Brevet FR2547116A1 — publié le 19841207

HUR/DUP i PROCEDE D'AJUSTAGE NOTAMMENT EN FREQUENCE D'UN FILTRE IMPRIME EN LIGNE "MICROBANDES", ET FILTRE OBTENU PAR CE PROCEDE La présente invention concerne les filtres en éléments à constantes réparties, tels que les filtres imprimés en lignes "microbande". L'invention concerne plus particulièrement un procédé d'ajus5 tage, notamment en fréquence d'un filtre imprimé en lignes "microbande", et le filtre obtenu par ce procédé. De tels filtres, dont un exemple est illustré sur la figure l, comprennent un support diélectrique, sur lesquels ont été, par exemple gravées, des métallisations Ces métallisations peuvent 10 avoir différentes formes. Il est important de pouvoir ajuster en fréquence de tels filtres. Il est connu d'ajuster en fréquence de tels filtres, de diverses manieres Une première façon consiste à faire varier la longueur des microbandes, par exemple en coupant une partie de ces microbandes 15 avec un scalpel Cette façon d'ajuster un filtre a le grave inconvénient d'être irréversible Ceci est particulièrement grave dans le cas o l'on a dépassé la valeur d'ajustage voulue De plus, en coupant une partie de ces microbandes avec un scalpel on risque d'endommager le support sur lequel elles sont déposées, ce qui peut 20 entraîner une variation immédiate de ses caractéristiques électriques et une dégradation chimique à la longue Une autre façon d'ajuster en fréquence les filtres imprimés en lignes microbande, illustrés sur la figure 1, consiste à souder des condensateurs aux extrémités des bandes Le procédé objet de la présente invention 25 permet l'ajustage de filtre, ne présentant pas ces inconvénients. L'invention a principalement pour objet un procédé d'ajustage des caractéristiques électriques d'un filtre à constantes réparties caractérisé par le fait que l'on dépose au moins un matériau diélectrique d'une géométrie donnée. 25471 1 6 L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ciaprès et des figures annexées, données comme des exemples non limitatifs, parmi lesquels: la figure 1, est une vue de dessus d'un filtre à constantes 5 réparties, équipé d'un dispositif d'ajustage en fréquence de type connu; la figure 2, est une vue de dessus et en coupe d'un filtre à constantes réparties comportant un dispositif d'ajustage selon l'invention; la figure 3, est une vue d'une autre réalisation du dispositif d'ajustage en fréquence selon l'invention; la figure 4, est une figure explicative. Sur les figures I à 4, les mêmes références désignent les mêmes éléments. Sur la figure 1, on peut voir un filtre à constantes réparties à doigts alternés, appelé filtre interdigité Le filtre comprend, gravés sur un support diélectrique I des microbandes 2, 3 et 4 Les microbandes 2 et 3 constituent respectivement l'entrée et la sortie électrique du filtre Les microbandes 4 constituent des résonateurs 20 permettant le filtrage Des extrémités des microbandes 4 sont mises à la masse 6 Le filtre illustré sur la figure 1 est un filtre passebande Il peut être intéressant d'ajuster la fréquence centrale d'un tel filtre Cet ajustage peut être rendu nécessaire par des tolérances de fabrication, par exemple la variation de la constante diélectrique 25 du support I ou la variation de son épaisseur Les variations de la fréquence centrale du filtre peuvent aussi provenir de la gravure des microbandes 2, 3 et 4 Pour ramener la fréquence centrale f à une valeur désirée fo on soude aux extrémités des microbandes 4 des condensateurs 5 Ces condensateurs 5 sont placés entre les ex30 trémités des microbandes 4 et la masse 6 Ceci permet d'ajuster en fréquence le filtre. Ce type d'ajustage présente de nombreux inconvénients La mise en oeuvre est longue et délicate vu le nombre de condensateurs 5 La technologie mixte comportant des constantes réparties et des 2547 16 constantes localisées présente des problèmes d'adaptation La fiabilité du filtre est diminuée par la soudure du condensateur 5. Sur la figure 2, on peut voir un exemple de filtre passe-bande selon l'invention Le filtre est appelé du type en épingle à cheveux, 5 car il comporte des résonateurs 7 microbande en U propageant le signal, dont la forme rappelle celle des épingles à cheveux Les microbandes 2 et 3 en forme de L constituent respectivement l'entrée et la sortie électrique du filtre Sur les microbandes est placé un élément 8 diélectrique La présence d'un élément 8 a pour 10 conséquence de modifier le comportement du filtre L'invention se propose d'utiliser ces modifications du comportement du filtre pour effectuer un réglage soit pour modifier le comportement d'un même filtre durant son exploitation, soit pour ajuster un filtre, par exemple à une fréquence centrale prédéterminée pour s'affranchir 15 d'une dispersion des fréquences centrales due à des trop grandes tolérances de fabrication Ces tolérances de fabrication sont provoquées notamment par la variation des propriétés diélectriques du support 1 sur lequel sont gravés les microbandes Avantageusement, l'élément 8 est constitué d'un diélectrique à faible perte, comme par 20 exemple le PTFE (polytétrafuoro-éthylène) Avantageusement l'élément 8 a une épaisseur constante Avantageusement l'élément 8 a une largeur constante dans le plan des résonateurs 2, 3 et 70 Dans la suite du brevet les microbandes qui constituent les résonateurs 2, 3, 4 et 7 porteront la référence 9 Dans une variante de réalisation 25 illustrée par la figure 2 b, l'élément 8 est un ruban parallélépipède rectangle Dans une autre variante de réalisation illustrée par la figure 2 c la largeur de l'élément diélectrique 8 diminue à mesure que l'on s'éloigne des microbandes 9 Cette géométrie de l'élément 8 minimise la désadaptation de la propagation des ondes due à la 30 transition air-diélectrique Avantageusement le ruban 8 est disposé perpendiculairement aux résonateurs du filtre Avantageusement le ruban 8 est déposé sur tous les résonateurs du filtre Avantageusement, on dépose le ruban 8 de façon à respecter la symétrie de la distribution des lignes des champs du filtre Sur la figure 2, ceci a 25471 16 été réalisé en superposant l'axe de symétrie du filtre avec l'axe de symétrie du ruban 8, qui recouvre tous les résonateurs 7 Ceci facilité la prévision de l'influence du ruban 8 sur le comportement du filtre Ainsi le déplacement en fréquence de la courbe de filtrage 5 s'éffectue sans que celle ci ne change d'allure Le filtre de la figure 2 a est un filtre passe-bande, à bande passante étroite L'invention est particulièrement intéressante pour les filtres de ce type ayant par exemple le rapport de la bande-passante à 3 décibels sur la fréquence centrale inférieure à 0,1 o En effet les valeurs de l'ajus10 tage sont limitées par les matériaux diélectriques actuellement disponibles Pour de tels filtres, on arrive à obtenir un déplacement en fréquence de la courbe de filtrage sans que celle ci ne change d'allure. Le mode de réalisation du filtre qui suit n'est donné qu'à titre 15 d'exemple. Le filtre est réalisé à partir d'un substrat 1 en PTFE chargé de céramique vendue par la Société ROGERS sous la référence DUROID 6010 La constante diélectrique est de 10,5 + 0,25 et l'épaisseur = 1,27 + 0,05 mm Le substrat comporte sur ses deux 20 faces un dépôt de cuivre de 35 um On opère sur un de ces dépôts de cuivre la gravure des microbandes, l'autre dépôt constituant la masse du filtre Le filtre de la figure 2 a une fréquence centrale de O 1000 M Hz et une bande passante pour une atténuation de 3 décibels de 50 M Hz Avantageusement le filtre est recouvert d'un capot, par 25 exemple en acier inoxydable Le capot permet de refermer à la masse les lignes de champ qui ne sont pas captives du substrat diélectrique Le capot ménage par exemple un espace de 3 mm au dessus du motif du filtre Ainsi il améliore le rejet des fréquences hors bande, tout en ayant une influence négligeable sur la position 30 de la fréquence centrale Avantageusement on remplit cet espace avec le ruban 8 L'ajustage du filtre s'opère en sélectionnant la largeur L du ruban 8 Le ruban 8 est constitué par un diélectrique à faible perte par exemple les PTFE vendus par DUPONT DE NEMOURS sous la référence téflon TFE 5 de constante diélectrique voisine de 2 L'ajustage s'opère soit en diminuant la largeur du ruban 8, par exemple par des découpes au scalpel jusqu'à obtenir la valeur désirée, soit en ayant un jeu de ruban 8 des diverses largeurs Le ruban 8 de largeur désirée est ensuite placé sur le filtre à ajuster. 5 Le réglage ainsi opéré est réversible, car il suffit d'enlever le ruban 8 En cas de dépassement de la valeur de la fréquence centrale désirée, il suffit de remplacer le ruban 8 sans toucher au filtre. Sur la figure 3, on peut voir une variante de réalisation de filtre selon l'invention Dans le dispositif de la figure 3 le dépla10 cement de fréquence est obtenu par la mise en place sur les microbandes 9 d'un ruban 8 de largeur fixe, dont on fait varier l'épaisseur soit par usinage, soit par empilement d'un certain nombre de plaquettes élémentaires diélectriques 10, 11, 12 Dans une variante de réalisation les plaquettes 10, 11, 12 ntont pas la même 15 constante diélectrique L'ajustage s'opère alors, non seulement par l'épaisseur et le nombre des plaquettes, mais aussi par leur disposition dans l'empilement L'influence des plaquettes diélectriques 10, 11, 12 est liée à la distance les séparant des microbandes Ainsi, le fait de placer les plaquettes à grande constante diélectrique près 20 des microbandes 9 augmente la valeur des corrections apportées par l'ajustage. La figure 4 est, une figure illustrant le résultat des ajustages obtenus avec le dispositif dé la figure 2 En abscisse 13 on a porté des fréquences en M Hz En ordonnée 14 on a porté les pertes 25 d'insertion en décibels La courbe 16 représente les pertes d'insertion en fonction de la fréquence du filtre sans le ruban 8 La fréquence centrale (A) du filtre équipé de son couvercle est de 1025 M Hz La courbe 17 représente les pertes d'insertion en fonction de la fréquence du filtre équipé d'un ruban PTFE d'une largeur d'un 30 centimètre La fréquence centrale (B) du filtre est alors de 1013 M Hz La courbe 18 représente les pertes d'insertion en fonction de la fréquence d'un filtre équipé d'un ruban PTFE d'une largeur de 2 cm La fréquence centrale (C) du filtre est alors de 999 M Hz Pour les corrections faibles, illustrées dans cet exemple le déplacement 25471 16 de la fréquence centrale est proportionnel à la largeur de la barrette, avec une sensibilité dans l'exemple illustré de 13 M Hz par cm Dans l'exemple illustré l'ajustage de la fréquence centrale est possible jusqu'à au moins 3 % Ceci permet de se mettre à l'abri des 5 dispersions de fabrication, dues principalement au substrat et dont l'influence sur la fréquence centrale du filtre pour par exemple le DUROID 6010 est de l'ordre de + 1,5 %. ; 4751 6 REVENDICATIONS 1 Procédé d'ajustage des caractéristiques électriques d'un filtre à constantes réparties caractérisé par le fait que l'on dépose au moins un matériau diélectrique ( 8, 10 S 11, 12) d'une géométrie donnée. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la géométrie désirée est obtenue par découpe des matériaux diélectriques ( 8, 10, 11, 12. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la caractéristique électrique ajustée est la fréquence 10 centrale du filtre. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'ajustage' est obtenu par le choix de l'épaisseur du matériau diélectrique ( 8, 10, 11, 12). Procédé selon l'une quelconque des revendications précé15 dentes caractérisé par le fait que lajustage est obtenu par le choix de la largeur du matériau diélectrique. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que lajustage est obtenu par le choix des constantes diélectriques des matériaux diélectriques ( 8, 10, 11, 20 12). 7 Filtre obtenu par le procédé selon une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que le matériau diélectrique déposé a une épaisseur sensiblement constante. 8 Filtre obtenu par le procédé selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que le matériau diélectrique déposé a une largeur sensiblement constante. 9 Filtre obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé par le fait que le matériau diélectrique est déposé perpendiculairement aux résonateurs ( 2, 3, 4,s 30 7). Filtre obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé par le fait que le matériau diélectrique est déposé sur tous les résonateurs ( 2, 3, 4, 7). 11 Filtre obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé par le fait que le dépôt du 5 matériau diélectrique respecte la symétrie de la distribution des lignes de champ du filtre. 12 Filtre obtenu par le procédé selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé par le fait que la largeur des matériaux diélectriques ( 8, 10, 11, 12) déposés sur les résonateurs ( 2, 10 3, 4, 7 diminue à mesure que l'on s'éloigne des microbandes ( 9).