Brevet FR2806212A1 — publié le 20010914

L'invention concerne un agencement du type filtre ou multicoupleur, comprenant un résonateur électroniquement accordable par un dispositif d'accord qui comporte au moins un élément d'accord, un élément de commutation pour relier l'élément d'accord sélectivement électriquement audit résonateur et un dispositif de commande de l'élément de commutation. Des agencements de ce type sont déjà connus. Il s'est cependant avéré que les dispositifs connus ne peuvent réaliser simultanément de larges bandes d'accord en fréquence, un fonctionnement en forte puissance, un temps d'accord électronique très faible et des pertes d'insertion réduites. Ils sont tels que le montage entre les différents éléments constitutifs d'un dispositif d'accord nécessite la soudure de fils de contact et que leur assemblage est problématique, en particulier en raison des tolérances mécaniques et des dilatations thermiques entre les différents éléments. Ces problèmes s'accroissent avec l'augmentation de la bande de fréquence d'accord et le nombre des éléments d'accord nécessaires à cette fin. La présente invention a pour but de proposer un agencement qui pallie les inconvénients qui viennent d'être énoncés. Pour atteindre ce but, un agencement accordable selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un résonateur coaxial, du type quart d'onde, dont l'organe central constituant la ligne présente une forme cylindrique dont la surface supérieure sert de surface de montage des dispositifs d'accord. Selon une caractéristique de l'invention, les différents éléments constitutifs d'un dispositif d'accord, qui dissipent de l'énergie et ont un drain thermique différent sont montés de façon démontable. Selon une autre caractéristique de l'invention, les éléments précités sont maintenus en contact mécanique et électrique dans le dispositif d'accord sous 2 2806212 l'effet de forces de pression, avantageusement de ressort. Selon une autre caractéristique de l'invention, la diode PIN et la capacité d'accord sont montées en série entre une plaque supérieure du résonateur et le corps formant la ligne, la diode étant fixée amoviblement par son boîtier à ladite plaque et la capacité d'accord étant fixée amoviblement sur le corps et les deux étant interconnectées électriquement en série par une rondelle élastique. Selon encore une autre caractéristique, le boîtier de la diode PIN comporte un embout fileté destiné à traverser la plaque supérieure de masse et est pourvu d'un épaulement d'appui contre la face interne de la plaque sous l'effet de serrage d'un écrou vissé sur l'embout sur l'autre côté de la plaque. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la capacité d'accord comporte un support pourvu d'un embout fileté pouvant être vissé dans la face supérieure du corps formant la ligne. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la diode PIN repose sur une face frontale de la rondelle élastique dont l'autre face est au contact d'un support reposant sur la capacité d'accord. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la capacité d'accord comporte une pluralité de capacités de puissance mises en parallèle et soudées dans le support vissable précité. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le contact électrique entre le dispositif de commande d'une diode PIN et la diode PIN commandée est formé par un élément de contact réalisé sous forme d'une tige à ressort dont une extrémité est reliée à une self du circuit de commande tandis que l'autre extrémité est pressée sous l'effet d'un ressort contre le support de rondelle précité. 3 2806212 Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la surface supérieure de montage des dispositifs d'accord est adaptée pour permettre le montage d'un nombre de dispositifs d'accord plus grand que celui strictement nécessaire à la réalisation des pas de fréquence, afin de pouvoir augmenter soit le nombre de pas d'accord, soit la puissance maximum, soit encore les deux. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue latérale schématique d'un résonateur à cavité coaxiale selon l'invention; - la figure 2 est une vue éclatée de la partie indiquée par la flèche II sur la figure 1; - la figure 3 est une vue à plus grande échelle et en perspective de la partie II de la figure 1; - la figure 4 est une vue semblable à la figure 1 d'un résonateur à cavité coaxiale selon l'invention, pourvu d'une pluralité de dispositifs d'accord, - la figure 5 est une vue de dessus en direction de la flèche V de la figure 4, et - la figure 6 est une vue semblable à la figure 3, mais l'élément de commutation étant formé par un transistor. Les figures montrent, à titre d'exemple de la mise en oeuvre de l'invention, un multicoupleur accordable dans une bande de fréquence d'une octave, électroniquement, à temps de commutation faible, de puissance pour le domaine des hautes fréquences, jusqu'aux ultra-hautes-fréquences et des micro-ondes, à faible taux d'intermodulation. 4 2806212 Ce multicoupleur comporte essentiellement un résonateur à cavité coaxiale 1, à faible impédance, de type quart d'onde, dont le corps central 2 qui constitue la ligne présente une forme cylindrique dont la face supérieure 3 sert de surface de montage d'une pluralité de dispositifs d'accord 5 dont seulement un est montré sur la figure 1. Ce dispositif 5 est commandé par un dispositif de commande 6 disposé en partie sur la plaque supérieure 8 du résonateur, de forme rectangulaire, et en partie à l'extérieur. Cette plaque est mise à la masse. Les numéros de référence 10 et 11 désignent respectivement les profilés formant les parois extérieures du résonateur et le capot de la zone des circuits de polarisation. Les numéros de référence 13 et 14 indiquent respectivement les connecteurs et les boucles de couplage aux connecteurs d'accès 13. En se référant notamment aux figures 2 et 3, on décrira ci-après la structure et le montage d'un dispositif d'accord 5 selon l'invention. Un tel dispositif comporte essentiellement une diode PIN de forte puissance 16 fixée sous la plaque supérieure 8 et une capacité d'accord 17 montée sur la face supérieure 3 du corps 2, ces deux éléments étant montés en série par l'intermédiaire d'une rondelle élastique 18. Plus précisément, le boîtier 19 de la diode PIN 16 est pourvu d'un embout fileté 20 qui traverse la plaque 8 et d'un épaulement 21 qui viennent en application pressée contre la face inférieure de la plaque 8 sous l'effet d'un écrou de serrage 22 vissé sur l'extrémité libre de l'embout 20. La capacité d'accord 17 est une capacité de puissance épaisse, à pertes réduites, constituée d'une pluralité de condensateurs céramiques de type micro-onde 24 mis en parallèle et soudés sur un support commun 25 duquel fait saillie un embout 23 vissable dans un orifice 26 dans la face supérieure 3 du corps central 2 du résonateur. Le support 25 et l'embout 23 forment un 2806212 épaulement 27 par lequel le support 25 prend appui sur la face supérieure 3 du corps 2. Une telle constitution de la capacité d'accord lui permet de conserver le coefficient de qualité de chacune de ses capacités élémentaires, donc de pouvoir supporter des puissances plus élevées sans détériorer les performances du filtre accordable. La rondelle 18 est reçue dans un support de rondelle 29 de forme cylindrique qui repose sur la face supérieure des capacités 24. La surface supérieure de la rondelle 18 est libre pour être en contact électrique avec la diode PIN 16. Le dispositif d'accord 5 est connecté électriquement au dispositif de commande 6 de la diode par un contact électrique réalisé sous forme d'une tige à ressort 28, qui traverse la plaque 8 en état engagée dans une entretoise isolante 34 et dont une extrémité est reliée à une self 30, tandis que l'autre extrémité 32 est pressée sous l'effet d'un ressort (non représenté) contre une face annulaire 33 du support de rondelle 29, qui entoure le logement de la rondelle 18. Il est encore à noter que la self 31 est reliée à une capacité 35, mise à la masse de la plaque 8 en 36 et reliée par un conducteur 37 à une partie extérieure 38 du dispositif de commande. En se référant aux figures 4 et 5, on constate que l'agencement multicoupleur selon l'invention comporte une pluralité de dipositifs d'accord 5, montés sur la surface supérieure circulaire 3 du bloc formant ligne 2 du résonateur coaxial. Ces dispositifs d'accord sont disposés de façon angulairement équidistante sur un cercle, près de la périphérie du corps 2. L'emploi d'une cavité coaxiale permet de disposer d'une surface de montage des dispositifs d'accord, d'une grandeur relativement importante. Le nombre de ces dispositifs 5, défini par la bande d'accord souhaitée, le pas de fréquence souhaité et la tenue en puissance peut ainsi 6 2806212 être plus grand que nécessaire. L'invention permet ainsi de réduire les tensions aux bornes des diodes PIN. Dans l'exemple représenté, 10 diodes sont prévues alors que par exemple seulement 8 sont nécessaires. Il est à noter que les positions relatives des dispositifs d'accord ne sont pas quelconques. Afin d'obtenir les meilleurs performances il est avantageux de disposer les condensateurs de façon que la différence entre deux capacités d'accord successives soit la plus petite possible. A titre d'exemple, on choisira la disposition des dix condensateurs notés a à j sur la figure 5 de la manière indiquée sur le tableau qui suit, la première colonne indiquant le condensateur, la deuxième colonne la valeur en [pF] et la troisième colonne le chiffre binaire que représente le condensateur. Ce tableau montre, comme cela a été indiqué plus haut, que les deux derniers condensateurs constituent le neuvième chiffre binaire ce qui permet d'améliorer la tenue en puissance du dernier pas d'accord. CONDENSATEUR CAPACITE [pF] CHIFFRE BINAIRE D'ACCORD a 0,1 1 b 0,2 01 c 0,4 001 d 0,8 0001 e 1,6 00001 f 3,2 000001 g 6,4 0000001 h 12,8 00000001 i 12,8 000000001 j 12,8 0000000001 Bien entendu des multiples modifications peuvent être apportées au mode de réalisation de l'invention qui vient d'être décrit. Dans l'exemple donné, les éléments de commutation sont des diodes PIN. Cependant d'autres 7 2806212 éléments de commutation semi-conducteurs peuvent être choisis. Ainsi l'élément de commutation peut être constitué d'un transistor. La figure 6 montre le montage d'un tel transistor. Sur cette figure on utilise les mêmes références que sur les figures 1 à 5 pour des composants identiques ou similaires. L'élément de commutation 16 qui est maintenant formé par un transistor, comporte trois contacts ohmiques qu'il s'agit de relier aux sources de tension. La terminaison dissipant le plus d'énergie, à savoir le collecteur ou drain, est mis à la masse par exemple en le vissant, lui ou son support sur la plaque 8, à la manière de l'embout 20. L'électrode de polarisation 42, à savoir la base o la grille, est directement polarisée par un élément de contact 43 du même type que le contact 28. La troisième électrode, à savoir l'émetteur ou la source 44, qui sort latéralement du boîtier du transistor est reliée par un élément supplémentaire 45 au support 29 de la capacité d'accord. Elle sera alors polarisée comme décrit pour la diode PIN. Le choix entre un transistor et une diode PIN pourrait être effectué à partir des paramètres de fabrication et les performances souhaitées pour le filtre. En ce qui concerne les dimensions du transistor, celles-ci ne constituent pas un problème puisque l'on peut adapter en conséquence le diamètre de l'âme du coaxial. L'invention telle que décrite et représentée sur les figures procure de nombreux avantages. En mettant des condensateurs d'accord à surtension améliorée en série avec les diodes PIN de forte puissance, on apporte une solution au problème principal d'emploi de ces diodes, qui réside dans leur coefficient de perte trop élevé ou leur surtension trop faible ainsi que dans leur forte capacité parasite due au boîtier et limitant la variation de fréquence réalisable par une seule diode PIN. L'emploi d'une cavité coaxiale permet de disposer 8 2806212 d'une surface supérieure importante permettant le montage d'un nombre d'éléments d'accord supérieur au nombre strictement nécessaire. L'invention propose l'emploi de capacités de puissance épaisses, à pertes réduites, constituée de par exemple six condensateurs céramiques de type micro-onde, mis en parallèle et soudés dans un commun support vissable. Le montage des dispositifs d'accord, avec contact à ressort et rondelle élastique assure une séparation des éléments dissipant de l'énergie, chacun ayant un drain thermique différent. L'invention permet ainsi une facilité de montage, qui tolère des variations de cotes dues aux tolérances mécaniques et aux dilatations thermiques et une maintenance possible diode à diode. Il n'y a plus de soudure de fils de contact sur les diodes. Le maintien de la fiabilité initiale des diodes est ainsi assuré. Le montage selon l'invention des différents éléments constitutifs des dispositifs d'accord entre eux et sur la plaque supérieure et le bloc central du résonateur permet un entretien et un démontage aisé des dispositifs d'accord et un remplacement de diodes. D'autre part, les contacts thermiques entre les boîtiers des diodes PIN et la plaque de masse et entre les capacités d'accord et le bloc central sont excellents. Il est encore à noter que l'invention peut être utilisée de préférence dans une bande de fréquences allant de quelques dizaines de MHz jusqu'à plusieurs GHz. 9 2806212 REVENDICATIONS 1. Agencement du type filtre ou multicoupleur, comprenant au moins un résonateur électroniquement accordable par un dispositif d'accord, qui comporte au moins un élément d'accord tel qu'un condensateur d'accord, un élément de commutation pour relier l'élément d'accord sélectivement électroniquement audit résonateur et un dispositif de commande de l'élément de commutation, caractérisé en ce que le résonateur est réalisé sous forme d'un résonateur coaxial (1) du type quart d'onde, comprenant un organe central (2) qui présente une surface libre (3) perpendiculaire à l'axe susceptible de servir de surface de montage des dispositifs d'accord (5). 2. Agencement selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différents éléments constitutifs d'un dispositif d'accord (5), qui dissipent de l'énergie et ont un drain thermique différent sont montés de façon démontable. 3. Agencement selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments précités sont maintenus en contact mécanique et électrique dans le dispositif d'accord sous l'effet de forces de pression, avantageusement de ressort. 4. Agencement selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément de commutation (16) et la capacité d'accord (17) sont montés en série entre une plaque supérieure (8) du résonateur et le corps (2) formant la ligne, l'élément de commutation étant fixé amoviblement par son boîtier (19) à ladite plaque (8) et la capacité d'accord (17) étant fixée amoviblement sur le corps (2) et les deux étant interconnectées électriquement en série par une rondelle élastique (18). 5. Agencement selon la revendication 4, caractérisé en ce que le boîtier (19) de l'élément de commutation (16) comporte un embout fileté (20) destiné 2806212 à traverser la plaque supérieure (8) et est pourvu d'un épaulement d'appui (21) contre la face interne de la plaque sous l'effet de serrage d'un écrou (22) vissé sur l'embout sur l'autre côté de la plaque. 6. Agencement selon l'une des revendications 4 ou , caractérisé en ce que la capacité d'accord (17) comporte un support (25) pourvu d'un embout fileté (23) pouvant être vissé dans la face supérieure du corps (2) formant la ligne. 7. Agencement selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'élément de commutation (16) repose sur une face frontale de la rondelle élastique (18) dont l'autre face est reçue dans un support (29) reposant sur la capacité d'accord (17). 8. Agencement selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la capacité d'accord (17) comporte une pluralité de condensateurs de puissance (24) mis en parallèle et soudé dans le support vissable précité (25). 9. Agencement selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le contact électrique entre le dispositif de commande (6) d'un élément de commutation (16) et l'élément (16) commandé est formé par un élément de contact (29) réalisé sous forme d'une tige à ressort dont une extrémité est reliée au dispositif de commande tandis que l'autre extrémité (32) est pressée sous l'effet d'un ressort contre le support de rondelle (29) précité. 10. Agencement selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la surface supérieure de montage (3) du corps (2) des dispositifs d'accord (5) est adaptée pour permettre le montage d'un nombre de dispositifs d'accord (5) plus grand que celui strictement nécessaire à la réalisation des pas de fréquence. 11i 2806212 11. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de commutation (16) est une diode PIN. 12. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les condensateurs d'accord sont disposés dans une zone en forme d'une couronne sur l'organe central. 13. Agencement selon la revendication 12, caractérisé en ce que les condensateurs sont disposés de façon que la différence entre deux condensateurs d'accord successifs soit la plus faible possible. 14. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de commutation (16) est un transistor. 15. Agencement selon la revendication 14, caractérisé en ce que le collecteur ou drain du transistor est mis à la masse, la base ou grille pourrait être directement polarisée par un élément de contact et l'émetteur ou la source est mis en contact avec le support de la capacité d'accord. 16. Ensemble multicoupleur, caractérisé en ce qu'il est formé par une association de plusieurs agencements selon l'une des revendications précédentes.