La théorie des tubes a modulation de vitesse

Sommaire

Après avoir rappelé rapidement dans une première partie les principes du klystron et du klystron-reflex, on examine dans une deuxième partie les problèmes auxquels conduit l’étude du mécanisme interne d’un tube pour ondes très courtes: déterminations du champ, des mouvements électroniques, des échanges d’énergie avec le milieu extérieur, Ce dernier point se traite d’ordinaire à l’aide d’une formule de courant d’influence, mais une méthode énergétique, que l’on généralise au calcul des puissances réactives, paraît souvent plus rapide.

La troisième partie groupe les différentes études entreprises sur les tubes à modulation de vitesse et aussi les tubes à temps de transit, plus simples, diodes ou triodes, lorsqu’on néglige les champs créés par la charge d’espace. Dans le cas d’électrodes planes et d’un champ uniforme, on est ramené à résoudre par rapport au temps l’équation du mouvement x(t), ce qui peut se faire par un procédé graphique ou par un développement en série. On dresse une classification des études, suivant qu’elles tiennent compte ou non de la largeur des champs de haute fréquence et de l’amplitude plus ou moins grande des oscillations. Dans le cas des champs non uniformes, on indique différents procédés d’intégration de l’équation du mouvement.

On étudie dans la quatrième partie les tubes à modulation de vitesse, à champs de haute fréquence très étroits, mais de façon plus précise que dans les travaux classiques en ce qui concerne l’influence de l’amplitude des oscillations. Compte tenu de deux limitations importantes (non-réflexion par les champs H. F., non-captation par la plaque dans le cas du klystron-reflex), on aboutit aux rendements optima théoriques de: 58% pour le klystron, de 25% pour le klystron-reflex.

La cinquième partie enfin est consacrée à l’étude du dégroupement dans le klystron. Après avoir rappelé les principaux travaux existants sur la question, on examine le problème délicat des conditions aux limites, en particulier à l’entrée de l’espace de glissement. La multiplicité des paramètres (dimensions géométriques, densités électroniques, influence de l’étui) rend presque inextricable une théorie complète du dégroupement. Dans le cas où les dimensions géométriques sont assez faibles devant la longueur d’onde, et les densités relativement petites, on peut utiliser une méthode d’approximation. Dans le cas d’une symétrie plane, on montre, sous certaines réserves concernant le chevauchement des électrons, que la loi de groupement à laquelle aboutit l’étude où l’on néglige la charge d’espace, n’est pas modifiée et cela quelles que soient les dimensions ou les densités électroniques.

On se heurte, à plusieurs reprises, à des limitations pour l’intensité maximum de courant que l’on pourra faire passer dans un klystron. Au voisinage de ces intensités limites (dont on cherchera à s’approcher dans la réalisation de klystrons de puissances), une théorie poussée du dégroupement paraît très difficile, et l’on devra sans doute faire appel à l’expérimentation.