EP0587481A1 - Tube électronique à structure radiale - Google Patents

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EP0587481A1
EP0587481A1 EP93402154A EP93402154A EP0587481A1 EP 0587481 A1 EP0587481 A1 EP 0587481A1 EP 93402154 A EP93402154 A EP 93402154A EP 93402154 A EP93402154 A EP 93402154A EP 0587481 A1 EP0587481 A1 EP 0587481A1
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EP
European Patent Office
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tube according
cathode
electronic tube
cavity
resonant
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Application number
EP93402154A
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German (de)
English (en)
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EP0587481B1 (fr
Inventor
Guy Clerc
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Thales Electron Devices SA
Original Assignee
Thomson Tubes Electroniques
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Publication date
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Publication of EP0587481A1 publication Critical patent/EP0587481A1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
    • H01J25/04—Tubes having one or more resonators, without reflection of the electron stream, and in which the modulation produced in the modulator zone is mainly density modulation, e.g. Heaff tube

Definitions

  • the present invention relates to electronic vacuum tubes used in particular as power amplifiers in the UHF band.
  • the first type includes electron beam amplitude modulation tubes and the second type includes electron beam speed modulation tubes electrons.
  • Amplitude modulation tubes are for example triodes or tetrodes while electron beam speed modulation tubes are klystrons or traveling wave tubes.
  • tetrode-type grid tubes operate at the upper limit of their frequency band with a gain of around 15 dB and an efficiency of around 50% in common amplification.
  • the efficiency considered is the ratio of the power delivered at the output during the synchronization pulse to the average power supplied to the transmitter in G standard.
  • Tubes of the klystron type are characterized by a high gain of the order of 40 dB and by a low efficiency of the order of 25% by taking the same criteria.
  • IOT Inductive Output Tube
  • This tube includes an electron gun with a cathode, an anode and a modulation grid.
  • a modulation voltage is applied between the grid and the cathode through a resonant input cavity tuned to a desired frequency.
  • the electrons generated by the cathode emerge from the grid in packets and converge on the axis of the beam.
  • the beam then passes through an output resonant cavity.
  • the beam electrons give up their energy to the exit cavity. This energy is extracted by coupling and directed to a user device such as an antenna.
  • the electrons are collected in a collector downstream of the outlet cavity.
  • This tube has an axial structure like the klystron and not a radial structure like the tetrode. This axial structure and the nature of the materials used significantly limit the performance of the IOT.
  • the cathode used in IOTs as in klystrons is generally made of porous tungsten impregnated with barium aluminates. This cathode operates around 1020 ° C. At this temperature, the barium evaporates and settles on the grid which in turn becomes emissive. The emitted electron beam is disturbed and the life of the tube is greatly reduced. This lifespan can be of the order of 600 hours, whereas one could expect a lifespan of the order of 25,000 hours.
  • the operating temperature of the cathode can be reduced, but the density of current emitted and therefore the power of the IOT is limited. If we want to increase the density of emitted current, we would have to increase the surface of the cathode.
  • the cathode and the grid are hemispherical. When the grid is large, we observe a non-uniform temperature of its bars: they are much hotter in the center than at the periphery because they cool by conduction. The hot part of the grid emits, the electron beam is then disturbed and the lifetime is reduced.
  • the proposed solutions each have their drawbacks and they lead in any case to a limitation of the power of the IOT.
  • the present invention proposes to produce an electronic vacuum tube which can operate with a satisfactory lifetime at high power.
  • This tube instead of having an axial structure has a radial structure.
  • the electron beam emitted is no longer linear but has the shape of a flat radial sheet.
  • the tube according to the invention comprises a cathode emitting electrons towards a collector, means for focusing the electrons and an output cavity coupled to the beam to take electromagnetic energy therefrom.
  • the cathode is generally with symmetry of revolution about an axis, the electron beam is radial and is focused by the focusing means in a plane substantially normal to the axis of symmetry of the cathode.
  • the outlet cavity is coaxial with the cathode.
  • the cathode can be cylindrical or in a torus portion. It is advantageously made of thoriated tungsten.
  • a grid surrounds the cathode to modulate the emission of electrons.
  • the cathode-grid space is part of a resonant modulation cavity into which a modulation voltage is injected.
  • the focusing means can be poloidal coils or permanent magnets. They are located on either side of the beam plane.
  • the collector is mounted coaxially around the axis of the cathode. He may be depressed.
  • a series of radial fins normal to the plane of the beam can be mounted between the cathode and the first resonant cavity reached by the beam.
  • Another series of fins can be provided before the collector.
  • the fins of a series are preferably in an odd number.
  • Means are provided to avoid a collision between the electrons and the fins.
  • At least one of the resonant cavities can be coupled to an auxiliary cavity.
  • One or more resonant cavities can be tunable in frequency.
  • FIG. 1 schematically represents an electronic tube according to the invention.
  • This tube has a symmetry of revolution around an axis XX '.
  • a cathode 1 which emits electrons and around a grid 2.
  • the space between cathode 1 and grid 2 is part of a resonant modulation cavity 3.
  • a voltage modulation 5 is applied in the resonant modulation cavity 3.
  • the modulation resonant cavity 3 is dimensioned in ⁇ / 4 or 3 ⁇ / 4. ( ⁇ represents the resonance wavelength of the cavity).
  • a tuning piston 4 can be used to tune the resonant modulation cavity 3 to a desired frequency. This piston 4 is located overall at a voltage node of the resonant circuit thus formed.
  • the cathode 1 can be produced with a mesh of thoriated tungsten heated directly or indirectly.
  • Grid 2 can be made of pyrolitic graphite. These elements are comparable to those used in conventional tetrodes. The pollution of the grid that was observed in the IOTs is thus eliminated.
  • the grid 2 and the cathode 1 can be conventionally cylindrical. To facilitate focusing of the emitted electron beam, it is conceivable that the cathode 1 and the grid 2 have the shape of a concave portion of a torus. This variant is shown in FIG. 2. The fact of using a cylindrical or toroidal cathode makes it possible to produce a cathode of large area and therefore to produce a power tube.
  • the cathode 1 and the grid 2 are generally brought to a negative high voltage.
  • the cathode 1 emits electrons radially with respect to the axis XX '.
  • the electrons grouped in packets form a radial beam t3.
  • This beam 13 is attracted to an anode 6 brought to a less negative potential than that of the cathode 1.
  • the anode 6 is formed by two rings located on either side of the plane of the electron beam. Focusing means are provided so that the beam is concentrated in a plane normal to the axis XX 'of the cathode.
  • These focusing means are first of all the electrostatic optics of the grid. To improve the concentration of electrons, it is possible to provide poloidal coils 7 or permanent magnets on either side of the plane of the electron beam. The thickness of the electron beam measured along the axis XX 'is less than the emissive height of the cathode 1.
  • the electron beam 13 then passes through an output resonant coaxial cavity 8.
  • the two coils of the anode 6 form a sliding space 14 which penetrates into the cavity 8.
  • the interior of the cavity 8 is coupled to the electron beam 13 by annular coupling openings 9. These openings, two in number, are located on either side of the plane of the electron beam 13.
  • the electrons exit the decelerated exit cavity and are collected in a collector 10 coaxial with the axis XX ', in the form of for example.
  • This collector 10 will preferably be cooled, for example, by forced ventilation or by circulation of a fluid.
  • the output cavity 8 resonates on a frequency which can be adjusted by means of a tuning device 11.
  • these are two movable pistons 11 parallel to the plane of the beam located on either side of the plane of the electron beam.
  • the outlet cavity 8 is preferably dimensioned in ⁇ / 2, that is to say that the pistons are spaced by ⁇ / 2 and are located on a tension node.
  • the electron beam is located at a voltage belly. There is then as good a coupling as possible between the cavity and the beam.
  • the electron beam gives up energy to the output cavity 8 and this energy is extracted by appropriate means. It can be a pallet 12 as in FIG. 1. This energy is transmitted to a user device such as an antenna for example.
  • the outlet cavity 8 is coupled to an auxiliary cavity 20.
  • the coupling between the two cavities can be capacitive as in FIG. 2 or inductive.
  • the energy is extracted at the level of the auxiliary cavity 20.
  • the auxiliary cavity will preferably be dimensioned in ⁇ / 2 and the energy extraction will be done near a tension belly if the coupling output is capacitive.
  • radial fins 22 may be desirable to stiffen the mechanical structure of the tube and to limit the emergence of parasitic oscillations in guided mode to divide the space between the cathode 1 and the outlet cavity 9 by radial fins 22 substantially normal to the plane of the beam 13. Their number will preferably be odd, for example three, five or more. So that these fins 22 are not bombarded by the electrons of the beam 13, we will arrange for the cathode 1 to have non-emissive zones opposite the radial fins. He can be interesting to also place radial fins 23 between the outlet cavity 8 and the manifold 10. These fins 23 will preferably be aligned with those located between the cathode 1 and the outlet cavity 8. These fins 22, 23 will advantageously be made of metal .
  • an electrically insulating part 24 for mechanically holding the anode 6 and the grid 2 while electrically insulating them.
  • the anode 6 as well as the outlet cavity 8 are generally brought to ground.
  • This part 24 is here conical in shape and can be made of ceramic.
  • the interior of the tube is conventionally subjected to vacuum. Sealing can be ensured inside the outlet cavity by two annular windows 25 located on either side of the plane of the electron beam 13. These windows 25 allow electromagnetic energy but not air to pass .
  • the collector 10 can be of the depressed type. This means that it is brought to a potential intermediate between the potential of the outlet cavity 8 and the potential of the cathode 1. Annular ceramic pieces 26 are provided to electrically isolate the collector 10 from the outlet cavity 8. In decreasing the potential of the collector compared to that of the outlet cavity, the speed of the electrons entering the collector and therefore the density of heat to be evacuated through the wall of the collector is reduced.
  • the tube according to the invention can provide significant power since the cathode can have a large emissive surface.
  • the electron beam instead of being long and thin, substantially cylindrical as in klystrons and IOTs, is now radial, substantially disc-shaped.
  • the electrons generated by the cathode diverge in the plane of the disc.
  • the electron density decreases with distance from the cathode. Due to the low density beam, the coupling with the output cavity is improved and the collector is subjected to a reduced power density.
  • the collector can work reliably with air cooling.
  • the coaxial IOT type tubes used in television transmitters have a collector whose surface is limited. This collector can be cooled by air circulation.
  • the density of thermal power to be dissipated being very high, degassing occurs which influences the life of the tube.
  • the coaxial collector of the tube according to the invention has a much larger surface area and the reliability of the tube is increased even with air cooling.

Landscapes

  • Microwave Tubes (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un tube électronique à vide comportant une cathode (1) émettant des électrons vers un collecteur (10), des moyens de focalisation (7) des électrons pour les concentrer en un faisceau (13) et une cavité résonante de sortie (8) couplée au faisceau pour prélever de l'énergie au faisceau focalisé. La cathode a une symétrie de révolution autour d'un axe. Le faisceau est radial et est focalisé dans un plan normal à l'axe de symétrie de la cathode. Application aux tubes électroniques de puissance à durée de vie améliorée.

Description

  • La présente invention concerne les tubes électroniques à vide utilisés notamment en tant qu'amplificateurs de puissance dans la bande UHF.
  • Les tubes électroniques à vide utilisés couramment en tant qu'amplificateurs de puissance sont de deux types : le premier type comprend les tubes à modulation d'amplitude du faisceau d'électrons et le deuxième type comprend les tubes à modulation de vitesse du faisceau d'électrons.
  • Les tubes à modulation d'amplitude sont par exemple des triodes ou des tétrodes alors que les tubes à modulation de vitesse du faisceau d'électrons sont des klystrons ou des tubes à ondes progressives.
  • En télévision, dans la bande UHF les tubes à grilles de type tétrode fonctionnent à la limite supérieure de leur bande de fréquence avec un gain de l'ordre de 15 dB et un rendement de l'ordre de 50 % en amplification commune. Le rendement considéré est le rapport de la puissance délivrée en sortie pendant l'impulsion de synchronisation sur la puissance moyenne fournie à l'émetteur en norme G.
  • Les tubes de type klystron, par exemple, sont caractérisés par un gain élevé de l'ordre de 40 dB et par un rendement faible de l'ordre de 25 % en prenant les memes critères.
  • Des travaux commencés dans les années 30 ont été réactivés ces dernières années pour développer un tube amplificateur qui permettrait en théorie d'obtenir un gain compris entre celui des klystrons et celui des tétrodes et un rendement du même ordre que celui des tétrodes grâce à un fonctionnement en classe B. Ce type de tube est connu sous le nom de klystrode et décrit dans l'ouvrage "Microwave tubes" de A.S Gilmour, Jr. page 196 ou sous le nom d'IOT (de la dénomination anglaise Inductive Output Tube), voir notamment dans la Revue Technique de THOMSON-CSF, volume 23, n°4, décembre 1991, page 810. Dans la suite de la description, ce type de tube est appelé IOT. Un IOT possède un faisceau électronique axial. Il utilise en entrée le principe de la modulation d'amplitude et en sortie la structure axiale des tubes à modulation de vitesse.
  • Ce tube comporte un canon à électrons avec une cathode, une anode et une grille de modulation. Une tension de modulation est appliquée entre la grille et la cathode grâce à une cavité résonante d'entrée accordée sur une fréquence désirée. Les électrons générés par la cathode émergent de la grille en paquets et convergent sur l'axe du faisceau. Le faisceau traverse alors une cavité résonante de sortie. Les électrons du faisceau cèdent leur énergie à la cavité de sortie. Cette énergie est extraite par couplage et dirigée vers un dispositif utilisateur tel qu'une antenne. Les électrons sont recueillis dans un collecteur en aval de la cavité de sortie.
  • Ce tube a une structure axiale comme le klystron et non une structure radiale comme la tétrode. Cette structure axiale ainsi que la nature des matériaux utilisés limitent de manière importante les performances de l'IOT.
  • La cathode utilisée dans les IOTs comme dans les klystrons est généralement en tungstène poreux imprégné d'aluminates de barium. Cette cathode fonctionne aux alentours de 1 020 °C. A cette température, le barium s'évapore et se dépose sur la grille qui devient à son tour émissive. Le faisceau d'électrons émis est perturbé et la durée de vie du tube est fortement réduite. Cette durée de vie peut être de l'ordre de 600 heures alors que l'on pourrait s'attendre à une durée de vie de l'ordre de 25 000 heures.
  • Pour essayer de remédier à ces inconvénients liés à l'émissivité de la grille, on peut réduire la température de fonctionnement de la cathode mais on limite alors la densité de courant émis et en conséquence la puissance de l'IOT. Si l'on veut augmenter la densité de courant émis il faudrait augmenter la surface de la cathode. La cathode et la grille sont hémisphériques. Lorsque la grille est de grande taille, on observe alors une non-uniformité de température de ses barreaux : ils sont beaucoup plus chauds au centre qu'à la périphérie car ils se refroidissent par conduction. La partie chaude de la grille émet, le faisceau d'electrons est alors perturbé et la durée de vie est réduite. Toiites les solutions proposées ont chacune leurs inconvénients et elles conduisent dans tous les cas à une limitation de la puissance de l'IOT.
  • La présente invention propose de réaliser un tube électronique à vide qui peut fonctionner avec une durée de vie satisfaisante à puissance élevée.
  • Ce tube au lieu d'avoir une structure axiale a une structure radiale. Le faisceau d'électrons émis n'est plus linéaire mais a la forme d'une nappe plane radiale.
  • Le tube selon l'invention comporte une cathode émettant des électrons vers un collecteur, des moyens de focalisation des électrons et une cavité de sortie couplée au faisceau pour en prélever de l'énergie électromagnétique.
  • La cathode est globalement à symétrie de révolution autour d'un axe, le faisceau d'électrons est radial et est focalisé par les moyens de focalisation dans un plan sensiblement normal à l'axe de symétrie de la cathode. La cavité de sortie est coaxiale avec la cathode.
  • La cathode peut être cylindrique ou en portion de tore. Elle est avantageusement en tungstène thorié. Une grille entoure la cathode pour moduler l'émission d'électrons. L espace cathode-grille fait partie d'une cavite résonante de modulation dans laquelle une tension de modulation est injectée.
  • Les moyens de focalisation peuvent être des bobines poloïdales ou des aimants permanents. Ils sont situés de part et d'autre du plan du faisceau. Le collecteur est monté coaxialement autour de l'axe de la cathode. Il peut être dépressé. Une série d'ailettes radiales normales au plan du faisceau peut être montée entre la cathode et la première cavité résonante atteinte par le faisceau.
  • Une autre série d'ailettes peut être prévue avant le collecteur. Les ailettes d'une série sont de préférence en nombre impair. Des moyens sont prévus pour éviter une collision entre les électrons et les ailettes. Au moins une des cavités résonantes peut être couplée à une cavité auxiliaire.
  • Une ou plusieurs cavités résonantes peuvent être accordables en fréquence.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description faite ci-après, illustrée par les dessins annexés qui représentent:
    • la figure 1, une vue schématique d'un tube selon l'invention ;
    • la figure 2, une variante d'un tube selon l'invention .
  • Sur ces figures, les mêmes éléments portent les mêmes références. Pour des raisons de clarté, les côtes ne sont pas respectées.
  • La figure 1 représente schématiquement un tube électronique selon l'invention.
  • Ce tube a une symétrie de révolution autour d'un axe XX'. On voit, montés coaxialement autour de l'axe XX', une cathode 1 qui émet des électrons et autour une grille 2. L'espace entre la cathode 1 et la grille 2 fait partie d'une cavité résonante de modulation 3. Une tension de modulation 5 est appliquée dans la cavité résonante de modulation 3. En général, la cavité résonante de modulation 3 est dimensionnée en λ/4 ou en 3λ/4.(λ représente la longueur d'onde de résonance de la cavité). Un piston d'accord 4 peut permettre d'accorder la cavité résonante de modulation 3 sur une fréquence désirée. Ce piston 4 est situé globalement à un noeud de tension du circuit résonant ainsi formé.
  • La cathode 1 peut être réalisée avec un maillage de tungstène thorié chauffé directement ou indirectement. La grille 2 peut être en graphite pyrolitique. Ces éléments sont comparables à ceux utilisés dans les tétrodes classiques. La pollution de la grille que l'on observait dans les IOTs est ainsi éliminée.
  • La grille 2 et la cathode 1 peuvent être classiquement cylindriques. Pour faciliter la focalisation du faisceau d'électrons émis on peut envisager que la cathode 1 et la grille 2 aient une forme de portion concave de tore. Cette variante est représentée sur la figure 2. Le fait d'utiliser une cathode cylindrique ou en portion de tore permet de réaliser une cathode de grande surface et donc de produire un tube de puissance.
  • La cathode 1 et la grille 2 sont généralement portées à une haute tension négative.
  • La cathode 1 émet des électrons radialement par rapport à l'axe XX'. A la sortie de la grille 2, les électrons regroupés en paquets forment un faisceau t3 radial. Ce faisceau 13 est attiré vers une anode 6 portée à un potentiel moins négatif que celui de la cathode 1. L'anode 6 est formée de deux anneaux situés de part et d'autre du plan du faisceau d'électrons. Des moyens de focalisation sont prévus pour que le faisceau soit concentré dans un plan normal à l'axe XX' de la cathode.
  • Ces moyens de focalisation sont d'abord l'optique électrostatique de la grille. Pour améliorer la concentration des électrons on peut prévoir des bobines 7 poloïdales ou des aimants permanents de part et d'autre du plan du faisceau d'électrons. L'épaisseur du faisceau d'électrons mesurée le long de l'axe XX' est plus faible que la hauteur émissive de la cathode 1.
  • Le faisceau d'électrons 13 traverse ensuite une cavité coaxiale résonante 8 de sortie. Les deux coiironnes de l'anode 6 forment un espace de glissement 14 qui pénètre dans la cavité 8. L'intérieur de la cavité 8 est couplé au faisceau d'électrons 13 par des ouvertures 9 de couplage annulaires. Ces ouvertures, au nombre de deux, sont situées de part et d'autre du plan du faisceau d'électrons 13. Les électrons sortent de la cavité de sortie décélérés et sont recueillis dans un collecteur 10 coaxial avec l'axe XX', en forme de par exemple. Ce collecteur 10 sera de préférence refroidi, par exemple, par ventilation forcée ou par circulation d'un fluide.
  • La cavité de sortie 8 résonne sur une fréquence qui peut être ajustée grâce à un dispositif d'accord 11. Sur la figure 1, il s'agit de deux pistons mobiles 11 parallèles au plan du faisceau situés de part et d'autre du plan du faisceau d'électrons. La cavité 8 de sortie est de préférence dimensionnée en λ/2, c'est-à-dire que les pistons sont espacés de λ/2 et sont situés sur un noeud de tension. Le faisceau d'électrons est situé lui à un ventre de tension. Il y a alors un couplage aussi bon que possible entre la cavité et le faisceau.
  • Le faisceau d'électrons cède de l'énergie à la cavité de sortie 8 et cette énergie est extraite par des moyens appropriés. Il peut s'agir d'une palette 12 comme sur la figure 1. Cette énergie est transmise à un dispositif utilisateur tel qu'une antenne par exemple.
  • On peut envisager, en vue d'augmenter la bande passante du tube, que la cavité de sortie 8 soit couplée à une cavité auxiliaire 20. Le couplage entre les deux cavités peut être capacitif comme sur la figure 2 ou inductif. Sur la figure 2, l'énergie est extraite au niveau de la cavité auxiliaire 20. La cavité auxiliaire sera de préférence dimensionnée en λ/2 et l'extraction de l'énergie se fera à proximité d'un ventre de tension si le couplage de sortie est capacitif.
  • Il peut être souhaitable pour rigidifier la structure mécanique du tube et pour limiter la naissance d'oscillations parasites en mode guidé de diviser l'espace situé entre la cathode 1 et la cavité de sortie 9 par des ailettes radiales 22 sensiblement normales au plan du faisceau 13. Leur nombre sera de préférence impair par exemple trois, cinq ou plus. Afin que ces ailettes 22 ne soient pas bombardées par les électrons du faisceau 13 on s'arrangera pour que la cathode 1 comporte des zones non émissives en face des ailettes radiales. Il peut être intéressant de placer également des ailettes radiales 23 entre la cavité de sortie 8 et le collecteur 10. Ces ailettes 23 seront de préférence alignées avec celles situées entre la cathode 1 et la cavité de sortie 8. Ces ailettes 22, 23 seront avantageusement réalisées en métal.
  • On peut prévoir comme sur la figure 2, une pièce 24 électriquement isolante pour maintenir mécaniquement l'anode 6 et la grille 2 tout en les isolant électriquement. L'anode 6 tout comme la cavité de sortie 8 sont généralement portées à une masse. Cette pièce 24 est ici de forme conique et peut être en céramique.
  • L'intérieur du tube est classiquement soumis au vide. L'étanchéité peut être assurée à l'intérieur de la cavité de sortie par deux fenêtres 25 annulaires situées de part et d'autre du plan du faisceau d'électrons 13. Ces fenêtres 25 laissent passer l'énergie électromagnétique mais pas l'air.
  • Le collecteur 10 peut être de type dépressé. Cela signifie qu'il est porté à un potentiel intermédiaire entre le potentiel de la cavité de sortie 8 et le potentiel de la cathode 1. Des pièces de céramique 26 annulalres sont prévues pour isoler électriquement le collecteur 10 de la cavité de sortie 8. En diminuant le potentiel du collecteur par rapport à celui de la cavité de sortie on réduit la vitesse des électrons en entrée du collecteur et donc la densité de chaleiir à évacuer par la paroi du collecteur.
  • Le tube selon l'invention peut fournir une puissance importante car la cathode peut avoir une grande surface émissive.
  • Le fait de pouvoir utiliser une cathode en tungstène thorié permet d'éliminer les problèmes de pollution de la grille, problèmes existants avec les cathodes imprégnées.
  • Le faisceau d'électrons au lieu d'être long et fin sensiblement cylindrique comme dans les klystrons et IOTs est maintenant radial, sensiblement en forme de disque. Les électrons générés par la cathode divergent dans le plan du disque. La densité électronique décroît en s'éloignant de la cathode. Du fait du faisceau de faible densité le couplage avec la cavité de sortie est amélioré et le collecteur est soumis à une densité de puissance réduite. Le collecteur peut fonctionner fiablement avec un refroidissement par air. Les tubes à structure coaxiale de type IOT utilisés dans les émetteurs de télévision ont un collecteur dont la surface est limitée. Ce collecteur peut être refroidi par circulation d'air. La densité de puissance thermique à dissiper étant très importante il se produit des dégazages qui influent sur la durée de vie du tube. Le collecteur coaxial du tube selon l'invention a une surface beaucoup plus grande et la fiabilité du tube est accrue même avec un refroidissement par air.

Claims (18)

  1. Tube électronique à vide comportant une cathode (1) émettant des électrons vers un collecteur (10), des moyens de focalisation (7) des électrons pour les concentrer en un faisceau (13), une cavité résonante (8) de sortie couplée au faisceau pour prélever de l'énergie au faisceau focalisé, caractérisé en ce que la cathode (1) a une symétrie de révolution autour d'un axe, le faisceau (13) étant radial et étant focalisé par les moyens de focalisation (7) dans un plan normal à l'axe de symétrie de la cathode.
  2. Tube électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cathode (1) est en tungstène thorié.
  3. Tube électronique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la cathode (1) est cylindrique ou a une forme en portion de tore.
  4. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la cavité résonante (8) de sortie est de structure coaxiale.
  5. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cathode (1) est entourée d'une grille (2) pour moduler l'émission d'électrons.
  6. Tube électronique selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'espace entre la cathode (1) et la grille (2) fait partie d'une cavité résonante (3) de modulation dans laquelle est injectée une tension (5) de modulation.
  7. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de focalisation (7) sont situés de part et d'autre du plan du faisceau.
  8. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens de focalisation (7) sont des bobines poloïdales ou des aimants permanents.
  9. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le collecteur (10) est coaxial avec la cathode.
  10. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le collecteur (10) est dépressé.
  11. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'une série d'ailettes (22) radiales, normales au plan du faisceau d'électrons est disposée entre la cathode (1) et la cavité résonante (8) de sortie.
  12. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'une autre série d'ailettes (23) radiales, normales au plan du faisceau est disposée entre la cavité résonante de sortie (8) et le collecteur (10).
  13. Tube électronique selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que les ailettes d'une série sont en nombre impair.
  14. Tube électronique selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour éviter des collisions entre les électrons et les ailettes.
  15. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'au moins une des cavités résonantes (8) est couplée à une cavité résonante auxiliaire (20).
  16. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'un dispositif d'accord en fréquence (11) est prévu pour accorder en fréquence au moins une des cavités (8) résonantes.
  17. Tube électronique selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que la cavité résonante de sortie est dimensionnée en λ/2 (λ étant la longueur d'onde de résonance dans la cavité).
  18. Tube éléctronique selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que la cavité résonante de modulation (3) est dimensionnée en λ/4 ou en 3λ/4 (λ étant la longueur d'onde de résonance dans la cavité).
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