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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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Magnétrons2. TWT à ligne métallique
Nota : le lecteur pourra consulter les références .
2.1 Fonctionnement des TWT à ligne métallique
Cet intitulé rassemble plusieurs familles de tubes à onde progressive où l'hélice a été remplacée par une structure métallique périodique « massive » permettant d'atteindre des puissances crête et moyenne plus élevées, au détriment de la bande passante. Initié par le physicien Marvin Chodorow de l'université de Stanford, le développement de ces tubes date du début des années 1950, pour être appliqué aux radars de défense aérienne, puis aéroportés, et occasionnellement à des liaisons montantes vers des satellites au-delà de 30 GHz. Aujourd'hui, les TWT à ligne métallique offrent des solutions attractives dans les bandes millimétriques, en particulier pour la réalisation d'autodirecteurs de missiles. On envisage aussi leur utilisation dans les gammes submillimétriques (100 à 600 GHz) pour des applications en imagerie, en introduisant des techniques de micro-usinage développées pour la fabrication des microsystèmes.
HAUT DE PAGE2.1.1 TWT « à ligne à méandres » et « à cavités couplées »
Ces deux familles de TWT sont topologiquement proches. Dans un TWT à « ligne à méandres », l'onde suit un guide replié, proche de la coupure. La vitesse de phase de l'onde est supérieure à la vitesse de la lumière, mais du fait de la structure en méandres, le faisceau électronique voit une onde « ralentie » (figure 14c).
Les TWT à cavités couplées procèdent de la même idée, mise en œuvre différemment. Il en existe deux sortes. Dans les TWT-CC de type a (figure 14a), les parois intercavités sont en fer (elles servent aussi de masse polaire), ce qui rend possible l'usage d'une focalisation PPM (Periodic Permanent Magnet). Les TWT-CC de type b (figure 14b) sont d'un usage plus restreint : les...
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TWT à ligne métallique
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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