FR2512593A1 - FILTER IN WAVES GUIDE - Google Patents
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Abstract
FILTRE EN GUIDE D'ONDE COMPRENANT UN ENSEMBLE DE CAVITES CI, CJ, ..., CK, CN RESONNANTES SEPAREES PAR DES COUPLAGES VI, VJ, ..., VN1, DES MOYENS PERMETTANT DE REGLER L'ACCORD QI, QJ, ..., QN POUR CHAQUE CAVITE, SITUES SUR UNE PREMIERE FACE 1, COMPRENANT AU MOINS UNE LIGNE A FENTE L SITUEE SUR UNE FACE 2 OPPOSEE A LA FACE 1, PERMETTANT DE REALISER UN COUPLAGE MJ, K ENTRE AU MOINS DEUX CAVITES NON ADJACENTES CJ, CK ET COMPRENANT DES MOYENS 6 POUR FAIRE VARIER LA VALEUR DE CE COUPLAGE MJ, K AFIN DE DEPLACER LES POINTES D'AFFAIBLISSEMENT INFINI EN FREQUENCE. APPLICATION AUX FILTRES HYPERFREQUENCES EN GUIDE D'ONDE.WAVEGUIDE FILTER INCLUDING A SET OF RESONANT CI, CJ, ..., CK, CN CAVITES SEPARATED BY VI, VJ, ..., VN1 COUPLINGS, MEANS FOR ADJUSTING THE QI, QJ,. .., QN FOR EACH CAVITE, LOCATED ON A FIRST SIDE 1, INCLUDING AT LEAST ONE SLOT LINE L SITUATED ON A SIDE 2 OPPOSED TO SIDE 1, ALLOWING TO REALIZE A COUPLING MJ, K BETWEEN AT LEAST TWO NON-ADJACENT CAVITES CJ , CK AND INCLUDING MEANS 6 TO VARY THE VALUE OF THIS COUPLING MJ, K IN ORDER TO MOVE THE POINTS OF INFINITE WEAKNESS IN FREQUENCY. APPLICATION TO HYPERFREQUENCY FILTERS IN WAVE GUIDE.
Description
js 2512593js 2512593
FILTRE EN GUIDE D'ONDEFILTER IN WAVES GUIDE
La présente invention se rapporte aux filtres en guide d'onde du type passe-bande. Classiquement ces filtres sont obtenus par juxtaposition de cavités résonnantes accordées chacune par un plongeur mobile (vis), ces cavités étant couplées entre elles par des iris ou par des rideaux de tiges Le coefficient de couplage existant entre deux cavités adjacentes est défini par l'ouverture de l'iris ou l'espacement entre les rideaux de tiges suivant la technologie utilisée et peut être ajusté au moyen d'une vis de couplage The present invention relates to waveguide filters of the bandpass type. Classically these filters are obtained by juxtaposition of resonant cavities each tuned by a movable plunger (screw), these cavities being coupled together by irises or curtains rods The coupling coefficient existing between two adjacent cavities is defined by the opening the iris or the spacing between the rod curtains according to the technology used and can be adjusted by means of a coupling screw
venant modifier la susceptance présentée par l'iris ou le rideau de tiges. modifying the susceptance presented by the iris or the curtain of stems.
De tels filtres ont une réponse amplitude/fréquence symétrique du type Such filters have a symmetrical amplitude / frequency response of the type
Tchebychev ou du type Butterworth.Chebyshev or Butterworth type.
Dans certaines applications il est nécessaire d'obtenir des pointes d'affaiblissement infini à des fréquences données, situées de part et d'autre de la fréquence centrale et en dehors de la bande utile du filtre qui est déterminée par ses fréquences de coupures La réponse In some applications it is necessary to obtain infinite attenuation peaks at given frequencies, located on either side of the central frequency and outside the useful band of the filter which is determined by its cutoff frequencies.
amplitude/fréquence du filtre est alors qualifiée de réponse pseudo- The amplitude / frequency of the filter is then called a pseudo-response.
elliptique Pour obtenir ce type de réponse il est nécessaire de coupler certaines cavités non adjacentes entre elles, leur choix résultant d'une étude faite à partir d'une méthode classique de synthèse des filtres Dans la pratique, pour obtenir de tels couplages dans un filtre ayant par exemple 2 N cavités, il est impossible de lui conserver sa structure En réalité, on accole deux filtres ayant N cavités chacun, de façon à réaliser au moyen d'iris outre les couplages entre cavités adjacentes, des couplages entre cavités symétriques vis à vis de l'onde incidente On peut elliptical To obtain this type of response it is necessary to couple certain non-adjacent cavities to each other, their choice resulting from a study made from a conventional method of filter synthesis In practice, to obtain such couplings in a filter having for example 2 N cavities, it is impossible to keep its structure In reality, two filters are joined with N cavities each, so as to achieve by means of iris besides the couplings between adjacent cavities, couplings between symmetrical cavities screw to screw of the incident wave One can
trouver une description de ces filtres dans un article écrit par lohn Rhodes find a description of these filters in an article written by lohn Rhodes
paru dans la revue "IEE Transactions on microwave theory and techniques" published in the journal "IEE Transactions on microwave theory and techniques"
Vol MTT-18, No 6, June 1970.Flight MTT-18, No 6, June 1970.
La réalisation de tels filtres est très complexe, l'encombrement est The realization of such filters is very complex, the clutter is
important et de ce fait le coût est élevé. important and because of this the cost is high.
La présente invention a pour but de remédier à ces difficultés en réalisant un filtre en guide d'onde comprenant un ensemble de cavités résonnantes séparées chacune par un couplage, des moyens permettant de The present invention aims to overcome these difficulties by providing a waveguide filter comprising a set of resonant cavities each separated by a coupling, means for
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régler l'accord pour chaque cavité situés sur une première face du guide, des moyens permettant de faire varier la susceptance du filtre, situés sur cette première face du guide, le filtre étant principalement caractérisé en ce qu'il comprend au moins une ligne à fente située sur une deuxième face opposée à la première pour coupler au moins deux cavités non adjacentes et dont la longueur est déterminée par la distance qui sépare ces cavités non adjacentes à coupler et en ce qu'il comprend des moyens pour faire varier la valeur de ce couplage pour obtenir au moins une adjust the tuning for each cavity located on a first face of the guide, means for varying the susceptance of the filter, located on this first face of the guide, the filter being mainly characterized in that it comprises at least one line to slot located on a second face opposite to the first to couple at least two non-adjacent cavities and whose length is determined by the distance separating these non-adjacent cavities to couple and in that it comprises means for varying the value of this coupling to obtain at least one
pointe d'affaiblissement infini à une fréquence variable. infinite weakening point at a variable frequency.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront Other features and advantages of the invention will appear
clairement dans la description suivante présentée à titre d'exemple non clearly in the following description given by way of example no
limitatif et faite en regard des figures ci-après. limiting and made with reference to the figures below.
La figure 1, représente un filtre en guide -d'onde selon l'invention; la figure 2, représente une vue de dessous du filtre de la figure 1 sans le support 5; FIG. 1 represents a waveguide filter according to the invention; Figure 2 shows a bottom view of the filter of Figure 1 without the support 5;
la figure 3, représente une coupe longitudinale de la figure 1. FIG. 3 represents a longitudinal section of FIG.
Le filtre selon l'invention et qui est représenté sur la figure 1 est un The filter according to the invention and which is represented in FIG.
filtre en guide d'onde du type passe-bande à section droite rectangulaire. waveguide filter of the bandpass type with rectangular cross section.
Le signal incident rentre par une entrée E située à une extrémité 3 du guide et sort par une sortie S située à l'autre extrémité 4 du guide Le filtre comporte un ensemble N de cavités Ci Cn; pour simplifier la The incident signal enters via an inlet E located at one end 3 of the guide and exits through an outlet S located at the other end 4 of the guide. The filter comprises a set N of cavities Ci Cn; to simplify the
compréhension on s'est limité à N = 6. understanding we limited ourselves to N = 6.
Les cavités sont séparées deux à deux de manière connue par une plaque référencée respectivement Vi Vn+l, dont les dimensions sont les mêmes que celles de la section du filtre et chaque plaque est munie d'un The cavities are separated in pairs in known manner by a plate respectively referenced Vi Vn + 1, whose dimensions are the same as those of the section of the filter and each plate is provided with a
iris d'une forme prédéterminée.iris of a predetermined shape.
Ces cavités qui sont adjacentes deux à deux sont couplées électri- These cavities, which are adjacent two by two, are electrically coupled
quement au moyen de ces iris li-In+l Ces iris sont tous alignés et leurs dimensions sont déterminées pour qu'ils présentent chacun vis-à-vis de only by means of these iris li-In + l These irises are all aligned and their dimensions are determined so that they each face each other.
l'onde électromagnétique entrante une susceptance donnée Cette suscep- the incoming electromagnetic wave a given susceptance
tance définit la valeur du coefficient de couplage entre chaque cavité. tance defines the value of the coupling coefficient between each cavity.
On détermine les coefficients de couplage à l'aide de matrices de couplage selon des méthodes classiques de calcul de synthèse des filtres The coupling coefficients are determined using coupling matrices according to conventional filter synthesis calculation methods.
pour obtenir les caractéristiques voulues dans la bande passante désirée. to obtain the desired characteristics in the desired bandwidth.
Des vis qi, qj, qn+ 1 sont vissées respectivement sur les plaques de couplage Vi, Vj,, Vn+I, leur enfoncement dans l'iris permet d'ajuster le coefficient de couplage en modifiant légèrement la susceptance de Screws qi, qj, qn + 1 are screwed respectively on the coupling plates Vi, Vj ,, Vn + I, their insertion into the iris makes it possible to adjust the coupling coefficient by slightly modifying the susceptance of
chaque iris.each iris.
La fréquence de résonance de chaque cavité est réglée à l'aide d'une vis d'accord référencée respectivement Qi, Qj,, Qn Toutes les vis sont accessibles pour le réglage et sont placées sur la face supérieure du The resonance frequency of each cavity is adjusted using a tuning screw referenced respectively Qi, Qj ,, Qn All screws are accessible for adjustment and are placed on the upper face of
filtre, référencée 1.filter, referenced 1.
Un support 5 muni d'au moins une vis 6 est fixé sur la face inférieure A support 5 provided with at least one screw 6 is fixed on the underside
2 du filtre.2 of the filter.
Cette face inférieure 2 représentée sur la figure 2, comprend une ligne à fente L dont la longueur est déterminée par la distance qui sépare This lower face 2 shown in FIG. 2 comprises a slotted line L whose length is determined by the distance that separates
les cavités que l'on veut coupler afin d'obtenir une réponse pseudo- the cavities that we want to couple in order to obtain a pseudo-response
elliptique La ligne à fente L résulte d'une perforation de la plaque métallique constituant la face 2 Dans l'exemple décrit, cette perforation s'étend sur une longueur supérieure à 2 d et inférieure à 4 d ce qui permet d'effectuer un couplage entre les cavités Cj et Ck, Cj et Ck étant Elliptical slotted line L results from a perforation of the metal plate constituting the face 2 In the example described, this perforation extends over a length greater than 2 d and less than 4 d, which makes it possible to perform a coupling between the cavities Cj and Ck, Cj and Ck being
respectivement la deuxième et la cinquième cavité d représentant l'espa- respectively the second and the fifth cavity d representing the space
cement entre deux cavités Cette ligne à fente L est donc logée dans le métal parallèlement aux arêtes de la face 2 et chacune de ses extrémités est située face au milieu des cavités concernées Cj et Ck afin de conserver la symétrie de la réponse et d'obtenir un bon rendement car la fente L se comporte comme une antenne et permet à une partie de l'énergie rayonnée de passer de la cavité Cj à la cavité Ck De plus les between two cavities This slot line L is thus housed in the metal parallel to the edges of the face 2 and each of its ends is located facing the middle of the concerned cavities Cj and Ck in order to maintain the symmetry of the response and to obtain a good efficiency because the slot L behaves like an antenna and allows a portion of the radiated energy to pass from the cavity Cj to the cavity Ck In addition to
extrémités de la fente sont élargies de manière à amplifier ce phénomène. ends of the slot are enlarged to amplify this phenomenon.
En effet une forme en T (ou bien une forme arrondie) à chaque extrémité permet d'agrandir la fente et donc de transférer plus d'énergie d'une Indeed a T shape (or a rounded shape) at each end allows to enlarge the slot and therefore to transfer more energy from a
cavité vers une autre cavité non adjacente. cavity to another non-adjacent cavity.
On améliore cette réalisation en ajoutant une ou plusieurs petites antennes qui rayonnent à l'intérieur du guide Chaque antenne AI, A 2 est constituée de la façon la plus simple par un fil conducteur dont une des extrémités est reliée électriquement à une extrémité de la fente, This embodiment is improved by adding one or more small antennas which radiate inside the guide. Each antenna AI, A 2 is constituted in the simplest way by a conducting wire, one end of which is electrically connected to one end of the slot. ,
respectivement Al est reliée à El et A 2 est reliée à E 2. respectively Al is connected to El and A 2 is connected to E 2.
La réalisation d'une telle fente L a pour résultat d'obtenir un The realization of such a slot L results in obtaining a
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affaiblissement infini aux deux fréquences prédéterminées situées hors bande. Le support 5 creux de forme parallélépipédique que l'on voit en coupe sur la figure 3 est solidaire du guide par ses extrémités 8 et 9 qui sont soudées respectivement aux extrémités 3 et 4 du guide Il est situé du infinite attenuation at the two predetermined frequencies out of band. The hollow support 5 parallelepipedal shape that is seen in section in Figure 3 is secured to the guide by its ends 8 and 9 which are respectively welded to the ends 3 and 4 of the guide It is located from
côté de la face munie de la fente (ou des fentes). side of the side provided with the slot (or slots).
On se réfère toujours à la figure 3 La face du support 5 appliquée contre la face 2 du guide (munie de la fente) est ouverte Cette ouverture a un encombrement au moins égal à celui de la fente L et se trouve face à cette fente Les antennes Ai et A 2 pénètrent à l'intérieur des cavités respectivement Cj et Ck Le support 5 permet de guider l'énergie rayonnée issue de la fente et de limiter une dispersion de cette énergie dans l'espace. On dispose sur la face opposée à la face ouverte du support 5 d'une Referring always to FIG. 3, the face of the support 5 applied against the face 2 of the guide (provided with the slot) is open. This opening has a space at least equal to that of the slot L and is opposite this slot. antennas A 1 and A 2 penetrate inside the cavities C 1 and C 2 respectively. The support 5 makes it possible to guide the radiated energy coming from the slot and to limit a dispersion of this energy in space. On the face opposite to the open face of the support 5, there is
ou de plusieurs vis 6 accessibles pour permettre un réglage en fréquence. or several screws 6 accessible to allow a frequency adjustment.
Dans la réalisation particulière qui est décrite on ne dispose que d'une vis 6, cette vis est munie à son extrémité d'un plateau 7 de dimension supérieure à celle de l'extrémité de la vis 6, la vis 6 est vissée sur le support 5 face à la fente L En enfonçant la vis 6 on déforme les lignes de champ électrique qui s'établissent autour de la fente L, ce qui permet de modifier le couplage Mjk réalisé par la fente L. La vis 6 permet d'augmenter ou de diminuer la valeur du couplage réalisé ce qui a pour conséquence de faire varier en fréquence les deux In the particular embodiment described there is only one screw 6, this screw is provided at its end with a plate 7 of greater dimension than the end of the screw 6, the screw 6 is screwed on the support 5 facing the slot L By depressing the screw 6 the electric field lines which are established around the slot L are deformed, which makes it possible to modify the coupling Mjk made by the slot L. The screw 6 makes it possible to increase or to decrease the value of the coupling achieved which has the effect of varying in frequency the two
pointes d'affaiblissement obtenues par le couplage des cavités Cj et Ck. weakening points obtained by the coupling of cavities Cj and Ck.
Sur la courbe de réponse du filtre on constate que ce réglage en fréquence On the response curve of the filter, it can be seen that this frequency adjustment
permet d'augmenter ou de diminuer la valeur des pentes de cette courbe. allows to increase or decrease the value of the slopes of this curve.
En effet, plus l'extrémité de la vis 6 est rapprochée de la fente L, plus le couplage est faible et donc plus la pointe d'affaiblissement infini s'éloigne de la fréquence centrale, les pentes s'applatissent Plus la vis est éloignée Indeed, the closer the end of the screw 6 is to the slot L, the weaker the coupling is and therefore the further the point of infinite weakening moves away from the central frequency, the slopes are flatter The further the screw is removed
de la fente, plus le couplage est fort et donc plus la pointe d'affaiblis- of the slot, the stronger the coupling, and therefore the weaker
sement se rapproche de la fréquence centrale, les pentes se raidissent En conclusion la réalisation de ligne à fente pour des filtres en guide d'onde permet de corriger la réponse hors bande de tels filtres sans pour autant modifier les caractéristiques dans la bande passante donnée Ceci The conclusion is that the realization of a slit line for waveguide filters makes it possible to correct the out-of-band response of such filters without modifying the characteristics in the given bandwidth.
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se traduit mathématiquement par une diminution du nombre de pôles mathematically translates into a decrease in the number of poles
nécessaire pour un gabarit donné, et dans la réalisation, par une dimi- necessary for a given template, and in the implementation, by a reduction
nution de l'encombrement car le nombre de pôles est proportionnel au nombre de cavités du filtre L'adjonction d'un support muni de vis permet d'agir sur le couplage réalisé par la ou les fente(s) et permet de pouvoir the number of poles is proportional to the number of cavities of the filter The addition of a support provided with screws makes it possible to act on the coupling made by the slot (s) and makes it possible to
déplacer les pointes d'affaiblissement infini en fréquence. move the points of infinite weakening in frequency.
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