Filtre multiplexe en hyperfréquence

Abstract

 La présente invention se rapporte à un filtre multiplexé en hyperfréquence comprenant au moins deux filtres élémentaires (10, 11) munis d'une antenne de couplage, en forme de vilebrequin ou tout autre forme, et comportant un accès commun (14), cet accès étant muni d'une antenne de couplage en forme de vilebrequin, mobile en rotation autour de son axe pour permettre le réglage du couplage entre l'antenne et le filtre concerné, dans lequel l'accès commun (14), étant situé à cheval entre les différents filtres élémentaires, comporte autant d'antennes vilebrequins (22, 23) que de filtres élémentaires (10, 11).
Application notamment aux télécommunications par faisceaux hertziens.

Description

[0001] L'invention se rapporte à des filtres multiplexés en hyperfréquence et à leur procédé de réglage.

[0002] L'invention concerne les filtres de branchement passe-bande hyperfréquence en "combline" (filtre en peigne) ou en mode évanescent diplexés. Ces filtres sont accordables dans une certaine bande de fréquence et possèdent au moins un accès coaxial commun. Ce sont des filtres accolés ou en ligne, l'un fonctionnant dans une bande de fréquence et l'autre dans une bande différente.

[0003] Un filtre de l'art connu est décrit dans l'article paru dans IEEE MTT Vol. 21 N° 1 Janvier 1973 intitulé "Design of evanescent mode waveguide diplexeurs". Cet article décrit une nouvelle procédure de réalisation de filtres construits en guides d'onde en dessous de la coupure. Cette réalisation permet la construction totale d'un diplexeur (le dispositif entier est construit en un seul guide d'onde, ce qui permet de se passer de jonction en T et de brides de connection) si une liaison coaxiale est utilisée à la jonction commune. La réalisation décrite utilise des filtres passe-bande valables pour des largeurs de bande de quelques pourcents.

[0004] Avec ce type de diplexeur, l'accord des deux filtres n'est pas indépendant et il y a interaction d'un filtre sur l'autre. Les bandes d'accord des filtres doivent être forcément très proches l'une de l'autre car il y a un résonateur commun aux deux filtres. De plus la largeur de cette bande ne peut excéder quelques pourcents. De plus dans ce cas le diplexeur est forcément constitué de deux filtres en ligne.

[0005] L'invention a pour objet de rendre les filtres indépendants l'un de l'autre ; c'est-à-dire tels que, lors du réglage, il n'y ait pas d'interaction de l'un sur l'autre ; ce qui permet de simplifier ce réglage.

[0006] L'invention propose à cet effet un filtre multiplexé en hyperfréquence comprenant au moins deux filtres élémentaires munis d'une antenne de couplage, en forme de vilebrequin ou toute autre forme, et comportant un accès commun, cet accès étant muni d'une antenne de couplage en forme de vilebrequin, mobile en rotation autour de son axe pour permettre le réglage du couplage entre l'antenne et le filtre concerné, caractérisé en ce que l'accès commun, étant situé à cheval entre les différents filtres élémentaires comporte autant d'antennes vilebrequins que de filtres élémentaires.

[0007] Avantageusement il n'y a pas de limite d'espacement entre les fréquences d'accord des deux filtres élémentaires et ces filtres peuvent être large bande ou bande étroite.

[0008] Dans un exemple de réalisation, l'accès commun est composé :
- d'une embase coaxiale,
- d'une première pièce "bouchon" en métal qui permet de reboucher le guide après montage des deux antennes en vilebrequin, cette pièce s'insérant dans un évidement de la paroi commune aux deux filtres de manière à être coincée par l'embase coaxiale,
- d'une pièce commune qui a pour but de relier électriquement l'embase coaxiale aux antennes, cette pièce commune présentant une extrémité rétrécie destinée à venir s'insérer étroitement dans l'embase coaxiale.
- d'un tube isolant destiné au passage de la pièce commune afin d'éviter un court-circuit entre la pièce commune et la pièce "bouchon".
- de deux antennes de couplage en forme de vilebrequin dont les extrémités rétrécies vont s'insérer étroitement dans des trous de la pièce commune de manière à permettre la rotation de ces antennes, les autres extrémités sortant du filtre par un trou situé dans le même axe que les extrémités rétrécies.
- de vis de blocage en rotation de chaque antenne, chacune traversant le corps du filtre jusqu'à venir s'appuyer sur l'antenne correspondante.

[0009] Une telle réalisation du filtre de l'invention est simple et plus performante que les dispositifs de l'art connu.

[0010] Les filtres élémentaires peuvent être réalisés en ligne ou accolés : En effet l'invention peut s'appliquer notamment à deux filtres en ligne, à deux filtres accolés, à trois filtres "triplexeur" ou à quatre filtres "quadriplexeur".

[0011] Avantageusement, dans le procédé de réglage de tels filtres
- on bloque l'antenne de tous les filtres moins un, ce qui permet de régler ce dernier filtre dont l'antenne n'est pas bloquée,
- lorsque ce réglage est réalisé, on bloque l'antenne de ce filtre,
- ensuite on débloque l'antenne correspondant à un autre filtre, et on règle ce filtre puis on rebloque ladite antenne,
- on effectue ainsi le réglage successif de tous les filtres élémentaires.

[0012] Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, en référence aux figures annexées sur lesquelles :

- les figures 1 à 4 illustrent schématiquement différents types de filtres selon l'invention ;

-la figure 5 illustre une une vue en coupe transversale d'un filtre selon l'invention ;

- la figure 6 illustre une vue en coupe longitudinale selon le plan VI-VI du filtre de l'invention représenté à la figure 5 ;

- la figure 7 illustre une vue partielle en coupe transversale d'un filtre selon l'invention ;

- la figure 8 illustre une vue partielle en coupe longitudinale selon le plan VIII-VIII du filtre représenté à la figure 7.

[0013] Le filtre de l'invention, représenté à la figure 1 comprend :
- deux filtres élémentaires 10 et 11 accolés en technologie "combline" (filtre en peigne) ou évanescent dont le nombre de pôles n'est pas limité (l'exemple représenté ici concerne deux filtres à trois pôles) ;
- deux accès indépendants (accès 12) équipés chacun d'une antenne de couplage, en forme de vilebrequin, mobile en rotation autour de son axe pour permettre le réglage du couplage entre l'antenne et le filtre. (Une telle antenne est décrite dans la demande de brevet américain numéro 4 746 883 ;
- un accès commun 14 où on utilise de façon différente une antenne de même type.
- des vis 13 de réglage de l'accord du filtre.

[0014] L'invention porte plus précisément sur cet accès commun 14 qui permet de réaliser un filtre comprenant deux filtres élémentaires accolés, comme représenté à la figure 1, mais qui permet aussi de réaliser un filtre comprenant trois ou quatre filtres élémentaires accolés comme représenté respectivement sur les figures 2 et 3, ou deux filtres élémentaires en ligne comme représenté sur la figure 4.

[0015] L'accès commun représenté aux figures 5 et 6 se situe à cheval entre les deux filtres élémentaires 10 et 11. La cloison 28 à cet endroit a été fraisée en partie de manière à laisser le passage des antennes 22 et 23.

[0016] Cet accès commun 14 est composé :
- d'une embase coaxiale 20 (par exemple de type démontable) ;
- d'une première pièce "bouchon" 21 en métal qui permet de reboucher le guide après montage des deux antennes en vilebrequin 22 et 23, cette pièce 21 s'insérant dans un évidement de la paroi commune aux deux filtres de manière à être coincée par l'embase coaxiale ;
- d'une pièce commune 24 qui a pour but de relier électriquement l'embase coaxiale 20 aux antennes 22 et 23. Cette pièce 24 présente une extrémité rétrécie 25 destinée à venir s'insérer étroitement dans l'embase coaxiale ; La partie centrale 26 de cette pièce 24 étant de longueur égale à la longueur d'un tube isolant 29, décrit ci-après, et supérieure à la longueur de la pièce "bouchon" 21, afin qu'il n'y ait pas contact entre la pièce commune et la pièce "bouchon" ; L'autre extrémité 27 de cette pièce, de diamètre supérieur à celui de la partie centrale 26 mais inférieur au diamètre de la pièce "bouchon" 21, étant percée de deux trous diamétralement opposés 30 et 31 destinés à recevoir les extrémités rétrécies des deux antennes 22 et 23 ;
- d'un tube isolant 29, par exemple en polytétrafluoréthylène (PTFE), destiné au passage de la pièce commune 24 afin d'éviter un court-circuit entre la pièce commune 24 et la piece "bouchon" 21 ; Les diamètres de la pièce commune 24 et du tube isolant 29 étant calculés de manière à être adaptés sur 50 Ohms ;
- de deux antennes de couplage 22 et 23, en forme de vilebrequin, dont les extrémités rétrécies vont s'insérer étroitement dans les trous 27 et 28 de la pièce commune 24 permettant ainsi la rotation de ces antennes, les autres extrémités sortant du filtre par un trou 35 situé dans le même axe que les extrémités rétrécies ; Le pliage de ces antennes étant tel que chaque ensemble antenne plus pièce commune se trouve coincé dans le guide ;
- d'écrous 32 et 33 soudés respectivement sur l'autre extrémité de chaque antenne (22, 23), cette extrémité étant extérieure au guide, afin de faciliter la rotation de chaque antenne lors du réglage ;
- de vis de blocage (34) en rotation de chaque antenne qui traversent le corps du filtre jusqu'à venir s'appuyer sur l'antenne correspondante (32).

[0017] Le réglage du filtre selon l'invention est aisé ; en effet:
- on bloque une antenne, celle (22) du premier filtre élémentaire 12 par exemple, avec la vis de blocage 34 correspondante, ce qui permet de maintenir en position la pièce commune 24 et de régler le second filtre élémentaire 13 dont l'antenne 23 n'est pas bloquée, le réglage de ce filtre étant réalisé, on bloque l'antenne 23 de ce filtre 13 à l'aide de la vis de blocage correspondante,
- ensuite on débloque la première antenne 22, on règle le premier filtre 12 puis on rebloque ladite antenne 22.

[0018] On utilise le même principe pour le filtre en ligne, représenté en figure 4, dont l'accès commun se trouve au milieu du guide.

[0019] Dans le cas d'un "triplexeur" et d'un "quadriplexeur", l'accès commun se trouve à cheval comme représenté aux figures 2 et 3 et la pièce commune est modifiée comme représenté sur les figures 7 et 8. La partie 39 la plus large de cette pièce est percée de quatre trous 40, 41, 42, 43 espacés de 90 degrés recevant les extrémités rétrécies de quatre antennes vilebrequin 44, 45, 46 et 47.

[0020] La pièce "bouchon" 48 est elle aussi modifiée : son diamètre ést augmenté afin de laisser le passage aux antennes qui doivent être plus courbées pour être suffisamment éloignées les unes des autres. De plus cette pièce est maintenant fixée au filtre par au moins deux vis 49 et 50.

[0021] L'embase coaxiale 53 est elle-même fixée sur la pièce "bouchon" par au moins deux vis 51, 52 comme représenté à la figure 7.

[0022] Le réglage d'un tel filtre s'effectue de manière analogue à celui décrit précédemment, à savoir :
- on bloque l'antenne de tous les filtres élémentaires moins un, ce qui permet de régler le dernier filtre élémentaire dont l'antenne n'est pas bloquée,
- lorsque ce réglage est réalisé on bloque cette antenne,
- on débloque l'antenne correspondant à un autre filtre élémentaire, et on règle ce filtre puis on rebloque ladite antenne,
- on effectue ainsi le réglage successif de tous les filtres élémentaires.

[0023] Dans un exemple de réalisation le filtre est réalisé en extrudé d'aluminium monobloc, de forme carrée. Il est possible de lui donner d'autres formes : rectangulaire ou circulaire (uniquement dans le cas d'un diplexeur en ligne) et de le réaliser en plusieurs parties, avec couvercle.

[0024] Les deux accès indépendants (coaxiaux dans notre cas) peuvent être réalisés directement en guide.

[0025] La pièce "bouchon" dans les exemples représentés est soit coincée dans le guide par l'embase (figure 5) soit maintenue par deux vis dans le guide (figure 7) mais il est aussi possible de la visser dans la paroi du guide en la filetant et en taraudant directement le guide.

[0026] Dans le cas du "triplexeur" la pièce commune 39 est identique à celle du "quadriplexeur"; mais on n'utilise plus que trois antennes vilebrequin, un trou restant inutilisé. Il est aussi possible de n'usiner que trois trous dans la pièce commune.

[0027] Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et que l'on pourra remplacer ses éléments constitutifs par des éléments équivalents sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention.

Revendications

1/ Filtre multiplexé en hyperfréquence comprenant au moins deux filtres élémentaires (10, 11) munis d'une antenne de couplage, en forme de vilebrequin ou tout autre forme, et comportant un accès commun (14), cet accès étant muni d'une antenne de couplage en forme de vilebrequin, mobile en rotation autour de son axe pour permettre le réglage du couplage entre l'antenne et le filtre concerné, caractérisé en ce que l'accès commun, étant situé à cheval entre les différents filtres élémentaires, comporte autant d'antennes vilebrequins (22, 23) que de filtres élémentaires (10, 11).

2/ Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accès commun (14) est composé :
- d'une embase coaxiale (20);
- d'une première pièce "bouchon" (21), qui permet de reboucher le guide après montage des deux antennes en vilebrequin (22 et 23), cette pièce (21) s'insérant dans un évidement de la paroi commune aux deux filtres de manière à être coincée par l'embase coaxiale,
- d'une pièce commune (24) qui a pour but de relier électriquement l'embase coaxiale (20) aux antennes (22 et 23).

3/ Filtre selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce commune (24) présente une extrémité rétrécie (25) destinée à venir s'insérer étroitement dans l'embase coaxiale.

4/ Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que l'accès commun comprend un tube isolant (29) destiné au passage de la pièce commune (24) afin d'éviter un court-circuit entre la pièce commune (24) et la pièce "bouchon" (21).

5/ Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'accès commun comprend :
- deux antennes de couplage (23 et 23) en forme de vilebrequin dont les extrémités rétrécies vont s'insérer étroitement dans les trous (27 et 28) de la pièce commune (24) de manière à permettre la rotation de ces antennes, les autres extrémités sortant du filtre par un trou (35) situé dans le même axe que les extrémités rétrécies.

6/ Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une vis de blocage (34) en rotation de chaque antenne, qui traverse le corps du filtre jusqu'à venir s'appuyer sur l'antenne correspondante (32).

7/ Procédé de réglage du filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
- on bloque l'antenne (22) de tous les filtres (12) moins un, ce qui permet de régler ce dernier filtre (13) dont l'antenne (13) n'est pas bloquée,
- lorsque ce réglage est réalisé, on bloque l'antenne (23) de ce filtre (13),
- ensuite on débloque l'antenne (22) correspondant à un autre filtre, et on règle ce filtre (12) puis on rebloque ladite antenne (22),
- on effectue ainsi le réglage successif de tous les filtres élémentaires.

Dessins