Brevet FR2510326A1 — publié le 19830128

FILTRE PASSE-BANDE A RESONATEURS LINEAIRES OUVERTS A LEURS DEUX EXTREMITES La présente invention se rapporte aux filtres passe bande réalisés au moyen de résonateurs linéaires ouverts à leurs deux extrémités, tels que les résonateurs en épingle à cheveux (hair pin resonator dans la littérature anglo-saxonne) aussi appelés résonateurs en U, et tels que les résonateurs droits, formés par un tronçon droit de ligne Il est rappelé à ce sujet que ces résonateurs, aussi appelés résonateurs en,2 étant ouverts à leurs deux extrémités, résonnent sur une fréquence correspon- dant, dans le filtre, à une longueur d'onde 71 égale au double de la longueur électrique du résonateur; la bande passante du filtre est centrée sur cette fréquence de résonance. D'une façon générale pour les problèmes de filtrage et en particu- lier pour les filtres à résonateurs linéaires ouverts à leurs deux extrémités quand, à une fonction passe-bande, doit être adjointe une fonction coupe- bande par exemple pour éliminer une fréquence indésirable, un filtre coupe-bande est placé en série avec le filtre passe-bande Ceci a Pinconvénient de nécessiter deux filtres et donc de prendre de la place et de coûter cher. La présente invention a pour but c'éviter d'avoir à utiliser deux filtres. Ceci est obtenu en intégrant une fonction de coupe-bande dans un filtre passe-bande existant. Selon l'invention, un filtre passe-bande à N résonateurs linéaires (H 1,H 4) ouverts aux deux extrémités, dits résonateurs en (n: entier positif;: longueur d'onde moyenne de la bande passante dans le filtre), est caractérisé en ce que, à au moins un des résonateurs en; 2 (H 1,H 4) est connecté, au voisinage de son milieu, c'est-à-dire là o le champ électrique a sa valeur minimale, un résonateur annexe (P 1,P 4) dont la fréquence de résonance est une fréquence à rejeter par le filtre. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques appa- raîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent: 10326 les figures 1 à 4 des schémas de filtres selon Pinvention, la figure 5 une vue détaillée d'un filtre selon l'invention, la figure 6 un graphique relatif, en partie, au filtre selon la figure 5. Sur les différentes figures les éléments correspondants portent les mêmes repères. La figure I est une vue schématique d'un filtre passe-bande réalisé à l'aide de résonateurs en U Ce filtre comporte deux lignes d'accès A 1 A 2, parallèles en elles et, entre ces deux lignes, cinq résonateurs en U H 1 à H 4, dont les barres verticales des U sont parallèles aux lignes A 1 A 2 La longueur des résonateurs en U, H 1 à H 4, est de 2 (À étant la longueur d'onde correspondant à la fréquence moyenne de la bande passante du filtre passe-bande) Aux résonateurs H 1 et H 4 sont associés respectivement deux résonateurs en U, Pl P 4, dont la longueur est égale à -2 (G' étant une longueur d'onde correspondant à une fréquence à rejeter dans le filtre). Dans le filtre selon la figure l comme d'ailleurs dans les filtres qui vont être décrits par la suite, les accès tels que A et A 2 et les résonateurs tels que H 1 à H 4 et Pl P 4 sont constitués par des dépôts métalliques disposés sur Pune des faces d'un substrat diélectrique dont l'autre face est recouverte d'une feuille métallique formant plan de masse Le substrat diélectrique et la feuille métallique n'apparaissent pas sur la figure I par souci de simplification. Le schéma de la figure 1, sans les résonateurs Pl et P 4 e correspond à un filtre passe-bande de type classique Dans un tel filtre, le coefficient de couplage éxistant entre deux résonateurs est défini par la distance qui les sépare, par leur largeur de ligne et par la distance qui sépare les deux branches d'un même résonateur Les résonateurs étant ouverts à leurs deux extrémités leur fréquence de résonance est la fréquence correspondant à la longueur d'onde) dans le filtre, o 'À est comme indiquée ci-avant égale au double de la longueur des résonateurs H 1 àH 4. Une fonction coupe-bande a été obtenue dans le filtre selon la figure l par les deux résonateurs en U, Pl et P 4, placés respectivement au dos des résonateurs H 1 et H 4, dest-à-dire placés de manière à avoir la 2 510326 barre horizontale du U commune avec celle des résonateurs H et H 4 * Ainsi disposés à l'endroit o le champ électrique est à sa valeur minimale dans les résonateurs H 1 et H, les résonateurs Pl et P 4 n'apportent pratiquement pas de modification des caractéristiques du filtre passe- bande obtenu grâce aux résonateurs H à H 4; et ces résonateurs Pl et P 4 se comportent comme un filtre coupe-bande mis en série avec le filtre passe-bande. Une autre possibilité de réalisation du filtre selon Invention est donnée par la figure 2 qui est un schéma ne se différenciant de celui selon la figure l que par le fait que les résonateurs Pl et P 4 sont remplacés par des résonateurs de longueur inférieure, P'1, P'4, mais aux extrémités desquels sont respectivement branchés deux condensateurs variables Cl, C 4 réglés de manière à donner aux ensembles P'1 Cl et P'4 C 4 une longueur électrique égale à la demi longueur d'onde N' dont il a été question à l'occasion de la figure l (, \' longueur d'onde dans le filtre correspondant à la fréquence à rejeter par le filtre). La figure 3 est le schéma d'un filtre selon Pinvention qui se distingue du filtre de la figure 1 par le remplacement des résonateurs Pl P 4 de type en U par deux résonateurs simples Q 1 Q 4 respectivement connectés, à l'une de leurs extrémités, sensiblement au milieu de la barre horizontale des résonateurs H 1 et H 4 Ces résonateurs simples Q 1 et Q 4 sont constitués par des morceaux de ligne de longueur 4 o ' est la longueur d'onde dans le filtre correspondant à la fréquence à rejeter Un exemple concret de réalisation d'un tel filtre est donné à laide des figures Set 6. L'invention ne s'applique pas uniquement aux filtres de type passe- bande à résonateurs en U, elle s'applique également comme le montre la figure 4 à des filtres passe-bande à lignes parallèles La figure 4 montre un tel filtre; ce filtre comporte une ligne d'entrée A et une ligne de sortie A 2 parallèles entre elles et entre ces lignes quatre résonateurs droits, L 1 à L 4, de longueur égale à A\ ( A longueur d'onde correspondant à la fréquence moyenne de la bande passante du filtre), ouverts à leurs deux extrémités Quatre résonateurs simples Q 1 à Q 4 de longueur égale à -^ rejeter par ce filtre) sont respectivement reliés, à l'une de leurs extré- 2 510326 mités, au milieu des résonateurs droits L à L Là encore, comme dans le 14 L cas des figures précédentes, les résonateurs ajoutés (Q 1 à Q 4) amènent une fonction coupe-bande à la fréquence correspondant à la longueur d'onde ? ' Egalement, comme dans le cas des figures précédentes, ces résonateurs ajoutés sont branchés au milieu des résonateurs donnant la fonction passe-bande, c'est-à-dire là o le champ électrique a sa valeur minimale, de manière à ne pas perturber la fonction passe-bande du filtre. La figure 5 est une vue détaillée d'un filtre selon l'invention correspondant au type représenté par le schéma de la figure 3; une échelle graduée de O à 1 cm est placée à côté du filtre pour montrer le rapport d'agrandissement du dessin. Sur la figure 5 est représenté un boîtier l dont le couvercle a été enlevé pour montrer l'intérieur A ce boîtier I sont associées deux prises de raccordement 11, 12 de type coaxial A l'intérieur du boîtier se trouve une plaque diélectrique 2 sur laquelle sont disposées les lignes constituant respectivement: deux lignes d'accès du filtre, AI, A 2, parallèles entre elles et respectivement reliées au conducteur intérieur des prises Il et 12, six résonateurs en U, H 1 à H 6, disposés entre les lignes d'accès A 1 et A 2 et dont les barres verticales sont parallèles à ces mêmes lignes, et deux résonateurs simples, Q 1 et Q 6, respectivement reliés à Pune de leurs extrémités au milieu des résonateurs en U, H 1 et H 6, il est à noter que, dans cette réalisation, à l'inverse de ce qui a été dessiné sur la figure 3, les résonateurs Q 1 et Q 6 ne sont pas droits comme les résonateurs Q 1 et Q 4 mais sont courbés de manière à ne pas nécessiter un substrat de dimensions plus importantes que le substrat nécessaire à la réalisation des lignes d'accès A et A 2 et des résonateurs en U H 1 à H 6. Sur la figure 5 apparaissent également deux court-circuits, K 1 et K 2, connectés respectivement entre la ligne d'accès A 1 et le résonateur H 1 et entre la ligne d'accès A 2 et le résonateur H 6; ces court-circuits ont été étudiés pour réaliser une adaptation de l'impédance du filtre en fonction du circuit dans lequel ce filtre est destiné à être monté. En plus de ce qui apparaît sur la figure 5 le filtre comporte sur la face cachée du substrat diélectrique 2 une feuille métallique électrique- ment reliée au boîtier 1 et servant de plan de masse; le conducteur 2 510326 extérieur des fiches 11 et 12 est également relié électriquement au boîtier 1. La figure 6 est un graphique montrant l'affaiblissement A amené, en fonction de la fréquence, par le filtre selon la figure 5 (courbe G 1 en traits continus) et montrant l'affaiblissement apporté par le filtre passe- bande selon l'art connu correspondant au filtre de la figure 5, c'est-à-dire sans les résonateurs Q 1 et Q 6 (courbe G O en traits interrompus) La courbe G O montre que le filtre classique (sans les résonateurs Q 1 et Q 6) présente une bande passante, centrée sur une fréquence moyenne de 825 M Hz, qui est la bande passante utile du filtre, c'est-à-dire la bande passante pour laquelle il a été conçu; ce filtre classique présente également une bande passante dont la fréquence inférieure se situe à 1200 M Hz et qui constitue une bande passante parasite qui peut être gênante dans certaines applications La courbe G 1 de la figure 6 montre que l'adjonction des résonateurs Q 1 et Q 6 aux autres éléments du filtre de la figure 5 permet d'éliminer cette bande passante parasite en réalisant une fonction coupe-bande. D'autres réalisations de circuits passe-bande peuvent être envisa- gées sans sortir du cadre de l'invention C'est ainsi que, par exemple, dans le cas de la figure 1 des résonateurs identiques aux résonateurs Pl et P 4 peuvent être associés aux résonateurs H 2 et H 3 De même pour réaliser la fonction de coupe-bande il est possible de connecter sur certains des résonateurs en (H 1 H 2 H> de la figure 1 ou de la figure 3 des résonateurs en U de longueur 2 et sur d'autres de ces résonateurs en des résonateurs simples en 2 4 I 4 noter également que, au lieu des condensateurs variables C 1 et C 4 de la figure 2, peuvent être montés des condensateurs fixes obtenus en même temps et de la même façon que les résonateurs, c'est-à-dire par dépôt métallique sur une plaquette ou à partir d'une plaquette métalisée dont une partie de la couche métallique a été retirée par attaque chimique ou mécanique; ces condensateurs fixes sont alors constitués d'une rangée de languettes parallèles disposées entre les branches du U des résonateurs P'1 et P', perpendiculairement à ces branches, deux languettes successives étant respectivement solidaires des deux branches du U. 2 510326 D'une façon générale le nombre de résonateurs destinés à adjoin- dre une fonction coupe-bande prédéterminée dans un filtre passe-bande à résonateurs linéaires, peut être choisi entre 1 et n, N étant le nombre de résonateurs définissant la fonction passe-bande du filtre considéré; le choix du nombre et de la position des résonateurs destinés à adjoindre la fonction coupe-bande est un moyen d'agir sur la forme de la courbe de réponse du filtre. 10326 REVENDICATIONS I Filtre passe-bande à N résonateurs linéaires (H 1-H 4) ouverts aux deux extrémités, dits résonateurs en) (n: entier positif; /1 longueur d'onde moyenne de la bande passante dans le filtre), caractérisé en ce que, à au moins un des N résonateurs en 72 (HI M 4) est connecté, au voisinage de son milieu, c'est-à-dire là o le champ électrique a sa valeur minimale, un résonateur annexe (Pl,P 4) dont la fréquence de résonance est une fréquence à rejeter par le filtre. 2 Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que, p étant le nombre des résonateurs annexes (p: entier au plus égal à n), au moins un des p résonateurs annexes (P,P 4) est un résonateur en U de longueur électrique 2, o v 'est la longueur d'onde dans le filtre correspondant à la fréquence à rejeter, et en ce que le résonateur annexe est connecté au résonateur en 7 par la barre horizontale de son U. 3 Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que, p étant le nombre des résonateurs annexes (p: entier au plus égal à n), au moins un des p résonateurs annexes est un résonateur simple (Q 1 Q 4), formé d'un élément de ligne de longueur électrique ? 2, o 2 'est la longueur d'onde dans le filtre correspondant à la fréquence à rejeter, et en ce que le résonateur simple est connecté, par l'une de ses extrémités, au résonateur en