PERFECTIONNEMENTS AUX DISPOSITIFS, A DECHARGEo
La présente invention est relative à un appareillage à ondes progressives et concerne plus particulièrement la construction d'une unité de circuit pour les tubes à ondes progressives. Par "unité de circuit", que l'on abrège souvent en "circuit" il faut entendre l'assemblage physique d'appareils formant un ensemble, exception faite du tube à ondes progressives luimême comprenant des moyens permettant le montage du tube, un ensemble magnetique destiné à produire un champ de concentration magnétique pour le faisceau électronique et au moins un canal pour la transmission de haute fréquence, par exemple une portion de guide d'ondes rectangulaire se terminant par un flasque de couplage de guide d'ondes - la "borne" de sortie du. circuit.
Dans le cas d'un amplificateur, par opposition à un oscillateur, l'unité comprend de plus une connexion pour l'énergie d'ondes d'entrée.. En plus des éléments ci-dessus l'unité de circuit peut comprendre des moyens permettant de régler l'adaptation d'impédance entre le tube à ondes progressives et l'appareillage extérieur à l'unité de circuit et, également, certaines caractéristiques auxiliaires par exemples des dispositifs de refroidissement, des conduits pour le passage du fluide refroidissant et autres éléments similaires.
Dans les appareils à ondes progressives, un faisceau d'électrons est projeté le long de l'axe d'une spirale ou autre structure de guide d'ondes conçue pour permettre la propagation des ondes électromagnétiques le long dudit axe avec une vitesse de phase du même ordre que la vitesse axiale des électrons du faisceau. Il se produit un échange d'énergie entre les ondes
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lisés normalement jusqu'ici comme amplificateurs pour haute fréquence, les appareils à ondes progressives peuvent également être conçus très souvent comme oscillateurs ou autres dispositifs de circuit dont le fonctionnement, aux fréquences les plus basses, est conditionné par Inaction amplificatrice
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Selon la présente invention il est prévu un appareil à ondes progressives comprenant un assemblage de solénoïdes disposés autour d'un axe commun de manière à produire un champ magnétique concentrant le long dudit axe le faisceau d'électrons provenant d'un tube à ondes progressives; au moins une voie de transmission pour haute fréquence (par exemple un guide d'ondes creux) disposée entre deux disdits solénoïdes f in. de produire un couplage de champ électromagnétique entre ledit tube et un circuit extérieur; des moyens permettant de fixer ledit tube à ondes progressives à l'intérieur de l'appa reil; une paire de plaques d'extrémité percées en leur centre, constituées par une substance ferromagnétique et fixées chacune à une extrémité de l'ensemble des solénoïdes et les moyens destinés à produire une voie magnétique
à réluctance faible, constitués par une substance ferro-magnétique� disposés autour desdits solénoïdes entre lesdites plaques d'extrémité.
Les objets et caractéristiques de la présente invention apparattront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisations, ladite description étant faite en relation avec les dessins ciannexés dans lesquels?
La Figo 1 montre partiellement en coupe, une unité de circuit
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gressives, et un tube à ondes progressives disposé dans ledit circuit.
La Figo 2 montre sous une forme schématique une modification du
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Les Figso 3 4 et 5 sont des schémas auxquels on se référera dans la description d'un autre exemple de réalisation de la présente invention
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La Fig. 1 montre en 1 un tube à ondes progressives comportant un canon à électrons 2 contenu dans une enveloppe de verre 3.. une spirale 4 disposée à l'intérieur d'un prolongement tubulaire 5 de l'enveloppe et une électrode collectrice 6 qui ferme l'extrémité de la portion d'enveloppe 5 éloignée du canon à électrons. L'électrode collectrice 6 s'adapte dans un ensemble refroidisseur 7 comportant des ailettes 8 pour la dissipation de la chaleur et fixé par un dispositif isolant 9 à une plaque d'extrémité 10 d'un ensemble magnétique qui forme une armature et une pièce polaire à cette extrémité du tubeo La portion 3 de l'enveloppe comporte à son extrémité arrière un support 12 pourvu de broches 13 du type classique.
Le support 12 est fixé à une. plaque 14 fixée au moyen de boulons et de colonnettes 15 à une plaque d'extrémité 16 d'un ensemble magnétique 17 qui est serré entre la plaque 16 et la plaque d'extrémité sus-mentionnée 10 au moyen de barres d'accouplement 18. L'ensemble magnétique comprend de plus un jeu de solénoïdes 19,
20, 21 et 22 les solénoïdes 20 et 21 étant maintenus à l'écart l'un de l'autre au moyen d'un collier de laiton 23 tandis qu'un guide d'ondes d'entrée
24 formant une voie de transmission pour haute fréquence est disposé entre les solénoïdes 19 et 20 Le guide d'ondes 24 comporte un prolongement 25 qui est muni d'un piston d'accord 26 et d'une vis 27 destinée à actionner le piston en vue du réglage de l'adaptation d'impédance entre le guide d'ondes 24 et la spirale 4.
Le tube à ondes progressives 1 se prolonge à travers les parois du guide d'ondes 24 et de 'son prolongement 25 de manière à ce qu'un élément d'arrêt 28 contenu dans l'enveloppe du tube se trouve dans l'alignement d'un élément d'arrêt 29 qui est fixé à la paroi du guide d'ondes oppo-
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L'élément d'arrêt intérieur 28 comporte un tube court 30 fixé à
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passant à travers les tubes 31 et 30.
L'extrémité de la spirale 4 est reliée au tube 30 ce qui forme
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spirale 4 et l'élément d'arrêt intérieur 28 sont supportés par des tiges de quartz 32 disposées à l'intérieur de la portion 5 de l'enveloppe du tube à ondes progressives tandis que le tube 31 est fixé à un isolateur 33 lui-même fixé au canon à électrons 2 de manière à permettre un dispositif
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Les arrangements à l'extrémité de sortie de la spirale sont semblables en général à deux décrits, un guide d'ondes de sortie 34 étant prévu ainsi qu'une section d'adaptation d'impédance 35 réglée au moyen d'un piston actionné par une vis 36 Les arrangements pour l'adaptation de la spirale sont semblables à ceux qui ont été décrits pour l'extrémité d'en trée de la spirale, un élément d'arrêt extérieur pour haute fréquence 37
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le, cependant, il n'est pas connecté.
Un cylindre 38. constitué par une substance ferro-magnétique entoure l'extrémité du tube comportant le qanon à électrons, ce cylindre étant
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semble magnétique. L'élément extérieur 40 du canon à électrons 2 constitue une pièce polaire du système magnétique, séparée par un espace annulaire rem-
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cran magnétique entourant le canon à électrons 2. Pour améliorer l'atténuation du champ magnétique, le cylindre 38 se prolonge en arrière de la plaque
16, tout flux de dispersion tendant à être collecté sur ce prolongement ar-
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Lors du montage du tube à ondes progressives à l'intérieur de l'appareil, on doit éviter à l'une ou l'autre extrémité du tube tout dé faut d'alignement des moyens supports, pouvant briser le tube. L'ensemble refroidisseur 7 est trop lourd pour permettre que le tube soit fixé à une extrémité seulement. Il est donc prévu le dispositif support 9, mais, de préférence, ce support devrait présenter seulement une petite zone de con-
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la surface porteuse, et le tube ne doit pas s'adapter étroitement à l'élément supporto A l'extrémité du tube où est disposé le canon à électrons, la base 12 comporte un flasque circulaire 41 qui vient s'appuyer contre un épaulement 42 ménagé dans la plaque 14 et il est verrouillé dans sa position au moyen des brides de serrage 430
Le tube à ondes progressives peut être dégagé du circuit en libérant les brides de serrage 43 et en dévissant un écrou 44 qui fixe l'ensemble refroidisseur 7 à l'électrode collectrice 6, le tube pouvant alors être enlevéo
Le guide d'ondes 24 et son prolongement 25 sont constitués par une seule section de guide d'ondes rectangulaire, dans laquelle des ouvertures centrales ménagées dans les parois opposées les plus larges regoivent des manchons cylindriques, l'un étant représenté en 44 et l'autre formant l'élément d'arrêt extérieur 29 mentionné précédemment. Les éléments 29 et 44
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des 45 fixés de chaque côté de la section de guide d'ondes 24, 25. Des arrangements similaires sont prévus pour la section de guide d'ondes de sortie 34, 35. Les deux solénoïdes centraux 20 et 21 qui sont fixés à une extrémité par les supports respectifs 45 qui viennent d'être décrits sont fixés et supportés par leurs extrémités adjacentes au moyen d'un coussinet de laiton 23 qui est formé d'un cylindre creux comportant un flasque central circulaire 46.
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le canon à électrons, au moyen d'un flasque 48 ménagé sur l'élément avant 49 de l'enroulement inférieur et qui s'adapte dans une cannelure circulaire mé-
<EMI ID=17.1> l'extrémité collectrice de l'ensemble pour la fixation du solénoïde 22oL'unité de circuit étant construite comme il vient d'être décrit, elle se supporte pratiquement d'elle-même, les barres d'accouplement 18 ayant seulement pour but dans ce cas de maintenir les éléments composants.
L'ensemble magnétique de l'unité de circuit de la Fig. 1 est congu de manière à préserver mztant que possible, l'uniformité du champ magnétique axial sur toute la longueur du tube à ondes progressives entre
le bord avant du cylindre 38 et l'électrode collectrice d'électrons. Près des extrémités d'un solénoïde simple le champ magnétique tend à diverger, introduisant ainsi une composante radiale de force magnétique qui est indésirable dans les appareillages à ondes progressiveso Les plaques d'extrémités 10 et 16, de substance ferro-magnétique réduisent le manque d'uniformité près des extrémités de l'ensemble.
Les barres d'accouplement ferro-magnétiques 18 forment une cage d'écureuil autour des solénoïdes, entre les plaques d'extrémités 10 et 16; qui sert non seulement à réduire le flux de dispersion extérieur, et de ce fait-d'interférence avec d'autres appareillages, mais également à protéger le tube à ondes progressives des perturbations magnétiques extérieureso Ces tiges, par conséquent, ont une section propre à transmettre le f lux du système magnétique sans saturation. Du point de vue magnétique la cage d'écureuil formée par les barres de couplage 18 peut également, ou même de préférence, être remplacée par un cylindre de fer doux entourant le solénoïde, entre les plaques d'extrémités, le cylindre étant percé d'ouvertures destinées à. recevoir les guides d'ondes.
On a remarqué que l'arrangement formé par les barres d'accouplement montré à la Fig.l est magnétiquement adéquat et qu'il est plus pratique mécaniquement.
Il est habituellement nécessaire de ménager une circulation continue d'air autour des ailettes de dissipation de chaleur 8 de l'ensemble
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les ailettes dans un chemissage dans lequel l'air circule sous pression.Un tel chemissage est indiqué en 50 par les lignes en traits pointillés et peut être pourvu d'une buse 51 permettant de le relier à un ventilateur
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port à l'autre de manière à produire un champ aussi uniforme que possible le long de l'axe du systèmeo Alors qu'il serait possible de substituer un seul solénoïde à la paire de solénoïdes 20 et 21, il serait nécessaire de graduer les enroulements d'un tel solénoïde de manière à ce qu'il n'existe pas une concentration indésirable du flux magnétique au centre. Dans l'exem-
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milaires séparées par une entretoise 230
Les dimensions du cylindre 38 entourant le canon à électrons du tube à ondes progressives, et sa configuration par rapport à la plaque d'extrémité 16 et au canon à électrons, sont fonction du type de concentration magnétique et du canon à électrons utilisés. Un exemple de réalisation est
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statiquement depuis une cathode concave pour passer dans une zone pratiquement exempte de champ magnétique dans laquelle la répulsion mutuelle entre les électrons contrebalance la convergence du faisceau. Les électrons pénètrent dans le champ magnétique à l'ouverture de sortie du canon à électrons de façon pratiquement parallèle à l'axe du tube. La portion électrostatique du canon à électrons et en particulier la cathode doivent, autant que possible, être situés dans un espace exempt de champ magnétique. La cathode est par conséquent contenue dans la pièce polaire 40 et une portion 52 du cylindre 38 se prolonge très en arrière du canon à électrons à produire une atténuation magnétique élevée le long de l'axe du cylindre, particulièrement au voisinage de la cathode du canon à électrons.
Dans un autre système pour la concentration du faisceau d'électrons, la cathode est placée dans un champ magnétique axial d'une force telle que les électrons individuels sont contraints, dès leur émission par la cathode de suivre les lignes de force magnétiques au lieu de tourner dans des voies en spirale autour de l'axe du faisceau. Avec un tel système de concentrations l'arrangement général de l'unité de circuit doit être similaire à celui qui est montré à la Fige 1, à l'exception du. cylindre 38 et du nombre des bobines solénoïdes utilisées. En général on remarque qu'il est préférable d'utiliser deux bobines séparées l'une de l'autre au lieu du sole-
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nes, de prévoir trois bobines entre les deux guides d'ondes, cet arrangement étant montré schématiquement à la Figo 2 qui contre deux bobines 53 et 54 disposées entre la plaque d'extrémité 16 et le guide d'ondes 24, trois bo-
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est placée par rapport à la plaque d'extrémité 16 de manière à ce que la cathode soit au moins à une distance égale au rayon de l'ouverture de la pièce polaire 59, en avant de celle-ci Un cylindre correspondant au cylindre
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la cathode, mais un cylindre 60 se prolongeant vers l'arrière correspondant à la portion 52 de la Figo 1 peut être conservé comme collecteur pour tout flux de dispersion extérieur qui pourrait autrement réduire le champ autour du canon à électrons.
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pas nécessairement identiques et les calcules pour la conception du système de bobine sont complexe. Il est évidemment préférable du point de vue de la fabrication de réduire autant que possible le nombre des bobines de dimensions différentes, réduisant ainsi le nombre des différents types de bobines qui doivent être confectionnés. Dans d'autres exemples de réalisations de la présente invention, ceci peut être réalisé tout en simplifiant en même temps la conception.
Supposons qu'un nombre infini de bobines d'aimantation à spire unique similaires sont disposées autour d'un axe, ainsi que le montre schématiquement une portion du système illustré à la Figo 3o Les bobines à spire unique 61 sont représentées ici en coupe, disposées côté à côté autour de leur axe commun 62, chaque bobine étant séparée de ses voisines par une distance Po Les bobines à spire unique ont un diamètre moyen D Si ces bobines sont .traversées par le même courant continu et que l'on trace la courbe du champ le long de l'axe 62, on obtient une courbe similaire à celle qui est montrée à la Figo 4 où l'on a porté en abscisse z les distances depuis un point arbitraire dans le système, le long de l'axe 62, et en ordonnées H le champ sur l'axe.
Dans ce cas, en général, la force du champ varie d'une manière approximativement sinusoïdale, comme le montre la courbe 63 de la Figo 4, le champ variant le long de l'axe entre une valeur maximum H et une valeur minimum H . Il est évident que la variation du
champ le long de l'axe peut être augmentée ou diminuée d'une manière consi-
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de P/Dm près de l'origine, mais pour des valeurs de P/D m supérieures à 0,7
la valeur des ordonnées s'accroît rapidement, une crête de la courbe se pro-
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bobines individuelles à spires multiples, on peut tracer des courbes similaires à la courbe 64 de la Figo 5o On a remarqué qu'en général, leur forme, pour différentes formes d'enroulements de bobines, sont très semblables à la courbe 64 et elles présentent une crête dans la même position approximativement et tendent à. être asymptotiques à l'axe P/Dm si elles sont produi-tes en direction de l'origine. Du fait que, naturellement, avec deux bobines de dimensions définies la distance P entre leur plans centraux ne peut
pas être réduite à zéro les courbes des bobines réalisées en pratique se
terminent avant que l'origine soit atteinteo
La Figo 6, montre sous une forme schématique, les éléments supports et d'écartement étant omis, une unité de circuit utilisant les prin-
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comprend un jeu de bobines identiques 65 ayant chacune un diamètre moyen D
et d'une largeur W, parallèlement à l'axe longitudinal de l'ensembleo Elles
sont séparées les unes des autres par une distance P entre leurs plans cen-
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semble de ces bobines est simulé au moyen des plaques d'extrémités 16 et 10,
avec les bobines d'extrémités 66 qui ont le même diamètre moyen que les bobines 65 mais qui sont d'une largeur W plus petiteo L'écartement entre les
bords adjacents des bobines voisines est égal à d sur tout l'ensemble. Si
les plaques d'extrémités 10 et 16 s'étendaient à l'infini et présentaient
une réluctance égale à zéro et que la largeur w soit égale à W/2 les pla-
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tiques produisant des images virtuelles du système au delà des extrémités
définies de telle sorte que lemmbre défini de bobines produirait un champ
axial entre les plaques d'extrémités identique au champ qui serait produit
par un système indéfini de bobines 65 les images réfléchies des bobines 66
se combinant avec leur moitiés �hysiques respectives de manière à contribuer
à la formation du champ de la même manière que les bobines individuelles 65.
On évite d'avoir besoin de plaques d'extrémités 16 et 10 s'étendant à l'infini en prévoyant un cylindre 67 à réluctance faible, idéalement égale à zéro, autour de l'ensemble des bobines entre les plaques d'extrémités, des ouvertures étant prévues pour le passage des guides d'ondeso En raison de la
réluctance les bobines d'extrémités 66 doivent être plus larges que dans le
système théorique et, en pratique, on a remarqué que des résultats satisfai-
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ment, bien qu'il soit pratique de prévoir un cylindre 67 on a remarqué que
les barres d'accouplement 18 de la Figo 1 sont suffisamment efficaces et plus
pratiques.
L'arrangement de la Figo 6 diffère de celui de la Figo 1 par un
aspect particulièrement importante en plus des différences déjà notées, du
fait qu'un cylindre tel que le cylindre 38 de la Figo 1 ne peut pas se prolonger à l'intérieur du système de bobineso Au lieu de cela, pour l'utilisa-
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élément 60, comme dans la Figo 2, se prolonge en arrière de la plaque d'extrémité 16, l'extrémité de la pièce polaire intérieure du canon à électrons
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comme il est indiqué à la Figo 6 par les lignes en traits pointillés montrant
la position du canon à électrons.
Bien que les principes de la présente invention aient été décrits
ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de réalisations, on comprendra clairement que cette description est faite seulement à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention.