Brevet FR2488056A1 — publié le 19820205

L'invention se rapporte aux circuits hyperfré- quence et plus particulièrement à un résonateur accor- dable utilisable dans de tels circuits, filtres hyper- fréquence accordables ou guides d'onde hyperfréquence. Les résonateurs coaxiaux accordables utilisés actuellement pour réaliser des filtres hyperfréquence accordables sont généralement constitués d'un doigt mé- tallique creux formant pince, fixe par rapport à la paroi du filtre ou du guide dans lequel il est placé, et d'un doigt métallique mobile à l'intérieur de ce doigt creux, qui permet de réaliser -l'accord souhaité. Un certain nombre d'inconvénients sont inhérents à cette structure. D'abord, le contact entre les deux doigts métalliques, la pince et le doigt mobile, est localisé. Or dans les résonateurs destinés par exem- ple à des filtres agiles en fréquence, c'est-à-dire conçus pour travailler dans une grande gamme de fréquen- ce, l'accord variable obtenu par coulissage du doigt mobile dans la pince conduit à une détérioration progres- sive des surfaces de contact tell-e qu'après, un cer- tain nombre de réglages, le résonateur n'est plus utili- sable car le contact est devenu de trop mauvaise quali- té. De plus, le coefficient de surtension d'un tel ré- sonateur n'est pas uniforme dans toute la gamme d'ac- cord. Enfin, en même temps que varie la susceptance du résonateur, la longueur électrique de la ligne varie également. L'invention a pour objet un résonateur coaxial accordable, utilisable dans les circuits accordables, filtres ou susceptances de guides, qui ne présente pas les inconvénients sus-mentionnés. Suivant l'invention, un résonateur accordable comportant un doigt métallique creux, fixe par rapport une paroi à laquelle il est fixé,et un plongeur métal- lique mobile à l'intérieur du doigt creux,est principa- lement caractérisé en ce que le doigt creux et le plon- geur mobile sont isolés électriquement l'un de l'autre par une fine couche de matériau diélectrique formant couche de glissement entre le doigt creux et le plongeur mobile. L'invention sera mieux comprise et d'autres ca- ractéristiques apparaîtront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées. La figure 1 est le schéma d'un mode de réalisa- tion du résonateur coaxial accordable suivant l'invention. La figure 2 représente le schéma électrique équi- valent du résonateur coaxial accordable représenté sur la figure 1. Sur la figure 1 a été représenté un résonateur, dont la structure est celle d'une cavité coaxiale réen- trante, c'est-à-dire qui comporte une cavité de section circulaire ou rectangulaire, d'axe XX,1, comportant un doigt réentrant 2 de même axe que la cavité 1. Pour permettre l'accord, la longueur de doigt réentrant peut être modifiée. Pour cela un plongeur mo- bile 3 est susceptible de prolonger le doigt réentrant 2 lorsqu'il est poussé au moyen d'un poussoir 4 cou- lissant dans une cavité 6, le doigt réentrant 2 étant creux. Ce plongeur est un plongeur métallique, mais le glissement du plongeur dans le doigt réentrant est assu- ré par une couche intermédiaire 5 constituée d'un maté- riau diélectrique à faibles pertes formant isolant entre le doigt 2 et le plongeur 3. Cette couche intermédiaire est, dans le mode de réalisation représenté sur la fi- gure 1, une couche qui enrobe le plongeur métallique 3. Cette couche peut être constituée d'un matériau diélec- trique organique déposé par projection ou d'une feuille de diélectrique collée. Cette couche peut également être une feuille de papier collée ou une simple couche de colle. Le matériau choisi pour constituer la couche intermédiaire doit être déposable en couche fine adhé- rant au métal formant le plongeur (ou le doigt fixe) pour former une couche de 1/100e à 1/10e de mm. De plus du point de vue électrique le matériau doit avoir une permittivité assez faible (Er 4) et n'introduire que de faibles pertes (tg& faible). En effet si la permittivité Er est trop grande, la longueur de la ligne s'éloigne de la longueur théo- rique X lors de la variation de position du plongeur, Xétant la longueur d'onde utilisée, et le TOS de la ligne varie alors avec la fréquence d'accord. Parmi les matériaux utilisables, il est possible de citer à titre d'exemple non limitatif, le polytétra- fluoréthylène (Téflon), le polyester (type Mylar), et les matériaux type résines époxydes, silicones. La couche intermédiaire peut, au lieu de recou- vrir le plongeur, recouvrir la paroi interne du doigt réentrant creux, par chemisage. Le rôle de cette couche intermédiaire -st mul- tiple: elle évite le contact électrique localisé mé- tal-métal existant antérieurement dans les résonateurs accordables entre le doigt réentrant et le plongeur mobile; elle augmente sensiblement le coefficient de surtension Q du résonateur, car le court-circuit à l'extrémité de la ligne est mieux ramené par cette meilleure terminaison. Cette couche permet également, en évitant le grippage dû au contact mécanique direct entre le doigt réentrant creux et le plongeur mobile, d'augmenter sen- siblement le longévité des circuits utilisant de tels résonateurs. Enfin, cette couche permet de rendre l'accord plus facile à réaliser en donnant une meilleure repro- ductibilité au point de contact, du fait de la stabilité mécanique du dispositif. Cette structure de résonateur permet de réaliser facilement des filtres hyperfréquence réglables, fixes ou accordables en fréquence, en onde TEM, sous la coupu- re. Par exemple un filtre 4 pôles, constitué de quatre cavités coaxiales réentrantes formant résonateurs en sé- rie, couplées par iris et travaillant à une fréquence moyenne de 2,5 GHz a permis d'obtenir une variation de 3/0 autour de la fréquence nominale pour la variation d'accord en conservant au filtre de bonnes qualités dans toute cette bande d'accord, et en particulier un coeffi- cient de surtension Q = 3000 (la bande étant de 20 MHz à 3 dB). A titre de comparaison, un filtre analogue réa- lisé avec des résonateurs mettant en oeuvre des con- tacts à pinces métal-métal ne permet d'obtenir qu'un coefficient de surtension de l'ordre de 1500 à 1600. La fréquence haute de la gamme d'accord est don- née lorsque le plongeur affleure à l'extrémité du doigt creux et la fréquence d'accord dé"roît lorsque l'enfon- cement du plongeur dans la cavité augmente. Le schéma électrique équivalent du résonateur représenté sur la figure 1 est représenté sur la figure 2. La cavité 1 et le doigt réentrant 2 forment une ligne coaxiale de longueur fixe, fermée par un court-circuit fixe constitué par l'anneau 10. Cette ligne a une impé- dance Z1. La cavité 1 et le plongeur métallique 3, dans sa partie prolongeant le doigt réentrant 2 forment une seconde ligne coaxiale ouverte à son extrémité, d'impé- dance Z2. La longueur de cette ligne de prolongement étant variable, la fréquence d'accord est variable. Le plongeur métallique 3 forme par ailleurs avec le doigt réentrant 2, isolés l'une de l'autre par la couche in- termédiaire 5, une troisième ligne coaxiale de très fai-' blé impédance Z3. Une capacité C1 dues aux discontinuités entre ces trois lignes a été également représentée sur le schéma électrique. Le piston 4 prévu pour le réglage de l'enfonce- ment du plongeur intervient pour sa part de la manière suivante il forme avec la cavité dans laquelle il cou- lisse une quatrième ligne coaxiale de très haute impé- dance Z4; une capacité de discontinuité C2 représentant la transition entre la troisième ligne et cette quatrième ligne coaxiale. Lorsque la partie de ce piston en contact mécanique avec la paroi de la cavité 6 est également en contact électrique avec cette paroi, cette ligne est fer- mée par un court-circuit. Il est également possible de prolonger cette ligne par une autre ligne de très basse impédance Z5 en circuit ouvert, une capacité C3 de dis- continuité représentant la transition entre la quatriè- me ligne et cette autre ligne. L'invention n'est pas limitée aux modes de réa- lisation décrits en liaison avec les figures. En parti- culier le résonateur décrit l'a été en liaison avec une cavité coaxiale de structure réentrante dans le but de réaliser des filtres accordables. Mais le même résona- teur peut être utilisé comme plongeur variable dans un guide pour constituer une susceptance variable. REVENDICATIONS 1. Résonateur accordable comportant un doigt métallique creux (2), fixe par rapport à une paroi à la- quelle il est fixé, et un plongeur (3) mobile à l'inté- rieur du doigt creux (2), caractérisé en ce que le doigt- creux (2) et le plongeur mobile (3) sont isolés électri- quement l'un de l'autre par une fine couche de matériau diélectrique (5) formant couche de glissement entre le doigt creux et le plongeur mobile. 2. Résonateur selon la revendication 1,,caracté- risé en ce que la couche de matériau diélectrique (5) recouvre le plongeur mobile (3). 3. Résonateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la couche de matériau diélectrique (5) recouvre la paroi interne du doigt métallique creux (2). 4. Résonateur selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la couche de matériau diélectrique a une permittivité faible. 5. Circuit hyperfréquence comportant, pour former un filtre hyperfréquence accordable, au moins un résona- teur accordable selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le filtre hyperfréquen- ce accorCâable étant formé de plusieurs cavités, chaque cavité forme avec un résonateur accordable associé une cavité de structure coaxiale réentrante. 6. Circuit hyperfréquence comportant un guide hyperfréquence à la paroi duquel est fixé au moins un résonateur accordable selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4 formant dans ce guide une susceptance variable.