Brevet FR2849719A1 — publié le 20040709

i L'invention concerne un filtre hyperfréquences en structure coaxiale comprenant une âme extérieure conductrice et une âme intérieure conductrice s'étendant selon une direction axiale à l'intérieure de l'âme extérieure et formant avec celle-ci une succession de créneaux 5 concentriques selon la direction axiale définissant des tronçons successifs de ligne coaxiale de faible impédance caractéristique et de ligne coaxiale de haute impédance caractéristique. L'ouvrage " Microwave Filters, Impedance-Matching Networks and Coupling Structures ", MgrawHill, 1962, présente un tel filtre 10 hyperfréquences, en particulier un filtre passe-bas, dans lequel l'âme extérieure conductrice est constituée classiquement par un tube cylindrique métallique et l'âme intérieure conductrice est constituée par une tige métallique portant des disques métalliques concentriques espacés selon la direction axiale, les disques métalliques formant la 15 succession de créneaux concentriques. La section de l'âme intérieure varie donc selon la direction axiale de sorte que chaque tronçon de l'âme intérieure de grand diamètre (correspondant à un disque métallique) définit un tronçon de ligne coaxiale de très faible impédance et chaque tronçon de l'âme intérieure de plus faible diamètre (correspondant à 20 l'intervalle entre deux disques consécutifs) définit un tronçon de ligne coaxiale de haute impédance. Les dimensions des tronçons sont ajustées de manière à réaliser la fonction de transfert du filtre. La réalisation d'un tel filtre hyperfréquences en structure coaxiale s'avère toutefois complexe et coteuse à réaliser notamment pour maintenir une parfaite coaxialité 25 entre l'âme intérieure et l'âme extérieure du filtre. Des entretoises en plastique ou autre matériau diélectrique sont généralement utilisées pour maintenir la coaxialité mais cela introduit des pertes diélectriques. Le but de l'invention est donc de proposer un filtre hyperfréquences en structure coaxiale de construction plus simple et 30 moins coteuse adapté à une production en volume et à bas cot. A cet effet, l'invention a pour objet un filtre hyperfréquences en structure coaxiale comprenant une âme extérieure conductrice et une âme intérieure conductrice s'étendant selon une direction axiale à l'intérieure de l'âme extérieure et formant avec celle-ci une succession de créneaux concentriques selon la direction axiale définissant des tronçons successifs de ligne coaxiale de faible impédance caractéristique et de 5 ligne coaxiale de haute impédance caractéristique, caractérisé en ce que les créneaux concentriques sont réalisés dans un bloc de mousse en matière synthétique. La mousse utilisée est de préférence une mousse d'imide de polymétacrylate connue pour ses caractéristiques électriques proches de celles de l'air, pour ses caractéristiques mécaniques de 10 rigidité et de légèreté et pour son faible cot de revient. En particulier, on pourra utiliser une mousse d'imide de polymethacrylate commercialisée sous le nom de "ROHACELL HF". Selon des particularités d'un filtre selon l'invention - l'âme extérieure conductrice du filtre est constituée par un 15 tube de mousse en matière synthétique métallisé sur sa surface extérieure et l'âme intérieure conductrice du filtre est constituée par un barreau de mousse en matière synthétique, la succession de créneaux concentriques étant formés sur la surface extérieure métallisée du barreau de mousse; - l'âme extérieure conductrice du filtre est constituée par un tube de mousse en matière synthétique métallisé sur sa surface extérieure, la succession de créneaux concentriques étant formés sur la surface extérieure du tube de mousse et l'âme intérieure du filtre est constituée par un barreau conducteur; - le barreau conducteur est un tube cylindrique métallique plein ou creux. Avec cette construction, un filtre hyperfréquences peut facilement être associé à une antenne de type monopole ou de type dipole. L'invention s'étend à un procédé de fabrication d'un filtre hyperfréquences tel que défini ci-dessus selon lequel la succession de créneaux concentriques sont formés par thermoformage du tube de mousse ou du barreau de mousse. En particulier, comme technique de thermoformage, on utilisera de préférence un moulage par pressage à chaud qui est adapté à un objectif de production en volume et à bas cot. La métallisation du tube de mousse ou du barreau de mousse 5 est de préférence une métallisation non directive par projection ou au pinceau. Des exemples de réalisation d'un filtre selon l'invention sont décrits ciaprès et illustrés sur les dessins. La figure 1 illustre de façon très schématique en perpective 10 éclatée un premier mode de réalisation d'un filtre hyperfréquences en structure coaxiale selon l'invention. La figure 2 illustre de façon schématique en coupe axiale un second mode de réalisation d'un filtre hyperfréquences en structure coaxiale selon l'invention associé à une antenne de type monopole. La figure 3 illustre de façon schématique en coupe axiale un filtre selon le premier mode de réalisation associé à une antenne de type dipole. Un premier exemple de filtre hyperfréquences en structure coaxiale selon l'invention est montré sur la figure 1 selon une vue en 20 perspective éclatée. L'âme extérieure conductrice 1 et l'âme intérieure conductrice 2 du filtre sont montrées sur la figure 1 dissociées l'une de l'autre pour plus de clarté mais il faut comprendre que l'âme intérieure 2 s'étend selon la direction axiale A à l'intérieur de l'âme extérieure 1. L'âme intérieure 2 du filtre est constituée par un barreau cylindrique en mousse de matière synthétique dont la surface extérieure forme une succession de créneaux concentriques 3A à 3D réalisant la fonction de transfert du filtre, par exemple une fonction de transfert d'un filtre passe-bas. La conformation du barreau de mousse 2 est réalisée 30 par thermoformage, en particulier selon une technique de moulage par pressage à chaud. La surface extérieure du barreau de mousse 2 est métallisée de préférence par projection ou au pinceau. L'âme extérieure 1 du filtre est constituée par un tube cylindrique en mousse de matière synthétique ayant une section intérieure constante, le diamètre intérieur du tube étant très légèrement supérieur au plus grand diamètre extérieur du barreau de mousse 2 pour 5 permettre l'insertion du barreau dans le tube. Le tube cylindrique 1 a une surface extérieure entièrement métallisée selon la technique de métallisation indiquée plus haut. La mousse de matière synthétique utilisée est de préférence une mousse d'imide de polymétacrylate. La structure du filtre montrée sur la figure 1 peut être renforcée par deux demi-coques (non représentées) entourant le tube 1 qui peuvent être réalisées en une matière plastique ou en mousse de matière synthétique. Bien entendu, le tube 1 et le barreau 2 en mousse pourraient 15 avoir une section autre que circulaire, par exemple rectangulaire ou carrée sans sortir du cadre de l'invention. La figure 2 montre un autre mode de réalisation d'un filtre selon l'invention. L'âme extérieure 1' du filtre est constituée par un tube cylindrique en mousse de matière synthétique dont la surface extérieure 20 métallisée est conformée pour définir la succession de créneaux 3A'- 3B' selon la direction axiale A tandis que l'âme intérieure 2' du filtre est constituée par un barreau conducteur cylindrique de section constante. Le barreau conducteur 2' peut consister en un tube cylindrique métallique plein ou creux. Sur la figure 2, le filtre hyperfréquences selon l'invention 25 est associé à une antenne de type monopole 4 constituée par un prolongement de l'âme intérieure 2' du filtre. La figure 3 montre un filtre hyperfréquences selon l'invention qui est analogue à celui montré sur la figure 1 avec une âme extérieure constituée par un tube en mousse 1" de section constante et une âme 30 intérieure constituée par un barreau en mousse 2" de section variable selon la direction axiale A. Le filtre est associé ici à une antenne de type dipole 5. REVENDICATIONS I/ Un filtre hyperfréquences en structure coaxiale comprenant 5 une âme extérieure conductrice (1;1';1") et une âme intérieure conductrice (2;2'; 2") s'étendant selon une direction axiale (A) à l'intérieure de l'âme extérieure et formant avec celle-ci une succession de créneaux concentriques (3A-3D;3A',3B') selon la direction axiale définissant des tronçons successifs de ligne coaxiale de faible impédance 10 caractéristique et de ligne coaxiale de haute impédance caractéristique, caractérisé en ce que les créneaux concentriques sont réalisés dans un bloc de mousse en matière synthétique. 2/ Le filtre selon la revendication 1, dans lequel l'âme 15 extérieure conductrice du filtre est constituée par un tube de mousse en matière synthétique (1;1") métallisé sur sa surface extérieure et dans lequel l'âme intérieure conductrice du filtre est constituée par un barreau de mousse en matière synthétique (2;2"), la succession de créneaux concentriques (3A-3D) étant formés sur la surface extérieure métallisée 20 du barreau de mousse. 3/ Le filtre selon la revendication 1, dans lequel l'âme extérieure conductrice du filtre est constituée par un tube de mousse en matière synthétique (1') métallisé sur sa surface extérieure, la succession 25 de créneaux concentriques (3A',3B') étant formés sur la surface extérieure du tube de mousse et dans lequel l'âme intérieure du filtre est constituée par un barreau conducteur (2'). 4/ Le filtre selon la revendication 3, dans lequel le barreau 30 conducteur (2') est un tube cylindrique métallique plein ou creux. 5/ Procédé de fabrication d'un filtre selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la succession de créneaux concentriques sont formés par thermoformage du tube de mousse ou du barreau de mousse. 6/ Procédé de fabrication selon la revendication 5, dans lequel le tube de mousse ou le barreau de mousse est métallisé en surface par projection ou au pinceau.