FR2790595A1 - Circuit de ligne a retard en helice - Google Patents
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Abstract
Un circuit de ligne à retard en hélice est situé dans un espace cylindrique (4) entouré par des pôles magnétiques, des pièces d'écartement en forme d'anneau (3) et des aimants (7). Le circuit de ligne à retard en hélice est constitué d'une hélice (5) formée par enroulement hélicoïdal d'un ruban métallique et de plusieurs éléments de support diélectrique (13) de l'hélice (5). L'élément de support (13) a une section transversale rectangulaire et il est pourvu de trous (14) agencés dans la direction longitudinale. Puisque des trous (14) sont réalisés sur l'élément de support (13), la constante diélectrique spécifique du matériau formant support (13) est réduite d'une manière équivalente et l'intensité du champ électrique de la micro-onde sur le trajet d'un faisceau d'électrons augmente. En conséquence, le rendement d'un tube à ondes progressives peut être amélioré.
Description
CIRCUIT DE LIGNE'A RETARD EN HELICE
DOMAINE DE L'INVENTION
L'invention concerne un circuit de ligne à retard en hélice et en particulier, un circuit de ligne à retard en hélice qui est utilisé pour un tube à ondes progressives et qui comprend une hélice supportée par des éléments de support diélectrique dans une enceinte
sous vide.
CONTEXTE DE L'INVENTION
Un tube à ondes progressives est utilisé comme amplificateur d'un émetteur micro-ondes de haute puissance pour un dispositif de communications par satellite ou un radar. Le tube à ondes progressives est constitué d'un canon à électrons pour tirer un faisceau d'électrons concentrés, un circuit électrique de haute fréquence pour amplifier une micro-onde par interaction entre le faisceau d'électrons et un champ électrique à haute fréquence, un collecteur pour recueillir le faisceau d'électrons ayant interagi avec une micro-onde et le convertir en chaleur et un aimant de concentration pour générer un champ magnétique qui concentre le faisceau d'électrons. Le circuit de haute fréquence susmentionné est pourvu d'un circuit de ligne à retard pour la propagation de la micro-onde. Un circuit de ligne à retard typique est un circuit de
ligne à retard en hélice.
Les figures 1A et lB montrent le premier exemple du circuit de ligne à retard en hélice classique. La figure 1A montre une vue en coupe transversale longitudinale et la figure lB montre une vue en coupe transversale latérale. Comme représenté sur les figures 1A et lB, plusieurs pâles magnétiques en forme d'anneau presque circulaire 2 et plusieurs pièces d'écartement en forme d'anneau circulaire, sont alternativement agencés dans une direction longitudinale et réunis les uns aux autres de manière à former une enceinte sous vide 1 comportant un espace cylindrique 4 le long de celle-ci. Le tube à ondes progressives est utilisé dans
un état o l'espace cylindrique 4 est mis sous vide.
Une hélice 5, qui est formée par l'enroulement hélicoïdal d'un ruban métallique, est située autour d'un axe central de l'enceinte sous vide 1. L'hélice 5 est soutenue par trois éléments de support diélectrique 6, agencés circonférentiellement selon un intervalle de dans l'espace cylindrique 4. La périphérie externe de chaque pièce d'écartement de forme circulaire 3 est entourée par un aimant en forme d'anneau circulaire 7 servant de source de champ magnétique pour concentrer
le faisceau d'électrons.
Jusqu'à présent, un élément de support diélectrique en forme de colonne ou en forme de cylindre a été utilisé comme élément de support diélectrique de circuit de ligne à retard en hélice. Toutefois, au cours de ces dernières années, l'élément de support diélectrique ayant une section transversale rectangulaire ou une section transversale en forme de coin a été utilisé de façon générale pour diminuer la perte diélectrique provoquée par l'élément de support diélectrique. La surface externe de l'élément de support diélectrique 6, qui est en contact avec la surface interne de l'enceinte sous vide 1, est formée en une surface courbe en conformité avec la surface interne de l'enceinte sous vide 1 pour améliorer la transconductance thermique entre eux. La distance entre l'hélice 5 et l'enceinte sous vide 1, en d'autres termes, la hauteur de l'élément de support diélectrique 6, est déterminée en considérant l'effet d'une surface métallique se trouvant sur la surface interne de l'enceinte sous vide 1 sur la micro- onde se propageant le long de l'hélice 5. De plus, la largeur de l'élément de support diélectrique 6 est rendue aussi mince que possible à condition que l'élément de support diélectrique ait une conductance thermique suffisante pour conduire la chaleur générée dans l'hélice 5 et ait une rigidité mécanique suffisante et ainsi, la perte dans le matériau diélectrique est réduite. De l'oxyde de béryllium ou du nitrure de silicium ayant une constante diélectrique suffisamment faible et une conductivité thermique élevée est utilisé comme
matériau pour former l'élément de support diélectrique.
Dans le tube à ondes progressives comportant le circuit de ligne à retard en hélice mentionné dans ce qui précède, le faisceau d'électrons guidé depuis le canon à électrons traverse la région intérieure de l'hélice 5 et interagit avec la micro-onde se propageant le long de l'hélice 5, de façon à amplifier
la micro-onde.
La figure 2 montre le deuxième exemple du circuit classique de ligne à retard en hélice. Le circuit de ligne à retard en hélice représenté sur la figure 2 est décrit dans la demande ouverte de brevet japonais No. 56-35352 et l'hélice 5 est supportée par trois éléments de support diélectrique 6b dans une enceinte sous vide cylindrique 1. Dans ce cas, chaque élément de support diélectrique 6b est constitué de deux tiges diélectriques 8 et 9 combinées l'une à l'autre. Les trois éléments de support diélectrique 6b sont agencés circonférentiellement selon un intervalle de 120 . Les deux extrémités des tiges diélectriques 8 et 9 sont fixées l'une à l'autre par brasure ou vitrification
pour former l'élément de support diélectrique 6b.
Selon la structure susmentionnée, le volume de l'élément de support diélectrique 6b peut être rendu plus petit que celui d'un élément de support diélectrique formé d'une simple tige diélectrique, ainsi, la perte diélectrique peut être réduite. De plus, par comparaison avec un élément de support diélectrique ayant une section transversale rectangulaire, puisque le processus de fabrication d'une tige circulaire est comparativement simple, le
coût de fabrication peut être diminué.
Les figures 3A et 3B montrent le troisième exemple du circuit classique de ligne à retard en hélice. Ce circuit de ligne à retard en hélice est décrit dans la
demande ouverte de modèle utilitaire japonais No. 57-
132362. La figure 3A montre une vue en section transversale et la figure 3B est un schéma agrandi pour montrer une hélice. Sur les figures 3A et 3B, une tige de support diélectrique 10 est utilisée pour supporter l'hélice 5 et sa surface externe est en contact avec la surface interne de l'enceinte sous vide 1. Comme représenté sur la figure 3B, une gorge en spirale 11 est formée sur la périphérie externe de la tige de support diélectrique 10. La surface de la portion de crête de la tige de support diélectrique 10 formée par la gorge en spirale 11 est métallisée et une portion
métallisée 12 est fixée à l'hélice 5 par soudage.
Puisque l'espacement de la gorge en spirale est rendu plus court que celui de l'hélice 5, un processus de soudage est facilement exécuté. De plus, puisque la gorge en spirale 11 est formée sur la surface externe de la tige de support diélectrique 10, la perte diélectrique de la micro-onde se propageant le long de
l'hélice 5 est réduite.
Toutefois, selon un circuit de ligne à retard en hélice représenté sur les figures lA et lB, dans le cas o la section transversale de l'élément de support diélectrique 6 est rectangulaire et o le diamètre extérieur de l'hélice 5 est d'environ 3 mm, la dimension typique du diamètre intérieur de l'enceinte sous vide 1 est 2 à 3 fois plus grande que le diamètre extérieur de l'hélice 5, c'est-à-dire, 6 à 9 mm. La hauteur de l'élément de support diélectrique 13 est de 1,5 à 3,0 mm. Dans le circuit de ligne à retard en hélice ayant les dimensions susmentionnées, si l'élément de support diélectrique est formé d'oxyde de béryllium et que sa rigidité mécanique est prise en considération, il est nécessaire que la largeur de l'élément de support diélectrique soit d'environ 0,5 mm. Dans le circuit de ligne à retard en hélice comportant l'élément de support diélectrique susmentionné 6, 10% de la puissance se propageant le long du circuit de ligne à retard en hélice est
consommée dans les éléments de support diélectrique.
De plus, la perte diélectrique du circuit de ligne à retard en hélice représenté sur la figure 2 est égale ou supérieure à celle d'un circuit de ligne à retard en hélice représenté sur les figures lA et lB et aucune amélioration remarquable ne peut être obtenue par la première. Dans le circuit de ligne à retard en hélice représenté sur les figures 3A et 3B, si le diamètre extérieur de l'hélice 5 est d'environ 3 mm, le diamètre intérieur de l'enceinte sous vide 1 est d'environ 6 à 9 mm et le diamètre extérieur de la tige de support diélectrique est de 1,5 à 3,0 mm. Pour maintenir la perte diélectrique du circuit de ligne à retard en hélice représenté sur les figures 3A et 3B, dans les limites de la perte du circuit de ligne à retard en hélice comportant les éléments de support diélectrique avec une section transversale rectangulaire, il est supposé que le diamètre de la tige de support diélectrique 10 dans un creux de la gorge en spirale 11 est d'environ 0,6 mm, provoquant une insuffisance dans la rigidité mécanique de la tige de support diélectrique 10 par rapport à une rupture. En conséquence, le circuit de ligne à retard en hélice représenté sur les figures 3A et 3B n'est pas plus efficace que celui qui est représenté sur les figures
lA et lB.
RESUME DE L'INVENTION
En conséquence, un but de l'invention consiste à fournir un circuit de ligne à retard en hélice réduisant la perte provoquée par les éléments de support diélectrique pour supporter une hélice et pouvant améliorer le rendement d'un tube à ondes progressives. Selon les caractéristiques de l'invention, un circuit de ligne à retard en hélice comprend: une hélice qui est formée par enroulement hélicoidal d'un ruban métallique et située de manière coaxiale dans une enceinte sous vide, et plusieurs éléments de support diélectrique pour fixer l'hélice à la périphérie interne de l'enceinte sous vide, caractérisé en ce que chacun des différents éléments de support diélectrique est pourvu de
plusieurs trous.
Selon la structure susmentionnée, dans le cas o les éléments de support diélectrique ont une section transversale rectangulaire, la perte diélectrique d'une micro-onde peut être réduite. De plus, plusieurs trous réalisés sur les éléments de support diélectrique qui sont agencés dans la direction longitudinale de manière équivalente diminuent la constante diélectrique du matériau diélectrique des éléments de support diélectrique. En conséquence, la perte diélectrique de la micro-onde se propageant le long de l'hélice est réduite et le rendement d'un tube à ondes progressives peut être amélioré dans le cas o le circuit de ligne à retard en hélice est utilisé pour le tube à ondes progressives.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La présente invention va être expliquée plus en détail conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels: les figures 1A et lB montrent le premier exemple d'un circuit de ligne à retard en hélice classique, la figure 1A montrant une vue en section longitudinale et la figure lB montrant une vue en section transversale d'un circuit de ligne à retard en hélice représenté sur
la figure 1A selon la section transversale B-B.
La figure 2 montre le deuxième exemple d'un circuit
de ligne à retard en hélice classique.
Les figures 3A et 3B montrent le troisième exemple d'un circuit de ligne à retard en hélice classique, la figure 3A montrant une vue en section transversale et la figure 3B étant un diagramme agrandi destiné à représenter une partie du circuit de ligne à retard en
hélice représenté sur la figure 3A.
Les figures 4A et 4B montrent un circuit de ligne à retard en hélice selon le premier mode de réalisation préféré de l'invention, la figure 4A représentant une vue en section longitudinale et la figure 4B représentant une vue en section transversale d'un circuit de ligne à retard en hélice représenté sur la
figure 4A selon la section transversale A-A.
La figure 5 montre un circuit de ligne à retard en hélice selon le deuxième mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 6 montre un circuit de ligne à retard en hélice selon le troisième mode de réalisation préféré de l'invention, et la figure 7 montre un circuit de ligne à retard en hélice selon le quatrième mode de réalisation préféré
de l'invention.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
Des modes de réalisation préférés de l'invention vont ensuite être expliqués en se référant en détail
aux dessins annexés.
Les figures 4A et 4B montrent un circuit de ligne à retard en hélice selon le premier mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 4A montre une vue en section transversale longitudinale et la figure 4B est une vue en section transversale selon une section A-A représentée sur la figure 4A. Comme représenté sur la figure 4A, plusieurs pôles magnétiques en forme d'anneau presque circulaire 2 et plusieurs pièces d'écartement en forme d'anneau circulaire 3, sont alternativement agencés dans la direction longitudinale et réunis les uns aux autres de manière à former une enceinte sous vide 1 comportant un espace cylindrique 4 le long de celle-ci. Une hélice 5, formée d'un ruban métallique enroulé de manière hélicoïdale, est située de manière coaxiale dans l'espace cylindrique 4 formée dans l'enceinte sous vide 1. L'hélice 5 est soutenue par trois éléments de support diélectrique 13, agencés circonférentiellement selon un intervalle de 120 . La périphérie externe de chaque pièce d'écartement 3 est
entourée par un aimant en forme d'anneau circulaire 7.
La section transversale latérale de l'élément de support diélectrique 13 est rectangulaire pour diminuer la perte diélectrique provoquée par une micro-onde. Un bord externe de l'élément de support diélectrique 13 qui est en contact avec la surface interne de l'enceinte sous vide 1 est formé en une surface courbe en conformité avec la surface interne de l'enceinte sous vide 1. De plus, la largeur de l'élément de support diélectrique 13 est rendue aussi mince que possible, à condition que l'élément de support diélectrique ait une conductance thermique suffisante pour conduire la chaleur générée dans l'hélice 5 et une rigidité mécanique suffisante et ainsi, la perte dans le matériau diélectrique est réduite. La distance entre l'hélice 5 et l'enceinte sous vide 1, en d'autres termes, la hauteur de l'élément de support diélectrique 13 est déterminée en considérant l'effet d'une surface métallique se trouvant sur la surface interne de l'enceinte sous vide 1 sur la micro-onde se propageant
le long de l'hélice 5.
Comme représenté sur la figure 4A, l'élément de support diélectrique 13 est pourvu de plusieurs trous 14 agencés dans une direction longitudinale selon un certain intervalle. Le pas des trous 14 est le même que celui de l'hélice 5 et les trous 14 sont synchronisés avec l'hélice 5. Chaque trou 14 est formé au milieu de portions adjacentes sur lesquelles l'hélice 5 est en
contact avec l'élément de support diélectrique 13.
La fonction du circuit de ligne à retard en hélice représenté sur les figures 4A et 4B va ensuite être expliquée. Le tube à ondes progressives fonctionne dans un état o l'espace cylindrique 4 est mis sous vide et un faisceau d'électrons guidé provenant d'un canon à électrons traverse l'intérieur de l'hélice 5. Dans ce cas, le faisceau d'électron est accéléré par une tension d'accélération de plusieurs kV. Le diamètre du faisceau d'électron est rendu égal à 60 à 80% du diamètre intérieur de l'hélice 5 par un champ magnétique généré par l'aimant en forme d'anneau circulaire 7 et le pôle magnétique en forme d'anneau circulaire 2, de façon que le faisceau d'électron ne
frappe pas l'hélice 5.
D'autre part, une micro-onde se propage le long de l'hélice 5. De l'énergie est transmise à la micro-onde depuis le faisceau d'électron en sélectionnant un pas d'enroulement de l'hélice 5 de façon que la microonde et le faisceau d'électron interagissent et que la micro- onde soit amplifiée. Un champ électromagnétique formé autour de l'hélice 5 par la micro-onde se propageant à travers celle-ci est plus concentré sur le matériau diélectrique de l'élément de support diélectrique 13, en comparaison au cas o la circonférence de l'hélice 5 serait sous vide. En conséquence, l'intensité du champ électromagnétique généré à l'intérieur de l'hélice 5, en d'autres termes, sur le trajet du faisceau d'électron, est diminuée. En raison de la diminution de ce champ électromagnétique, l'interaction entre la micro-onde et le faisceau d'électrons est diminuée et le rendement du tube à ondes progressives est réduit. De façon générale, pour éviter au champ électromagnétique d'être concentré sur le matériau diélectrique de l'élément de support diélectrique 13, l'élément de support diélectrique 13 est formé d'un matériau ayant une faible constante diélectrique et le volume de l'élément de support
diélectrique 13 est rendu aussi petit que possible.
Dans le cas de l'élément de support diélectrique 13 selon l'invention, puisque les trous 14 sont réalisés sur le matériau diélectrique, le volume du matériau diélectrique peut être encore réduit et sa constante diélectrique est sensiblement réduite, ainsi, l'intensité du champ électromagnétique sur le trajet du faisceau d'électrons peut être renforcée. Bien qu'il soit nécessaire d'assurer la rigidité mécanique de l'élément de support diélectrique 13 pour y fixer l'hélice 5, la rigidité mécanique peut être maintenue en optimisant le diamètre des trous 14 et leur nombre
total.
À mesure que la micro-onde chemine le long de l'hélice 5, une perte de puissance électrique est générée sur la surface de l'hélice 5. En particulier, dans le cas du tube à ondes progressives d'une puissance de sortie élevée, puisque la chaleur générée sur l'hélice 5 n'est pas négligeable relativement à la fusion du matériau de l'hélice 5, il est indispensable de conduire efficacement la chaleur de l'hélice 5 vers l'extérieur par l'intermédiaire de l'élément de support diélectrique 13. En conséquence, un matériau ayant une conductivité thermique élevée est sélectionné pour former l'élément de support diélectrique 13. Puisque la conductance thermique de l'élément de support diélectrique 13 est réduite en raison des trous 14 réalisés dans celui- ci, le diamètre et le nombre total des trous 14 sont déterminés en considérant le fait susmentionné. Dans le cas o le trou 14 est réalisé sur l'élément de support diélectrique 13 entre des positions sur lesquelles l'hélice 5 est en contact avec l'élément de support diélectrique 13, si la position du trou 14 est sélectionnée de façon que le trou 14 modifie difficilement le rayonnement thermique, une structure telle que le rayonnement thermique de
l'hélice 5 est rarement affecté peut être obtenue.
Un mode de réalisation de l'invention va ensuite être expliqué. Supposons un circuit de ligne à retard en hélice utilisé dans un tube à ondes progressives avec une puissance de sortie de 160 W à une fréquence de 14 GHz. Un faisceau d'électrons de ce tube à ondes progressives est accéléré par une tension d'accélération d'environ 6 kV et son courant est d'environ 150 mA. Le faisceau d'électrons est concentré par un champ magnétique d'environ 2 000 Gauss, qui est généré par les aimants en forme d'anneau circulaire 7 agencés périodiquement, formés de cobalt au samarium, et il est guidé au voisinage de l'axe du tube à ondes progressives par les pôles magnétiques en forme d'anneau presque circulaire 2 et traverse la région intérieure de l'hélice 5. Les pôles magnétiques en forme d'anneau presque circulaire 2 formés de fer et les pièces d'écartement en forme d'anneau circulaire 3 formées d'un métal non magnétique sont agencés alternativement dans la direction longitudinale et soudés ensemble, de manière à former une configuration cylindrique comportant l'espace cylindrique 4 le long de celle-ci. L'hélice 5 et les éléments de support diélectrique 13 sont fixés à la périphérie interne de
l'enceinte sous vide 1.
L'hélice 5 est faite d'un métal avec un point de fusion élevé, tel que Mo ou W et elle est formée par enroulement hélicoïdal d'un ruban métallique ayant une largeur d'environ 0,5 mm et une épaisseur d'environ 0,2 mm. Le pas d'enroulement de l'hélice 5 est d'environ 1 mm et son diamètre interne est d'environ 3 mm. Bien que la longueur totale de l'hélice 5 soit déterminée grossièrement en fonction d'un gain voulu, elle est
généralement de 100 à 250 mm.
Les dimensions en section transversale de l'élément de support diélectrique sont sélectionnées de façon que la hauteur dans la direction radiale soit d'environ 2,0 mm et la largeur soit d'environ 0,5 mm. Un matériau ayant une constante diélectrique faible et une conductivité thermique élevée, tel que l'oxyde de béryllium ou le nitrure de silicium, est utilisé pour former l'élément de support diélectrique 13. Le diamètre des différents trous 14 réalisés sur l'élément de support diélectrique 13 est d'environ 0,5 à 1 mm. De préférence, l'intervalle des trous 14 est rendu court ou le diamètre des trous 14 est rendu plus grand au voisinage de la portion d'entrée du tube à ondes progressives sur lequel la chaleur générée par la perte
de puissance électrique sur l'hélice 5 est faible.
L'intervalle des trous 14 est rendu grand ou le diamètre des trous 14 est rendu plus petit au niveau de la portion de sortie du tube à ondes progressives sur lequel la puissance de micro-onde transmise et la chaleur ainsi générée sont toutes deux élevées, de sorte que la conduction thermique n'est pas affectée
par les trous 14.
Une autre structure préférable du circuit de ligne à retard en hélice est la suivante. Le pas des trous 14 coïncide avec celui de l'hélice 5 (environ 1 mm) et un trou 14 ayant un diamètre d'environ 0,5 mm est réalisé sur l'élément de support diélectrique 13, de façon que le trou 14 soit éloigné de la position à laquelle l'hélice 5 est en contact avec l'élément de support diélectrique 13, ainsi, le rayonnement thermique de l'hélice 5 n'est pas affecté. Comme mentionné dans ce qui précède, puisque les différents trous 14 sont réalisés sur l'élément de support diélectrique 13, la perte diélectrique dans celui-ci est réduite d'une manière équivalente de 10 à 30% dans le cas o de l'oxyde de béryllium ayant une constante diélectrique spécifique de 6,5 est utilisé pour former l'élément de support diélectrique 13. L'amélioration susmentionnée correspond au cas o l'élément de support diélectrique 13 est formé d'un matériau diélectrique ayant une constante diélectrique spécifique de 4,55 à 5,85. En conséquence, la concentration du champ électromagnétique sur l'élément de support diélectrique 13 peut être allégée et le champ électrique sur le trajet du faisceau d'électrons peut être accru. De plus, dans le cas o la micro-onde se propage le long de l'élément de support diélectrique 13, la perte diélectrique est déterminée par son facteur de perte diélectrique. De plus, puisque le facteur de perte diélectrique équivalente est réduit dans la structure susmentionnée, la perte diélectrique de la micro-onde se propageant le long de l'hélice 5 peut également être réduite. Dans le circuit de ligne à retard en hélice classique représenté sur les figures 1A et lB, 10% de la puissance de micro-onde totale se propageant le long du circuit de ligne à retard en hélice est consommé dans les éléments de support diélectrique. D'autre part, dans le circuit de ligne à retard en hélice selon l'invention, 8% de la puissance de micro-onde totale se propageant le long du circuit de ligne à retard en hélice est consommé dans les éléments de support diélectrique. (Deuxième mode de réalisation préféré) La figure 5 représente un circuit de ligne à retard en hélice selon le deuxième mode de réalisation préféré de l'invention. Sur la figure 5, seule une hélice 5 et
un élément de support diélectrique 13 sont représentés.
Dans ce mode de réalisation, le diamètre du trou 15 est beaucoup plus petit que celui des trous 14 représentés sur la figure 4A et le nombre total des trous 15 représentés sur la figure 5 est bien supérieur à celui des trous 14 représentés sur la figure 4a. Les autres caractéristiques sont pratiquement les mêmes que celles du premier mode de réalisation préféré représenté sur les figures 4A et 4B. La densité des trous 15 est éparse au voisinage de la position sur laquelle l'hélice 5 est en contact avec l'élément de support diélectrique 13, de sorte que le rayonnement thermique de l'hélice 5 n'est pas affecté. Dans le cas o la hauteur de l'élément de support diélectrique 13 dans la direction radiale est d'environ 2 mm, bien que le diamètre du trou 15 soit inférieur à 0,5 mm, le trou 15 ne traverse pas obligatoirement l'élément de support
diélectrique 13 dans ce cas.
L'effet du deuxième mode de réalisation préféré est que, puisque la constante diélectrique équivalente et le facteur de perte diélectrique équivalente de l'élément de support diélectrique 13 peuvent être réduits de façon similaire au premier mode de réalisation préféré, le rendement du tube à ondes progressives comportant le circuit de ligne à retard en hélice peut être amélioré. Par comparaison avec l'effet du premier mode de réalisation préféré, puisque l'intensité du champ électrique de la micro-onde se propageant le long de l'hélice 5 augmente à mesure que le point d'observation se rapproche de l'hélice 5 et que le trou 15 peut être rendu plus proche de l'hélice dans le deuxième mode de réalisation préféré par rapport au premier mode de réalisation préféré, la constante diélectrique équivalente de l'élément de support diélectrique 13 au voisinage de l'hélice 5 peut être encore réduite et l'effet du deuxième mode de
réalisation préféré est plus remarquable.
(Troisième mode de réalisation préféré) La figure 6 représente un circuit de ligne à retard en hélice selon le troisième mode de réalisation préféré de l'invention. Bien que la structure et la fonction du circuit de ligne à retard en hélice représenté sur la figure 6 soient similaires à celles du circuit de ligne à retard en hélice représenté sur les figures 4A et 4B, la différence de structure entre les modes de réalisation susmentionnés est que la configuration en section transversale de l'élément de support diélectrique 13 dans le troisième mode de réalisation préféré a la forme d'un coin, dont la
largeur s'étend lentement dans la direction radiale.
Les différents trous 14 sont réalisés sur la surface latérale de l'élément de support diélectrique 13, de façon similaire au premier mode de réalisation préféré représenté sur la figure 4A. Comme mentionné dans ce qui précède, la structure du troisième mode de réalisation préféré représenté sur la figure 6 est la même que celle du premier mode de réalisation préféré représenté sur les figures 4A et 4B, à l'exception du fait que la section transversale de l'élément de support diélectrique 13 dans le troisième mode de
réalisation préféré est en forme de coin.
L'effet du troisième mode de réalisation préféré est que la constante diélectrique et le facteur de perte diélectrique de l'élément de support diélectrique 13 sont réduits de manière équivalente de façon similaire aupremier mode de réalisation préféré. Par comparaison avec l'effet du premier mode de réalisation préféré, puisque le volume du matériau diélectrique au voisinage immédiat de l'hélice 5 peut être encore réduit, la perte provoquée par l'élément de support diélectrique 13 peut être efficacement diminuée, en conservant la conductance thermique et la rigidité mécanique de l'élément de support diélectrique 13 nécessaires pour assurer la fiabilité du tube à ondes progressives. (Quatrième mode de réalisation préféré) La figure 7 représente un circuit de ligne à retard en hélice selon le quatrième mode de réalisation préféré de l'invention. La structure du quatrième mode de réalisation préféré est la même que celle du premier mode de réalisation préféré à l'exception du fait que chacun des éléments de support diélectrique 16 est pourvu d'une portion en forme d'arc 16a à son extrémité supérieure et la portion en forme d'arc 16a s'étend circonférentiellement à la fois dans les directions droite et gauche. Puisque la portion en forme d'arc 16a est en contact avec l'enceinte sous vide 21 par l'intermédiaire de la surface externe de la portion en forme d'arc 16a, la résistance thermique entre l'élément de support diélectrique 16 et l'enceinte sous vide 1 est remarquablement réduite. De plus, puisque le champ électromagnétique de la micro-onde se propageant le long de l'hélice 5 est brutalement réduit près des portions en forme d'arc 16a, l'augmentation de la perte diélectrique du circuit de ligne à retard en hélice provoquée par les portions en forme d'arc 16a peut être négligeable. De plus, les différents trous 14 sont prévus pour les éléments de support diélectrique 16, la constante diélectrique des éléments de support diélectrique 16 est réduite de manière équivalente de façon similaire au premier mode de réalisation préféré représenté sur les figures 4A et 4B. La section transversale de l'élément de support diélectrique 16 représentée sur la figure 7 est presque en forme de T. Comme mentionné dans ce qui précède, selon le circuit de ligne à retard en hélice selon l'invention, puisque la section transversale de l'élément de support diélectrique est rendue presque rectangulaire et que les différents trous sont réalisés sur celui-ci, la constante diélectrique de l'élément de support diélectrique est réduite d'une manière équivalente et l'intensité du champ électrique de la micro-onde générée sur le trajet du faisceau d'électrons
traversant la région intérieure de l'hélice est accrue.
L'interaction entre le faisceau d'électrons et la micro-onde est alors accrue et la perte diélectrique de l'élément de support diélectrique peut être réduite. En conséquence, la perte diélectrique de la micro-onde se propageant le long de l'hélice peut être réduite. En conséquence, dans le tube à ondes progressives utilisant le circuit de ligne à retard en hélice selon l'invention, le rendement du tube à ondes progressives
peut être amélioré.
Les modes de réalisation présentement décrits sont en conséquence considérés à tous égards comme étant explicatifs et non restrictifs. La portée de
l'invention est indiquée par les revendications
annexées plutôt que par la description précédente et
toutes les modifications appartenant à la signification et à la portée de leurs équivalents sont destinées à y
être incorporées.
Bien que l'invention ait été décrite en ce qui concerne un mode de réalisation spécifique pour une
description complète et claire, les revendications annexées ne sont ainsi pas limitées mais doivent être5 considérées comme réalisant toutes les modifications et constructions alternatives pouvant apparaître à un
homme de l'art appartenant bien à l'enseignement de base ici présenté.
Claims (7)
1. Un circuit de ligne à retard en hélice, comprenant: une hélice (5) qui est formée par enroulement hélicoïdal d'un ruban métallique et située de manière coaxiale dans une enceinte sous vide (1), et plusieurs éléments de support diélectrique (13) pour fixer ladite hélice (5) à la périphérie interne de ladite enceinte sous vide (1), caractérisé en ce que chacun desdits différents éléments de support diélectrique (13) est pourvu de
plusieurs trous (14,15).
2. Un circuit de ligne à retard en hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que: chacun desdits différents éléments de support diélectrique (13) a une section transversale rectangulaire.
3. Un circuit de ligne à retard en hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que: lesdits trous (14) sont agencés dans une direction longitudinale à intervalles prédéterminés et le pas desdits trous (14) est égal à celui de ladite hélice
(5).
4. Un circuit de ligne à retard en hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que: lesdits trous (14,15) sont disposés de manière dense pour lesdits éléments de support diélectrique (13) dans des positions pour lesquelles ladite hélice (5) n'est pas en contact avec lesdits éléments de support diélectrique (13), et lesdits trous (14,15) sont disposés de manière éparse pour lesdits éléments de support diélectrique (13) dans des positions pour lesquelles ladite hélice (5) est en contact avec lesdits éléments de support
diélectrique (13).
5. Un circuit de ligne à retard en hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que: la section transversale de chacun desdits éléments de support diélectrique (13) est de forme rectangulaire.
6. Un circuit de ligne à retard en hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que: la section transversale de chacun desdits éléments de support diélectrique (13) est en forme de coin et la largeur de ladite section augmente lentement dans la
direction radiale.
7. Un circuit de ligne à retard en hélice selon la revendication 1, caractérisé en ce que: la section transversale de chacun desdits éléments de support diélectrique (13) est presque en forme de T.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11014745A JP2000215820A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | ヘリックス型遅波回路 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2790595A1 true FR2790595A1 (fr) | 2000-09-08 |
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ID=11869662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR0000687A Pending FR2790595A1 (fr) | 1999-01-22 | 2000-01-20 | Circuit de ligne a retard en helice |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000215820A (fr) |
| FR (1) | FR2790595A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2447538C1 (ru) * | 2010-11-02 | 2012-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Замедляющая система спирального типа |
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| CN110034005B (zh) * | 2019-04-22 | 2021-06-29 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种内外圆弧不同心的变形太赫兹折叠波导慢波电路 |
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| US3735188A (en) * | 1972-07-03 | 1973-05-22 | Litton Systems Inc | Traveling wave tube with coax to helix impedance matching sections |
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1999
- 1999-01-22 JP JP11014745A patent/JP2000215820A/ja active Pending
-
2000
- 2000-01-20 FR FR0000687A patent/FR2790595A1/fr active Pending
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