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Concept
Tube à ondes progressives
Résumé
Le tube à ondes progressives (TOP), (en anglais : Traveling-Wave Tube, TWT) est un tube à vide utilisé en hyperfréquences pour réaliser des amplificateurs de faible, moyenne ou forte puissance. Il permet de réaliser des amplificateurs puissants (couramment quelques centaines de watts), à haute fréquence (commercialement jusqu'à la bande W, 94 GHz, en 2014, expérimentalement jusqu'à 860 GHz) dans une large bande (jusqu'à deux octaves). En raison de son très bon rendement électrique (jusqu'à 70 %), de sa robustesse (fonctionnement à plus de 200 °C), de sa fiabilité (environ 100 FIT) et de sa longévité (plus de 15 ans de durée de vie en continu), il convient particulièrement bien comme amplificateur embarqué dans les satellites de télécommunications. Le TOP est un dispositif permettant une amplification à très faible bruit de fond (jusqu'à 1 dB de facteur de bruit en bande S), et historiquement il est utilisé pour cette fonction qui aujourd'hui est beaucoup plus facilement réalisable par des transistors à faible bruit.
Le tube à ondes progressives est inventé par Andrei Haeff en 1932 en Californie, puis est réinventé par Rudolf Kompfner en 1942 en Angleterre. Les premiers utilisés à la fin de la Seconde Guerre mondiale fournissent quelques milliwatts de puissance et fonctionnaient à la fréquence de 2 GHz. Ils sont le développement logique des tubes hyperfréquence apparus dans les années 1930, qui ont permis de s’affranchir des limitations des tubes à grilles classiques. Ils font partie de la famille des tubes à faisceau linéaire.
Le tube à ondes progressives est composé de quatre parties principales :
le canon électronique (filament, cathode, wehnelt et anode).
l’hélice.
les collecteurs.
l’enceinte à vide.
La cathode est la source des électrons qui constituent le faisceau électronique dans tous les tubes hyperfréquence. Elle est faite d’un mélange complexe de métaux (tungstène poreux, baryum) et portée à une température de 1050 °C, environ, par un filament de tungstène enrobé d’un moulage en alumine qui favorise l’échange thermique entre le filament et la cathode.
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