Brevet FR2853994A1 — publié le 20041022

Filtre courbé en guide d'onde L'invention se rapporte à un filtre courbé en guide d'onde et plus particulièrement à un filtre à cavités résonantes. Les filtres en guide d'ondes sont connus pour avoir de très bonnes caractéristiques de filtrage pour des fréquences élevées et notamment en bande Ka ou Ku. Un inconvénient de ces filtres est l'encombrement qui en découle. En effet, ces filtres se trouvent 10 généralement placés entre une source (généralement en guide d'onde) et un circuit électronique de transposition. Lorsqu'une même source est utilisée pour l'émission et la réception, celle-ci se voit alors munie d'une série d'éléments en guide d'onde dont l'encombrement est important. Pour une utilisation grand public, la taille des éléments en guide 15 d'onde se trouve être pénalisante d'une part à cause de sa taille et d'autre part à cause de son coût proportionnel à la taille. Afin de remédier à ces problèmes, il convient de trouver une solution pour réduire l'encombrement des éléments en guide d'onde. L'invention propose de remédier au problème d'encombrement des éléments en guide d'onde en réalisant une fonction de filtrage et un changement de direction dans un même élément. En effet, le filtre étant courbé, il est possible de le placer à la place d'un tronçon courbe qui aurait du également être présent. Il est également possible de courber le filtre 25 uniquement pour en réduire sa longueur en déportant latéralement l'accès au niveau d'une carte électronique. L'invention est un filtre en guide d'onde comportant une zone de filtrage en guide d'onde incluant une pluralité de cavités résonantes orientée selon un vecteur parallèle soit au champ électrique soit au champ 30 électromagnétique. La zone de filtrage est courbée autour d'un axe parallèle au vecteur. Préférentiellement, l'axe central du guide d'onde dans la zone de filtrage présente un rayon de courbure constant. Le vecteur est orienté dans le sens du champ électrique. Le filtre est courbé selon un rayon de courbure 35 supérieur à la largeur du filtre. L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 représente une vue en perspective d'un filtre en guide d'onde selon l'invention, la figure 2 représente une vue de dessus du filtre en guide d'onde selon l'invention, la figure 3 représente une vue selon la coupe AA de l'invention, la figure 4 représente un filtre en guide d'onde selon l'état de la 10 technique. La figure 1 représente en perspective un filtre en guide d'onde à trois cavités résonantes orientée par exemple selon le champ électrique E. Pour des raisons de simplification de schéma seul la partie guide est 15 représentée en faisant abstraction de l'épaisseur due à la matière. La figure 2 montre une vue de dessus du filtre en guide d'onde de la figure 1 et la figure 3 représente ce même filtre selon la coupe A-A indiquée sur la figure 2, cette figure 3 faisant en outre apparaître l'épaisseur de matière. Les mêmes références utilisées sur les différentes figures correspondent aux 20 mêmes éléments. Le filtre décrit est un filtre en guide d'onde comportant deux accès 1 et 2 en guide d'onde dont la section définit une bande passante englobant la bande passante du filtre. Le filtre est, par exemple, un filtre à trois pôles 3, 4 et 5 réalisés en tronçons de guide orientés selon le champ électrique E 25 (plus connus sous le nom de Stubs en anglais). Les pôles 3, 4 et 5 et les accès sont reliés en série entre eux par des liaisons 6, 7, 8 et 9 également réalisées en guide d'onde. L'ensemble constitué par les trois pôles 3, 4 et 5 et les liaisons 6 à 9 forme la zone de filtrage. Le filtre est par exemple réalisé en deux parties symétriques par 30 rapport au plan de propagation du champ électromagnétique H. Les deux parties sont par exemple moulées dans un métal conducteur puis soudées ensemble selon une technique connue. Pour la synthèse de filtres en guide d'onde réalisé dans un guide droit, il est connu d'utiliser la méthode décrite dans " Waveguide 35 components for antenna feed systems: Theory and CAD " de Borneman. Selon la présente invention, on effectue le même calcul mais ramené au niveau de l'axe central 10 du filtre qui correspond également au plan de coupe A-A. Le filtre ainsi calculé est ensuite courbé selon un axe parallèle au champ électrique E. La longueur de chaque tronçon de guide est aisément convertible en angle par rapport au centre de courbure C par la relation suivante: xj = Lj/Rm, aj étant l'angle en radian (rd) associé au tronçon de 5 guide correspondant à un tronçon de guide de longueur Lj, la longueur Lj obtenue par un calcul conventionnel sur un filtre droit et Rm étant le rayon moyen du guide courbé, c'est à dire la distance entre l'axe central 10 et le centre de courbure C. Un filtre droit est représenté à l'aide de la figure 4, la figure 4a 10 montrant une vue en perspective et la figure 4b montrant une vue latérale. Le filtre droit dispose de deux extrémités 16 et 18 en guide d'onde qui constituent les accès. Trois pôles sont réalisés par des premier à troisième tronçons 20 à 22 de guide en plan E placé sur un guide central 23. Le guide central 23 reliant les deux extrémités 16 et 18. La largeur a du filtre reste constante sur toute la longueur, a est par exemple égal à 8 mm. Les différents éléments constituant le filtre sont alors définis comme suit: - les premier et troisième tronçons de guide 20 et 22 ont une longueur Ltgi et une hauteur htgl, 20 - le deuxième tronçon de guide 21 a une longueur Ltg2 et une hauteur htg2, - le guide central a une hauteur hi et la séparation entre les tronçons de guide correspond à une longueur Ls, - la séparation entre les accès 16 et 18 et les premier et troisième tronçons de guide 20 et 22 correspond à une longueur Li. On effectue un dimensionnement selon l'état de l'art afin d'avoir des dimensions de départ qui sont par exemple: Ltgi = 0,96 mm htgl = 7,34 mm Ltg2 = 0,55 mm htg2 = 6,49 mm L,=2,95mm hi= 1,03mm Li = 0,63 mm Puis pour obtenir les angles correspondant au filtre des figures 1 35 à 3, on effectue la conversion indiquée précédemment sur les longueurs de guide Lj et on obtient, avec un rayon de courbure par exemple de 10 mm: OCtg1 = 0,096 rd soit 5,50 %4g2 = 0,055 rd soit 3,15 cs = 0,295 rd soit 16,90 i= 0,063 rd soit 3, 610 Les autres dimensions restent inchangées. Le fait de courber le 5 filtre détériore légèrement l'adaptation du filtre dans la bande passante et dégrade la réjection dans la partie supérieure de la bande. Les détériorations sont d'autant plus forte que le rayon de courbure Rm est faible. Aussi, bien que le minimum possible pour le rayon de courbure soit égal à a/2 qui est la moitié de la largeur de section de guide, on préférera utiliser un rayon de 10 courbure supérieur ou égal à la largeur a du guide. Pour améliorer la qualité d'adaptation du filtrage, il est possible d'ajuster les angles cxj à l'aide de simulations successive. Pour améliorer le niveau de réjection, on peut ajuster les hauteurs Hj de guide à l'aide de simulations successives. Une variante pour dimensionner le filtre coudé de manière plus rigoureuse peut être réaliser en modifiant le concept proposé par Borneman. En effet, ce concept se base sur l'utilisation de modes guidés dans des sections droites, ces modes sont alors décrits à l'aide des fonctions mathématiques sinus et cosinus. On peut directement décrire ces modes 20 dans les sections courbes à l'aide de fonctions de Bessel. L'utilisation de fonctions de Bessel permettrait alors une synthèse plus précise pour un calcul initial du filtre coudé. Cependant, il n'est pas possible de réaliser une telle synthèse de manière analytique mais seulement par une approximation numérique. Le résultat peut également être amélioré en ajustant les angles 25 a; et les hauteurs Hj à l'aide de simulations successives. L'exemple décrit montre un filtre à cavités résonantes orientées selon le champ électrique E et courbé autour d'un axe parallèle au champ E. Un filtre à cavités orientées selon le champ électromagnétique H et courbé autour d'un axe parallèle au plan H peut être réalisé de la même manière. Egalement, l'exemple décrit utilise un rayon de courbure constant égal à Rm, la courbure se faisant autour d'un unique axe de courbure. Il est tout à fait possible d'avoir différents rayons de courbure, voir même un rayon de courbure variable. Il est également possible d'avoir différents centres de courbure, l'important étant que la ou les courbures se fassent parallèlement 35 à un même axe. REVENDICATIONS 1. Filtre en guide d'onde comportant une zone de filtrage en guide d'onde incluant une pluralité de cavités résonantes (3, 4, 5) 5 orientée selon un vecteur parallèle soit au champ électrique (E) soit au champ électromagnétique (H), caractérisé en ce que la zone de filtrage est courbée autour d'un axe parallèle (C) au vecteur. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe central (10) du guide d'onde dans la zone de filtrage présente un rayon de courbure (Rm) constant. 3. Filtre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le vecteur est orienté dans le sens du champ électrique. 15 4. Filtre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le filtre est courbé selon un rayon de courbure (Rm) supérieur à la largeur du filtre (a).