Filtre coupe-bande à structure coaxiale

Description

[0001] La présente invention se rapporte à un filtre hyperfréquence comportant un guide d'ondes coaxial fermé à ses deux extrémités et n résoria- tèurs diélectriques disposés dans le guide d'onde coaxial.

[0002] De tels filtres sont connus dans le domaine des hyperfréquences. Dans ces filtres connus les résonateurs sont, chacun, disposés d'un côté du conducteur interne du guide d'onde, généralement le même côté pour tous les résonateurs, et sont rendus solidaires de la paroi interne du conducteur externe, par exemple par un support fixé à cette paroi ou par une vis de réglage de la position du résonateur, vis qui traverse le conducteur externe du guide d'ondes coaxial.

[0003] Les filtres coupe-bande connus présentent l'inconvénient de ne pas couper une large bande de fréquences.

[0004] La présente invention a pour but de remédier à ce défaut en proposant des filtres coupe-bande d'une largeur de bande nettement supérieure à la largeur de bande des filtres connus.

[0005] Ceci est obtenu par un filtre dans lequel la disposition des résonateurs permet un couplage efficace au guide d'onde coaxial par l'intermédiaire du mode dipolaire électrique TM_o11.

[0006] L'invention propose à cet effet un filtre hyperfréquence comportant un guide d'ondes coaxial _' fermé à ses deux extrémités et n résonateurs diélectriques (n entier positif) disposés dans le guide coaxiat, les résonateurs étant de structure homogène et étant percés, de part en part, d'un trou à travers lequel passe le conducteur interne du guide coaxial, caractérisé en ce que, le filtre étant un filtre coupe-bande, un mode TM₀₁₁ assure le couplage entre le guide et les résonateurs, que, pour n > 1, la distance entre deux résonateurs successifs est de l'ordre de 3/4 À où \ est la longueur d'onde correspondant à la fréquence moyenne de la bande coupée par le filtre, et en ce que le filtre comporte des moyens d'isolement, pour isoler électriquement les résonateurs des conducteurs interne et externe du guide d'ondes coaxial, qui sont des entretoises en matériau diélectrique à faible permittivité, intercalées entre chaque résonateur et l'un de ces deux conducteurs du guide d'ondes coaxial.

[0007] Il est à noter qu'il est également connu, par un article paru dans IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest, 27-29 juin 1978, Ottawa, IEEE, 1978, Piscataway pages 230-232, un filtre à résonateurs diélectriques traversés par le conducteur interne d'un guide coaxial. Mais ce filtre est très différent du filtre selon l'invention ; en effet il s'agit d'un filtre passe-bande et, si les résonateurs sont bien traversés par le conducteur interne d'un guide coaxial, par contre leur structure est hétérogène et ils sont en contact électrique avec les deux conducteurs du guide coaxial ; de plus, alors que dans la présente invention les résonateurs sont pratiquement uniquement couplés au guide coaxial dans lequel ils se comportent comme des circuits bouchon pour amener une fonction coupe-bande, dans le texte IEEE les résonateurs sont couplés entre eux capacitive- ment, réalisant un montage en série qui amène une fonction passe-bande.

[0008] Un article paru dans « Conference Proceeding 7th European Microwave Conference", 5-8 Septembre 1977 (Pospieszalski) décrit un élément diélectrique cylindrique de faibles pertes placé entre deux plaques conductrices, parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe de cet élément, pour former un résonateur micro-ondes. Il décrit en outre une méthode pour prévoir, de manière approximative, les fréquences de résonance des modes TE de la structure ainsi considérée.

[0009] La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent :

la figure 1 une vue.d'un filtre selon l'invention, dont certaines parties ont été retirées pour montrer l'intérieur,

la figure 2 une vue en coupe du filtre de la figure 1.

La figure 1 montre un filtre à structure coaxiale dont une partie du boîtier a été retirée et l'autre coupée pour permettre de voir les éléments internes.

[0010] Le filtre selon la figure 1 est réalisé à partir d'un guide d'ondes coaxial 1, d'axe longitudinal YY, dont le conducteur interne 10 est raccordé, à ses deux extrémités, respectivement aux conducteurs internes, 60, 70, de deux prises coaxiales 6 et 7. Le conducteur externe 11 du guide coaxial a, à ses extrémités, la section de sa paroi interne qui va en diminuant ; ainsi sont constitués deux tronçons d'adaptation, 12, 13, pour adapter l'impédance du guide à celle des conducteurs coaxiaux auquel il est prévu d'être branché par ses prises 6 et 7. Ce conducteur externe 11 est en fait constitué de deux parties symétriques par rapport au plan de la figure 1 ; l'une, 110 de ces deux parties apparaît sur la figure 1 tandis que l'autre a, comme indiqué plus avant, été retirée pour montrer l'intérieur du filtre.

[0011] Deux plaques, 4, 5, vues en coupe selon un plan qui est le plan de la figure 1, sont percées respectivement de deux trous 40, 60 à travers lesquels passent les conducteurs internes des prises 6, 7; ces deux plaques sont vissées en bout du guide. Quant aux prises 6 et 7 elles sont, elles-mêmes, vissées respectivement dans les plaques 4, 5, formant ainsi, avec ces plaques et le conducteur externe 11 du guide 1, un boîtier fermé dont les surfaces internes sont argentées.

[0012] Deux résonateurs diélectriques 2, 3 de structure homogène, en titanate de zirconium de permittivité 36 amènent une fonction de coupe-bande dans le guide coaxial 1. Ces résonateurs se présentent sous la forme de cylindres creux de diamètre extérieur sensiblement égal au triple du diamètre de leur trou intérieur et au double de leur épaisseur. Ces résonateurs sont disposés de telle sorte que leur axe longitudinal soit confondu avec 'l'axe longitudinal YY du guide d'ondes coaxial 1. c'est-à-dire de telle sorte que le conducteur interne du guide d'ondes traverse le trou des résonateurs. Deux entretoises, 20. 30, en verre organique de permittivité 2, en forme de manchon cylindrique, sont intercalées entre le conducteur interne 10 du guide 1 et, respectivement, les résonateurs 2 et 3.

[0013] La figure 2 est une vue en coupe réalisée selon un plan de coupe perpendiculaire en XX au plan de la figure 1 ; ce plan de coupe est perpendiculaire à l'axe longitudinal YY du guide d'ondes coaxial 1 et passe par le résonateur 2. La figure 2 montre quatre éléments concentriques :

au centre le conducteur interne 10 du guide coaxial,

l'entretoise 20 de diamètre interne sensiblement égal au diamètre du conducteur interne 10,

le résonateur 2 dont le diamètre du trou est sensiblement égal au diamètre extérieur de l'entretoise,

et le conducteur externe 11 du guide coaxial 1 avec ses deux parties, 110 et 111 ; ce conducteur externe présente, du moins en dehors des tronçons d'adaptation 12 et 13 (voir figure 1) un diamètre intérieur nettement supérieur au diamètre extérieur du résonateur 2 et donc également du résonateur 3 (voir figure 1).

[0014] Tels qu'ils ont été décrits et représentés les résonateurs 2 et 3 ne sont pas en contact avec le conducteur externe 11 du guide coaxial 1 et un matériau de faible permittivité (entretoises 20 et 30) est interposé entre chacun d'eux et le conducteur interne 10 du guide ; cette disposition est destinée à minimiser les pertes par effet Joule dans le filtre, étant entendu qu'il est possible de réaliser des filtres selon l'invention où les résonateurs seraient en contact avec l'un ou l'autre ou les deux conducteurs du guide coaxial.

[0015] Sur la figure 2 ont également été représentées, en traits interrompus avec une flèche, les lignes du champ magnétique, H, qui correspondent à la propagation selon le mode TM_o11 dans le guide coaxial et qui assurent le couplage entre le guide et les résonateurs quand ils sont à leur fréquence de résonance.

[0016] Dans le filtre qui vient d'être décrit, comme d'ailleurs dans le cas des filtres coupe-bande classiques, la distance entre les résonateurs est de l'ordre de 3/4 À où est la longueur d'onde correspondant à la fréquence moyenne de la bande coupée par le filtre à structure coaxial.

[0017] A titre indicatif le filtre qui a été décrit à l'aide des figures 1 et 2 a une longueur hors-tout d'environ 15,5 cm. Ce filtre, tel qu'il a été conçu, permet d'obtenir un affaiblissement de 56 décibels dans une bande de 400 MHz centrée sur une fréquence de 3 850 MHz.

[0018] Il est à noter que la largeur de bande du filtre coupe-bande selon les figures 1 et 2 peut être modifiée en changeant le couplage entre les résonateurs et le guide d'onde coaxial ; ce changement peut être obtenu par une modification du diamètre du trou intérieur des résonateurs : plus ce diamètre est proche de celui du conducteur interne du guide d'ondes coaxial et plus la largeur de la bande coupée est importante.

[0019] La présente invention n'est pas limitée à l'exemple décrit ou aux variantes suggérées ci-avant. C'est ainsi que le filtre peut ne comporter qu'un seul résonateur ou peut en comporter trois et même plus ; dans ce dernier cas deux résonateurs consécutifs seront distants d'environ 3/4 X, À étant, comme indiqué plus avant, la longueur d'onde, dans l'espace libre, correspondant à la fréquence moyenne de la bande coupée par le filtre. De même les entretoises 20, 30 intercalées entre les résonateurs 2, 3 et le conducteur interne 10 (voir figures 1 et 2) peuvent, par exemple, être remplacées par des entretoises disposées entre les résonateurs et le conducteur externe 11 du guide coaxial.

Revendications

1. Filtre hyperfréquence comportant un guide d'ondes coaxial (1) fermé à ses deux extrémités et n résonateurs diélectriques (2, 3) avec n entier et positif disposés dans le guide coaxial, les résonateurs (2, 3) étant de structure homogène et étant percés, de part en part, d'un trou à travers lequel passe le conducteur interne (10) du guide coaxial, caractérisé en ce que, le filtre étant un filtre coupe-bande, un mode TMo11 assure le couplage entre le guide et les résonateurs, que, pour n > 1, la distance entre deux résonateurs successifs est de l'ordre de 3/4 À où est la longueur d'onde correspondant à la fréquence moyenne de la bande coupée par le filtre, et en ce que le filtre comporte des moyens d'isolement (20, 30), pour isoler électriquement les résonateurs des conducteurs interne (10) et externe (11) du guide d'ondes coaxial, qui sont des entretoises en matériau diélectrique à faible permittivité, intercalées entre chaque résonateur (2, 3) et l'un de ces deux conducteurs (10, 11) du guide d'ondes coaxial (1).

2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que, le conducteur interne du guide coaxial étant un cylindre de diamètre d et les résonateurs des résonateurs tubulaires de diamètre interne D (avec D > d), une entretoise tubulaire en diélectrique de faible permittivité sépare chaque résonateur du conducteur interne du guide coaxial, cette entretoise ayant des diamètres intérieur et extérieur sensiblement égaux respectivement à d et D.

Claims

1. A microwave filter comprising a coaxial waveguide (1) which is closed at both ends. and comprising n dielectric resonators (2, 3), n being a positive integer, the resonators (2, 3) being, disposed in the coaxial waveguide, being of a homogeneous structure and being fully passed through by a hole through which passes the inner conductor (10) of the coaxial waveguide, characterized in that, the filter being a band rejection filter, a mode TM_o11 ensures the coupling between the guide and the resonators, that for n > 1, the distance between two successive resonators is about (¾) λ , in which X is the wavelength corresponding to the mean frequency of the band rejected by the filter, and that the filter comprises insulating means (20, 30) in order to electrically insulate the resonators from the inner (10) and outer conductors (11) of the coaxial waveguide, these means being constituted by distance pieces made of a dielectric material of low permittivity and interposed between each resonator (2, 3) and one of these two conductors (10, 11) of the coaxial waveguide (1).

2. A filter according to claim 1, characterized in that, the inner conductor of the coaxial waveguide being a cylinder of a diameter d and the resonators being tubular resonators of an inner diameter D (with D > d), a tubular distance piece of a dielectric material having a low permittivity separates each resonator from the inner conductor of the coaxial guide, this distance piece having inner and outer diameters which are substantially equal to d and D respectively.

Ansprüche

1. Mikrowellenfilter mit einem Koaxialwellenleiter (1), der an beiden Enden abgeschlossen ist, und mit n dielektrischen Resonatoren (2, 3), die im koaxialen Wellenleiter angeordnet sind, wobei n eine positive ganze Zahl ist und die Resonatoren (2, 3) eine homogene Struktur und ein durchgehendes Loch besitzen, durch das der Innenleiter (10) des Koaxialwellenleiters verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter ein Bandsperrfiiter ist und ein TM₀₁₁-Modus die Kopplung zwischen dem Wellenleiter und den Resonatoren bewirkt, daß für n > 1 der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Resonatoren in der Größenordnung von (3/4) \ liegt, wobei die der mittleren Frequenz des vom Filter gesperrten Bandes entsprechende Wellenlänge ist, und daß das Filter Isoliermittel (20, 30) aufweist, um die Resonatoren gegen den Innenleiter (10) und gegen den Außenleiter (11) des koaxialen Wellenleiters elektrisch zu isolieren, wobei diese Isoliermittel Abstandshalter aus einem dielektrischen Material niedriger Dielektrizitätskonstante sind, die zwischen jedem Resonator (2, 3) und einen dieser beiden Leiter (10, 11) des koaxialen Wellenleiters (1) eingefügt sind.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenleiter des koaxialen Wellenleiters ein Zylinder eines Durchmessers d und die Resonatoren der rohrförmigen Resonatoren einen Innendurchmesser D besitzen (mit D > d), und daß ein rohrförmiger Abstandshalter aus einem Dielektrikum niedriger Dielektrizitätskonstante jeden Resonator gegenüber dem lnnenleiter des koaxialen Wellenleiters trennt und Innen-und Außendurchmesser im wesentlichen gleich d bzw. D besitzt.

Dessins