant de prélever l'oscillation amplifiée.
L'invention sera décrite plus exactement à l'aide des figu- res 1 à 7. La Fig. 1 donne la vue en perspective d'un résonateur.
La paroi A, regardant l'électrode de guidage,est divisée par la fente B en deux groupes de segments C1 et C2. Ce résonateur est formé d'un métal non magnétique.
La Fig. 2 montre un résonateur en coupe longitudinale. Les flèches H donnent la direction du champ magnétique alternatif. La courbe des- sinée au-dessous du résonateur donne la valeur de la tension alternative à haute=fréquence U existant aux segments C1 et C2. en fonction de la position de ces segments. On voit que les segments d'extrémité ne présentent que de faibles tensions. la tension maximum existant aux segments voisins du milieu du résonateur.
La Fig. 3 montre un exemple de réalisation d'un dispositif amplificateur selon l'invention. L'enceinte D, dans laquelle on a fait le vide° contient trois résonateurs R1. R2 et R3 fixés sur une barre G en mé- tal non-magnétique et séparés les uns des autres par des petits intervalles F1 et F2.
En regard des segments C1 et C2 des résonateurs se trouve placée l'électrode de guidage L, qui prend la forme d'une bande.
A l'un des bouts de L se trouve située la cathode K et à l'autre bout l'élec- trode collectrice M.
On produit un champ magnétique entre l'électrode de guidage et les résonateurs dans la direction des flèches N, au moyen d'un aimant non représenté sur la Fig. et situé en dehors de l'enceinte D. Les résonateurs R1 et R3 contiennent des organes de couplage servant à l'entrée des oscilla- tions par la ligne P1 et à leur sortie par la ligne P2. Les organes de cou- plage sont constitués comme le montre la Fig. 4, par des boucles traversées par le champ magnétique haute-fréquence du résonateur.
Voici quel est le mode de fonctionnement d'un dispositif am- plificateur réalisé'selon l'invention.
Sous l'effet du champ magnétique N. et des potentiels posi- tifs de l'électrode collectrice M et des résonateurs R, les électrons émis par la cathode se dirigent vers l'électrode N en suivant des trajectoires cycloî-- dales. En chaque section du faisceau électronique, le courant d'électrons est cons- tant dans le temps. Si l'on excite le premier résonateur R1 par une oscillation introduite au moyen des organes de couplage, ses segments agissent sur le fais-
<Desc/Clms Page number 3>
ceau électronique passant devant eux ; lesélectrons, en sortant de la zone d'influence de ce résonateur,, sont groupés en paquets qui se suivent avec la fréquence de l'oscillation à amplifier.
Ce groupement par paquets est très marqué, car le faisceau agissant par influence, surtout au voisinage de la sortie du résonateur, augmente l'excitation produite par l'oscillation appli- quée. Ainsi. du fait de l'action multiple du résonateur, par tous ses segments l'amplification obtenue par un seul résonateur est beaucoup plus efficace que, par exemple;, pour un amplificateur du genre Klystron dont les résonateurs sont séparés par des distances relativement grandes, et n'agissent qu'une seule fois sur le faisceau électronique. Le nouvel amplificateur diffère donc des amplificateurs à résonateurs connus, par l'effet de réaction produit et uti- lisé dans chaque résonateur. Si l'on augmentait la longueur et donc le nom- bre de segments du résonateur, l'augmentation de la réaction produirait une oscillation.
Les paquets d'électrons quittant la zone du premier résonateur, excitent le résonateur suivant où l'action d'échange avec le faisceau électro- nique améliore encore leur groupement. L'énergie oscillante du faisceau est augmentée d'une certaine quantité à chaque passage d'un résonateur, et est facilement cédée au récepteur par les organes de couplage du dernier résona- teur. Le fait qu'il ne se produit pas de réaction entre le dernier résonateur et le premier, constitue un avantage particulier à ce genre d'amplificateur.
Une telle réaction sortie-entrée se fait par exemple sentir désagréablement dans les tubes à ondes progressives dès que le récepteur n'est pas adapté avec une exactitude suffisante à la caractéristique de sortie de l'amplificateur., Avec un amplificateur réalisé selon l'invention, des erreurs d'adaptation même consi- dérables ne peuvent produire d'instabilité. Un tel amplificateur convient donc particulièrement bien à l'amplification d'oscillations modulées en fréquence, alors qu'il est difficile de maintenir l'adaptation dans la bande de fréquence utilisée. Si l'amplificateur travaille sur une antenne, sa stabilité n'est pas troublée par les variations des propriétés électriques de celle-ci sous l'in- fluence de la glace ou du givre.
L9exemple de réalisation décrit ci-dessus peut subir certai- nes modifications sans que l'essentiel de l'invention soit touché.
On peut par exemple, selon la Fig. 5, disposer les résona- teurs et l'électrode de guidage suivant un cercle, ce qui parait présenter des avantages pour la réalisation.
L'électrode de guidage peut être constituée non par une ban- de, mais par un fil enroulé en spirale plate, comme le contre la Fig.6, ce qui permet d'augmenter l'impédance pour les oscillations de haute fréquence dans le sens longitudinal, et d'éviter un couplage entre les résonateurs.
Plusieurs cathodes peuvent être réparties le long de,l'élec- trode de guidage; afin que la valeur moyenne du courant du faisceau électroni- que, augmente vers la sortie en proportion de l'augmentation de l'énergie os- cillante contenue dans ce faisceau.
Cette disposition est particulièrement avantageuse lorsque l'amplificateur doit fournir une puissance notable.
Chaque résonateur peut être remplacé par deux résonateurs successifs, accordés sur des fréquences légèrement différentes, et présen- tant un couplage électrique ou magnétique. Ceci permet d'élargir la bande de fréquence transmise par l'amplificateur.
Enfin, les lignes d'amenée des oscillations au premier ré- sonateur, et de départ des oscillations amplifiées du dernier résonateur, peuvent être reliées directement à deux segments d'un résonateur, selon la Fig. 7, au lieu de constituer une boucle de couplage selon la Fig. 4.