Brevet FR2521785A1 — publié le 19830819

CIRCUIT REACTIF POUR CORRECTEUR HYPERFREQUENCE DE TEMPS DE PROPAGATION DE GROUPE La présente invention se rapporte à un circuit réactif pour correcteur hyperfréquence de temps de propagation de groupe et concerne plus spécialement l'égalisation en phase de la réponse en transmission d'un filtre passe-bande L'invention se rapporte également aux correcteurs de temps de propagation de groupe équipés d'un tel circuit réactif. Il est connu de réaliser des correcteurs de temps de propagation de groupe avec des circuits réactifs comportant: un guide d'ondes fonctionnant sous la coupure et fermé à chacune de ses extrémités des résonateurs disposés dans ce guide et constitués de deux tiges métalliques en regard formant des éléments capacitifs, réglables par déplacement de l'une des tiges et soit une antenne d'excitation placée perpendiculaire- ment à l'axe longitudinal du guide et en court-circuit avec la paroi du guide à son extrémité, soit une boucle d'excitation Le mode de propaga- tion dans le guide d'ondes est alors le mode TE 10 si le guide est rectangulaire et T Eil si le guide est circulaire Les correcteurs de temps de propagation de groupe comportant de tels circuits réactifs amènent des pertes importantes. Il est également connu de réaliser des correcteurs de temps de propagation de groupe avec des circuits réactifs comportant des cavités résonnantes couplées entre elles; les cavités sont des cavités à fréquence réglable et l'accès du dispositif est constitué par une antenne disposée dans l'une des cavités Ce type de circuit réactif est souvent assez volumineux et sa fabrication difficile et donc onéreuse en raison, en particulier, des éléments de couplage entre cavités. La présente invention a pour but de proposer des circuits réactifs permettant de réduire les inconvénients énoncés ci-avant. Ceci est obtenu principalement en réalisant des circuits réactifs à l'aide de guides d'ondes travaillant sous la fréquence de coupure et dans lesquels sont disposés des résonateurs diélectriques Ici, ainsi que dans la suite de la description et dans les revendications, quand il est question de guide d'ondes qui travaillent au-dessous de leur fréquence de coupure, il est entendu que leur fréquence de travail peut être non seulement inférieure à leur fréquence de coupure mais également, égale, voir même légèrement supérieure, étant donné que les phénomènes de propagation dans ces guides ne varient pas brusquement au passage de la fréquence de coupure. La présente invention sera mieux comprise et d'autres caracté- ristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent: la figure 1 le schéma de principe d'un circuit de filtrage avec son correcteur de temps de propagation de groupe, , la figure 2, les courbes de réponse en fréquence d'un filtre, d'un circuit réactif et d'un filtre corrigé, les figures 3 et 4 des vues en coupe d'un circuit réactif selon l'invention. La figure 1 est un schéma de principe de la correction du temps de propagation de groupe d'un filtre passe-bande, 1, par un correcteur comportant un circulateur hyperfréquence, 2, et un circuit réactif, 3. Si FP est la fréquence centrale de bande passante du filtre 1, un signal appliqué sur l'entrée E du filtre I subit un retard de phase (temps de propagation de groupe), quand il traverse ce filtre, qui est de la forme de la courbe Cf de la figure 2; cette courbe Cf donne le temps de propagation de groupe, t, du filtre I en fonction de la fréquence F. La figure 1 montre que le signal de sortie du filtre I est appliqué au premier accès, 21, du circulateur 2 Le circulateur 2 est un circulateur à quatre accès dont le deuxième accès est chargé par le circuit réactif 3 et dont le quatrième accès est chargé par une résistance R. Le fonctionnement du correcteur de temps de propagation de groupe, 2-3, selon la figure I est le suivant Le signal appliqué à l'accès 21 du circulateur est transmis à l'accès 22; le circuit réactif 3 réfléchit le signal qu'il reçoit sur son entrée et le signal ainsi réfléchi est transmis par le circulateur 2 vers son troisième accès, 23; ce troisième accès constitue la sortie, S, du correcteur de temps de propagation de groupe; le circuit réactif 3 est étudié de telle sorte que son temps de propagation de groupe, additionné au temps de propagation de groupe du filtre 1, conduise à un temps de propagation de groupe de l'ensemble filtre 1 plus correcteur 2-3, aussi proche que possible d'une valeur constante ou, tout au moins, plus proche d'une valeur constante que celui du filtre 1 seul. Ceci est illustré sur la figure 2 o, sur le même graphique que la courbe Cf de temps de propagation de groupe du filtre 1, est représentée la courbe C de temps de propagation de groupe relative au circuit réactif 3 r et la courbe Cs de temps de propagation de groupe de l'ensemble filtre plus correcteur. Il est à noter que les circuits réactifs dont la courbe de temps de propagation de groupe est du genre de la courbe Cr sont des circuits sélectifs qui peuvent être assimilés à un circuit formé d'une inductance et d'une capacité en parallèle. Les figures 3 et 4 montrent, respectivement en coupe longitudi- nale et en coupe transversale un exemple de réalisation de circuit réactif selon l'invention. La figure 3 représente un circuit réactif, 3, qui comporte un guide d'ondes rectangulaire 4 fermé à ses deux extrémités par des plaques métalliques rectangulaires 30, 31 La plaque rectangulaire 30 est traver- sée, sensiblement en son centre, par une fiche isolante 50, elle-même traversée par une antenne, 5, dirigée selon l'axe longitudinal XX du guide d'ondes et, donc, suivant la direction de propagation des ondes dans le guide. Dans le guide d'ondes 4 sont disposés, l'un derrière l'autre sur l'axe XX, deux résonateurs diélectriques 6, 7, cylindriques, en titanate de zirconium, vendus dans le commerce par la Société THOMSON- CSF sous la référence E 2036 (catalogue D C M) et présentant une constante diélectrique de 36 Ces résonateurs sont collés sur un support, 60, 70, lui- même collé à sa partie inférieure sur le fond du guide 4; les supports , 70 sont des cylindres creux, en polyméthacrylate de méthyl, de constante diélectrique égale à 2,5. Au-dessus de chacun des deux résonateurs diélectriques, et selon l'axe commun au résonateur et à son support, est placé un élément de réglage 6162, 71-72 pour le réglage de la fréquence de résonance des résonateurs Ces éléments de réglage sont constitués par un disque en diélectrique 61, 71 et une vis en diélectrique 62, 72 Les disques 61, 71 ont l'une de leurs faces tournée vers le résonateur auquel ils sont associés et leur autre face collée à la vis à laquelle ils sont associés; ces disques sont fabriqués en un mélange de titanate de zirconium et de grenat d'yttrium, de constante diélectrique égale à 15, que l'on trouve dans le commerce sous la référence E 1015 (catalogue D C M de la Société THOMSON-CSF). Les vis 62-72 traversent la paroi supérieure 41 du guide d'ondes 4, à travers un trou fileté et permettent ainsi de régler la distance séparant le disque du résonateur auquel il est associé Il est à noter que le paroi supérieure 41 du guide d'ondes 4 forme un couvercle pour une boîte dont les côtés sont constitués par les trois autres parois du guide d'ondes et par les plaques 39, 31 soudées à ces trois autres parois; ce couvercle est fixé sur la botte au moyen de vis qui n'apparaissent pas sur la figure. La figure 4 est une coupe transversale du circuit réactif, 3, selon la figure 3, effectuée à mi-longueur du guide d'ondes 4 Sur cette figure apparaissent les parois du guide d'ondes 4, le résonateur 7 équidistant des deux parois verticales du guide d'ondes, le support 70 et l'élément de réglage 71-72. Sur les figures 3 et 4 les proportions entre les différentes parties constitutives du circuit réactif 3 ont été respectées; à titre d'élément de comparaison, la largeur du guide d'ondes rectangulaire, telle qu'elle apparatt sur la figure 4, est de 30 mm. Le circuit réactif 3 qui vient d'être décrit, a été conçu pour fonctionner à une fréquence moyenne de 4,9 G Hz, c'est-à-dire pour fonctionner à des fréquences sous la fréquence de coupure du guide d'ondes 4 Cela permet, grâce à l'utilisation de résonateurs diélectriques de relativement faibles dimensions, d'obtenir un circuit réactif de faible encombrement Cela permet également, en raison de la position de l'antenne 5 selon l'axe longitudinal XX du guide d'ondes, d'exciter le mode TM 1 dans le guide d'ondes et d'amener ainsi les résonateurs diélectriques, 6 et 7, à résonner suivant le mode TM 011; en effet pour exciter le mode TM Il dans le guide d'ondes il faut que l'antenne 5 soit disposée selon l'axe longitudinal du guide et il est à remarquer que la configuration des lignes du champ du mode guidé TM t 1 permet d'exciter le mode TM, dans le résonateur 6; comme par ailleurs un résonateur résonnant selon le mode TM Noit est assimilable à un dipôle électrique et qu'un dipôle électrique placé dans un guide d'ondes excite tous les modes du guide d'ondes qui ont une composante de champ électrique parallèle à la direction du dipôle, donc notamment le mode TM,,, il en résulte que la transmission d'énergie 252 1785 entre les résonateurs 6 et 7 se fait par l'intermédiaire des champs de ce mode. Pour le mode TM ll les résonateurs présentent un grand coeffi- cient de surtension, qui est de l'ordre de 6 000 à 4,9 G Hz, ce qui fait que le circuit réactif présente de faibles pertes d'insertion. A titre indicatif les pertes dues au circuit réactif décrit ci-avant sont de l'ordre de 0,4 d B dans la bande des fréquences de travail, c'està- dire la bande 4,9 G Hz + 16,5 M Hz. Par ailleurs des mesures ont été effectuées avec un correcteur de temps de propagation de groupe 2,3 o le circuit réactif était celui décrit ciavant et o le circulateur était composé de deux circulateurs à trois accès vendus par la Société THOMSON-CSF sous la référence TBC 541 (catalogue D C M) Le premier circulateur TBC 541 a son premier accès qui constitue l'accès 21 du circulateur 2 (voir figure 1) et son deuxième accès qui constitue l'accès 22 du circulateur 2; quant au second de ces circulateurs à trois accès il est réuni par son premier accès au troisième accès du premier circulateur TBC 541 et a ses deuxième et troisième accès qui constituent respectivement les accès 23 et 24 du circulateur 2 (voir figure 1). Ces mesures ont fait apparaître que le temps de propagation de groupe est passé de + 2 n S à + 0,5 n S sur une largeur de bande de 33 M Hz et de + 4 n S à + 2 n S sur une largeur de bande de 42 M Hz, ces bandes étant centrées sur la fréquence de 4,9 G Hz. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple décrit c'est ainsi que les dimensions et les caractéristiques des diverses parties du circuit réactif peuvent être adaptées aux résultats recherchés et en particulier à d'autres bandes de fonctionnement De même le nombre de résonateurs peut être supérieur à deux, étant entendu que le guide d'ondes devra être allongé et que, pour un guide rectangulaire, la position des résonateurs selon l'axe XX devra être compatible avec un mode de propagation de type TM 1 I dans le guide et un mode de résonnance de type TM 011 pour les résonateurs Il est également possible d'utiliser, à la place de guides rectangulaires, des guides circulaires; dans ce cas l'antenne 252 1785 reste disposée selon l'axe longitudinal XX du guide et le guide fonctionne au-dessous de sa fréquence de coupure, ce qui entraîne un mode de propagation de type T Mo 01 et un mode de résonnance de type TM Ol. REVENDICATIONS 1 Circuit réactif pour correcteur hyperfréquence de temps de propagation de groupe, caractérisé par la combinaison d'un guide d'ondes ( 4) travaillant au-dessous de sa fréquence de coupure, d'une antenne d'excitation ( 5) placée à l'une des extrémités du guide d'ondes, selon l'axe longitudinal (XX) du guide d'ondes, d'un court-circuit ( 31) à l'autre extrémité du guide d'ondes et d'au moins deux résonateurs diélectriques ( 6, 7) disposés en série entre l'antenne et le court-circuit. 2 Circuit réactif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à chaque résonateur diélectrique est associé un élément de réglage comportant une pièce diélectrique ( 61, 71) disposée dans le guide d'ondes, au voisinage du résonateur associé à l'élément de réglage, et une vis ( 62, 72) solidaire de la pièce diélectrique, traversant de part en part la paroi du guide d'ondes et permettant, par vissage, de régler la distance entre le résonateur et la pièce diélectrique. 3 Correcteur de temps de propagation de groupe, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit réactif ( 3) selon l'une des revendications précédentes.