Brevet FR2511548A1 — publié le 19830218

FILTRE COUPE-BANDE A STRUCTURE COAXIALE La présente invention se rapporte à un filtre coupe-bande compor- tant un guide d'onde coaxial fermé à ses deux extrémités et N résonateurs diélectriques disposés dans le guide d'onde coaxial. De tels filtres sont connus dans le domaine des hyperfréquences. Dans ces filtres connus les résonateurs sont, chacun, disposés d'un côté du conducteur interne du guide d'onde, généralement le même côté pour tous les résonateurs, et sont rendus solidaires de la paroi interne du conducteur externe, par exemple par un support fixé à cette paroi ou par une vis de réglage de la position du résonateur, vis qui traverse le conducteur externe du guide d'onde coaxial. Ces filtres coupe-bande connus présentent l'inconvénient de ne pas couper une large bande de fréquences. La présente invention a pour but de remédier à ce défaut en proposant des filtres coupe-bande d'une largeur de bande nettement supérieure à la largeur de bande des filtres connus. Ceci est obtenu par un filtre dans lequel la disposition des résonateurs permet un couplage efficace au guide d'onde coaxial par l'intermédiaire du mode dipolaire électrique TM 11. Selon linvention, un filtre coupe-bande comportant un guide d'onde coaxial fermé à ses deux extrémités et N résonateurs (n entier positif) disposés dans le guide d'onde coaxial, est caractérisé en ce que les résonateurs sont percés, de part en part, d'un trou à travers lequel passe le conducteur interne du guide coaxial. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéris- tiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent: la figure I une vue d'un filtre selon l'invention, dont certaines parties ont été retirées pour montrer l'intérieur, la figure 2 une vue en coupe du filtre de la figure 1. La figure I montre un filtre à structure coaxiale dont une partie du boîtier a été retirée et 'autre coupée pour permettre de voir les éléments internes. 11548 Le filtre selon la figure I est réalisé à partir d'un guide d'onde coaxial, 1, d'axe longitudinal, YY, dont le conducteur interne 10 est raccordé, à ses deux extrémités, respectivement aux conducteurs inter- nes, 60, 70, de deux prises coaxiales 6 et 7 Le conducteur externe 11 du guide coaxial a, à ses extrémités, la section de sa paroi interne qui va en diminuant; ainsi sont constitués deux tronçons d'adaptation, 12, 13, pour adapter l'impédance du guide à celle des conducteurs coaxiaux auquel il est prévu d'être branché par ses prises 6 et 7 Ce conducteur externe Il est en fait constitué de deux parties symétriques par rapport au plan de la figure 1; l'une, 110, de ces deux parties apparaît sur la figure 1 tandis que l'autre a, comme indiqué plus avant, été retirée pour montrer l'intérieur du filtre. Deux plaques, 4, 5, vues en coupe selon un plan qui est le plan de la figure 1, sont percées respectivement de deux trous 40, 60 à travers lesquels passent les conducteurs internes des prises 6, 7; ces deux plaques sont vissées en bout du guide Quant aux prises 6 et 7 elles sont, elles- mêmes, vissées respectivement dans les plaques 4, 5, formant ainsi, avec ces plaques et le conducteur externe 11 du guide 1, un boîtier fermé dont les surfaces internes sont argentées. Deux résonateurs diélectriques 2, 3 en titanate de zirconium de permittivité 36 amènent une fonction de coupe-bande dans le guide coaxial 1 Ces résonateurs se présentent sous la forme de cylindres creux de diamètre extérieur sensiblement égal au triple du diamètre de leur trou intérieur et au double de leur épaisseur Ces résonateurs sont disposés de telle sorte que leur axe longitudinal soit confondu avec l'axe longitudinal YY du guide d'onde coaxial 1, c'est-à-dire de telle sorte que le-conducteur interne du guide d'onde traverse le trou des résonateurs Deux entretoises, , 30, en verre organique de permittivité 2, en forme de manchon cylindrique, sont intercalées entre le conducteur interne 10 du guide 1 et, respectivement, les résonateurs 2 et 3. La figure 2 est une vue en coupe réalisée selon un plan de coupe perpendiculaire en XX au plan de la figure 1; ce plan de coupe est perpendiculaire à l'axe longitudinal YY du guide d'onde coaxial 1 et passe par le résonateur 2 La figure 2 montre quatre éléments concentriques: au centre le conducteur interne 10 du guide coaxial, l'entretoise 20 de diamètre interne sensiblement égal au diamè- tre du conducteur interne 10, le résonateur 2 dont la diamètre du trou est sensiblement égal au diamètre extérieur de Pentretoise, et le conducteur externe Il du guide coaxial 1 avec ses deux parties, 110 et 111; ce conducteur externe présente, du moins en dehors des tronçons d'adaptation 12 et 13 (voir figure 1) un diamètre intérieur nettement supérieur au diamètre extérieur du résonateur 2 et donc également du résonateur 3 (voir figure 1). Tels qu'ils ont été décrits et représentés les résonateurs 2 et 3 ne sont pas en contact avec le conducteur externe 11 du guide coaxial 1 et un matériau de faible permittivité (entretoises 20 et 30) est intèrposé entre chacun d'eux et le conducteur interne 10 du guide; cette disposition est destinée à minimiser les pertes par effet Joule dans le filtre, étant entendu qu'il est possible de réaliser des filtes selon Pinvention o les résonateurs seraient en contact avec l'un ou Pautre ou les deux conduc- teurs du guide coaxial. Sur la figure 2 ont également été représentées, en traits inter- rompus avec une flèche, les lignes du champ magnétique, H, qui corres- pondent à la propagation selon le mode TM 011 dans le guide coaxial et qui assurent le couplage entre le guide et les résonateurs quand ils sont à leur fréquence de résonance. Dans le filtre qui vient d'être décrit, comme d'ailleurs dans le cas des filtres coupe-bande classiques, la distance entre les résonateurs est de l'ordre de 3 X g o Àg est la longueur d'onde, dans le guide d'onde, correspondant à la fréquence moyenne de la bande coupée par le filtre et o X g est égal à la longueur (fonde >X, dans Pespace libre, correspondant à la fréquence moyenne de la bande coupée par le filtre, lorsque le guide est un guide coaxial comme cest le cas pour le filtre décrit. A titre indicatif le filtre qui a été décrit à Paide des figures 1 et 2 a une longueur hors-tout d'environ 15,5 cm Ce filtre, tel qu'il a été conçu, permet d'obtenir un affaiblissement de 56 décibels dans une bande de 400 M Hz centrée sur une fréquence de 3 850 M Hz. Il est à noter que la largeur de bande du filtre coupe-bande selon les figures 1 et 2 peut être modifiée en changeant le couplage entre les résonateurs et le guide d'onde coaxial; ce changement peut être obtenu par une modification du diamètre du trou intérieur des résonateurs: plus ce diamètre est proche de celui du conducteur interne du guide cdonde coaxial et plus la largeur de la bande coupée est importante. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple décrit ou aux variantes suggérées ci-avant C'est ainsi que le filtre peut ne comporter qu'un seul résonateur ou peut en comporter trois et même plus; dans ce dernier cas deux résonateurs cons;écutifs seront distants d'environ 3 X X étant, comme indiqué plus avant, la longueur d'onde, dans Pespace libre, correspondant à la fréquence moyenne de la bande coupée par le filtre De même les entretoises 20, 30 intercalées entre les résonateurs 2, 3 et le conducteur interne 10 (voir figures 1 et 2) peuvent, par exemple, être remplacées par des entretoises disposées entre les résonateurs et le conducteur externe 11 du guide coaxial. 251154 & REVEN l DICATIONS 1 Filtre coupe-bande comportant un guide d'onde coaxial ( 1) fermé à ses deux extrémités et N résonateurs (n entier positif) ( 2, 3) disposés dans le guide d'onde coaxial, caractérisé en ce que les résona- teurs ( 2, 3) sont percés, de part en part, d'un trou à travers lequel passe le conducteur interne ( 10) du guide coaxial. 2 Filtre selon Id revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'isolement ( 20, 30) pour isoler électriquement les résonateurs des conducteurs interne ( 10) et externe (Il) du guide d'onde coaxial. 3 Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens disolement sont des entretoises en matériau diélectrique à faible permittivité, intercalées entre chaque résonateur ( 2, 3) et le conducteur interne ( 10) du guide d'onde coaxial ( 1). 4 Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le conducteur interne du guide coaxial étant un cylindre de diamètre d et les résonateurs des résonateurs tubulaires de diamètre interne D (avec D> d), une entretoise tubulaire en diélectrique de faible permittivité sépare chaque résonateur du conducteur interne du guide coaxial, cette entretoi- se ayant des diamètres intérieur et extérieur sensiblement égaux respecti- vement à d et D. 5 Filtre selon la revendication l o N est au moins égal à 2, caractérisé en ce que la distance entre deux résonateurs consécutifs ( 2, 3) est de l'ordre de 3,o \ est la longueur d'onde, correspondant à la fréquence moyenne de la bande coupée par le filtre.