Filtre hyperfréquence à accès latéral

Abstract

 Le filtre hyperfréquence (1) est du type à guide d'onde rectangulaire, ce guide comportant, entre deux accès d'extrémité, une pluralité de cavités successives (2) disposées l'une à la suite de l'autre et couplées par iris ou par tiges (3).
Il est caractérisé en ce que l'un au moins des deux accès est un accès latéral (5), débouchant directement dans la cavité d'extrémité correspondante du guide selon une direction perpendiculaire à l'axe principal du guide et sur le petit côté de la section droite de celui-ci, l'excitation de la cavité étant telle que le couplage avec le guide par cet accès soit un couplage magnétique.
Les cavités successives peuvent être avantageusement disposées selon une configuration repliée, de manière que les deux accès du filtre se situent d'un même côté de celui-ci.

Description

[0001] La présente invention concerne un filtre hyperfréquence du type à guide d'onde rectangulaire, utilisable notamment comme filtre réjecteur pour émetteur/récepteur de radiocommunication.

[0002] Lorsqu'il s'agit de réaliser des filtres à large bande passante avec des réjections proches élevées, en pratique seuls les filtres en guide d'onde offrent l'ensemble des avantages requis, à savoir faibles pertes d'insertion, bon ROS, facteur de surtension élevé et compensation thermique simple.

[0003] Un tel filtre en guide d'onde comporte une pluralité cavités successives en ligne, c'est-à-dire disposées les unes à la suite des autres entre deux accès d'extrémité, et couplées entre elles et aux deux accès par des iris ou des tiges formant sus- ceptances inductives.

[0004] De tels filtres sont connus de longue date, et on pourra notamment se référer à S. B. Cohn, in Direct-Coupled Filters, Proceedings of the I.R.E., Vol. 45, février 1957, qui en a développé la théorie.

[0005] Cependant, il est souvent nécessaire, du point de vue de l'implantation, pour des problèmes d'encombrement mécanique, de tenue aux vibrations ou pour certaines dispositions électriques, de disposer de filtres comportant des accès latéraux, c'est-à-dire des accès qui ne débouchent plus du filtre axialement, c'est-à-dire dans la direction générale le long de laquelle s'étend de la série de cavités (accès « en ligne »), mais sur le côté du filtre, perpendiculairement à cette direction (accès « latéral »).

[0006] La solution jusqu'à présent retenue consistait à réaliser un filtre en guide d'onde en ligne puis à ajouter, en entrée et/ou en sortie, des coudes, également constitués en guide d'onde, définissant des accès latéraux et reliant ces accès aux accès proprement dits du filtre.

[0007] A de nombreux égards (pertes d'insertion, accroissement de la complexité mécanique de réalisation, encombrement supplémentaire, etc.), ces réalisations ne sont guère satisfaisantes et ne constituent pas une solution optimale au problème de l'accès latéral à un filtre du type précité.

[0008] L'un des buts de la présente invention est de remédier à ces inconvénients, en proposant un filtre en guide d'onde pourvu d'accès latéraux directs (c'est-à-dire accédant à la fonction de filtrage sans interposition d'un élément tel qu'un coude de changement de direction), qui procure néammoins des caractéristiques radioélectriques semblables à celles d'un filtre à accès en ligne.

[0009] A cet effet, le filtre hyperfréquence de l'invention, qui est du type à guide d'onde rectangulaire, ce guide comportant, entre deux accès d'extrémité, une pluralité de cavités successives disposées l'une à la suite de l'autre et couplées par iris ou par tiges, est caractérisé en ce que l'un au moins des deux accès est un accès latéral, débouchant directement dans la cavité d'extrémité correspondante du guide selon une direction perpendiculaire à l'axe principal du guide et sur le petit côté de la section droite de celui-ci, l'excitation de la cavité étant telle que le couplage avec le guide par cet accès soit un couplage magnétique.

[0010] Les cavités successives peuvent être notamment disposées selon une configuration repliée, de manière que les deux accès du filtre se situent d'un même côté de celui-ci.

[0011] Par ailleurs, le filtre peut avantageusement comporter, au voisinage de l'un au moins des accès, ou au voisinage de l'une au moins des cavités de milieu situées à proximité du repliement, une cavité en court-circuit formant filtre stop-bande, couplée à la cavité d'extrémité, ou de milieu, correspondante par iris ou par tiges.

[0012] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous de divers modes de réalisation faite en référence aux dessins annexés.

[0013] On remarquera que, sur les différentes figures, les mêmes références numériques désignent des éléments fonctionnellement semblables.

La figure 1 est une vue schématique, en plan, d'un filtre selon l'invention, à cavités couplées par tiges et présentant deux accès latéraux.

La figure 2 est une vue schématique, en plan, d'un filtre selon l'invention à cavités couplées par iris et présentant un accès latéral et un accès en ligne.

La figure 3 est une vue schématique, en plan, d'un filtre selon l'invention à cavités couplées par tiges et présentant deux accès latéraux coaxiaux, le filtre étant de configuration repliée et pourvu de cavités stop-bande disposées au voisinage des accès, à l'opposé du repliement.

La figure 4 est une vue schématique, en plan, d'un filtre selon l'invention à cavités couplées par tiges et présentant deux accès latéraux coaxiaux, le filtre étant de configuration repliée et pourvu de cavités stop-bande disposées au voisinage des cavités médianes, du côté du repliement.

La figure 5 est une vue en élévation, partiellement en coupe selon la ligne V-V de la figure 6, d'un exemple détaillé de réalisation mécanique d'un filtre selon l'invention, ce filtre étant du type replié à entrée latérale et sortie en ligne et à cavités couplées par tiges.

La figure 6 est une vue en plan, partiellement en coupe, de ce même filtre.

Les figures 7 et 8 sont des vues de face, en coupe respectivement selon les lignes VII-VII et VIII-VIII de la figure 6, de ce même filtre.

La figure 1 représente, schématiquement, un premier exemple de réalisation d'un filtre selon l'invention, vu en plan.

[0014] De façon en elle-même connue, ce filtre 1 comporte une série de cavités 2 disposées en ligne et dont la longueur, suivant la direction axiale z, est d = n.Xg/2, n étant le nombre de distribution de sinusoïdes à l'intérieur d'une même cavité et Xg étant la longueur d'onde guidée.

[0015] Ces cavités sont définies à l'intérieur d'un guide d'onde par interposition de tiges 3 constituant, de manière en-elle-même connue, des susceptan- ces de couplage d'une cavité à la suivante.

[0016] On notera que l'on peut également utiliser, au lieu des tiges 3, des iris 4, comme illustré par exemple dans l'exemple de la figure 2.

[0017] Le guide d'onde à l'intérieur duquel sont définies les cavités est un guide de section rectangulaire dans le plan (x, y). Le petit côté (dans la direction x, perpendiculaire au plan de la figure) a une dimension a, le grand côté (selon la direction y, vue de bout sur la figure) a une dimension b, et la longueur de la cavité est d.

[0018] Avec ces notations, pour une excitation du guide en mode TE₁₀ tel qu'un mode TE₁₀₁, les équations des champs à l'intérieur de la cavité sont celles d'une onde stationnaire pure dans la direction z :
E_x = E₀.sin(π y/b).sin(_1T z/d)
Hy = j[b/(b²+d²)^1/2].E₀.(∈/µ)^1/2.sin(π y/b).cos(π z/d) Hz =-j[d/(b²+d²)^1/2].E₀.(∈/µ)^1/2.cos(π y/b).sin(_1T z/d) avec E_o/H_o = (µ₀/∈₀)^1/2,et∈₀µ₀c² = 1

[0019] On peut voir ainsi que, au signe près et dans le rapport des dimensions b et d, dans un tel mode TE₁₀₁ (et, de façon plus générale, dans tout mode TEio) on peut avoir un couplage magnétique non seulement dans l'axe du guide (champ Hy), seul couplage utilisé jusqu'à présent pour l'excitation de ce guide, mais également sur les parois du guide (champ H_z), de sorte qu'il est ainsi possible de réaliser un filtre en guide avec un accès (entrée et/ou sortie) latéral, précisément sur le petit côté du guide.

[0020] Ainsi, sur la figure 1, on a représenté un tel filtre réalisé avec deux accès latéraux 5 et 6 permettant un couplage direct d'entrée et de sortie avec, respectivement, la première cavité 7 et la La dernière cavité 8 de la série de cavités couplées.

[0021] Sur cette figure 1, on a illustré une cavité avec deux accès latéraux 5 et 6 disposés sur des côtés en vis-à-vis du guide, mais on pourrait aussi bien prévoir, en fonction des besoins de conception, deux accès latéraux tels que 5 et 6' disposés sur un même côté du guide.

[0022] Il est possible de n'appliquer le couplage magnétique latéral que sur l'un des accès, comme illustré par exemple figure 2, où le filtre comporte une entrée latérale 5 reliée à la première cavité 7 et une sortie axiale conventionnelle couplée à la dernière cavité 8.

[0023] En variante, il est possible de replier le filtre sur luimême, comme illustré sur les figures 3 et 4.

[0024] On peut alors disposer, comme illustré sur ces figures, de deux accès 5 et 6 à la fois latéraux (c'est-à-dire perpendiculaires à la direction principale du guide) et coaxiaux, configuration qui peut être très avantageuse dans certaines situations.

[0025] La structure du guide est semblable à celle de la figure 1, le filtre en ligue étant simplement replié sur lui-même et les cavités centrales 10 et 11 (cavités médianes du guide, qui comporte alors un nombre pair de cavités) étant couplées latéralement, par exemple par un iris 12.

[0026] En complément, il est possible d'adjoindre à ce filtre une ou deux cavités formant filtre stop-bande, telles que les cavités 13 et 14 des figures 3 et 4.

[0027] Ces cavités sont, de manière en elle-même connue, des cavités en court-circuit accordables, qui peuvent être ici couplées par des iris 15 et 16, soit, respectivement, à la première et à la dernière cavité 7 et 8, comme illustré figure 3, soit, respectivement, aux cavités centrales 10 et 11, comme illustré figure 4. Le fait de disposer ces cavités stop-bande dans le prolongement du filtre permet d'aboutir à un composant particulièrement compact.

[0028] Sur les figures 5 à 8, on a représenté une réalisation mécanique détaillée d'un filtre selon l'invention, ce filtre étant du type replié avec un accès latéral 5 et un accès axial 9.

[0029] Les diverses cavités 2 sont couplées par des tiges 3 et accordées chacune par un plongeur de réglage 17 (figures 5 et 8) placé dans un orifice taraudé 18 (figures 6 et 7).

[0030] Les couplages entre cavités, résultant de la présence des tiges 3 ou de l'iris 12, sont ajustés par des plongeurs en forme de vis d'accord complémentaire 19, 21, placés dans des orifices taraudés respectifs 20, 22.

[0031] On prévoit, de la même façon, un accord fin des iris de couplage des accès 5 et 9 au moyen d'un plongeur en forme de vis 23 introduit dans un orifice taraudé 24.

Revendications

1. Filtre hyperfréquence (1), à large bande passante avec des rejections proches élevées, du type à guide d'onde rectangulaire excité en mode TE10 comportant, entre deux accès d'extrémité, une pluralité de cavités successives (2) disposées l'une à la suite de l'autre et couplées par iris (4) ou par tiges (3); caractérisé en ce que la longueur des cavités (2), suivant une direction axiale; est d = n. g/2, n étant le nombre de distribution de sinusoïdes à l'intérieur d'une même cavité et g étant la longueur d'onde guidée, et en ce que l'un au moins des deux accès est un accès latéral (5; 6) direct, qui accède à la fonction de filtrage sans interposition d'un élément tel qu'un coude de changement de direction, débouchant dans la cavité d'extrémité correspondante (7; 8) du guide selon une direction perpendiculaire à l'axe principal du guide et sur le petit côté de la section droite de celui-ci, l'excitation de la cavité étant telle que le couplage avec le guide par cet accès latéral soit un couplage magnétique.

2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte, au voisinage de l'une au moins des cavités d'extrémité, une cavité en court-circuit (13; 14) formant filtre stop-bande, couplée par iris (15; 16) ou par tiges à la cavité d'extrémité correspondante(7; 8).

3. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites cavités successives sont disposées selon une configuration repliée, de manière que les deux accès du filtre se situent d'un même côté de celui-ci, formant ainsi un ensemble symétrique par rapport à un plan médian.

4. Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte, au voisinage de l'une au moins des cavités de milieu situées à proximité du repliement, une cavité en court-circuit (13); 14) formant filtre stop-bande, couplée par iris (15; 16) ou par tiges à la cavité de milieu correspondante (10; 11).

Dessins