11-2 : Tubes à vide

Exemples

Triode

Figure 112-1 coupe d'une triode

Figure 112-2 Triode réelle

Le fonctionnement de la triode hyperfréquence est similaire à la triode basse fréquence, seule sa géométrie coaxiale limitant les capacités parasites permet un fonctionnement en hyperfréquences. L'utilisation des  triodes est limitée à des fréquences de quelques centaine de MHz au Ghz et des puissances crêtes de queques centaines de Watt.

Klystron

Figure 112-3 Principe de fonctionnement du Klystron

Figure 112-4 Réalisation d'un Klystron

Un faisceau électronique est modulé en amplitude en traversant une première cavité excitée par un signal hyperfréquence. L'énergie est amplifiée dans les cavités suivantes par ralentissement du faisceau d'électron jusqu'à la cavité de sortie. Un champ magnétique peit être utilisé pour focaliser le faisceau d'électrons.

Un klystron est capable de produire des puissances crête de plusieurs MW  (Méga Watt) jusqu'à des fréquence de 20 GHz. Les composants solides ne sont pas capables à ce jour de telles performances de puissance.

Figure 112-5 Klystron oscillateur

En couplant l'entrée à la sortie d'un klystron amplificateur, on obtient un klystron oscillateur capable d'emettre quelques watt à 10 GHz.

Figure 112-6 Klystron réflexe

En plaçant une cathode à la sortie de la cavité en refoule les électrons vers la cavité ce qui crée un auto-oscillateur, c'est le principe du klystron reflexe capable d'émettre quelques dizaines de mw à 10 Ghz. Ce composant n'est pratiquement plus utilisé, dans ces gammes de puissances et de fréquences il est remplacé par des composants solides.

Magnétron

Figure 112-7 Principe du magnétron

Figure 112-8 Réalisation d'un magnétron

Le fonctionnement du magnétron est similaire au fonctionnement du klystron oscillateur multi cavités. Ici, les électron au lieu de se déplacer en ligne droite se déplace sur un trajectoire circulaire obtenue grâce à un champ magnétique perpendiculaire au plan de déplacement de électrons.

Les magnétron sont capable d'émettre des puissances de plusieurs KW à 10 GHz.

Aujourd'hui la principale utilisation du magnétron est le four microonde ( 2,55GHz, 1KW moyen)

Tube à onde progressive (Travelling wave tube)

Figure 112-9 Principe du TOP

Un faisceau d'électrons se déplave parallèlement à une onde qui est ralentie en se déplaçant sur une spirale. Au cours du trajet le faisceau d'électron cède un partie de son énergie à l'onde qui s'amplifie. C'est exactement le principe inverse de l'accélérateur de particule on c'est l'onde qui céde de l'énergie à la particule. Un champ magnétique est nécessaire pour conserver la focalisation du faisceau d'électrons.