BANDSTOP FILTER FOR A MICROWAVE TRANSMISSION LINE AND POLARISATION CIRCUIT FOR A MICROWAVE TRANSISTOR COMPRISING THIS FILTER

Abstract: 1. A bandstop filter for very high frequency transmission lines having distributed constants and being implemented in a planar structure and more particularly in accordance with the microstrip technique, comprising at least a first filtering element (10) and a second filtering element (20), said first element being intented to prevent the transmission of a first frequency band to whose central frequency a wavelength lambda1 is associated and formed by a set of two transmission paths (21, 22) arranged in parallel which separate at the input point (E) of the bandstop filter and are recombined at the output point (S) of this bandstop filter in such manner that the electrical length of these two parts are equal to one quarter and three quarters of the wavelength lambda1 , respectively, and the second filter element (20) being constituted by a quarter-wave filter having an electrical length equal to lambda2/4, connected to the input point (E) of the bandstop filter and defining at this point a short-circuiting plane, the value of lambda2 different from the value of lambda1 being the value of the wavelength associated with the central frequency of a second frequency band which constitutes the band cut by the second filtering element, characterized in that the second filtering element (20) is located within the first filtering element (10) and in that the second frequency band cut by the second filtering element (20) is adjacent to the band cut by the first filtering element (10), such that the different between the central frequencies is small compared with said central frequencies.

Description: FILTRE COUPE-BANDE POUR LIGNE DE TRANSMISSION HYPERFREQUENCE ET CIRCUIT DE POLARISATION DE TRANSISTOR HYPERFREQUENCE COMPRENANT CE FILTRE. La présente invention concerne un filtre coupe-bande pour ligne de transmission hyperfréquence à constantes réparties réalisée en structure planar et notamment suivant la technique du microruban, ainsi qu'un circuit de polarisation de transistor hyperfréquence comprenant ce filtre. Une façon classique d'assurer la réception d'un signal hyperfréquence consiste à prévoir-dans le récepteur un mélangeur qui reçoit d'une part ce signal hyperfréquence utile de fréquence f5 et d'autre part un signal de fréquence fOL délivré par un oscillateur local et qui délivre un signal à une fréquence intermédiaire f égale à la différence des fréquences f5 et fOL. A la suite du mélangeur, il faut cependant placer un filtre qui empêche la transrnission des fréquences f5 et fOL tout en favorisant celle de la fréquence plus faible fFI, c'est-àdire un filtre passe-bas ou tout au moins coupe-bande. De tels filtres apparaissent à l'intérieur de l'étage d'amplification décrit dans "Proceedings of the 4th European Microuave Conference", Montreux, septembre 1974, pages 97 à 100 (voir la figure 2), ou de l'étage oscillateur décrit dans "Proceedings of the 5th European Microujave Conference", Hambourg, septembre 1975, page 296 et suivantes (voir la figure 4). Néanmoins, si ce filtre est utilisé isolément comme dans le cas du second document, il n'a qu'une très faible bande coupée et ne peut convenir pour l'application envisagée ci-dessus. Si plusieurs filtres sont au contraire associés, l'accroissement de bande coupée qui peut en résulter est compensé par l'apparition d'autres in convénients, essentiellement l'encombrement du filtre global ainsi réalisé et l'absence de localisation précise de ce filtre par rapport au mélangeur. Le but de- l'invention est de proposer un filtre hyperfréquence coupe-bande qui évite de tels compromis nécessairement peu satisfaisants et qui s'avère extrêmement compact tout en présentant une bande coupée assez lar#ge et en offrant un plan de court-circuit bien localisé par rapport au mélangeur pour optimiser le rendement de celui-ci. L'invention concerne à cet effet un filtre coupe-bande caractérisé en ce qu'il comprend a) un premier élément de filtrage destiné à empêcher la transmission d'une première bande de fréquence à la fréquence centrale de la quelle est associée la longueur d'onde A1 et composé d'un ensemble de deux' voies de transmission en parallèle se séparant au point#d'entrée du filtre coupe-bande et se regroupant au point de sortie de ce fil tre coupe-bande: de telle façon que les longueurs électriques de ces deux voies soient chacune égales à un nombre impair de fois le quart de la longueur d'onde X1 et que la différence de ces longueurs soit égale à un nombre impair de fois la moitié de cette longueur d'onde. b) un deuxième élément de filtrage destiné Åa empêcher la transmission d'une deuxième ba#nde de fréquence adjacente à la première et à la fréquence centrale de #laquelle est associée la longueur d'onde X2 et composé d'un filtre quart d'onde de longueur électrique égale au quart de la longueur d'onde X2 placé au point d'entrée du filtre coupe-bande et définissant en ce point un plan.de court-circuit. Le premier élément de filtrage est de préférence une boucle fermée de longueur électrique égale à X1 et raccordée transversalement à la ligne de transmission hyperfréquence en des points d'entrée et de sortie du filtre coupe-bande -situés sur cette boucle à une distance l'un de l'autre égale à X1/4 et le deuxième élément de filtrage est situé à l'intérieur de cette boucle. Le filtre coupe-bande ainsi oralisé utilise un espace extrê mement restreint de façon très efficace, puisque la combinaison des deux éléments de filtrage et un choix judicieux de leurs dimensions permettent d'obtenir à volonté:la largeur de bande coupée souhaitée. De plus le--raccordement de ces deux=éléments de filtrage en un même point, au point d'entrée du filtre, définit de façon unique et précise le plan de court-circuit des signaux dont on veut empêcher la transmission, ce qui rend l'action du filtre pratiquement indépendante de la fréquence dans la# bande coupée. Pour élargir encore cette bande coupée par le filtre et éliminer la deuxième harmonique de la fréquence centrale de ''une ou l'autre des deux bandes de fréquence déjà éliminées par les premier et deuxième éléments de filtrage, ce filtre peut comprendre au moins un troisième élément de filtrage destiné à empêcher la transmission d'une troisième bande de fréquence centrée sur la fréquence double de la fréquence centrale de la deuxième bande de fréquence et composé d'un filtre quart d'onde de longueur électrique X2/8 placé en parallèle sur l'une des deux voies de transmission à une distance du point d'entrée du filtre coupe-bande égale à (n - 1) X1/2, n étant un nombre entier positif compatible avec la longueur des voies de transmission, ou bien, alternativement, destiné à empêcher la transmission d'une troisième bande de fréquence centrée sur la fréquence double de la fréquence centrale de la première bande de fréquence et composé d'un filtre quart d'onde de longueur électrique A1/8 placé en parallèle sur l'une des deux voies de transmission à une distance du point d'entrée du filtre coupe-bande égale à (n - 1) A1/2, n étant un nombre entier positif compatible avec la longueur des voies de transmission. D'autres particularités et avantages de l'invention seront mieux compris en se référant à la description qui suit et aux dessins annexés qui montrent, à titre dtexemples non limitatifs, quelques réalisations de l'invention et dans lesquels - la figure 1 représente une première réalisation, à deux éléments de filtrage, du filtre coupe-bande selon l'invention - les figures 2a et Zb montrent deux autres réalisations, à trois éléments de filtrage, du filtre coupe-bande selon l'invention ; et - la figure 3 illustre l'application de l'invention à la polarisation d'un transistor hyperfréquence. Le filtre coupe-bande représenté sur la figure 1 comporte un point d'entrée E, auquel se raccorde une partie amont L de la ligne de e transmission à laquelle est incorporé le filtre, et un point de sortie S, auquel se raccorde une partie aval L de cette ligne de transmission. Ce s filtre coupe-bande est composé, selon l'invention, d'un premier élément de filtrage 20 et d'un deuxième élément de filtrage 10, destinés à empêcher la transmission respectivement d'une première bande de fréquence et d'une deuxième bande de fréquence adjacente gla première. L'élément 10 est composé d'un filtre quart d'onde, de longueur électrique égale au quart de la longueur d'onde A2 associée à la fréquence centrale de la deuxième bande de#fréquence, et placé au point d'entrée E du filtre coupe-bande. L'élément 20=est composé d'un ensemble de deux voies de transmission 21 et 22 en parallèle qui se séparent au point d'entrée E, dans le plan de court-circuit défini par la présence du deuxième élément de filtrage 10, entourent cet élément 10 et se re-- groupent au point de sortie S. La première voie 21 suit dans l'exemple ici décrit un trajet en arc de cercle de longueur électrique 1/4 (X1 étant la longueur d'onde associée à la fréquence centrale de la première bande de fréquence), tandis que la deuxième# voie 22 suit un trajet en arc de cercle complémentaire, de longueur électrique 3 X1/4. Au point S où se réunissent les voies 21 et 22, les signaux à la fréquence correspondant à la longueur dtonde k1 arrivent donc en opposition de phase et aucun signal à cette fréquence n'est transmis à la partie L de la ligne s de transmission. Le contour du filtre coupe-bande est, Åa l'évidence, extrêmement compact, puisque la formecirculaire adoptée-pour l'élément 20 est d'un encombrement très restreint et que l'intérieur de ce premier élément est utilisé pour la mise en place du deuxième élément de filtrage. Par ailleurs, l'isolation assurée par le filtre coupe-bande selon l'invention est excellente, et limitée seulement par le couplage parasite (modes supérieurs) qui peut apparaître entre E et S (une atténuation de 60 dB peut par exemple être obtenue si on ne veut-pas une bande- passante supérieur à quelques pour cent). Il va de soi que les lon#gueurs électriques -des deux voies de transmissions peuvent être supérieures à celles #de l'exemple décrit cidessus ; il importe seulement que chacune de ces longueurs soit égale à un nombre impair de fois le quart de la longueur d'onde A1 et que la différence entre ces longueurs soit égale à (2m - 1) B1/2 pour que l'opposition de phase soit bien obtenue en S (m est-un nombre entier positif quelconque). L'exemple décrit plus haut, qui correspond Åa m = 1, correspond cependant à la réalisation la plus compacte et donc la plusavan- tageuse, à double titre d'ailleurs, d'une part pour son utilisation dans les applications où le faible encombrement des composants joue un râle primordial, et d'autre part pour mieux concentrer les champs électrique et magnétique et rendre ainsi le filtre moins sensible aux effets de proximité. Dans l'application qui avait été évoquée plus haut, le longueur d'onde A2 est par exemple celle qui est associée au signal hyper fréquence utile de fréquence f reçu et destiné au mélangeur (par exem s ple une diode hyperfréquence), et la longueur d'onde A1 celle qui est associée au signal de fréquence fOL fourni par l'oscillateur local et également envoyé vers le mélangeur. La partie aval L de la ligne de s transmission ne reçoit que le signal de fréquence fFI fourni par le composant non linéaire que constitue le mélangeur ; les signaux de fréquence f, et fQL n'atteignent pas cette partie Ls, grâce à l'action combinée des éléments de filtrage 20 et 10. Un accroissement de la bande de fréquence coupée par le filtre selon ltinvention peut être obtenu si ce filtre comprend, conformément à la figure 2a, un troisième élément de filtrage 30, destiné à empêcher la transmission d'une troisième bande de fréquence centrée sur la fréquence double de la fréquence centrale de la première bande de fréquence. En effet, toujou#rs dans le cas de l'application précédemment envisagée, le signal de fréquence fOL délivré par l'oscillateur local a une amplitude en général bien supérieure à celle du signal hyperfréquence reçu, de fréquence f5, et la présence de l'harmonique de rang 2 de ce signal de fréquence fOL correspond donc à une perte d'énergie notable. L'introduction du troisième élément de filtrage 30 permet d'emmécher la transmission de cette harmonique et d'éviter la détérioration du rendement qui résulte d'une telle transmission. Naturellement, ce troisième élément de filtrage peut être prévu, si nécessaire, pour emmécher la transmission d'une troisième bande de fréquence-centrée sur ltharmonique de rang 2 de la fréquence centrale de la deuxième bande de fréquence, et non plus de la première bande de fréquence. Dans l'un ou l'autre cas, le troisième élément de filtrage 30 est un filtre quart d'onde placé en parallèle sur la deuxième voie de transmission 22, à une distance du point d'entrée E du filtre coupebande égale à A1/2 (ou, Si les longueurs des voies de transmission sont supérieures à celles des réalisations représentées sur les figures, à n X2/2, n étant un nombre entier positif compatible avec ces longueurs respectives. La longueur de ce filtre est 1/8 si l'on veut éliminer l'harmonique de rang 2 du signal filtré par le premier élément de fil trage 20, ou )2/8 si l'on veut éliminer l'harmonique de rang 2 du si 2 gnal filtré par le deuxième élément de filtrage 10. Par rapport à la figure 2a, où le troisième élément de fil trage 30 est raccordé à la voie #de transmission 22 sur la partie exté rieure de l'anneau, la figure 2b montre une variante de réalisation dans laquelle cet élément 30 est dirigé vers lrintérieur de l'anneau. Cette variante est très avantageuse puisqu'elle #conserve au filtre cou pe-bande selon l'invention son caractère extrêmement -compact,- malgré la présence d'un élément de filtrage suplémentaire. Dans la description qui précède, on a mentionné à plusieurs reprises l'application essentielle que constitue l'utilisation du filtre selon l'invention dans un récepteur hyperfréquence. La figure 3 montre une autre application possible de l'invention, à-savoir 11ineorporation du filtre coupe-bande dans lé circuit de polarisation d'un transistor hyperfréquence. Le filtre coupe-bande selon l'invention est raccordé (perpendiculairement dans le cas présent) en son point d'entrée E, à un tronçon 40 de ligne de transmission, lui-#même placé en parallèle sur une ligne de transmission 41 comprenant un'transistor hyperfréquence 42 et un condensateur 45. La longueur du tronçon 40 est égale au quart de la longueur d'onde associée au signal hyperfréquence traversant la li gne de transmission 41. Le filtre est par ailleurs raccordé (perpendi culairement), en son point de sortie; S, à un circuit d'alimentation 43 du transistor 42. Cette disposition permet au¯circuit 43 d'assurer la polarisation du transistor 42 par transmission de sa tension de polari sation à travers le tronçon de ligne 44, le filtre coupe-bande (tel que celui de la figure 1 par exemple), le tronçon 40 et #la ligne 41. Inversement le signal hyperfréque#nce qui parcourt le ligne 41 ne peut atteindre le circuit 43 en raison du barrage efficace constitué par le filtre coupe-bande. L'action de filtrage est encore plus efficace Si l'on donne au tronçon 40 une impédance aussi élevée que possible, Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux quelques exemples de réalisation qui viennent d' être décrits et représentés, à partir desquels d'autres variantes de=réalisation peuvent être prévues sans pour cela sortir du cadre de 1' invention. En particulier, la disposition circulaire des deux voies de transmission du premier élément de filtrage a-été reconnue comme la plus compacte possible, mais une disposition en carré ou en rectangle, par exemple, reste très compacte et donc presque aussi avantageuse que celle -décrite et représentée.

Claims: REVENDICATIONS : 1. Filtre coupe-bande pour ligne de transmission hyperfréquence à constante réparties réalisée en structure planar et notamment suivant la technique du microruban, caractérisé en ce qu'il comprend (a) un premier élément de filtrage (20) destiné à empêcher la transmission d'une première bande de fréquence à la fréquence centrale de laquelle est associée la longueur d'onde X1 et composé d'un ensemble de deux voies de trans mission (21, 22) en parallèle se séparant au point d'en trée (E) du filtre coupe-bande et se regroupant au point de sortie (S) de ce filtre coupe-bande de telle façon que les longueurs électriques de ces deux voies soient chacune égales à un nombre impair de fois le quart de la longueur d'onde X1 et que la différence- de ces longueurs soit égale à un nombre impair de fois la moitié de cette longueur d'onde, et (b) un deuxième élément de filtrage (10) destiné à empêcher la transmission d'une deuxième bande de fréquence adjacente à la première et- à la fréquence centrale de laquelle est associée la longueur d'onde 2 et composé d'un filtre quart d'onde de longueur électrique égale à X 2/4 placé au point d'entrée (E) du filtre coupe-bande et définissant en ce point un plan de court-circuit. 2. Filtre coupe-bande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément de filtrage (20) est une boucle fermée de longueur électrique égale à A1 et raccordée transversalement à la ligne de transmission hyperfréquence en des points d'entrée (E) et de sortie (S) du filtre coupe-bande situés sur cetteboucle à une distance l'un de l'autre égale à 1/4 et en ce #que le deuxième élément de filtrage (10) est situé à l'intérieur de cette boucle 3. Filtre coupe-bande selon l'une des revendications 1 et 2, ca ractérisé en ce qu'il comprend au moins un troisième élément de filtrage (30) destiné à empêcher la transmission d'une troisième bande de fréquence centrée sur la fréquence double de la fréquence centrale de la deuxième bande de fréquence et composé d'un filtre quart d'onde de longueur électrique B2/8, placé en parallèle sur l'une des deux voies de transmission (21, 22) à une distance du point d'entrée (E) du filtre cou#pe-bande égale à (n - 1)# î/2, n étant un nombre entier positif compatible avec la longueur électrique des voies de transmission. 4. Filtre coupe-bande selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un troisième élément de filtrage (30) destiné à empêcher la transmission d'une troisième bande de fréquence centrée sur la fréquence double de la fréquence centrale de la première bande de fréquence et composé d'un filtre quart d'onde de longueur électrique B1/8, placé en parallèle sur l'une des deux voies de transmission (21, 22) à une distance du point d'entrée (E) du filtre coupe-bande égale à (n - 1)k 112, n étant un nombre entier positif compatible avec la longueur électrique des voies de transmission. 5. Circuit de polarisation d'un transistor hyperfréquence (42), comprenant un filtre coupe-bande selon l'une quelconque des revendications précédentes et caractérisé en cè#qu'eu point d'ent#rée (E) de ce filtre est raccordé transversalement un tronçon (40) de ligne de transmission lui-même placé en parallèle sur une ligne de transmission (41) relié au transistor hyperfréquence et en ce qu'au point de sortie (S) du filtre est raccordé transversalement un circuit d'alimentation (43) de ce transistor, la longueur électrique du tronçon (40) présent entre le point d'entrée (E) du filtre -coupe-bande et la ligne de transmission (41) étant égale au qua#rt de la longueur d'onde associée à la fréquence du signal hyperfréquen#ce traversant cette ligne de transmission.

Inventors: DE RONDE, FRANCOIS, de Ronde, François
Applicants: LABORATOIRES D'ELECTRONIQUE ET DE PHYSIQUE APPLIQUEE L.E.P., N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN
Application year: 1980
Main classification: H01P1
IPC codes: H01P1