Brevet FR2675952A1 — publié le 19921030

FILTRE HYPERFREQUENCE A UNE OU PLUSIEURS CAVITES RESONNANTES La présente invention se rapporte à un filtre hyperfréquence comportant une ou plusieurs cavités résonnantes. Une solution connue pour réaliser le multiplexage de plusieurs émetteurs fonctionnant en hyperfréquence consiste à utiliser des filtres à cavités résonnantes. Ces filtres sont soumis à des puissances importantes, par exemple 500 watts à 14 Gigahertz, et il est important, pour éviter une dégradation excessive des caractéristiques d ' émission de la station, de minimiser les pertes de ces éléments. Il convient en particulier, pour réduire les problèmes d'échauffement résultant des pertes, de choisir des résonateurs de grand diamètre et présentant un coefficient de surtension très élevé. La technique traditionnelle utilise une fonction de filtrage elliptique, dont la réalisation est effectuée à 1 'aide de cavités résonnantes bi-modes. On choisit un mode polarisé Hiin (n entier), ce qui permet de réaliser, dans une même cavité physique, deux résonateurs totalement indépendants et résonnant chacun sur un mode Hiln, décalé de 90 degrés par rapport au mode Hlln de l'autre résonateur. A titre d'exemple de cette technique connue, on a représenté en perspective schématique sur la figure 1 jointe une structure de filtre elliptique quatre-pôles en mode H113, et en figure 2 une coupe transversale schématique selon II-II de cette figure 1, avec configuration des lignes de champ électrique de chacun des deux modes H113 orthogonaux l'un à l'autre. Ce filtre comporte deux cavités résonnantes circulaires et contigües 1,2 qui sont séparées l'une de l'autre par une paroi transversale 3. Sa paroi transverse amont 4 est munie en son centre d'un iris d'entrée 6, de forme allongée et rectangulaire, tandis que sa paroi transverse aval 5 est munie en son centre d'un iris de sortie 7 de même forme que l'iris d'entrée 6. La cavité 3. résonne sur deux modes principaux 11113 orthogonaux l'un à l'autre, comme le montre la figure 2. La vis 8 est une vis d'accord de la cavité 1 sur un de ces deux modes, la vis 9 est une vis d'accord sur l'autre mode, et la vis 10 règle le couplage entre ces deux modes qui permet d' avoir la caractéristique de filtrage souhaitée. I1 en est de même, dans la cavité 2, des vis de réglage 11,12 et 13, qui jouent respectivement les mêmes rôles que les vis 8,9 et 10. Enfin, les cavités 1 et 2 sont couplées par un iris en croix 13, prévu au centre de la paroi transversale médiane 3, et formé par deux iris oblongs et rectangulaires, dont un iris rectangulaire 14, parallèle aux iris 6 et 7, qui sert d'iris de couplage entre la résonance règlée par la vis 8 et celle règlée par la vis il; et un autre iris rectangulaire 15, orthogonal à l'iris 14, qui sert d'iris de couplage entre la résonance réglée par la vis 9 et celle réglée par la vis 12. Pour améliorer, comme souhaité, le coefficient de surtension de ces cavités, ainsi que pour réduire les pertes d'insertion, la variation des pertes et 1 'échauffement, il faut choisir un diamètre de cavité le plus élevé possible. On est alors cependant limité par la proximité des modes parasites, qui sont de plus en plus nombreux au fur et à mesure que le diamètre augmente, et qui viennent alors perturber le mode utile à un point tel que le filtre ne peut plus remplir sa fonction. L 'invention vise à remédier à cet inconvénient. Elle se rapporte à cette effet à un filtre hyperfréquence à une ou plusieurs cavités résonnantes, avec au moins un iris de couplage de forme allongée percé dans au moins une paroi de transition, ce filtre se caractérisant par le fait qu' au moins un de ces iris de couplage n'est pas placé au centre de la paroi de transition correspondante, mais est décalé parallèlement à sa grande longueur par rapport à la position centrale qu'il occupe normalement dans les filtres traditionnels de ce type. Préférentiellement, ce décalage est réalisé, pour cet iris, dans 1 une ou 1' autre des directions orthogonales à sa grande longueur. La distance de décalage est règlée pour procurer un affaiblissement optimal des modes parasites, et est en général préférentiellement, s 'agissant d ' une cavité circulaire, de l'ordre d ' un demi-rayon de cette cavité. Préférentiellement, de façon à compenser la légère perte de couplage du mode utile qui est due à ce décalage, les dimensions de cet iris sont légèrement augmentées, par exemple de quelques pour-cent, par rapport à celles qui correspondent à sa position centrale traditionnelle. De toute façon, l'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d ' un exemple non-limitatif de réalisation de ce filtre hyperfréquence à cavités résonnantes, en référence au dessin schématique annexé dans lequel Figure 3 est une vue, semblable à Figure 1, d'un filtre elliptique quatre-pôles en mode Hui3, réalisé conformément à 1 'invention ; et Figures 4,5,6 montrent respectivement, une vue selon la direction F de Figure 3, la répartition, au voisinage de la paroi transversale médiane de ce filtre, des lignes de force des champs magnétiques des modes parasites H011/H012, E111/E112, et du mode utile Ho13. En se référant à la figure 3, ce filtre hyperfréquence diffère de celui précédemment décrit en référence à la figure 1 par le fait que ses iris de couplage 14 et 15 précités sont ici décalés, d ' un demi-rayon de la cavité, respectivement vers le bas et vers la gauche (en regardant selon la flèche F). Comme on le voit sur le dessin, et en particulier plus clairement sur les figures 4 à 6, ce décalage est réalisé, pour chaque iris rectangulaire 14 et 15, parallèlement à lui-même et dans le sens orthogonal à sa grande longueur. Les figures 4 à 6 montrent, relativement à l'iris 15 par exemple, comment ce décalage d'iris conforme à l'invention permet de pratiquement s ' affranchir des modes parasites H011/H012 (figure 4) et E111/E112 (figure 5), tout en affaiblissant à peine le mode utile 11113 (figure 6). En figure 4, on constate que les lignes de force du champ magnétique des modes parasites HO11/H012, qui étaient parallèles à 1 'iris 15, selon donc un très fort couplage, dans la configuration traditionnelle selon Figure 1, sont maintenant presqu 'orthogonales à cet iris 15, avec donc un très faible couplage. En figure 5, on constate de même façon que l'iris 15 se situe maintenant, pour les modes parasites E111/E112, dans la zone de champ magnétique minimal, alors qu' il se situait auparavant (Figure 1) dans la zone de champ magnétique maximal : le couplage de ces modes parasites est donc fortement diminué. En Figure 6 en revanche, on constate que les lignes de force du champ magnétique du champ utile H113 sont encore presque parallèles à cet iris 15, le couplage n' étant que faiblement diminué, ce qu'il est aisé de compenser par une légère augmentation, de par exemple quelques pour-cent, des dimensions de cet iris 15. Il va de soi que la démonstration est la même pour l'iris 14, avec les modes parasites et utiles orthogonaux aux précédents. L'invention a permis, en passant d'un filtre classique selon Figure 1 à un filtre selon Figure 3, une augmentation de diamètre procurant une augmentation de surface interne de 30 % ainsi qu'une amélioration de coefficient de surtension de 15 %. L'invention n' est bien entendu pas limitée à cet exemple de réalisation, et elle s'applique à tous les types de filtres à une ou plusieurs cavités résonnantes, que ces cavités soient circulaires ou non et quelque soit le nombre de pôles. REVENDICATIONS i - Filtre hyperfréquence à une ou plusieurs cavités résonnantes (1,2), avec au moins un iris de couplage (6,14-15,7) de forme allongée percé dans au moins une paroi de transition (6,3,5), caractérisé en ce qu'au moins un de ces iris de couplage (14,15) n' est pas placé au centre de la paroi de transition correspondante (3), mais est décalé parallèlement à sa grande longueur par rapport à la position centrale qu'il occupe dans les filtres traditionnels de ce type. 2 - Filtre hyperfréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce décalage est réalisé dans 1 'une ou l'autre des directions orthogonales à la grande longueur de cet iris. 3 - Filtre hyperfréquence à une ou plusieurs cavités circulaires (1,2) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ce décalage est de l'ordre d'un demi-rayon de la cavité (1,2). 4 - Filtre hyperfréquence selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les dimensions de cet iris décalé (14,15) sont légèrement augmentées pour compenser la légère perte de couplage du mode utile. 5 - Filtre hyperfréquence selon la revendication 4, caractérisé en ce que cette augmentation des dimensions de cet iris décalé (14,15) est de quelques pour-cent. 6- Filtre hyperfréquence selon l'une des revendications 1 à 5, ce filtre comportant plusieurs cavités résonnantes (1,2) chacune séparée de la suivante par une paroi (3) comportant au moins un iris (14,15) entre ces deux cavités contigus (1,2), caractérisé en ce que ledit décalage d 'iris est effectué sur au moins un iris (14,15) de cette paroi (3).