Brevet FR2648641A2 — publié le 19901221

FR 2648641 A2 19901221 FR 8908017 A 19890616 FILTRE PASSIF PASSE-BANDE La présente invention concerne deux perfectionnements à un filtre passif passe-bande réalisé en circuit hybride, et constitue une première addition à la demande de brevet français n 88 15 664, déposée le 30 novembre 1988 par la demanderesse. Cette demande de brevet principal décrit un filtre passe-bande représenté sur la partie droite de la figure 1. Il est constitué d'une pluralité de lignes microbandes 6,7,8, parallèles entre elles, dont toutes les extrémités d'un même côté sont réunies au plan de masse 5 porté par la face opposée du substrat dielectrique 4. L'entrée E du signal est appliquée sur la première microbande 6 et la sortie S du signal filtré est recueillie sur la dernière microbande 8. Dans cette série de microbandes, au moins deux lignes microbandes non voisines, donc non couplées par électromagnétisme, sont couplées par une impédance Z, self ou capacité, rapportée sur le substrat. Les distances, par rapport aux points de masse, auxquelles sont connectées l'entrée, la sortie et les connexions de l'impédance, permettent de régler les impédances d'entrée, de sortie et de modifier la forme de la courbe de réponse du filtre. Ce type de filtre passe-bande permet d'obtenir une courbe de réponse pour la bande passante dont les flancs sont relativement abrupts, car l'impédance de couplage annule un terme du dénominateur de l'équation de transfert à travers le filtre. Un premier perfectionnement à ce filtre passe-bande consiste à la munir d'une impédance supplémentaire, à son entrée, qui annule un second terme dans l'équation de transfert, et rend les flancs de la courbe de réponse plus abrupts. Un second perfectionnement consiste A replier le filtre 26486.41 passe-bande sur lui même, à la façon dont on referme un livre. Cela permet d'en faire un composant plus petit, dont les dimensions sont en accord avec son environnement de circuits intégrés ou de composants miniaturisés. De façon plus précise, un premier objet de l'invention consiste en un filtre passif passe-bande, réalisé au moyen de microbandes déposées sur une face d'un substrat diélectrique, comprenant au moins trois microbandes, parallèles entre elles, dont une extrémité est réunie par des moyens appropriés au plan de masse porté par la seconde face du substrat, au moins deux des dites microbandes, non voisines sur le substrat, étant couplées par une impédance Z de couplage, qui est une self ou une capacité, ce filtre étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une première impédance de valeur élevée, en parallèle sur l'entrée du filtre, et une seconde impédance, de correction de l'impédance d'entrée, en série sur l'entrée. Un second objet de l'invention consiste à diviser par deux la longueur du substrat qui supporte le filtre, en le repliant sur lui même, les lignes microbandes étant à l'extérieur du volume formé par le substrat plié en deux. L'invention sera mieux comprise par la description qui suit d'un exemple de réalisation, en accord avec les figures jointes en annexe, qui représentent: - figure 1: vue en plan du filtre passe-bande, constituant un premier perfectionnement à l'invention, - figure 2: vue de 3/4 dans l'espace du filtre, avant et après pliage, constituant un second perfectionnement A l'invention. La partie droite de la figure 1 représente le filtre passe-bande selon l'invention principale. Sur un substrat diélectrique 4, comportant un plan de masse 5, sont déposées, par couches épaisses plutôt que par couches minces, au moins trois lignes microbandes 6,7,8, qui ont une largeur "1" comprise entre 1,5 et 3 mm, et une longueur L = X g/4, Xg étant la longueur d'onde guidée à la fréquence de travail. Ce type de filtre est étudié pour travailler à des fréquences supérieures ou égales à 0,5 GHz. Par des trous métallisés 9, ces microbandes sont réunies par l'une de leurs extrémités au plan de masse 5. Une impédance 12 est réunie par connexions 13 et 14 à deux lignes non voisines 6 et 8, en des points situés à des distances x3 et x4 de l'extrémité des microbandes qui est à la masse. En l'absence de perfectionnements, les distances x1 sur la microbande 6 et x2 sur la microbande 8 commandent les impédances d'entrée et de sortie. Le premier perfectionnement consiste A ajouter à l'entrée E du filtre une double impédance Zl et Z2. L'impédance Z1 est apportée par une microbande 17, plus fine et d'impédance plus élevée que les microbandes 6,7,8 du filtre. Typiquement, elle a environ 200 micromètres de largeur, et une longueur égale à X /4. Contrairement aux autres mlcrobandes, elle n'a pas d'extrémité réunie au plan de masse 5. Connectée en parallèle sur le circuit d'entrée, cette impédance résonne pour la fréquence de rejection. Elle annule un second terme dans l'équation de transfert du filtre, ce qui vient compléter l'action de l'impédance 12 du filtre, qui annule un premier terme. L'impédance 17 peut aussi être réalisée par une ligne et une capacité. L'impédance Z2 corrige la détérioration de l'impédance d'entrée, apportée par Z1. Placée en série entre l'entrée E du filtre, et le point de connexion sur la première microbande 6, elle peut être réalisée soit par une ligne 18, soit par une ligne et une capacité. Les impédances caractéristiques de 17 et 18 sont inter-actives, et calculées pour obtenir la pente et le niveau de réjection souhaités, sur la courbe de réponse du filtre. Le second perfectionnement permet de réaliser un filtre passe-bande encore plus petit que celui de l'invention principale. Sur la partie gauche de la figure 2 est très sommairement représenté un filtre selon l'invention: ne sont rapportés que le substrat 4 avec son plan de masse 5, et trois mlcrobandes 6,7,8, avec une entrée E et une sortie S. Bien entendu, ce filtre pourrait comporter plus de trois bandes, et les impédances 17 et 18 du premier perfectionnement. Bien qu'un tel filtre constitue un progrès en miniaturisation par rapport à l'art connu, il est encore encombrant si on le compare aux puces de circuits intégrés, ou aux puces de composants discrets montables en surface auxquelles il est associé sur un circuit hybride. Le second perfectionnement consiste à couper le filtre selon une ligne 19 qui, perpendiculaire aux microbandes 6,7,8, le sépare en deux parties égales, dans le sens de la longueur du substrat 4. Les deux parties sont alors, comme montré sur la droite de la figure, brasées l'une sur l'autre, par leurs faces supportant le plan de masse 5. Les microbandes 6,7,8 dont les moitiés sont désormais portées par les faces supérieure et inférieure d'un sandwich incluant en son centre un plan de masse 5, sont reformées au moyen de cavaliers ou de métallisations 20, sur le flanc du sandwich: la continuité électrique de chaque microbande est ainsi assurée. Les microbandes doivent être de longueur légèrement plus petite que X g/4: la longueur des cavaliers 20, égale à deux fois l'épaisseur du substrat 4, ramène cette longueur a X g/4. Pour monter ce composant miniaturisé sur un substrat, des cavaliers 21, ou autres connexions extérieures adéquates, sont fixés sur les bords du sandwich. Il faut un minimum de trois cavaliers 21, correspondant à l'entrée E, la sortie S et le plan de masse 5. Ces cavaliers sont munis de moyens 22 pour soit implanter le composant dans les trous d'un substrat, soit le monter en CMS (composants montables en surface). L'avantage d'un composant de type DIL, par rapport à un composant en plaquette, est manifeste: gain de place et facilité de fixation d'un filtre qui, replié sur lui-même, a des dimensions proches de celles d'un boîtier de circuit intégré. REVENDI CATIONS 1 - Filtre passif passe-bande, réalisé au moyen de mlcrobandes déposées sur une face d'un substrat dielectrique, comprenant au moins trois microbandes (6,7,8), parallèles entre elles, dont une extrémité est réunie par des moyens appropriés (9) au plan de masse (5) porté par la seconde face du substrat (4), au moins deux des dites microbandes (6,8), non voisines sur le substrat (4), étant couplées par une impédance Z de couplage (12), qui est une self ou une capacité, ce filtre étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre une première impédance (17), de valeur élevée, en parallèle sur l'entrée (E) du filtre, et une seconde impédance (18), de correction de l'impédance d'entrée, en série sur l'entrée (E). 2 - Filtre passif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première impédance (17) est constituée par une microbande, de longueur, g/4, \ g étant la longueur d'onde à la fréquence de travail du filtre, et de faible largeur pour augmenter l'impédance. 3 -Filtre passif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième impédance (18) est constituée par une 29 microbande. 4 - Filtre passif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en vue de diminuer son encombrement, il est replié sur lui-même selon une ligne médiane (19) perpendiculaire aux microbandes (6,7,8), le plan de masse (5) se trouvant entre les deux parties du substrat (4), des métallisations (20) assurant la continuité électrique des microbandes (6,7,8), et les cavaliers (21) permettant de fixer le filtre passif par ses connexions d'accès (E,S) et de plan de masse (5).