Brevet FR2850792A1 — publié le 20040806

Filtre compact en guide d'onde. L'invention se rapporte à un filtre compact en guide d'onde. Plus particulièrement, ce type de filtre est destiné à des systèmes de transmission hyperfréquence. Dans le cadre de transmissions par satellite en bande Ka, un système d'émission doit se conformer aux recommandations ETSI EN301459. Un exemple d'unité extérieure d'émission est représenté sur la 10 figure 1. L'unité extérieure d'émission reçoit un signal en bande intermédiaire qui provient d'une unité intérieure distante. Un premier amplificateur 1 amplifie le signal et le fournit à un mélangeur 2. Un oscillateur 3 coopère avec le mélangeur 2 pour transposer le signal amplifié dans une 15 bande de fréquence d'émission. Un deuxième amplificateur 4 amplifie le signal provenant du mélangeur 2 et fournit un signal amplifié à un filtre passe-bande 5. Le filtre passe-bande 5 sélectionne la bande de fréquence d'émission et rejette les autres fréquences avec une forte atténuation. Un troisième amplificateur 6 amplifie le signal filtré et le fournit à une antenne. 20 L'antenne (non représentée) est par exemple une antenne en guide d'onde, de type cornet, et placée face à un réflecteur parabolique. L'unité extérieure est réalisée dans une technologie qui permet de travailler avec des fréquences très élevées, par exemple de l'ordre de 30 GHz. Il est notamment connu d'utiliser une technologie de type microruban. 25 La réalisation du filtre passe-bande 5 en technologie micro ruban pose cependant quelques problèmes car le coefficient de qualité des filtres dans cette technologie n'est pas très bon. On peut avoir recours à un filtre en guide d'onde de bien meilleur qualité, mais celui-ci se trouve être généralement très encombrant, en terme de taille de circuit. 30 L'invention propose un filtre de type guide d'onde particulièrement compact et facilement adaptable sur un circuit micro-ruban. Selon l'invention les cavités sont réparties de part et d'autre du substrat, ce qui a pour effet d'en réduire fortement l'encombrement L'invention est un filtre en guide d'onde comportant au moins trois cavités résonantes couplées entre elles, le filtre étant couplé à un circuit micro-ruban placé sur un substrat. Au moins une cavité se trouve d'un coté du substrat et au moins une autre cavité se trouve de l'autre coté du substrat. Préférentiellement le coté de la cavité se trouvant contre le substrat est électriquement fermée par un plan de masse supporté par le 5 substrat. Le couplage entre au moins deux cavités, situées de part et d'autre du substrat, se fait par l'intermédiaire d'une fente dans le ou les plans de masse séparant lesdites cavités. Le substrat est découpé au niveau de la fente et les bords de la fente sont métallisés. Le couplage entre le circuit micro-ruban et l'une des cavités d'accès du filtre se fait par l'intermédiaire 10 d'une fente dans le plan de masse de ladite cavité, ladite fente étant placée sous une ligne micro-ruban en circuit ouvert. Selon un mode de réalisation particulier, le filtre comporte une première cavité placée d'un premier coté du substrat, le substrat étant recouvert d'un plan de masse percé par une première fente de couplage, 15 une première ligne micro-ruban étant placée d'un deuxième coté du substrat audessus de la fente de couplage afin de coupler ledit filtre au circuit microruban; une deuxième cavité placée du premier coté du substrat et couplée à la première cavité par une première fente latérale; une troisième cavité placée du deuxième coté du substrat, et couplée à la deuxième cavité par 20 une deuxième fente de couplage traversant le substrat;- une quatrième cavité placée du deuxième coté du substrat et couplée à la troisième cavité par une deuxième fente latérale; une cinquième cavité placée du premier coté du substrat et couplée à la quatrième cavité par une troisième fente de couplage traversant le substrat; et une sixième cavité placée du premier 25 coté et couplée à la cinquième cavité par une troisième fente latérale, le substrat étant recouvert d'un plan de masse percé par une quatrième fente de couplage, une deuxième ligne micro-ruban étant placée du deuxième coté du substrat au-dessus de la quatrième fente de couplage afin de coupler ledit filtre au circuit micro-ruban. L'invention est également une unité extérieure d'émission qui transpose un signal depuis une bande intermédiaire dans une bande de fréquence d'émission, ladite unité comprenant un substrat sur lequel un circuit en technologie micro-ruban est dessiné, ledit circuit comportant des moyens d'amplification, des moyens de transposition et des moyens de 35 filtrage tels que précédemment définis. 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 unité extérieure d'émission selon une technique connue, la figure 2 représente une vue éclatée en perspective d'un filtre selon l'invention, la figure 3 représente une vue de dessus du filtre de la figure 2, la figure 4 représente une vue de coté en coupe de ce même 10 filtre, la coupe étant indiquée sur la figure 3. La figure 1 ayant été décrite préalablement, celle-ci ne sera pas décrite plus en détail. Cependant, il est fait référence aux éléments de cette figure dans la suite de la description, l'invention se substituant au filtre 15 passe-bande 5. Les figures 2 à 4 représentent un filtre passe-bande 5 réalisé selon l'invention en technologie guide d'onde. Les figures 2 à 4 correspondent respectivement à une vue éclatée en perspective, une vue de dessus et une vue selon la coupe A-A montrée sur la figure 3. Dans ces trois 20 figures, une même référence correspond à un même élément. La description qui suit fait référence conjointement à ces figures 2 à 4 qui montrent sous des angles différents les éléments constitutifs du filtre. Un substrat 10 supporte un circuit micro-ruban (non représenté) qui correspond au reste du circuit de l'unité extérieure représentée sur la 25 figure 1. Le substrat 10 est muni sur sa face supérieure d'une première ligne micro-ruban 11 qui est par exemple électriquement reliée à la sortie de l'amplificateur 4. La face inférieure du substrat est recouverte en quasitotalité d'un plan de masse 12. Une deuxième ligne micro-ruban 13 est placée sur la face supérieure du substrat, cette deuxième ligne micro-ruban 30 étant par exemple électriquement reliée à l'entrée de l'amplificateur 6. Les première et deuxième lignes micro- ruban 11 et 13 constituent respectivement l'entrée et la sortie du filtre de l'invention. Le filtre 5 est un guide d'onde constitué, dans l'exemple décrit, de première à sixième cavités résonantes 14 à 19. Les première, deuxième, 35 cinquième et sixième cavités 14, 15, 18 et 19 sont usinées dans une semelle métallique 20. La semelle 20 est en contact électrique avec le plan de masse 12. Le plan de masse 12 sert en outre à fermer électriquement les cavités 14, 15, 18 et 19 de la semelle 20. La semelle métallique 20 peut s'étendre sur la totalité de la surface du substrat 10 afin de rigidifier ledit substrat 10 et afin d'assurer une meilleure conductivité du plan de masse 12. Les troisième et quatrième cavités sont usinées dans un capot métallique 21. Le capot 5 métallique 21 est positionné sur le substrat 10 au-dessus d'un plan de masse 22 qui s'étend sur la totalité de la surface du capot 21. Le plan de masse 22 sert en outre à fermer électriquement les cavités 16 et 17 du capot 21. Le capot 21 est par exemple fixé à la semelle 20 par l'intermédiaire de vis (non représentées), ce qui permet en outre d'assurer un bon contact 10 électrique entre le capot 21, la semelle 20, les plans de masse 12 et 22. La première ligne micro-ruban 11 est couplée à la première cavité 14 par l'intermédiaire d'une première fente imprimée 30 qui est dessinée sur le plan de masse 12. La deuxième cavité 15 est couplée à la première cavité 14 par l'intermédiaire d'une première fente latérale 31 usinée dans la 15 semelle 20. La troisième cavité 16 est couplée à la deuxième cavité 15 par une première fente métallisée 32. La quatrième cavité 17 est couplée à la troisième cavité 16 par l'intermédiaire d'une deuxième fente latérale 33 usinée dans le capot 21. La cinquième cavité 18 est couplée à la quatrième cavité 17 par une deuxième fente métallisée 34. La sixième cavité 19 est 20 couplée à la cinquième cavité 18 par l'intermédiaire d'une troisième fente latérale 35 usinée dans la semelle 20. La deuxième ligne micro-ruban 13 est couplée à la sixième cavité 19 par l'intermédiaire d'une deuxième fente imprimée 36 qui est dessinée sur le plan de masse 12. Les première et deuxième fentes imprimées 30 et 36 sont 25 dessinées sur la couche métallique qui constitue le plan de masse 12. Les première et deuxième fentes métallisées 32 et 34 sont des fentes réalisées par poinçonnage du substrat 10 et pour lesquelles une métallisation est réalisée sur les bords afin d'assurer une bonne continuité électrique entre les plans de masse 12 et 22 et afin d'éviter une propagation parasite du signal 30 dans le substrat 10 entre lesdits plans de masse 12 et 22. Le dimensionnement des cavités résonantes 14 à 19 et des fentes 30 à 36 se fait en fonction du filtre passe-bande que l'on désire obtenir. La réponse du filtre selon l'invention se trouve être quasi-identique à la réponse d'un filtre en guide d'onde conventionnel. Cependant, la taille du 35 filtre se trouve être réduite en longueur de part la répartition des cavités audessus et en dessous du substrat 10. De nombreuses variantes de l'invention sont possibles. Dans l'exemple décrit, on montre un filtre à 6 cavités. On aurait pu montrer un filtre à 3 cavités, par exemple en supprimant les fentes latérales 31, 33 et 35. Toutefois, l'intérêt de répartir les cavités de part et d'autre du substrat 10 est 5 faible lorsque le nombre de cavités est plus réduit car la taille du filtre est beaucoup moins grande et pose moins de problèmes d'intégration. De même, on aurait pu montrer un filtre disposant d'un nombre de cavités beaucoup plus important pour lequel, en plus de l'utilisation des deux faces du substrat, on peut avoir recours à des fentes latérales placées sur 10 des cotés perpendiculaires entre eux. Le filtre en guide d'onde se trouverait alors replié sur lui-même selon deux directions différentes. Les cavités que l'on a représentées sont des cavités rectangulaires, il est tout à fait possible d'envisager un filtre dont les cavités sont de forme différente, par exemple cylindrique ou hémisphérique. Seul le 15 coté de la cavité qui correspond au plan de masse a la nécessité d'être plane. Le capot 22 et la semelle 21 sont indiqués comme étant métalliques. Tout matériau peut être utilisé pour ces des éléments, à condition que celuici soit conducteur ou recouvert d'une couche conductrice 20 qui assure la continuité électrique des cavités. Dans la précédente description, le filtre est indiqué comme faisant partie d'une unité extérieure d'émission. Le filtre se trouve être particulièrement adapté pour ce type de dispositif. Toutefois, d'autres circuits hyperfréquence peuvent avoir recours à ce type de filtre. 25 REVENDICATIONS 1. Filtre en guide d'onde comportant au moins trois cavités résonantes (14 à 19) couplées entre elles, le filtre étant couplé à un circuit 5 micro-ruban placé sur un substrat (10), caractérisé en ce qu'au moins une cavité (14, 15, 18, 19) se trouve d'un coté du substrat (10) et au moins une autre cavité (16, 17) se trouve de l'autre coté du substrat (10). 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coté de la cavité (14 à 19) se trouvant contre le substrat (10) est électriquement fermée par un plan de masse (12, 22) supporté par le substrat (10). 3. Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couplage entre au moins deux cavités (15 à 18), situées de part et d'autre du substrat, se fait par l'intermédiaire d'une fente (32, 34) dans le ou les plans de masse (12, 22) séparant lesdites cavités. 4. Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce que le substrat (10) est découpé au niveau de la fente (32, 34) et les bords de la fente sont métallisés. 5. Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couplage entre le circuit micro-ruban et l'une des cavités d'accès du filtre se 25 fait par l'intermédiaire d'une fente (30, 36) dans le plan de masse (12) de ladite cavité, ladite fente étant placée sous une ligne micro-ruban (11, 13) en circuit ouvert. 6. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: une première cavité (14) placée d'un premier coté du substrat (10), le substrat étant recouvert d'un plan de masse (12) percé par une première fente de couplage (30), une première ligne micro-ruban (11) étant 35 placée d'un deuxième coté du substrat (10) audessus de la fente de couplage (30) afin de coupler ledit filtre au circuit micro-ruban, - une deuxième cavité (15) placée du premier coté du substrat (10) et couplée à la première cavité (14) par une première fente latérale (31), - une troisième cavité (16) placée du deuxième coté du substrat (10), et couplée à la deuxième cavité (15) par une deuxième fente de couplage (32) traversant le substrat (10), - une quatrième cavité (17) placée du deuxième coté du substrat (10) et couplée à la troisième cavité (16) 10 par une deuxième fente latérale (33) , - une cinquième cavité (18) placée du premier coté du substrat (10) et couplée à la quatrième cavité (17) par une troisième fente de couplage (34) traversant le substrat (10), et une sixième cavité (19) placée du premier coté et couplée à la cinquième cavité (18) par une troisième fente latérale (35), le substrat (10) étant recouvert d'un plan de masse (12) percé par une quatrième fente de couplage (36), une deuxième ligne micro20 ruban (13) étant placée du deuxième coté du substrat (10) au-dessus de la quatrième fente de couplage (36) afin de coupler ledit filtre au circuit micro-ruban. 7. Filtre selon la revendication 6, caractérisé en ce que le substrat (10) est recouvert d'un plan de masse (12, 22) sur toute la surface du substrat (10) en contact avec la cavité (14 à 19), à l'exception des fentes de couplage(30, 32, 34, 36). 8. Unité extérieure d'émission qui transpose un signal depuis une bande intermédiaire dans une bande de fréquence d'émission, ladite unité comprenant un substrat (10) sur lequel un circuit en technologie microruban est dessiné, ledit circuit comportant des moyens d'amplification (4, 6), des moyens de transposition (2, 3) et des moyens de filtrage (5), caractérisé en ce que les moyens de filtrage comportent au moins un filtre 35 selon l'une des revendications 1 à 7.