Brevet FR2119816A1 — publié le 19720811

' La présente invention concerne un résonateur pour micro-ondes du type microbande. On connaît, dans l'art antérieur, des résonateurs pour microondes du type microbande constitués d'une plaquette formant substrat 5 d'épaisseur e, métallisée d'un côté et recouverte de l'autre d'une couclie métallique de forme circulaire de diamètre D couplée à une ligne microbande par deux intervalles capacitifs. La fréquence centrale do résonance du résonateur ainsi formée est donnée par 1* expression 10 F — . ° K* — (1) ° 2 D |/£eff Peff où c est la vitesse de la lumière et &eff Pçff son^ donnés par les expressions £»f* - 1 + q = 1 + q( jr, -1' 15 où et jir sont les permittivité et perméabilité relatives du substrat et q est un facteur dénommé facteur de remplissage et qui est fonction de D'autre part, K' est une fonction de — voisine de 1'unit é . L'objet de la présente invention concerne des résonateurs du 20 type microbande pour micro-ondes dans laquelle le résonateur n'est plus circulaire mais a une forme annulaire de diamètre extérieur D et de diamètre intérieur d. Dans le cas de tels r&sonateurs, la formule donnant la fréquence de résonance est c K* fi - K" (— —)1 25 F — L D* e j 2 D j/^eff Peff où tous les symboles figurant déjà dans l'expression (1) désignent les mêmes quantités et K" est une fonction de g et La forme annulaire des résonateurs présente l'avantage de permettre de ménager un trou dans le substrat à l'emplacement de 30 l'intérieur de l'anneau et d'y loger un oscillateur à état solide tel qu'une diode à effet Gunn et les moyens de le polariser ou de l'alimenter ainsi qu'il est décrit dans une autre demande de brevet de la demanderesse N° P.V. 70 40114 du 6 novembre 1970. L'invention concerne aussi un résonateur annulaire du type 35 mierobande, dans lequel la plaquette substrat est magnétique, associé à des moyens de produire u;i champ magnétique d'intensité variable pour faire varier la fréquence de résonance du résonateur. L'invention concerne enfin mi résonateur annulaire du type 70 40113 2 2119816 microbande dans lequel la plaquette substrat est percée d'un trou intérieur à l'anneau métallique ou métallisé, ledit trou étant soit vide, soit muni d'une tige métallique le traversant. L'invention va être maintenant décrite en détails en relation 5 avec les dessins annexés dans lesquels : - la Pig. 1 représente un résonateur circulaire du type microbande de l'art antérieur ; - les Figs. 2 à 5 sont des courbes donnant la fréquence de résonance du résonateur de la Fig. 1 en fonction des différents paramètres 10 géométriques de la structure et de l'intensité du champ magnétique qui peut lui être appliqué quand la plaquette est magnétique ; - la Pig. 6 représente un résonateur annulaire du type microbande conforme à l'invention ; - la Fig. 7 montre des courbes donnant, pour des valeurs déterminées 15 du rapport D/e, le rapport F/P0 de la fréquence de résonance F du résonateur annulaire à la fréquence de résonance F^ du résonateur circulaire pour une même valeur de D en fonction du rapport d/D» - la Pig. 8 montre une courbe donnant les variations du facteur de surtension d'un résonateur annulaire en fonction du rapport d/D 20 dans le cas d'un résonateur annulaire percé d'un trou vide ou muni d'une tige métallique le traversant ; et - la Fig. 9 montre des courbes donnant, pour respectivement des résonateurs circulaire et annulaire du type microbande,la variation de la fréquence de résonance en fonction de l'intensité du champ 25 magnétiqueo En se référant à la Fig. 1, 10 désigne une plaquette d'épaisseur e dont le matériau constitutif est isolant, magnétique ou non. Ce peut être de l'alumine, vin ferrite, tin grenat, etc. Dans les exemples qui suivront, cette plaquette est en Y1G, c'est-à-dire en 30 grenat fer-yttrium tel que celui fabriqué par la demanderesse sous la désignation LTT 6901 ou celui fabriqué par la Société Transtech, sous la désignation G 113. L'un des côtés de la plaquette est revêtu d'une couche métallisé 11 en or et, sur l'autre côté, on trouve un dépôt métallisé 12 en or également, circulaire de diamètre 35 D, couplé à une ligne microbande 13,13'• La fréquence de résonance du résonateur est donnée par la formule (1 ) qui a été expliquée» La Fig. 2 représente la fréquence de résonance Fq exprimée en GHz du résonateur circulaire de la Fig. 1 en fonction du diamètre du résonateur exprimé en mm pour un substrat d'épaisseur e = 1 mm. ko La Fig. 3 représente la fréquence de résonance exprimée en GHz 70 40113 3 2119816 du résonateur circulaire de la Fig. 1 en fonction de l'épaisseur e du substrat exprimée en mm, pour un diamètre D = 6 mm. La Fi^". 4 représente la fréquence de résonance exprimée en GHz du résonateur circulaire i.e la Fig. 1 en fonction de l'intensité du 5 champ magnétique de polarisation exprimée en ampères-tours par mètre, les deux courbes étant relatives respectivement à un diamètre de 4,40 mm et une épaisseur de 1 mm et à un diamètre de 6 mm et une épaisseur de 1,6 mnio La Fig. 5 représente le coefficient de surtension Q en fonction 10 de l'épaisseur e du substrat exprimée en mm. Par les courbes des Figs. 2 à 5, on peut connaître la fréquence de résonance et le facteur de surtension quand on connaît les caractéristiques dimensionnelles e et L du résonateur et, dans le cas d'une plaquette magnétique, l'intensité du champ magnétique de 15 polarisation. En se référant maintenant à la Fig. 6, 20 désigne la plaquette de substrat d'épaisseur e, 21 la couche métallisée formant plan de masse et 22 un résonateur annulaire de diamètres extérieur et intérieur respectivement D et d. Ce résonateur est couplé à une 20 ligne microbande 23, 23». La fréquence de résonance du résonateur est donnée par la formule (2) qui a été expliquée. La partie de la plaquette intérieure à l'anneau 22 est percée d'un trou 24 qui est destiné à servir de logement à un oscillateur à l'état solide ou à une tige ou conducteur de connexion ainsi que 25 le montre la demande apparentée visée dans l'entrée en matière. Les courbes 71 et 72 de la Fig. 7 représentent, pour les valeurs 5 et 7 du rapport D/e, la variation de F/Fq en fonction de d/D dans le cas du résonateur de la Fig. 6. On voit que, si d/D reste inférieur à 0,7, la fréquence de résonance F du résonateur 30 annulaire percé d'un trou central s'écarte d'au plus 20 56 de la fréuuence de résonance F du résonateur circulaire. o Les courbes 81 et 82 de la Fig. 8 représentent les variations du facteur de surtension du résonateur en fonction du rapport respectivement dans le cas d'un résonateur annulaire percé d'un 35 trou et dans le cas où le même résonateur est muni d'une tige conductrice traversant ledit trou, de longueur quelconque et sujjérieure à l'épaisseur du substrat. Les courbes 91 et 92 de la Fig. 9 représentent la variation de la fréquence de résonance respectivement d'un résonateur circulaire 40 et d'un résonateur annulaire en fonction de l'intensité du champ 70 40113 k 9119816 magnétique de polarisation. On déduit des courbes présentées que, si la perte sur le coefficient de surtension est relativement réduite quand on passe du profil circulaire au profil annulaire, la variation de fréquence 5 en fonction du champ magnétique est moins importante dans le cas d'une cavité annulaire. La bande d'accord du résonateur annulaire par variation de champ magnétique est donc plus faible que celle du résonateur circulaire. Cependant, cette bande d'accord reste supérieure à 15 /«» ce qui conduit à des résonateurs intéressants 10 dans la pratique, qui peuvent facilement être associés à des oscillateurs à état solide. Les résonateurs annulaires de l'invention peuvent être disposés en série ou en parallèle pour réaliser des filtres passe-bande pour micro-ondes o 70 40113 5 2119816 REVENDICATIONS 1 — Résonateur du type mierobande comprenant une plaquette isolante, une couche métallisée sur une face de ladite plaquette, un anneau métallisé sur l'autre face de la plaquette et une ligne microbande sur la même plaquette couplée capacitivement audit anneau métallisé0 2 - Résonateur du type microbande conforme à la revendication! dans lequel la plaquette isolante est non-magnétique. 3 — Résonateur du type microbande conforme à la revendication 1 dans lequel la plaquette isolante est magnétique et est associée à des moyens de produire un champ magnétique variable de polarisation, k — Résonateur du type microbande conforme à la revendication 1, dans lequel la plaquette isolante est percée d'un trou intérieur à ou coïncidant avec la partie non-métallisée intérieure à l'anneau.