Brevet FR2115402A1 — publié le 19720707

u 2115402 La présente invention se rapporte à un résonateur diélectrique composite utilisé dans la gamme des hautes fréquences, et plus particulièrement dans la gamme des fréquences millimétriques pour laquelle il existe des impératifs sévères concernant la 5 stabilité des caractéristiques lors de variations de la température. Pour la miniaturisation d'appareils radiophoniques par introduction d'éléments de circuits intégrés dans la gamme des ondes millimétriques et pour obtenir un facteur "Q" élevé dans 10 les filtres, il est nécessaire d'utiliser un petit résonateur diélectrique formé d'un élément de circuit intégré sur lequel a été déposée une matière diélectrique par vaporisation. Cependant, on n'a pas pu réaliser jusqu'à maintenant de résonateur diélectrique efficace principalement du fait des caractéristiques sensibles à 15 la température. La fréquence de résonance d'un tel résonateur diélectrique glisse en fonction de variations de la température et on peut difficilement obtenir un dispositif utilisable efficacement en pratique. M.E. STIGLITZ a proposé une solution dans "Frequency 20 Stability in Diélectric Eésonator", IEEE MTT-14-, 9 de Septembre 1966, page 311. Dans le résonateur diélectrique de STIGLITZ, un élément de résonateur diélectrique est supporté sur une surface intérieure d'un guide d'ondes avec interposition d'un isolateur haute-25 fréquence présentant une grande conductivité thermique, par exemple du nitrure de bore BN, de sorte que la perte thermique produite par un courant à haute fréquence et engendrée dans l'élément diélectrique du résonateur, tel que de l'oxyde de titane TiOg, est dissipée sur la surface du guide d'ondes. 30 En appliquant le principe précité à un résonateur dié lectrique, on peut améliorer les caractéristiques de sensibilité à la température de la fréquence de résonance comme indiqué sur la Fig. 1 des dessins annexés où une courbe I représente la caractéristique de température du résonateur diélectrique de STI-35 GLITZ tandis qu'une courbe II représente celle d'un résonateur ordinaire n'utilisant pas l'isolateur à haute fréquence. Cependant dans un tel résonateur diélectrique de STIGLITZ, il est impossible d'éliminer l'influence de la température ambiante. Une autre tentative a été décrite dans un article de M. 40 A. GERDINE intitulé "A Frequency Stabilised Microwave Band Rejec- 71 42247 2. 2115402 tion Pilter ïïsing Dielectric Resonators" parti dans IEEE, MTT-17, F° 7» de Juillet 1969. La Fig. 2 représente tm mode de réalisation d'un résonateur diélectrique de ce type, qui comprend deux éléments diélectriques, par exemple des disques en TiOg, 1 et 3 5 placés en opposition avec interposition d'une couche d'air 5* Les disques 1 et 3 sont supportés respectivement par des tiges 7 et 9 formées d'une matière isolante présentant un fort coefficient de dilatation thermique et une faible constante diélectrique. Ces tiges isolantes 7 et 9 sont fixées sur les parois latérales 11 et 10 13 d'un guide d'ondes à l'aide d'attaches 15 et 17. Dans ce mode de réalisation, l'intervalle entre les éléments diélectriques 1 et 3 est modifié en fonction du changement de longueur de chacun des isolateurs supports 7 et 9 afin de compenser une variation possible de la caractéristique de fréquence de résonance sous 1'-15 effet d'une variation de la température des éléments diélectriques. Ce principe peut être appliqué à la conception d'un filtre de rejet de bande en vue de stabiliser la fréquence du filtre lors de variations de la température. Cependant ce principe n'est pas approprié pour un filtre à bande passante et présente un in-20 convénient en ce sens que la fréquence est aisément modifiée par oscillation mécanique. En outre il est difficile de réaliser un mécanisme de réglage précis de la fréquence de résonance tout en maintenant la caractéristique de compensation de fréquence de résonance en fonction de la température. 25 L'invention a pour but de fournir un résonateur diélec trique approprié pour être utilisé dans une gamme d'ondes quasi-millimétriques et présentant une caractéristique de fréquence stabilisée lors de la variation de la température ambiante. Le résonateur diélectrique suivant l'invention est d'un 30 type composite et comprend deux sortes d'éléments diélectriques de faible atténuation présentant chacun des coefficients thermiques de constante diélectrique de signes opposés, les deux éléments étant couplés de manière que la surface de contact soit o-rientée sensiblement parallèlement à la direction vectorielle du 35 champ électrique de haute fréquence. Plus précisément, les deux éléments diélectriques doivent être choisis conformément à la relation suivante : en supposant que les constantes diél^t^piqi^s^es deux éléments diélectriques sont respectivement £ ^ et £ g et que les coefficients 40 thermiques des constantes, c'est-à-dire : 71 42247 3. 2115402 et t)t "fct sont dans la relation suivante : 5 f -s ^1 f ^2 J r1 ït mtl = '/r'2 iït 2 CD dans laquelle et désignent chaque région diélectrique et E désigne la composante vectorielle du champ électrique de haute-fréquence. 10 La composante vectorielle du champ électrique de haute- fréquence sur la surface constante des deux éléments est également agencée de manière à être orientée sensiblement parallèlement à la surface de contact afin de pouvoir éliminer une influence de la couche d'air. 15 L'invention a en outre pour but de fournir un disposi tif de réglage précis d'un tel résonateur diélectrique composite en prévoyant au moins un élément réglable, par exemple une tige métallique placée à proximité de l'élément résonateur, pour régler l'énergie de champ électromagnétique emprisonnée à l'extéri-20 eur de l'élément diélectrique suivant un mode évanescent. Suivant un mode de réalisation, l'invention concerne tm résonateur diélectrique composite comprenant au moins deux éléments diélectriques différents présentant des coefficients thermiques de constante diélectrique relative de sens opposés, les é-25 léments diélectriques étant combinés sur une surface de contact afin de former un résonateur dont le mode d'oscillation est choisi de façon à présenter une composante de champ électrique de haute-fréquence orientée parallèlement à ladite surface de contact entre les deux éléments diélectriques. 30 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description donnée à suite d'exemples non-limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la Fig. 1 est un graphique donnant la variation de la 35 fréquence de résonance sous l'effet d'une variation de la température pour deux résonateurs diélectriques. La Fig. 2 est une section droite schématique d'un résonateur diélectrique d'un type connu proposé par GERDINE. La Fig. 3a est une vue en perspective d'un résonateur 40 diélectrique de forme cubique. 71 42247 4. 2115402 Les Fig. 3h et 3c sont des diagrammes d'explication du mode d'oscillation fondamental du résonateur de la Fig. 3a- La Fig. 4a est une vue en perspective d'un résonateur diélectrique en forme de disque. 5 Les Fig. 4b et 4c sont des diagrammes montrant le mode d'oscillation fondamental du résonateur de la Fig. 4a. La Fig. 5a est une vue en perspective d'un résonateur diélectrique de forme cylindrique. Les Fig. 5b» 5c et 5d sont des diagrammes montrant le 10 mode d'oscillation fondamental dans le résonateur de la Fig. 5a« La Fig. 6a est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'un résonateur diélectrique composite suivant l'invention. La Fig. 6b est une vue en perspective d'un autre mode 15 de réalisation d'un résonateur diélectrique composite suivant l'invention . La Fig. 7 est une vue en perspective d'un autre mode de réalisation d'un résonateur diélectrique suivant l'invention. La Fig. 8 est également une vue en perspective d'un au-20 tre mode de réalisation d'un résonateur diélectrique suivant l'invention. Les Fig. 9 et 11 sont des graphiques donnant la caractéristique de constante diélectrique en fonction de la température pour les matières diélectriques utilisées dans le résonateur 25 suivant l'invention. La Fig. 10 est un diagramme donnant la condition de la surface de contact entre deux éléments diélectriques. Les Fig. 12a et 12b sont des diagrammes d'explication pour un résonateur diélectrique composite. 30 La Fig. 13 est une coupe d'un résonateur diélectrique suivant l'invention montrant le mécanisme de réglage précis. La Fig. 14 est un diagramme d'explication montrant un autre mode de réalisation du mécanisme de réglage précis. La Fig. 15 est une coupe d'un mode de réalisation d'un 35 résonateur diélectrique composite suivant l'invention. La Fig. 16 est un schéma d'un circuit électrique équivalent au résonateur de la Fig. 15. La Fig. 17 est un graphique donnant la caractéristique de réglage en fonction de la température d'un résonateur suivant 40 1*invention. 71 42247 5 2115402 La Fig. 18 est un graphique donnant la caractéristique fréquence-température du résonateur de la Fig. 13, par comparaison avec celle d'un résonateur du type classique, La Fig. 19 est une caractéristique fréquence-températu-5 re du résonateur de la Fig. 15. La Fig. 20 est une section droite d'un guide d'ondes muni d'un résonateur suivant l'invention. La Fig. 21 est une ecmpe d'un filtre à bande passante utilisant un résonateur diélectrique suivant 1 * invention. 10 La Fig. 22 est une vue en plan du filtre à bande pas sante de la Fig. 21. Avant de décrire d'une façon détaillée le résonateur suivant l'invention, on va expliquer d'abord les modes d'oscillation fondamentaux se produisant dans des résonateurs diélectri-15 ques de différentes formes» Il existe trois formes fondamentales pour l'élément d'un résonateur diélectrique, à savoir la forme cubique, la forme de disque et la forme cylindrique, comme indiqué respectivement sur les Fig. 3a» 4a et 5a- I»e mode d'oscillation fondamental d'un 20 résonateur cubique tel que celui de la Fig. 3a est le mode dipo-laire, comme indiqué schématiquement sur les Fig. 3b et 3c. Le mode d'oscillation fondamental dans un résonateur en forme de disque tel que celui de la Fig. 4a est le mode représenté sur les Fig. 4b et 4c, dans lesquelles le champ électrique de 25 haute-fréquence E est orienté parallèlement aux surfaces du disque. Le mode d'oscillation fondamental d'un résonateur cylindrique tel que celui de la Fig. 5a est le mode comme indiqué sur les Fig. 5b, 5c et 5d. Dans ce mode d'oscillation, un champ magnétique de haute-fréquence H comporte un dipole magnétique dans 30 un plan normal à la direction de l'axe du cylindre et un champ é-lectrique de haute-fréquence E est orienté à peu près parallèlement à la direction de cet axe. Les Fig. 6a et 6b représentent schématiquement deux principes de base du résonateur diélectrique suivant l'invention. 35 Le résonateur diélectrique composite de la Fig. 6a est formé de deux plaques diélectriques 21 et 23 empilées l'une sur l'autre. La constante diélectrique de la plaque 21 et la constante é-lectrique £g de la plaque 23 sont choisies de façon à présenter des coefficients thermiques de polarités opposées. Pour avoir de 40 telles caractéristiques, les deux plaques sont formées par exem- 71 42247 6 2115402 pie respectivement de TiOg et de LilTbO^. Le résonateur diélectrique composite de la Fig. 6b est également formé de deux plaques diélectriques 25 et 27 appliquées l'une contre l'autre et dont les constantes diélectriques et sont choisies de façon à 5 présenter des coefficients thermiques de polarités opposées. Comme expliqué pour les modes d'oscillation fondamentale des Fig. 3b, 3c, 4b et 4c, un champ électrique E produit dans le mode d'oscillation correspondant à l'exemple des Fig. 6a et 6b est orienté parallèlement à la surface plane de contact entre les 10 deux éléments à la fois dans le résonateur de forme cubique et dans le résonateur en forme de disque. La Fig. 9 représente un graphique donnant des courbes de constantes diélectriques relatives Cj^et correspondant à pour TiOg en fonction de la température. Sur le graphique, une 15 courbe désignée par £.^y représente la variation de la constante diélectrique relative dans une direction parallèle à l'axe optique de la matière diélectrique tandis que la courbe représente la variation dans une direction normale à l'axe optique. La Fig. 11 représente un graphique correspondant pour 20 la constante diélectrique relative 6g correspondant à LiNbOj. Comme indiqué sur les dessins, les constantes et £2 ont des signes opposés en ce qui concerne le coefficient thermique. Le résonateur en forme de disque représenté sur la Fig. 4a peut également être utilisé dans un résonateur diélectrique 25 composite suivant l'invention et sous une forme différente. Dans ce mode de réalisation, la forme peut être modifiée comme indiqué sur la Fig. 7 et un trou circulaire est percé au centre d'un disque diélectrique 29 présentant une constante diélectrique relative de manière à introduire un disque intérieur 31 présentant 30 une constante diélectrique relative qui a un coefficient thermique de signe opposé à Dans ce mode de réalisation de la Fig. 7, la composante de champ électrique devient plus faible en un endroit plus rapproché du centre du disque 31 de sorte qu'il est préférable de rendre la constante diélectrique du disque 35 intérieur 31 supérieure à la constante diélectrique fg du disque extérieur 29. Dans le cas où on doit utiliser le principe du résonateur cylindrique de la Fig. 5a, le champ électrique E est orienté à peu près parallèlement à la direction de l'axe du cylindre. En 40 conséquence, ion résonateur diélectrique composite suivant 1*invert- 71 42247 7 2115402 tion peut être formé d'un cylindre creux 33 présentant la constante diélectrique £2 et d'une tige diélectrique inversée 35 présentant la constante diélectrique £^, comme indiqué sur la Fig. 8. La tige 35 est engagée dans la partie creuse du cylindre 33. 5 Les coefficients thermiques des deux constantes diélectriques £g et £1 sont choisis de façon à avoir des signes opposés. L'utilisation du résonateur composite "basé sur le principe de la Fig. 8 est limitée au mode d'oscillation fondamentale et au mode EH^i dans lequel le champ électrique est orienté à peu 10 près parallèlement à l'axe du cylindre. Lorsqu'un mode d'oscillation HE^ supérieur est produit en addition audit mode fondamental, la composante de champ électrique du mode d'oscillation supérieur est orientée à peu près parallèlement à un plan normal à la direction de l'axe et un 15 vecteur de champ électrique du mode supérieur comporte une composante radiale E qui est orientée dans la direction radiale des cylindres 33 et 35. Il en résulte que si la surface de contact des deux éléments diélectriques est orientée dans la direction de l'axe, comme indiqué dans la structure de la Fig. 8, le vecteur 20 électrique proche de la surface de contact s'étend perpendiculairement à la surface de contact, comme indiqué sur la Fig. 10. Pour un tel mode d'oscillation, la forme de réalisation de la Fig. 8 n'est pas appropriée. En effet dans ce cas, comme la composante de champ é-25 lectrique de haute-fréquence E coupe perpendiculairement la surface de contact, il est nécessaire que la surface de contact des deux éléments diélectriques soit un plan de contact optique pour une raison qui sera précisée dans la suite. En supposant par exemple qu'une couche d'air 37 est 30 formée comme indiqué sur la Fig. 10 à cause d'un contact mécanique libre possible entre les éléments diélectriques 39 et 41, un champ électrique puissant est appliqué à la couche d'air. Si on suppose que la constante diélectrique relative de l'élément diélectrique est et si on désigne le champ électrique dans l'élé-35 ment par E, la puissance du champ électrique dans la couche d'air 37 est £r E. En conséquence, la densité d'énergie électrique dans la couche d'air 37 est £ fois supérieure, à celle de l'élément diélectrique. Ainsi, dans le cas où on désire que l'influence de l'énergie électrique dans la couche d'air 37 présentant/epaisseur 40 t sur l'écart de la fréquence de résonance soit limitée à une 71 42247 8 2115402 valeur inférieure à un écart de fréquence correspondant à la relation p x 10-x, la relation entre le diamètre D de l'élément diélectrique et l'épaisseur t de la couche d'air 37 doit satisfai- cl re à la condition suivante : 5 pD x 10"x Si la position relative entre les deux éléments diélectriques est modifiée de façon à obtenir la compensation désirée 10 de l*influence de la température sur la fréquence ou bien pour u- ne raison de déviation séculaire, l'épaisseur t du plan de con- a. tact ne peut pas toujours avoir une valeur constante de sorte qu'il se produit un certain écart exprimé par At . Dans ce cas, et il est souhaitable que l'écart de fréquence provoqué par ledit é-15 cart At soit plus faible qu'une influence provoquée par une va- ol riation de la température. Pour limiter la variation de fréquence * * "*X à la valeur désirée p x 10 dans une certaine gamme de variation de la température, ledit écart d'épaisseur At doit être mainte- 3. nu dans un domaine mis en évidence par l'équation (2). Lorsqu'on 20 titili'se Ti0£ présentant les caractéristiques indiquées sur la Fig. 9 dans l'élément diélectrique, la constante diélectrique relative est comprise entre environ 70-100. Le diamètre D du disque diélectrique est choisi de l'ordre d'environ 5 mm dans la bande de fréquence des ondes quasi-millimétriques. Si l'écart de 25 fréquence dû à une variation de la température doit être limité à —4 un ordre de grandeur de 10 par la compensation, on doit obtenir pour At une valeur At = 0,0005 micron, qui est dérivée de l'é- oL 3. quation (2). L'explication donnée plus haut concerne le réglage de compensation de l'influence de la température sur la fréquence 30 mais ce principe peut également être appliqué au réglage de la fréquence de résonance. Dans cette application, lorsqu'on désire obtenir une plage de réglage précis de fréquence inférieure à p x 10"x, la valeur de At& doit être limitée à une valeur déterminée par l'expression (2). Il est à noter que l'épaisseur t de Si 35 la couche d'air 37 de la Fig. 10 doit être inférieure à 0,005 mi-cron, dans le cas d'application de la structure de la Fig. 8 au mode Cependant il est pratiquement impossible d'obtenir une telle couche d'air de 0,005 micron, qui constitue une surface de contact optique, du fait de la précision d'usinage. 40 Dans le mode d'oscillation correspondant à HE^ dans 71 42247 9. 2115402 l'exemple de la Fig. 6b, la composante de champ électrique E est toujours parallèle à la surface de contact entre les deux éléments. En conséquence, si la surface de contact des deux éléments diélectriques est agencée comme indiqué sur la Fig. 6b parallèle-5 ment à la direction du champ électrique, l'épaisseur t de la SL couche d'air 37 peut être augmentée £r fois, c'est-à-dire jusqu'à un ordre de grandeur de 0,5 micron. Cela signifie que la précision d'usinage peut être cent fois supérieure. Habituellement une telle précision peut aisément être obtenue. 10 En outre, pour obtenir une compensation plus parfaite de l'effet de variation de la température sur la fréquence du résonateur diélectrique, le disque diélectrique est formé de manière qu'un axe optique sont inclus dans une surface du disque 25 ou 27, comme indiqué sur la Fig. 6b. Généralement un élément diélec-15 trique présente des constantes diélectriques différentes dans des directions différentes, c'est-à-dire une valeur dans la direction de l'axe optique et une valeur dans la direction de la surface normale audit axe, ces deux valeurs étant différentes l'une de l'autre. Dans le cas de TiOg et de LiNbO^ par exemple, ces 20 matières ont des caractéristiques de températures telles que celles indiquées sur les Fig. 9 et 11 et on a généralement //' En conséquence, dans le cas où on utilise le mode d'oscillation si les directions des axes des deux disques diélectriques 43 et 45, qui sont formées respectivement de LiHbO^ et 25 de TiOg sont parallèles entre elles, le champ électrique produit dans la direction parallèle aux axes des disques présente une composante plus grande que dans la direction normale aux axes. Si les deux disques diélectriques 43 et 45 sont agencés de manière que leurs axes se coupent orthogonalement, le champ électrique 30 proche de la surface de contact est orienté pratiquement dans une direction rapprochée de la normale à l'axe de l'élément diélectrique présentant une constante déplus grande, ou bien en d'autres termes il est orienté dans une direction rapprochée de l'axe de l'élément présentant une constante plus petite. En con-35 séquence, une constante diélectrique équivalente est presque égale à £// dans l'élément formé d'une matière diélectrique de constante plus petite. Il en résulte que la composante d'énergie électrique dans ledit élément présentant une petite valeur de diminue. Pour la raison mentionnée plus haut, la distribution de 40 l'énergie électrique dans les deux disques diélectriques 43 et 45 71 42247 10. 2115402 peut être modifiée en changeant l'angle d'intersection formé par les deux axes des deux disques diélectriques, de sorte qu'il est possible d'effectuer la compensation de l'influence d'une variation de la température sur la fréquence en réglant ledit angle 5 formé entre les deux axes afin de satisfaire l'équation (1). Cependant dans ce cas, il en résulte que la fréquence de résonance est modifiée par le réglage précité et il est alors nécessaire de prévoir des moyens séparés pour régler avec précision la fréquence de résonance. Par exemple, dans un résonateur diélectrique 10 composé suivant l'invention, qui est représenté sur la Fig. 13, les disques diélectriques 47 et 49 sont montés sur une plaque de mise à la terre 51 à l'aide d'une couche portante 53 formée d'une matière isolante présentant une faible constante diélectrique, u-ne cavité 55 étant prévue au centre de la couche 53« Un élément 15 56 de réglage de la fréquence de résonance, par exemple une vis formée d'un métal ou d'une substance diélectrique, est monté de façon réglable en vue d'accorder avec précision la fréquence de résonance par modification de la longueur d'une partie de la vis 56 qui pénètre dans ladite cavité 55. 20 La Fig. 14 représente un autre mode de réalisation du résonateur diélectrique composite comprenant om disque 57 en TiOg, un disque 59 en LiNbO^ et un disque mince 61 formé de l'une des matières diélectriques précitées, ce troisième disque 61 étant placé sur les disques empilés 57 et 59. Par rotation du disque 61 25 autour de l'axe, on peut faire varier avec précision la fréquence de résonance. Dans ce mode de réalisation, on a supposé que chaque axe optique des disques 57, 59 et 61 est situé dans un plan normal à chaque axe des disques. La direction du champ électrique dans le disque mince 61 dépend principalement des axes des deux 30 disques épais 57 et 59» Puisque lorsqu'on utilise le mode HE^j, la direction du champ électrique dans la section parallèle à chaque axe des disques 57 et 59 est fortement influencée par l'axe du disque mince 61, si l'axe du disque mince 61 coïncide avec l'axe du disque épais 59 situé en-dessous, la constante diélectri-35 que équivalente du disque mince 61 est proche de tandis que, si l'axe du disque 61 est perpendiculaire à l'axe du disque 59, la constante diélectrique équivalente du disque 61 est sensiblement égale à ^yy H en résulte que, si une matière diélectrique qui satisfait à la relation 6j_ > est utilisée comme matière 40 diélectrique pour former le disque épais 59, la fréquence de ré 71 42247 ii. 2115402 sortance prend une valeur minimale lorsque l'axe du disque mince 61 coïncide avec celui du disque épais 59 et la fréquence de résonance prend une valeur maximale lorsque les deux axes sont orthogonaux, c'est-à-dire que la fréquence de résonance peut être 5 réglée avec précision par rotation du disque mince 61 autour de l'axe. Suivant l'invention, comme décrit plus haut, une variation de la fréquence de résonance engendrée par une variation de la température peut être annulée par combinaison de deux types 10 différents de matière diélectrique dont les constantes diélectriques ont des signes opposés de sorte qu'il est possible de réaliser un résonateur diélectrique composite présentant une fréquence de résonance très stable. En outre, puisqu'un résonateur diélectrique suivant l'invention est agencé de manière que le champ é-15 lectrique à haute fréquence ne pénètre pas dans la couche d'air dans la partie de contact des deux éléments diélectriques, la fréquence de résonance n'est pas modifiée par la variation de cette couche d'air, même si l'état de la couche d'air peut être modifié au cours du temps ou sous l'effet d'une oscillation méca-20 nique. En outre, on peut effectuer une compensation de l'influence de la température sur la fréquence et un réglage précis de fréquence en faisant varier les positions relatives des deux éléments diélectriques dans leur plan de contact. Dans une forme de réalisation du résonateur suivant 1'-25 invention, il est prévu un autre mécanisme de réglage précis pour ajuster les caractéristiques de compensation d'un écart de fréquence dû à une variation de température. La forme fondamentale du résonateur décrite plus haut comporte une surface de contact entre deux éléments diélectriques fondamentaux. A l'extérieur du 30 résonateur, ou plus précisément à l'extérieur des deux autres surfaces du résonateur diélectrique composite, on produit un mode d'oscillation appelé mode évanescent. Dans cette zone à mode éva-nescent, si on considère par exemple le mode TEq-^, l'énergie magnétique est bien plus puissante que l'énergie électrique du mode 35 d'oscillation. L'invention a été établie par la détection du phénomène décrit plus haut. Suivant l'invention, au moins un élément métallique réglable est prévu dans la zone de mode évanescent à l'extérieur du résonateur afin de régler l'intervalle entre l'élément métallique 40 et la surface de résonateur de telle sorte que l'énergie magnêti- 71 42247 12 2115402 que contenue dans un élément diélectrique soit réglée pour contrôler son influence sur l'oscillation de résonance du résonateur et pour permettre un réglage précis de l'écart de fréquence dû à une variation de la température. 5 Dans les modes de réalisation de l'invention décrits plus haut, on peut compenser un écart de fréquence de quelques MHz dans une bande de 10 GHz dans une gamme de variations de température compris^-^'C et +80°C. Cependant, en appliquant seulement le principe fondamental de l'invention, il est difficile de 10 compenser un écart de fréquence d'une façon plus précise, c'est-à-dire avec moins de 1 MHz. La Fig. 15 représente un mode préféré de réalisation de l'invention dans lequel une bande formant une voie de transmission 71 est disposée entre des plaques de blindage extérieures 73 15 et 75 avec interposition de supports 77 et 79 en matière isolante de faible constante diélectrique, telle que celle connue sous la dénomination commerciale "Téflon". Un résonateur diélectrique composite fabriqué suivant le principe fondamental de l'invention et qui comprend des éléments diélectriques 81 et 83 en forme de 20 disque plat ou de cube est disposé à côté de la bande 71 et est supporté sur un bloc porteur 85 pourvu d'une cavité 85a. Des trous taraudés 87 et 89 sont ménagés dans les plaques de blindage 73 et 75 en regard du résonateur diélectrique comprenant les éléments 81 et 83. Des tiges métalliques filetées 91 et 93 sont vis-25 sées dans les trous 87 et 89 de manière que la distance entre chaque surface supérieure des tiges 91 et 93 et les éléments diélectriques respectifs 81 et 83 puisse: être modifiée par déplacement des tiges métalliques 91 et 93 dans la direction représentée par des flèches sur le dessin. Il est à noter que l'épaisseur 30 de la partie inférieure de la cavité 85a délimitée par le bloc porteur 85 doit être suffisante pour supporter les éléments diélectriques 81 et 83 et qu'on doit également veiller à ne pas gêner le vissage de la tige métallique 93» La Fig. 16 représente un circuit électrique équivalent 35 du mode de réalisation de la Fig. 15. Une impédance supérieure observée à partir de l'élément diélectrique 81 présentant une impédance caractéristique Z^ pour le côté supérieur, le côté-air, est inductive dans le cas du mode d'oscillation TEq-^. La composante inductive de l'impédance Z&1 diminue lorsque la tige 91 est 40 rapprochée de l'élément diélectrique 81. En conséquence, l'impé- 71 42247 13. 2115402 dance considérée à partir de l'élément diélectrique 81 dans la zone supérieure évanescente prend une valeur plus faible et en correspondance l'énergie magnétique dans l'élément diélectrique 81 augmente. Le même effet s'applique à l'impédance inférieure 5 considérée à partir de l'élément diélectrique 83 présentant l'impédance de caractéristiques sur le côté inférieur, c'est-à-dire le côté-air. D'autre part, la puissance du champ électrique dans la direction circonférentielle de l'élément diélectrique est tou-10 jours en relation particulière avec la puissance H du champ ma-gnétique dans la direction axiale de l'élément diélectrique. Lorsque la puissance de champ électrique E^ dans le résonatetir diminue en fonction d'une augmentation du champ magnétique, l'énergie de champ électrique dans les deux éléments diélectriques est con-15 centrée à l'intérieur de l'élément diélectrique et en dehors des tiges métalliques 91 et 93» Si on utilise les matières diélectriques dont les constantes diélectriques relatives respectives augmentent et diminuent en réponse à une augmentation de la température, par exem-20 pie TiOg et LiNbO^, pour former les éléments diélectriques 81 et 83, l'énergie magnétique dans l'élément diélectrique 81, c'est-à-dire dans TiOg, augmente tandis que l'énergie électrique dans le même élément diélectrique 81 diminue lorsque la tige métallique 91 est rapprochée de l'élément diélectriqu^Sl. Cela équivaut à un 25 cas où on suppose que la densité de l'élément diélectrique 81 formé de TiÛ2 diminue. Il en résulte que l'influence de l'élément diélectrique 81 sur la fréquence de résonance diminue et que par conséquent la variation de fréquence engendrée par une augmentation de la tem-30 pérature dans le résonateur est décalée en direction des fréquences inférieures lorsque la température croît. Ainsi le gradient de température de la fréquence de résonance est négatif dans ce réglage. Inversement, si la tige métallique 93 est déplacée en direction de l'élément diélectrique 83, l'énergie magnétique con-35 tenue dans l'élément 83 a tendance à augmenter et l'influence de cet élément 83 sur la fréquence de résonance diminue de sorte que, lorsqu'on utilise pour l'élément diélectrique 83 LiïTbO^ présentant une constante diélectrique relative qui augmente avec la température, l'écart de fréquence dû à une augmentation de la tent-40 pérature du résonateur est décalé vers les fréquences inférieures 71 42247 2115402 lorsque la température augmente. En conséquence, le gradient de température de la fréquence de résonance est positif dans ce réglage. En résumé, suivant qu'on déplace dans ce réglage la ti-5 ge 91 en direction de l'élément diélectrique 81 ou bien la tige 93 en direction de l'élément diélectrique 83, le gradient de température de résonance du résonateur diélectrique composite peut être réglé dans un sens négatif ou positif. Pour maintenir la fréquence de résonance à une valeur 10 constante en-dessous d'une certaine température, la tige 93 doit être éloignée de l'élément diélectrique 83 lorsque la tige 91 est rapprochée de l'élément diélectrique 81, et inversement. Le premier réglage rend le gradient de température de la fréquence de résonance négatif tandis que le second réglage rend le gradient 15 positif. La Fig. 17 représente des courbes caractéristiques pour différentes valeurs de la distance entre la tige respective et l'élément diélectrique correspondant lorsque la fréquence de résonance est réglée à une valeur constante. La distance h-^ entre 20 l'élément diélectrique 81 et la tige 91 et la distance hg entre l'élément diélectrique 83 et la tige 93 sont exprimées par un rapport faisant intervenir le diamètre 2a des éléments diélectriques 81 et 83. Sur la Fig. 17, on a représenté respectivement en abscisses et en ordonnées les valeurs h-^a et hg/2a. Ce graphi-25 que donne des courbes de fréquence constante pour différentes combinaisons de ces valeurs. Sur cette figure, le paramètre Xq indiqué pour chaque courbe est obtenu par multiplication de la constante de propagation dans l'espace libre par le rayon a de l'élément diélectrique. Un lieu P du gradient de température à la 30 fréquence de résonance nulle a été tracé en reliant les points centraux des courbes. Le gradient de température de la fréquence de résonance prend une valeur négative lorsque les valeurs de distances h^/2a et hg/2a sont placées dans une zone située au-dessus du dit lieu P et désignée par le terme "négatif" et le 35 gradient prend une valeur positive lorsque les deux valeurs sont situées dans une zone située en-dessous du lieu P et désignée par "positif". Suivant l'invention, comme décrit plus haut, la distance entre la tige métallique et l'élément diélectrique est réglée 40 de manière que l'écart de la fréquence de résonance dû à une va 71 42247 15. 2115402 riation de "température puisse être compensé en fonction des caractéristiques thermiques des éléments diélectriques. Le résultat expérimental de la compensation suivant l'invention est maintenant comparé avec le résonateur diélectrique 5 de type connu. Cette comparaison est indiquée sur la Fig. 18 où la courbe en tirets I représente une caractéristique de température d'un résonateur diélectrique de type connu utilisant seulement du TiOg alors que la courbe en trait plein II représente la caractéristique correspondant à un résonateur diélectrique compo-10 site du type représenté sur la Fig. 13. Une comparaison des courbes I et II montre clairement que le décalage de la fréquence de résonance sous l'effet d'une variation de température dans le résonateur diélectrique composite est bien inférieur à celui qui se produit dans le résonateur diélectrique de type connu. En outre, 15 on a trouvé qu'en utilisant le résonateur diélectrique composite de la Fig. 15, le décalage de la fréquence de résonance était limité à moins de 200 kHz dans la plage de températures comprises entre -20°C et +80°C dans une bande de fréquence de 10 GHz par un réglage approprié des deux tiges métalliques 91 et 93, la courbe 20 caractéristique de température correspondant à ce mode de réalisation étant indiquée sur la Fig. 19. La Fig. 20 représente une application de l'invention à un guide d'ondes. Sur la Fig. 20, un résonateur diélectrique composite est formé de deux éléments diélectriques 101 et 103 ayant 25 une forme plane, cylindrique ou cubique et dont l'axe est perpendiculaire aux surfaces latérales (surfaces E) 105 et 107 du guide d'ondes. Ce résonateur formé par les deux éléments 101 et 103 est supporté sur la surface inférieure (surface H) 109 de ce guide d'ondes 100 par l'intermédiaire d'un socle 111 constitué d'une 30 matière isolante céramique présentant une faible constante diélectrique relative. Dans des positions où les axes des deux éléments diélectriques 101 et 103 coupent les surfaces E désignées par 105 et 107, des tiges métalliques réglables 113 et 115 sont prévues pour modifier respectivement les distances entre les élé-35 ments diélectriques 101 et 103 et les tiges 113 et 115» Les modes de réalisation de l'invention précédemment décrits concernent des filtres de re^'et de bande. D'autre part, pour réaliser un filtre à bande passante en utilisant une ligne de transmission en forme de bande, on peut agencer un résonateur 40 diélectrique composite selon l'invention de la manière indiquée 71 42247 16. 2115402 sur les Fig. 21 et 22. En référence aux Fig. 21 et 22, un résonateur diélectrique composite formé de deux éléments diélectriques 121 et 123 est placé dans une zone de couplage de deux bandes de transmission 125 et 127 dont les parties d'extrémité sont court-5 circuitées et qui sont disposées entre deux plaques de blindage 129 et 131 en étant maintenues à l'aide d'un bloc porteur 133 formé d'une matière isolante présentant une constante diélectrique relativement faible. Le dit bloc porteur I33 est pourvu d'une cavité 135 munie d'une cloison séparatrice mince 137 placée entre 10 l'élément diélectrique 123 et la cavité 135• Les plaques de blindage 129 et 131 sont pourvues de trous taraudés 139 et 14-1 dans des parties des plaques 129 et 131 en regard des éléments diélectriques 121 et 123. Des tiges métalliques filetées 14-3 et 145 sont vissées dans les trous 139 et 141 des plaques de blindage 15 129 et 131 de manière à être déplacées en direction des éléments diélectriques 121 et 123. Dans le cas où on réalise un filtre du type à bande passante en utilisant un guide d'ondes, un résonateur diélectrique composite du type représenté sur la Fig. 20 est placé dans un 20 guide d'ondes utilisé au-dessous de la fréquence critique qui est relié à des circuits d'entrée et de sortie. Suivant le perfectionnement apporté par l'invention, on peut également réaliser un réglage précis de la compensation de l'influence de la température sur la fréquence de résonance en 25 faisant varier la distance entre les tiges métalliques et les é-léments diélectriques. Lorsqu'on utilise un mode TEq^ dans le résonateur diélectrique composite suivant l'invention, un courant induit sur la plaque de blindage s'écoule dans la direction circulaire de la tige métallique de sorte qu'on n'obtient aucune 30 perte de conduction sous l'effet du courant de réglage de la tige métallique. Il est ainsi possible d'effectuer tm réglage précis de la compensation en température de la fréquence de résonance sans réduire la valeur du facteur Q. En outre, l'invention a pour effet avantageux de per-35 mettre le réglage du gradient de température de la fréquence de résonance ainsi que la fréquence de résonance proprement dite, c'est-à-dire qu'il est possible de régler un gradient de température égal à zéro pour une fréquence donnée. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et décrits ci-dessus mais en 40 couvre au contraire toutes les variantes. 71 42247 i7. 2115402 REVENDICATIONS. 1. Résonateur diélectrique composite comprenant au moins deux éléments diélectriques différents présentant des coefficients thermiques de constante diélectrique relative de sens 5 opposés, les éléments diélectriques étant combinés sur une surface de contact afin de former un résonateur, caractérisé en ce que le mode d'oscillation dans le résonateur est choisi de façon à a-voir une composante de champ électrique de haute fréquence orientée parallèlement à la dite surface de contact entre les deux é- 10 léments diélectriques. 2. Résonateur diélectrique composite suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les deux éléments diélectriques sont formés respectivement de TiOg et LiNbO^. 3. Résonateur diélectrique composite suivant la reven- 15 dication 1, caractérisé en ce que les éléments diélectriques sont formés d'éléments cubiques empilés. 4. Résonateur diélectrique composite suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments diélectriques sont formés d'éléments en forme de disques plats empilés. 20 5. Résonateur diélectrique composite suivant la reven dication 1, caractérisé en ce que les éléments diélectriques sont formés de deux plaques coaxiales en forme de disques. 6. Résonateur diélectrique composite suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments diélectriques sont 25 formés de deux éléments cylindriques coaxiaux. 7. Résonateur diélectrique composite comprenant au moins deux éléments diélectriques différents présentant des coefficients thermiques de constante diélectrique relative de sens opposés, des éléments diélectriques étant fixés sur une surface 30 de contact de façon à former un résonateur, caractérisé en ce que le mode d'oscillation dans le résonateur est choisi de manière à produire une composante de champ électrique de haute fréquence o-rientée essentiellement parallèlement à la dite surface de contact entre les deux éléments diélectriques et en ce qu'il est prévu, 35 en outre, au moins une tige métallique placée à proximité étroite et en regard d'une surface extérieure du résonateur afin de régler l'intervalle entre la tige métallique et la surface du résonateur pour contrôler la composante de champ magnétique dans les éléments diélectriques. 40 8. Résonateur diélectrique composite suivant la reven 71 42247 18 21 15402 dication 7» caractérisé en ce que les matières diélectriques sont respectivement constituées par du TiOg et du LilTbO^. 9. Résonateur diélectrique composite suivant la revendication 7» caractérisé en ce que deux tiges métalliques sont 5 disposées de façon réglable en regard des surfaces du résonateur afin de contrôler la composante de champ magnétique dans les éléments diélectriques, 10. Résonateur diélectrique composite suivant la revendication 7» caractérisé en ce que les deux tiges métalliques sont 10 vissées de façon réglable dans deux plaques de blindage constituant l'enveloppe extérieure du résonateur, 11. Résonateur diélectrique composite Comprenant au moins deux éléments diélectriques différents présentant des coefficients thermiques de constante diélectrique relative de sens 15 opposés, les éléments diélectriques étant fixés ensemble par une surface de contact de façon à former un résonateur, le résonateur étant fixé sur un support faisant partie d'une cavité ménagée dans une plaque de blindage faisant partie de la paroi extérieure du résonateur et deux tiges métalliques étant disposées de façon 20 réglable afin de pouvoir être déplacées dans une direction axiale dans la plaque de blindage et dans une autre plaque de blindage opposée afin de pouvoir régler les distances entre les surfaces supérieures des tiges métalliques et les surfaces du résonateur, caractérisé en ce qu'on choisit un mode d'oscillation du résona-25 teur de manière à produire une composante de champ électrique de haute fréquence orientée dans une direction essentiellement parallèle à la dite surface de contact entre les deux éléments diélectriques. 12. Résonateur diélectrique composite suivant la reven-30 dication 11, caractérisé en ce qu'il est prévu deux plaques de blindage parallèles dans chacune desquelles est vissée la tige métallique de manière à pouvoir permettre un mouvement axial en direction des surfaces extérieures du résonateur et en ce qu'il est prévu un circuit de transmission en forme de bande entre les 35 deux plaques de blindage, avec interposition d'éléments porteurs formés d'une matière isolante de faible constante diélectrique.