FR2542505A1 - Resonant cavity for microwave frequencies and radio wave generator using such a cavity - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a resonant cavity in particular for radio wave generators. This cavity is formed at least partly by a surface of revolution in the shape of a barrel 17 surrounded by surfaces 18 absorbing the relevant electromagnetic radiation. This cavity is used more particularly in gyrotrons.

Description

CAVITE RESONNANTE POUR HYPERFREQUENCES ET GENERATEUR D'ONDES RADIOELECTRIQUES UTILISANT UNE TELLE CAVITE
La présente invention concerne une cavité résonnante pour hyperfréquences, plus particulièrement une cavité résonnante utilisée dans un générateur fonctionnant à plusieurs dizaines de gigahertz, c'est-à-dire en ondes millimétriques et submillimétriques.RESONANT CAVITY FOR HYPERFREQUENCIES AND RADIO WAVE GENERATOR USING SUCH A CAVITE
The present invention relates to a resonant cavity for microwave frequencies, more particularly a resonant cavity used in a generator operating at several tens of gigahertz, that is to say in millimeter and submillimeter waves.

Parmi les générateurs destinés à cet usage, on connait en particulier des générateurs dans lesquels un faisccau d'électrons se propage selon des trajets hélicoldaux en étant guidé par un champ magnétique uniforme suivant l'axe de l'hélice. Le faisceau traverse une cavité résonnante dans laquelle les composantes de vitesse transversales des électrons interagissent avec une composantc de champ électrique transversale de l'onde de manière à l'amplifier. Among the generators intended for this purpose, there are known in particular generators in which an electron beam propagates along helicoidal paths while being guided by a uniform magnetic field along the axis of the helix. The beam passes through a resonant cavity in which the transverse velocity components of the electrons interact with a transverse electric field component of the wave so as to amplify it.

Dans les générateurs de ce type, pour obtenir une interaction entre le faisceau d'électrons et une composante de champ électrique transversale donnant l'amplification souhaitée, il est nécessaire d'utiliser un champ électrique de valeur élevée, ce qui entraine des pertes importantes dans la cavité résonnante. En effet ces pertes peuvent être calculées par la relation suivante:
PJ Ro (H) 2
7 2 dans laquelle:
- H est la valeur du champ magnétique au contact de la paroi métallique de la cavité résonnante P. In generators of this type, to obtain an interaction between the electron beam and a transverse electric field component giving the desired amplification, it is necessary to use a high electric field, which causes significant losses in the resonant cavity. Indeed these losses can be calculated by the following relation:
PJ Ro (H) 2
7 2 in which:
- H is the value of the magnetic field in contact with the metal wall of the resonant cavity P.

S la puissance Joule dissipée par unité de surface; - Ro la résistance de surface du métal qui est donnée pour le cuivre en fonction de la fréquence par la relation

dans laquelle:
- f est la fréquence cn hertz.S Joule power dissipated per unit area; - Ro the surface resistance of the metal which is given for copper as a function of frequency by the relation

in which:
- f is the frequency cn hertz.

Or dans le cas d'un générateur à cavité électromagnétique cylindrique dc rayon a fonctionnant cn mode TE on et réalisée en cuivre, on démontre que la puissance maximale dissipée par unité de surface au niveau de la paroi métallique de la cavité s'exprime par l'équation:

dans laquelle:
- fG est la fréquence en gigahertz;
- 30 est la fonction dc Bessel d'ordre O.However, in the case of a cylindrical electromagnetic hollow cavity generator operating in TE on mode and made of copper, it is demonstrated that the maximum power dissipated per unit area at the level of the metal wall of the cavity is expressed by 'equation:

in which:
- fG is the frequency in gigahertz;
- 30 is the Bessel function of order O.

Ainsi dans Ic cas d'un générateur fonctionnant en mode TEO2 et pour un champ électrique Eo = Eopt on obtint: wca = 7,0156
C

d'où PJ = 0,036 (fG) 1/2 5/2
S G
En conséquence, pour une fréquence de 60 GHz on obticnt une
lKW/cm dissipation de lKW/cm ce qui nécessite un système de refroi- dissonent extérieur poussé et pour une fréquence dc 100 GHz on obtient une dissipation de 3,6 KW/cm, ce qui est difficilement supportable par la paroi de la cavité.Thus in the case of a generator operating in TEO2 mode and for an electric field Eo = Eopt we obtain: wca = 7.0156
C

hence PJ = 0.036 (fG) 1/2 5/2
SG
As a result, for a frequency of 60 GHz one obtains a
lKW / cm dissipation of lKW / cm, which requires a strong external cooling system and for a frequency of 100 GHz a dissipation of 3.6 KW / cm is obtained, which is difficult to withstand by the wall of the cavity.

Aussi diverses solutions ont donc été proposées pour diminucr les pertes aux parois. On a en particulier proposé de fonctionner en modes d'ordre plus élevés, cc qui permet ainsi d'augmenter le diamètrc de la cavité. Various solutions have therefore been proposed to reduce wall losses. In particular, it has been proposed to operate in higher order modes, which thus makes it possible to increase the diameter of the cavity.

En effet, les valeurs de 302 (Wca ) pour des modes plus élevés (wca)/c sont les suivantes:
TE02 J0(7,0156)= 0,09
TE03 j0 (10,173) = 0,0623
TE04 j0 (13,32) = 0,0477
TEo5 302 (I 6,47) = 0,0386
Ainsi en passant du mode TE02 au mode TE05, on réduit la dissipation par unité de surface dans un rapport de 2,33.In fact, the values of 302 (Wca) for higher modes (wca) / c are as follows:
TE02 J0 (7.0156) = 0.09
TE03 j0 (10.173) = 0.0623
TE04 j0 (13.32) = 0.0477
TEo5 302 (I 6.47) = 0.0386
Thus switching from TE02 mode TE05 mode, reduces the dissipation per unit area in a ratio of 2.33.

Toutefois, Iutilisation d'un mode d'ordre élevé, correspondant à une cavité de grandes dimensions se heurte à plusieurs difficultés dont la principale est que le nombre de modes qui peuvent coexister dans une cavité est proportionnel au volume de cette cavité, ce qui entraine une probabilité d'oscillation du générateur sur un mode non
désiré proportionnelle au carré du rayon de la cavite.However, the use of a high order mode, corresponding to a large cavity faces several difficulties, the main one being that the number of modes that can coexist in a cavity is proportional to the volume of this cavity, which leads to a probability of oscillation of the generator on a non
desired proportional to the square of the radius of the cavity.

Pour éviter les inconvénients mentionnés ci-dessus, on a donc proposé d'utiliser des cavités construites avec des miroirs cylindriques. Toutefois ce type de miroirs ne permet pas de concentrer le champ électromagnétique le long de l'axe. Or Si l'on souhaite obtenir à la fois de la puissance et un rendement élevé, l'interaction des électrons avec le champ électromagnétique ne doit pas durer le long de l'axe plus de quelques longueurs d'onde sans quoi les électrons reprennent de l'énergie au champ électromagnétique. To avoid the disadvantages mentioned above, it has therefore been proposed to use cavities constructed with cylindrical mirrors. However, this type of mirror does not allow to concentrate the electromagnetic field along the axis. Gold If one wishes to obtain both the power and a high efficiency, the interaction of the electrons with the electromagnetic field must not last along the axis more than a few wavelengths otherwise the electrons take up again energy to the electromagnetic field.

On a ainsi proposé d'utiliser des cavités construites avec - des miroirs sphériques. Cependant, comme expliqué ci-après, pour obtenir une densité acceptable sur les parois des miroirs, ceux-ci doivent etre très éloignés l'un de l'autre.  It has thus been proposed to use cavities built with spherical mirrors. However, as explained below, to obtain an acceptable density on the walls of the mirrors, they must be far apart from each other.

La présente invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en fournissant une cavité électromagnétique résonnante présentant des dimensions comparables à celle d'une cavité cylindrique, qui permet de concentrer l'énergie le long de l'axe et de l'étaler sur les parois métalliques de ladite cavité pour diminuer la dissipation thermique par unité de surface. The present invention therefore aims to overcome these disadvantages by providing a resonant electromagnetic cavity having dimensions comparable to that of a cylindrical cavity, which allows the energy to be concentrated along the axis and spread over the metal walls of said cavity to reduce the heat dissipation per unit area.

En conséquence, la présente invention a pour objet une cavité résonnante pour hyperfréquences caractérisée en ce que ladite cavité est en partie formée par une surface de révolution, le ou les rayons des sections en coupe perpendiculaires à l'axe de révolution présentant une longueur d'abord croissante puis décroissante. Consequently, the subject of the present invention is a resonant cavity for microwave frequencies, characterized in that said cavity is partly formed by a surface of revolution, the radius or radii of the sections in section perpendicular to the axis of revolution having a length of first increasing then decreasing.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description faite ci-après dans laquelle:
- la figure 1 est une vue en perspective schématique d'une cavité résonnante à miroirs sphériques de l'art antérieur 9
- la figure 2 est une vue en perspective perspective schématique d'une cavité résonnante conforme à la présente invention 9
- la figure 3 est une vue en coupe axiale schématique d'un générateur utilisant la cavité de la figure 2.Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the description given below in which:
FIG. 1 is a schematic perspective view of a resonant cavity with spherical mirrors of the prior art.
FIG. 2 is a schematic perspective perspective view of a resonant cavity according to the present invention;
- Figure 3 is a schematic axial sectional view of a generator using the cavity of Figure 2.

Sur la figure 1, on a représenté très schématiquement la zone utile d'une cavité résonnante destinée plus particulièrement a un générateur d'ondes radioélectriques. La zone utile de cette cavité est constituée par dieux miroirs en calotte sphérique 1 positionnés face à face sur un axe XX' perpendiculaire à la direction ZZ' de propagation du faisceau d'électrons. La distance d entre les deux extrémités des miroirs 1 est choisie de telle sorte que R < d C2R, R étant le rayon des miroirs sphériques, avec d'autre part pour obtenir la résonnance à la fréquence choisie dMn
2
Avec des cavités à miroirs sphériques telles que représentées a la figure.I, l'onde électromagnétique ne peut se propager que si d=n#/2, de dc ce fait seules les ondes se trouvant au niveau de la zone sphérique centrale peuvent se propager car au bord de la cavité, la distance entre les deux miroirs est différente de n#/2. D'autre part, dans ce type de cavités du fait de la diffraction, on obtient une tache focale dont le diamètre est fonction de la possibilité de propagation de l'onde mentionnée ci-dessus.FIG. 1 very schematically shows the useful area of a resonant cavity intended more particularly for a radio wave generator. The useful zone of this cavity is constituted by mirrors in spherical cap 1 positioned face to face on an axis XX 'perpendicular to the direction ZZ' of propagation of the electron beam. The distance d between the two ends of the mirrors 1 is chosen such that R <d C2R, R being the radius of the spherical mirrors, with the other hand to obtain the resonance at the chosen frequency dMn
2
With spherical mirror cavities as shown in FIG. 1, the electromagnetic wave can propagate only if d = n # / 2, so only the waves at the central spherical zone can propagate because at the edge of the cavity, the distance between the two mirrors is different from n # / 2. On the other hand, in this type of cavity due to diffraction, a focal spot is obtained whose diameter is a function of the possibility of propagation of the wave mentioned above.

Or dans le cas de cavités du type ci-dessus fonctionnant en mode Tòon, le champ est essentiellement parallèle sur un disque de diamètre 2 Wo qui est égal à plusieurs longueurs d'onde ce qui permet d'obtenir l'intéraction entre le faisceau d'électrons et le champ électromagnétique règnant dans la cavité. Le disque de diamètre 2 Wo est désigné par la référence 2 sur la figure I. D'autre part, cette surface d'égale phase rayonne perpendiculairement avec cli e-me me et également perpendiculairement au champ électrique, à savoir dans les directions X et X'.Les ondes ainsi propagées se réfléchissent sur les miroirs 1 dont le rayon de courbure R est calculé pour les reconcentrer sur le disque de diamètre 2 WO avec la bonne phase, ce qui est réalisé lorsque d#n#/2. Avec ce type de cavités, la propagation de l'énergie électromagnetique dans la cavité se fait donc, à la diffraction pres, dans une seule direction XX' et il est possible de la concentrer le long de l'axe de propagation sur une longueur 2 WO égale à quelques longueurs d'onde, la longueur WO définissant les points où la densité d'énergie électromagnétique est égale à une fraction déterminée de sa valeur maximale. However, in the case of cavities of the above type operating in Tone mode, the field is essentially parallel on a disk with a diameter of 2 Wo which is equal to several wavelengths, which makes it possible to obtain the interaction between the beam. electrons and the electromagnetic field prevailing in the cavity. The disc of diameter 2 Wo is designated by the reference 2 in FIG. 1. On the other hand, this area of equal phase radiates perpendicularly with the mirror and also perpendicular to the electric field, namely in the X and X'.The waves thus propagated are reflected on the mirrors 1 whose radius of curvature R is calculated to reconcentrate them on the disc of diameter 2 WO with the right phase, which is achieved when d # n # / 2. With this type of cavities, the propagation of the electromagnetic energy in the cavity is therefore done, with the diffraction near, in a single direction XX 'and it is possible to concentrate it along the axis of propagation over a length 2 WO equal to a few wavelengths, the length WO defining the points where the electromagnetic energy density is equal to a determined fraction of its maximum value.

Avec ce type de cavités et comme représenté sur la figure I, on obtient un épanouissement des ondes propagées, il en résulte que la densité d'énergie par unité de surface est plus faible avec ce type de cavités qu'avec les cavités cylindriques habituellement utilisées. With this type of cavities and as shown in FIG. 1, propagation of the propagated waves is obtained, as a result of which the density of energy per unit area is smaller with this type of cavities than with the usual cylindrical cavities. .

Toutefois, comme démontré ci-après, l'épanouissement est tel que la distance d entre les deux miroirs doit être très importante pour obtenir une densité acceptable sur les parois de la cavité. Le calcul de cet épanouissement est effectué en utilisant les équations données pour les cavités optiques dans le livre de RAMO
WHINNERY 1,Fields and waves in modem radio" edition 1967.However, as demonstrated below, the development is such that the distance d between the two mirrors must be very important to obtain an acceptable density on the walls of the cavity. The calculation of this development is carried out using the equations given for the optical cavities in the book of RAMO
WHINNERY 1, Fields and waves in modem radio "1967 edition.

Ainsi le faisceau s'étale selon la relation

dans laquelle: lo est voisin dc la longueur de Rayleigh et défini par:

Thus the beam spreads according to the relation

where: lo is close to the Rayleigh length and defined by:

étant la longueur d'onde. being the wavelength.

En conséquence pour les valcurs dc l/lo inférieures à 1, c'est- à-dire dans la zone dc Rayleigh, l'épanouissement par diffraction est insensible. As a result, for dc / lo values less than 1, i.e. in the Rayleigh area, diffractive bloom is insensitive.

Au delà dc cette zone on a:

Beyond this area we have:

En consequence pour un WO donné, 1, à savoir la distancc entre le disque WO ct la paroi du miroir, doit être très importantc pour obtenir un épanouissement suffisant au niveau de la paroi.  Therefore for a given WO, 1, namely the distance between the disk WO and the wall of the mirror, must be very important to achieve sufficient expansion at the wall.

On décrira maintenant avec référence à la figure 2, un mode de réalisation d'une cavité résonnante conforme à la présente invention. La zone utile 3 de cette cavité est constituée par une surface de révolution d'axe ZZ'. La section en coupe de cette surface perpendiculaire à l'axe de révolution est de préférence un cercle ou une éllipse et le ou les rayons desdites surfaces en coupe varient de sorte que leur longueur soit d'abord croissante pus décroissante. We will now describe with reference to Figure 2, an embodiment of a resonant cavity according to the present invention. The useful zone 3 of this cavity is constituted by a surface of revolution of axis ZZ '. The cross-section of this surface perpendicular to the axis of revolution is preferably a circle or an ellipse and the radius or radii of said cross-sectional areas vary so that their length is first increasing and decreasing.

De préférence, la cavité ci-dessus présente une forme en barillet et sera appelée ci-après cavité en barillet. La variation de la longueur est donc parabolique. Preferably, the above cavity has a barrel shape and will be hereinafter called a barrel cavity. The variation of the length is therefore parabolic.

Dans la cavité en barillet ci-dessus fonctionnant en mode Tenon, les modes sont excités avec une lente variation d'amplitude à phase constante dans la direction ZZ' sur une longueur 2 WO. Comme représenté sur la figure 2, les surfaces équiphases sont constituées par des cylindres concentriques 4. Ainsi, le champ est rayonné perpendiculairement aux surfaces équiphases et au champ électrique dans toutes les directions radiales, avec un étalement dans la direction ZZ', dû à la diffraction. La surface concave de la cavité en barillet reflèchit les ondes ainsi propagées vers le centre en les concentrant vers le plan équatorial, ce qui compense essentiellement la divergence par diffraction. En conséquence, I'épanouis serment sur la paroi de la cavité en barillet est obtenu principalement par divergence radiale. In the above barrel-shaped cavity operating in Tenon mode, the modes are excited with a slow constant-phase amplitude variation in the direction ZZ 'over a length 2W. As shown in FIG. 2, the equiphase surfaces are constituted by concentric cylinders 4. Thus, the field is radiated perpendicularly to the equiphase surfaces and to the electric field in all the radial directions, with a spreading in the direction ZZ ', due to the diffraction. The concave surface of the barrel cavity reflects the waves thus propagated towards the center by concentrating them towards the equatorial plane, which essentially compensates the divergence by diffraction. As a result, the foil bloom on the wall of the barrel cavity is obtained mainly by radial divergence.

La diffraction étant négligeable dans ce cas, cette divergence radiale est donnée par la relation:
W(r) = W(r ) r
or dans laquelle rO représente le rayon moyen du faisceau d'électrons.The diffraction being negligible in this case, this radial divergence is given by the relation:
W (r) = W (r) r
where r0 is the mean radius of the electron beam.

Si l'on compare la divergence obtenue avec la cavité en barillet ei-dessus avec la diffraction obtenue avec la cavité à miroirs sphériques de la figure 1, on voit que la divergence est plus efficace dans Ic rapport

If we compare the divergence obtained with the barrel cavity above with the diffraction obtained with the spherical mirror cavity of FIG. 1, it can be seen that the divergence is more effective in the ratio

Or Wo/# ?s est de l'ordre de de 2 à 3 et ro/# de l'ordre dc 1 à 2.En conséquence, la cavité en barillet permet de gagncr un rapport en dimensions transversales maximales de 6 à 25 par rapport à la cavité à miroirs de la figure 1, ce qui permet l'obtention, sur les parois dc la cavité, dc la densité d'énergie souhaitée tout en ayant une cavité de dimcnsions acceptables.Les dimensions dc la cavité en barillet à savoir son diamètre maximalc, la courburc de la partie concave ct sa longueur seront calculées à l'aide des équations ci-dessus cn fonction de la puissance maximale admissible sur la paroi de la cavité et en fonction de la longueur 2 Wo de la zone de concentration du champ électromagnétique qui est est de préférence égale à 4 à 6 longueurs d'onde pour obtenir la meilleure interaction possible. Gold Wo / #? S is of the order of 2 to 3 and ro / # of the order dc 1 to 2. As a result, the barrel cavity makes it possible to obtain a ratio in maximum transverse dimensions of 6 to 25 per relative to the mirror cavity of FIG. 1, which makes it possible to obtain, on the walls of the cavity, the desired energy density while having a cavity of acceptable dimensions. The dimensions of the barrel cavity, namely its maximum diameter, the curvature of the concave part and its length will be calculated using the equations above, as a function of the maximum permissible power on the wall of the cavity and as a function of the length 2 Wo of the concentration zone. the electromagnetic field which is is preferably equal to 4 to 6 wavelengths to obtain the best possible interaction.

Un des problèmes rencontrés avec les générateurs à cavité résonnante objet de l'invention réside dans la possibilité d'exciter en même temps plusieurs modes. One of the problems encountered with resonant cavity generators object of the invention lies in the possibility of exciting at the same time several modes.

Dans une cavité à miroirs sphériqucs dans laquelle les dieux miroirs sont distants de la longueur 21, la séparation relative de fréquence entre deux modes voisins est donnée par la relation:

In a spherical mirror cavity in which the mirror gods are distant from the length 21, the relative frequency separation between two neighboring modes is given by the relation:

<tb> <SEP> d'autre <SEP> part <SEP> la <SEP> surface
<tb> <SEP> S <SEP> = <SEP> 21ç(wo <SEP> 1)
<tb> <SEP> ol
<tb> ce <SEP> qui <SEP> donne
<tb> totale des deux miroirs est:

<tb><SEP> other <SEP> shares <SEP> the <SEP> surface
<tb><SEP> S <SEP> = <SEP> 21c (wo <SEP> 1)
<tb><SEP> ol
<tb> this <SEP> which <SEP> gives
<tb> total of the two mirrors is:

<tb> <SEP> I <SEP> 1 <SEP> (2)
<tb> <SEP> f <SEP>
<tb> <SEP> w
<tb> <SEP> w
<tb> sachant <SEP> que
<tb> Si l'on considère une cavité en barillet dc rayon r, la surface est donnée par:
S=2(r Wr/ro
o
W étant pris au rayon moyen du faisceau.<tb><SEP> I <SEP> 1 <SEP> (2)
<tb><SEP> f <SEP>
<tb><SEP> w
<tb><SEP> w
<tb> knowing <SEP> that
<tb> If we consider a barrel cavity of radius r, the surface is given by:
S = 2 (r Wr / ro
o
W being taken at the mean radius of the beam.

En éliminant les modes longitudinaux, car ils présentent des pertes élevées par diffraction, la séparation de fréquence est donnée par

By eliminating the longitudinal modes because they have high diffraction losses, the frequency separation is given by

Si l'on compare les équations (2) et (3), on voit que, à des fréquences très élevées, les cavités à miroirs sphériques présentent une meilleure séparation des modes. Toutefois à une fréquence de 100 GHz avec S/#2 = 100, WO/#= 2 et ro =,#, on obtient avec les o cavités en barillet et les cavités à miroirs sphériques, respee- tivement #f/f=0,010 et #f/f = 0,01%
Toutefois, dans la cavité en barillet, le diamètre sera voisin de 6 /, alors que la distance d entre les miroirs sera de 70 #. .On voit donc que, dans ce cas, à dissipation égale dans le métal (même valeur de la surface), l'écoulement du barillet est très réduit, alors que la séparation en fréquence est peu diminuez. If equations (2) and (3) are compared, it can be seen that, at very high frequencies, spherical mirror cavities exhibit better mode separation. However, at a frequency of 100 GHz with S / # 2 = 100, WO / # = 2 and ro =, #, we obtain with the barrel cavities and the spherical mirror cavities respectively # f / f = 0.010 and # f / f = 0.01%
However, in the barrel cavity, the diameter will be close to 6 /, while the distance d between the mirrors will be 70 #. It is thus seen that, in this case, with equal dissipation in the metal (same value of the surface), the flow of the barrel is very small, whereas the separation in frequency is little diminish.

On remarquera d'autre part que, dans une cavité en barillet, on augmente la séparation des modes en augmentant la longueur WO.  It will be noted on the other hand that, in a barrel cavity, the separation of the modes is increased by increasing the length WO.

On décrira maintenant avec référence à la figure 3, un mode de réalisation d'un générateur d'ondes radioélectriques à cavité résonnante utilisant une cavité en barillet conforme à la présente invention. Ce générateur comporte de manière connue une cathode thermo-ionique de forme conique 10 et une anode creuse 11 qui accélère le faisceau 12. Le faisceau 12 se propage selon un axe ZZ'. An embodiment of a resonant cavity radio wave generator using a barrel cavity according to the present invention will now be described with reference to FIG. This generator comprises in a known manner a cone-shaped thermionic cathode 10 and a hollow anode 11 which accelerates the beam 12. The beam 12 propagates along an axis ZZ '.

Un champ magnétique H produit par des moyens non représentés, est dirigé longitudinalement selon ZZ'. A magnetic field H produced by means not shown, is directed longitudinally along ZZ '.

Dans le mode de réalisation représenté, le faisceau 12 qui, de manière connue, est animé d'un mouvement hélicofdal, pénetre après avoir traversé un tube de propagation ou ouverture 13 dans une première cavité résonnante 14. Cette cavité 14 calculée pour entre électromagnétiquement résonnante dans un mode TE on peut etre constituée par une cavité cylindrique classique ou une cavité en barillet telle que celle représentée à la figure 2. Elle est utilisée principalement pour produire une prémodulation du faisceau ce qui augmente le rendement.Le faisceau d'électrons est ensuite envoyé à travcrs un tube de glissement 15 dans une seconde cavité 16 conforme à la présente invention résonnant à la fréquence de fonctionnement et constituée par une cavité dont la zone active 17 est en forme de barillet. Ccttc zone active se prolongc dc chaque coté par deux éléments cylindriques l8 absorbant le rayonnement électromagnétique, réalisés par exemple en "earberlox" ce qui permet d'éliminer les modes parasites et le champ diffracté par la cavité.Puis le faisceau d'électrons après avoir cédé son énergie rotationnelle au champ électrique est évacué de manière connue à travcrs un tube cylindrique cn métal 19 suivi d'un cône 20 fermé par une fenêtre 21 étanche et transparente au rayonnement. Le faisceau est envoyé sur la partie 20 du fait de l'utilisation dans cette partie d'un champ magnétique longitudinal décroissant. Dc plus, pour empêcher les rayonnements extérieurs, les cavités 13 et 16 sont placées à l'intérieur d'une enceinte métallique. In the embodiment shown, the beam 12 which, in known manner, is animated by a helicofdal movement, penetrates after passing through a propagation tube or opening 13 in a first resonant cavity 14. This cavity 14 calculated for electromagnetic interfering resonance in a TE mode can be constituted by a conventional cylindrical cavity or a barrel cavity such as that shown in Figure 2. It is used primarily to produce a premodulation of the beam which increases the output. The electron beam is then A sliding tube 15 is fed into a second cavity 16 according to the present invention resonating at the operating frequency and constituted by a cavity whose active zone 17 is barrel-shaped. This active area is extended on each side by two cylindrical elements 18 absorbing electromagnetic radiation, made for example in "earberlox" which eliminates parasitic modes and the field diffracted by the cavity. Then the electron beam after having transferred its rotational energy to the electric field is discharged in a known manner through a cylindrical tube cn metal 19 followed by a cone 20 closed by a window 21 sealed and transparent to the radiation. The beam is sent to the part 20 because of the use in this part of a decreasing longitudinal magnetic field. In addition, to prevent external radiation, the cavities 13 and 16 are placed inside a metal enclosure.

En utilisant dans le générateur ci-dessus, une cavité résonnante en barillet, on obtient un générateur pouvant fonctionncr à très hautes fréquences, de l'ordre de 100 GHz tout en ayant des dimcnsions relativement réduite.  By using a resonant barrel cavity in the above generator, a generator is obtained which can operate at very high frequencies, of the order of 100 GHz, while having relatively small dimentions.

Claims (6)

REVENDICATiONSclaims 1. Une cavité résonnante pour hyperfréquences caractérisée en 1. A resonant cavity for microwaves characterized in ce que ladite cavité (16) est au moins en partie formée par une surface de révolution, le ou les rayons des sections en coupe perpendiculaires à lsaxe de révolution présentant une longueur croissante puis décroissante. that said cavity (16) is at least partly formed by a surface of revolution, the radius or radii of section sections perpendicular to the axis of revolution having an increasing and decreasing length. 2. Une cavité résonnante selon la revendication 1 caractérisée en ce que la surface de révolution est entourée par des surfaces I) absorbant le rayonnement électromagnétique considéré. 2. A resonant cavity according to claim 1 characterized in that the surface of revolution is surrounded by surfaces I) absorbing the electromagnetic radiation considered. 3. Une cavité résonnante selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisée en ce que la longueur du ou des rayons 3. A resonant cavity according to any one of claims 1 and 2 characterized in that the length of the radius or radii varie de manière parabolique. varies in a parabolic way. 4. Une cavité résonnante selon l'une quelconque des revendi 4. A resonant cavity according to any one of the claims cations 1 à 3 caractérisée en ce que la courbure axiale de la surface de révolution est calculée pour concentrer axialement l'énergie sur cations 1 to 3 characterized in that the axial curvature of the surface of revolution is calculated to axially concentrate energy on une longueur égale à quelques longueurs d'onde. a length equal to a few wavelengths. 5. Une cavité résonnante selon l'une quelconque des revendi 5. A resonant cavity according to any one of the claims cations 1 à 4 caractérisée en ce que le rayon maximale de la surface de révolution est calculé en fonction de la puissance dissipée par 'unité de surface par effef Joule dans la paroi de la cavité admissible à l'aide de l'équation donnant la divergence radiale de l'onde électromagnétique cations 1 to 4 characterized in that the maximum radius of the surface of revolution is calculated as a function of the power dissipated by Joule-effected surface unit in the wall of the permissible cavity using the divergence equation radial of the electromagnetic wave W(r) = W(rO) r rO où rO est le rayon moyen du faisceau d'électrons entrant dans la W (r) = W (rO) r r0 where rO is the mean radius of the electron beam entering the cavité résonnante. resonant cavity. 6. Un générateur d'ondes radioélectriques du type dans lequel un faisceau d'électrons se propageant dans un champ magnétique axial parallèle à la direction de propagation interagit avec le champ électrique d'au moins une cavité résonnante caractérisé en ce qu'il comporte au moins une cavité résonnante selon l'une quelconque des 6. A radio wave generator of the type in which an electron beam propagating in an axial magnetic field parallel to the direction of propagation interacts with the electric field of at least one resonant cavity characterized in that it comprises at least one least one resonant cavity according to any of the revendications 1 à 5.  Claims 1 to 5.