Brevet FR2346868A1 — publié le 19771028

La présente invention concerne les filtres de séparation d'ondes électromagnétiques selon la bande de fréquences à laquelle elles appartiennent. Ils sont destinés à diriger lténergie entrant dans un premier canal vers un deuxième ou un troisième canal selon qu'elle appartient ou non à une bande de fréquences déterminées. De tels filtres sont utilisés dans les systèmes de cosmunication multiplex. Le systeme est réciproque et permet alors la réunion de canaux. Une telle structure utilise un premier et second coupleurs de jonction à -3 dB entre les canaux d'entrée et de sortie de l'énergie et deux filtres identiques reliant ces deux coupleurs. Chacun des filtres peut être constitué par un ensemble de cavités ou cellules, le nombre des cellules étant fonction des performances électriques désirées, alignées et couplées les unes aux autres par des iris. On sait également réaliser des coupleurs à -3 dB au moyen de deux tronçons de guides d'ondes, de section rectangulaire, disposés côte à côte et présentant une paroi de séparation commune percée d'orifices. Les difficultés rencontrées dans la réalisation d'une structure de filtre de séparation de caractéristiques électriques excellentes, sont d'une part l'assewr blage de pièces portant les cellules pour constituer les filtres, les cavités doivent être parfaitement alignées et soudées entre elles, d'autre part l'assez blage des filtres avec les coupleurs à -3 dB. La présente invention a pour but notamment d'éviter ces inconvénients. Elle a pour objet un filtre de séparation et de réunion d'ondes électromagnétiques, comportant deux coupleurs à -3 dB reliés entre eux par deux filtres identiques, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un bloc métallique comportant une première paire de tranchées de section rectangulaire parallèles et adjacentes et une seconde paire de tranchées de section rectangulaire identique parallèles et adjacentes, disposée dans le prolongement de la première tranchée, ces paires de tranchees étant ouvertes sur une des grandes faces dudit bloc et débouchant respectivement sur deux petites faces opposées dudit bloc, les tranchées d'une même paire communiquant entre elles par une première découpe rectangulaire pratiquée dans la portion de bloc formant une paroi de séparation, ouverte sur la même grande face du bloc, pour constituer un coupleur à -3 dB, et comportant, en outre, entre deux tranchées appartenant respectivement à ladite première et seconde paires, une série de cavités identiques résonnantes constituant un filtre, séparées les unes des autres par des portions dudit bloc formant des paroirs transversales présentant chacune une seconde découpe de couplage, et qu'il est constitué par une plaque métallique solidarisée audit bloc venant recouvrir ladite grande face de ce bloc. D'autres caractéristiques et les avantages de la présente invention apparaî- tront au cours de la description donnée ci-après en regard du dessin ci-annexé dans lequel : - la figure 1 représente un mode préféré de réalisation d'un filtre selon l'invention, - la figure 2 représente un filtre de sélection de canaux de fréquence formés par plusieurs filtres selon la figure 1 montés en cascade. Dans la figure 1, on a représenté un mode préféré de réalisation d'un filtre de séparation selon l'invention. Il est constitué par un bloc métallique 1, de section rectangulaire, par exemple en laiton ou en cuivre stabilisé, portant des tranchées, des cavités et découpes ouvertes sur une même grande face 2 du bloc. Ce bloc 1 porte une première paire de tranchées identiques 3 et 4, adjacentes et parallèles, de section rectangulaire, débouchant sur une première petite face 5 du bloc 1 ; la portion 6 du bloc 1 les séparant constitue une paroi de séparation qui présente une première découpe rectangulaire 7. Cette paire de tranchées 3 et 4 associées à la découpe 7, ou fenêtre, constitue un premier coupleur à -3 dB. Au niveau du fond des tranchées 3 et 4, une saillie 8 rectangulaire est maintenue dans la fenêtre 7 et forme une compensation capacitive de couplage. En regard de la fenêtre 7 les parois externes délimitant les deux tranchées 3 et 4 font saillie intérieurement en 9 et 10 respectivement pour constituer des transformateurs d'adaptation. Ce bloc 1 présente une seconde paire de tranchées 13 et 14 identiques l'une à l'autre et aux tranchées 3 et 4 avec lesquelles elles sont respectivement alignées. Ces tranchées 13 et 14 débouchent sur une seconde petite face du bloc 1 opposée à la face 5. La paroi commune de séparation 16 formée par une portion du bloc 1 présente également une découpe rectangulaire 17, ou fenêtre, une saillie 18 rectangulaire formant une compensation capacitive faisant partie du bloc 1 est maintenue dans cette fenêtre 17, en relief par rapport au fond des tranchées 13 et 14. Les parois latérales extérieures délimitant les tranchées 13 et 14 sont en saillie en 19 et 20 vers l'intérieur des tranchées au niveau de la fenêtre 17 et constituent des transformateurs d'adaptation. La seconde paire de tranchées 13 et 14 et la découpe 17 avec la saillie 18 et les transformateurs d'adaptation 19, 20 constituent un second coupleur à -3 dB. Les deux coupleurs précités sont reliés par des filtres identiques 21 et 22 à plusieurs cellules, ici chacun à trois cellules, formant un filtre double. Chaque filtre 21 et 22 est formé par une suite de cavités identiques, en regard par paire, telles que 23 et 24 alignées avec les deux tranchées 3 et 13 pour le filtre 21 et avec les deux tranchées 4 et 14 pour le filtre 22 et séparées par une paroi commune 31 constituant avec les parois 6 et 16 la portion centrale du bloc 1. Les cavités telles que 23, ou les cavités telles que 24, sont séparées par des parois 25 ou 26, transversales aux tranchées appartenant au bloc 1. Ces parois transversales 25 ou 26 présentent, sur une partie de leur hauteur, des découpes 27 ou 28, rectangulaires débouchant sur la grande face du bloc 1 formant des iris de couplages entre les cavités telles que 23 ou 24, et avec les tranchées 3 et 13, ou 4 et 14. Au fond de chaque cavité 23, 24 débouche l'extrémité d'une vis de réglage 29 ou 30 insérée, dans une gorge à bord fileté, à partir du dessous du bloc 1. Ces vis de réglage sont réglables en hauteur et peuvent déborder plus ou moins sur le fond des cavités 23 ou 24 pour déplacer l'accord des filtres 21 et 22. En variante non illustrée, les découpes rectangulaires excentrées sur la hauteur des parois transversales 25 et 26 des cavités, constituant les iris de couplage, peuvent être circulaires et non excentrées. La grande face 2 du bloc 1 présente une légère surépaisseur, dans sa partie médiane 6, 16 et 31 et sur les parties extérieures voisines des tranchées 3, 4 et 13, 14 et des cavités 23, 24 des filtres, limitées par les contours 33 et 34, cette surépaisseur est de l'ordre de 3/100 mm. Le filtre selon la figure 1 comporte en outre une plaque 35 rectangulaire destinée à venir recouvrir la face 2 du bloc 1 ; une feuille d'argent stabilisée 36 est associée à cette plaque 35 et vient s interposer entre la plaque 35 et la face 2 du bloc 1. Cette plaque 35 et la feuille d'argent 36 sont solidarisées au moyen de vis insérées par le dessous du bloc 1 dans des passages 37 et 38 prévus dans le bloc 1 et dans la plaque 35. La feuille d'argent 36 permet de parfaire les contacts électriques déjà établis par les légères surépaisseurs prévues sur la face 2 du bloc 1 tout au long des parties voisines des tranchées, cavités et découpes. Ce filtre de séparation permet de séparer les ondes électromagnétiques selon leurs fréquences. Ainsi si on considère que la voie d'entrée est A, lténergie entrant en A sort sur une première voie de sortie B pour toute la bande passante des filtres 21 et 22 identiques, tandis qu'elle est réfléchie sur une seconde voie de sortie C pour tout le spectre de fréquences hors de la bande passante des filtres 21 et 22. Cette structure monobloc 1 que comporte le filtre de séparation selon la figure 1, réalisée aisément et avec une grande précision mécanique quant aux cotes des tranchées, des cavités et des découpes, par exemple au moyen d'une machineoutil à commandes numériques, ou par moulage, permet d'obtenir des filtres de séparation de très grandes performances, sensiblement identiques à celles déduites de calculs théoriques. De plus une telle réalisation de filtres de séparation est rapide et permet une reproductibilité aisée d'une même structure. Les courts de fabrication sont ici fortement réduits. La réalisation de filtres de séparation, selon la figure 1, permet un montage aisé en cascade pour constituer un filtre de sélection de canaux de fréquences. La figure 2 illustre une telle réalisation. La structure de la figure 2 comporte trois filtres désignés par F1, F2 et F3 tels que celui de la figure 1 montés en cascade, dans la figure 2 des pointillés limitent chacun de ces filtres F1 à F3 constitués dans un bloc unique désigné ici par 40. Dans cette figure 2, les parties constitutives de chacun des filtres F1 à F3 sont analogues à celles du filtre de séparation de la figure 1 et n'ont pas été de ce fait répétées dans cette figure 2, les cavités de ces filtres sont dimensionnées pour effectuer une sélection d'énergie dans des bandes de fréquences différentes. Les liaisons entre les filtres F1 et F2 puis F2 et F3 sont obtenues par des canaux coudés 41 et 42 de même section que celle des tranchées formant l'entrée et les sorties des coup leurs à -3 dB ; ces canaux sont également ouverts sur la grande face considérée du bloc 40. Une plaque non représentée recouvrira cette grande face du bloc 40 comme dans la structure selon la figure 1. Le principe de fonctionnement de cette structure est analogue à celui de la structure de la figure 1, on a désigné dans cette figure 2, par Al l'entrée des ondes électromagnétiques, par B la sortie pour l'énergie de la bande passante du filtre F1 et par C1 la sortie pour l'énergie, hors de cette bande passante, réfléchie par le filtre F1. La sortie C1 est connectée par le canal ou guide 41 à l'entrée A2 du filtre F2 dont la sortie B2 délivre l'énergie appartenant à la bande passante de ce filtre tandis que la sortie C2 délivre l'énergie hors de cette bande passante. Cette sortie C2 est elle-même connectée par le canal ou guide 42 à l'entrée A3 du filtre F3, sa sortie B3 délivre l'énergie pour toute la bande passante de la structure de F3 tandis que sa sortie C3 délivre le spectre de fréquences hors de cette bande passante. Par cette structure intégrée on obtient une sélection successive de l'énergie entrant dans ce filtre selon la bande de fréquence à laquelle elle appartient. La bande des fréquences d'utilisation couvre la gamme de 3 3Ghz à 60 GHz et au dessus, le mode principal rectangulaire étant transversal électrique (TE on). Dans cette réalisation nous noterons que les iris de couplage des cavités de chaque filtrdFdouble dans les filtres de séparation F1 à F3 seront avantageusement constitués par des découpes rectangulaires excentrées selon la réalisation de la figure 1, de telles découpes, ouvertes sur la face supérieure du bloc 40 étant aisées à réaliser. La présente invention a été décrite en regard des réalisations illustrées, il est évident que sans sortir du cadre de la présente invention on peut y apporter des modifications de détail et/ou remplacer certains moyens par d'autres moyens techniquement équivalents. REVENDICATIONS 1/ Filtre de séparation et de réunion d'ondes électromagnétiques, comportant deux coup leurs à -3 dB reliés entre eux par deux filtres identiques, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un bloc métallique comportant une première paire de tranchées de section rectangulaire parallèles et adjacentes et une seconde paire de tranchées de section rectangulaire identique parallèles et adjacentes, disposée dans le prolongement de la première, ces paires de tranchées étant ouvertes sur une des grandes faces dudit bloc et débouchant respectivement sur deux petites faces opposées dudit bloc, les tranchées d'une même paire com muniquant entre elles par une première découpe rectangulaire pratiquée dans la portion de bloc formant une paroi de séparation, ouverte sur la même grande face du bloc, pour constituer un coupleur à -3 dB, et comportant, en outre, entre deux tranchées appartenant respectivement à ladite première et seconde paires, une série de cavités identiques constituant un filtre, séparées les unes des autres par des portions dudit bloc formant des parois transversales présentant chacune une seconde découpe de couplage, et qu'il est constitué par une plaque métallique solidarisée audit bloc venant recouvrir ladite grande face de ce bloc. 2/ Filtre selon la revendication 1 caractérisé par le fait que chaque seconde découpe de couplage est rectangulaire et ouverte sur ladite grande face du bloc pour constituer un iris de couplage rectangulaire excentré. 31 Filtre selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que chaque cavité présente une vis de réglage d'accord insérée, à partir de ladite face opposée à la grande face considérée, à travers le bloc, ladite vis étant réglable en hauteur par rapport au fond de la cavité. 4/ Filtre selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que chaque première découpe englobe une saillie rectangulaire, en relief par rapport au fond des tranchées, appartenant audit bloc, constituant une compensation capacitive de couplage. 5/ Filtre selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que les parois externes des tranchées d'une meme paire font saillie vers l'intérieur des tranchées, en regard de ladite première découpe pour constituer des transformateurs d'adaptation. 6/ Filtre selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que ladite grande face du bloc présente une légère surépaisseur, le long de toutes ses portions voisines desdites tranchées et cavités, avec laquelle ladite plaque vient en bon contact électrique. 7/ Filtre selon la revendication 6 caractérisé par le fait qu'une des grandes faces de ladite plaque est recouverte d'une feuille d'argent stabilisée venant en contact avec ladite grande face considérée dudit bloc. 8/ Filtre selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait qu'il comporte un montage en cascade de plusieurs filtres individuels de séparation formés dans ledit bloc reliés entre eux par des canaux ouverts sur ladite grande face du bloc formant des guides d'ondes coudés de même section que celles des tranchées, en vue d'effectuer une sélection successive de bandes de fréquences données par chacun des filtres individuels de séparation, chaque canal liant une tranchée d'un des coupleurs d'un premier filtre à une tranchée d'un des coupleurs d'un deuxième filtre pour l'injection dans ce deuxième filtre de l'énergie réfléchie par le premier.