Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Thierry LEMOINE : Directeur technique, THALES Composants et Sous-systèmes
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le premier article sur les tubes électroniques a proposé un aperçu des technologies de base à tout tube électronique : cathodes, optique électronique, vide et haute tension... Les tubes à grille, les klystrons et les IOT (« Inductive Output Tube ») ont également fait l'objet d'une introduction. Cette seconde partie se focalise sur les familles de tubes absents de la première partie : TWT (« Traveling-Wave Tube », ou tube à ondes progressives, TOP en français), magnétrons, gyrotrons. Les principes de fonctionnement sont expliqués, ainsi que les performances actuelles et accessibles, et les principaux domaines d'utilisation sont introduits. Un paragraphe est ensuite dédié aux éléments de comparaison entre solutions « à tube » et solutions « état solide ». Enfin, une brève revue des acteurs industriels et académiques est proposée dans la fiche documentaire « Pour en savoir plus » .
L'auteur tient à exprimer sa reconnaissance envers les experts techniques de THALES qui l'ont assisté dans la relecture de ce document, en particulier MM. Alain Durand, Christian Robert et Philippe Thouvenin.
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- Version courante de mai 2017 par Thierry LEMOINE
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Gyrotrons3. Magnétrons
Nota : le lecteur pourra consulter les références .
3.1 Principe de fonctionnement
Les magnétrons sont une invention ancienne (1922, Albert W. Hull, ingénieur chez General Electric), qui s'est vraiment imposée vers la fin des années 1930 avec la mise au point des premiers radars, notamment en Grande-Bretagne. Hull est parti d'un concept de diode annulaire, la cathode se situant au centre. Entre cathode et anode, une tension Vk créée par un champ électrostatique E génère un courant radial d'électrons. Hull a appliqué un champ magnétique B homogène et perpendiculaire au plan de la diode dans la zone qui sépare cathode et anode : en sa présence, les électrons adoptent un mouvement circulaire. Au-delà d'une certaine valeur Bhull (proportionnelle à
: critère de Hull), ils sont empêchés de rejoindre l'anode et retombent sur la cathode. B étant orthogonal à E, on parle de dispositif à champs croisés. Notons que la zone annulaire qui sépare cathode et anode s'apparente à un guide d'onde refermé sur lui-même, de sorte que des ondes stationnaires peuvent s'y développer. Au milieu des années 1930, l'idée est venue de charger ce guide par une succession de cavités creusées dans l'anode, afin d'augmenter l'énergie électromagnétique qui peut être emmagasinée sur l'un ou l'autre mode.
Lorsque B = Bhull, la trajectoire des électrons frôle l'anode avant de replonger vers la cathode, et si B augmente encore, le rayon de la trajectoire diminuant, les électrons passent de plus en plus loin de l'anode. Au sommet de leur trajectoire (à une distance h de la cathode), ils ont une vitesse tangentielle égale à E/ B, dite vitesse d'entraînement. En retombant sur la cathode, ils produisent d'autres électrons par émission secondaire. Ce phénomène est mis à profit, et les cathodes de magnétrons fonctionnent sous un régime d'émission secondaire qui peut fournir jusqu'à 90 % du courant. D'épaisseur h, la zone annulaire où les électrons sont majoritairement présents s'appelle le « hub ».
Il...
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Magnétrons
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GILMOUR (A.S.Jr.) - Microwave Tubes - Artech House, 1986.
-
(2) - GEWARTOWSKI (J.W.) et al - Principles of Electron Tubes - D. van Nostrand, 1965.
-
(3) - PIERCE (J.R.) - Theory and Design of Electron Beams - D. van Nostrand, 1954.
-
(4) - SPANGENBERG (K.R.) - Vacuum Tubes - McGraw-Hill, 1948.
-
(5) - WARNECKE (R.) et al - Tubes à modulation de vitesse - Gauthier-Villars, 1951.
-
(6) - BARKER (R.J.) et al - Modern Microwave and Millimeter-Wave Power Electronics - Wiley, 2005.
-
(7) - PIERCE (J.R.) - Traveling-wave Tubes - D. van Nostrand...
ANNEXES
Cette liste est aussi complète que possible, mais il y a forcément quelques omissions, dont l'auteur espère qu'il ne lui en sera pas tenu rigueur. Elle est classée par pays. Les différences de taille entre ces acteurs ne sont pas indiquées, mais elles peuvent être importantes.
Les acteurs industriels (tableau ) ont (presque) tous un site Internet sur lequel leurs produits sont présentés. Les acteurs académiques retenus (tableau ) sont ceux qui ont présenté récemment le résultat de leurs travaux à la conférence annuelle IVEC.
Aux États-Unis, CPI est la nouvelle identité de l'activité tubes électroniques autrefois propriété de Varian, qui regroupe également des activités cédées par les sociétés Eimac, Bomac, SFD, Econco et GE (TWT). L3-ED est la nouvelle identité de l'activité tubes électroniques autrefois propriété de Litton, et qui regroupe des activités cédées par les sociétés Raytheon, RCA, Sylvania, Northrop-Grumman (anciennement Hallicrafters) et GE (klystrons). L3-ETI est la nouvelle identité de l'ancienne activité tubes de Hughes Aircraft (HEDD, propriété pendant quelques années de Boeing (BEDD)). L3-ED et L3-ETI font toutes deux partie du groupe américain L3-COM. Enfin, Teledyne a repris d'anciennes activités de MEC et de Sylvania.
En Europe, Thales regroupe les activités tubes autrefois propriété des groupes Thomson, CSF, Telefunken (AEG), Siemens et ABB. e2V hérite des activités tubes de EEV et de GEC/MOV.
Si l'industrie occidentale des tubes électroniques a fait l'objet de nombreuses opérations de rationalisation, elle n'a pas subi de délocalisation de sa production (ni de sa R&D) vers des pays à bas coût de main-d'œuvre (LCC). Par contre, des concurrents sont apparus en Asie, très souvent soutenus par des autorités locales soucieuses d'indépendance nationale sur des composants jugés critiques.
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