CA2457009A1 - Circuit resonant hyperfrequence et filtre hyperfrequence accordable l'utilisant - Google Patents

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CA2457009A1
CA2457009A1 CA002457009A CA2457009A CA2457009A1 CA 2457009 A1 CA2457009 A1 CA 2457009A1 CA 002457009 A CA002457009 A CA 002457009A CA 2457009 A CA2457009 A CA 2457009A CA 2457009 A1 CA2457009 A1 CA 2457009A1
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Gerard Tanne
Erwan Salahun
Patrick Queffelec
Olivier Acher
Anne Lise Adenot
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Univerdite de Bretagne Occidentale
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/215Frequency-selective devices, e.g. filters using ferromagnetic material
    • H01P1/217Frequency-selective devices, e.g. filters using ferromagnetic material the ferromagnetic material acting as a tuning element in resonators

Abstract

L'invention concerne un circuit résonant hyperfréquence et un filtre hyperfréquence accordable utilisant le circuit résonant. Le circuit résonant comprend au moins un élément de ligne microbande résonant, l'élément de lign e microbande résonant comprenant un ruban conducteur (1) et un plan de masse (4). Le circuit résonant comprend au moins un élément composite (3) constitu é d'une alternance de couches ferromagnétiques et de couches isolantes placé entre le ruban conducteur et le plan de masse. L'invention s'applique, de façon générale, à tout dispositif d'émission/réception qui met en oeuvre un accord de fréquence dans le domaine des hyperfréquences tel que, par exemple , les téléphones mobiles multi-bandes.

Description

CIRCUIT RÉSONANT HYPERFRÉQUENCE ET FILTRE
HYPERFRÉQUENCE ACCORDABLE UTILISANT LE CIRCUIT RÉSONANT
Domaine technique et art antérieur L'invention concerne un circuit résonant hyperfréquence ainsi qu'un' filtre hyperfréquence accordable en fréquence utilisant le circuit résonant.
L'invention s'applique à tout dispositif d'émission/réception mettant en ceuvre un accord de fréquence à partir d'une commande magnétique ou mécanique dans le domaine des hyperfréquences tel que, par exemple, les téléphones mobiles multi-bandes.
Le développement des applications.
hyperfréquences requiert l'utilisation de fonctions hyperfréquences de plus en plus performantes (performances radioélectriques accrues, consommâtion plus faible, miniaturisation importante, agilitê en fréquence, coûts de fabrication et de câblage faibles).
Les filtres accordables en fréquence constituent une famille de fonctions hyperfrêquences particuliêrement importante. I1 existe différentes façons de réaliser des filtres accordables en fréquence selon l'art connu.
L'accord en frêquence peut, par exemple, être obtenu à l'aide de composants électroniques du type diode (diode varactor ou diode PIN). Les filtres à
composants électroniques prêsentent alors des pertes d'insertion significatives et des niveaux de bruit élevés dus à l'utilisation des composants électroniques.
Des filtres accordables en fréquence peuvent
2 également être réalisés avec des matériaux ferroélectriques. Ces filtres ont l'avantage de présenter des niveaux de bruit relativement faibles mais nécessitent des tensions de commande qui peuvent être élevées et sont caractérisés par des, pertes d'insertion importantes.
Des filtres accordables utilisant un matériau magnétique sont également connus.
Les filtres utilisant des matériaux ferrimagnétiques, comme des ferrites ou des grenats d'yttrium (YIG), sont les plus répandus. Ils présentent l'inconvénient de nécessiter un champ magnétique statique de commande important, ce qui: implique l'utilisation de bobines parcourues par un courant d'intensité élevée. Leur fonctionnement, basé sur l'êvolution de la perméabilité gyromagnétique sous l'effet d'un champ externe, nécessite de vaincre un champ appelé "champ~démagnétïsant" pour créer un champ magnétique donné à l'intérieur du composant magnétique.
Le champ de commande doit être égal au champ interne, augmentë du champ dêmagnétisant. Pour des matériaux massifs, le champ démagnétisant peut être calculé en fonction de la.forme de l'échantillon. Considêrons par exemple un parallélépipède aplati de ferrite dont le rapport hauteur sur côté vaut 1/10. Le champ démagnêtisant peut alors atteindre des valeurs de l'ordre de 7s de l'aimantation à saturatiôn. Pour un ferrite, cela représente un champ de commande de l'ordre de 24 kA/m à rajouter au champ utile. De telles valeurs sont pénalisantes.
Les matériaux férromagnétiques sont aussi
3 utilisés pour réaliser des filtres hyperfréquence.
Contrairement aux ferrites, le caractère conducteur des matériaux ferromagnêtiques impose des contraintes supplémentaires pour éviter que des pertes par conductivité ne s'opposent â la propagation des ondes.
Des filtres en ligne microbande ont été réalisés qui comprennent une ou plusieurs couches ferromagnétiques (cf. "Tuneable microstrip device contralled by a weak magnetic field using ferromagnetic laminations"
A.L.Adenot, O.Acher, T Taffary, P. Quéffélec, G.Tanné, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, 1 May 2000).
La ou les couches de matériau ferromagnétique sont insérées entre le port d'entrée et le port de sortie d'une ligne microbande. Les filtres ainsi réalisés sont des filtres stop-bande dont la largeur de bande est uniquement fonction de la largeur de la raie d'absorption gyromagnétique du matériau ferromagnétique. Le filtrage est alors dû aux pertes sélectives que présente le matériau ferromagnétique. La largeur de la raie d'absorption est de l'ordre de quelques centaines de MHz et ne peut quasiment pas être modif iée .
L'invention ne présente pas les inconvénients et limitations des différents filtres connus mentionnés ci-dessus.
Exposé de l'invention .
L'invention concerne un circuit rêsonant hyperfréquence comprenant au moins un élêment de ligne microbande résonant, l'êlément de ligne microbande résonant comprenant un ruban conducteur et un plan de
4 masse. Le circuit rêsonant hyperfréquence comprend au moins un êlément composite constitué d'une alternance de couches ferromagnétiques et de couches isolantes placé entre le ruban conducteur et le plan de masse.
L'invention concerne également un filtre hyperfréquence accordable en fréquence comprenant au moins un circuit résonant hyperfréquence. Le circuit résonant hyperfréquence est un circuit résonant selon l'invention et le filtre hyperfrêquence comprend des moyens pour appliquer un champ magnétique à l'élêment composite.
Dans la suite de 1a description, un élément composite constitué d'une alternance de couches ferromagnétiques et de couches isolantes sera également référencé par l'acronyme LIFT pour "Lamellaire Isolant Ferromagnétique sur la Tranche". Un tel élément composite est décrit, par exemple, dans le brevet français intitulé « Composite hyperfréquence anisotrope ~ publié sous le N°2 698 479.
L'élément de ligne microbande résonant peut être, par exemple, un stub en circuit ouvert ou en court-circuit de longueur respective ?~,g/4 ou ~,g/2 ou un ' élément de ligne de longueur sensiblement égale â 7~,g/2, étant la longueur de l'onde qui se propage dans l'élément de ligne. Comme cela est connu de l'homme de l'art, il faut entendre par "stub" un élément de ligne en circuit ouvert ou en court-circuit placé en dérivation d'une ligne de propagation principale.
Les couches ferromagnétiques et isolantes sont empilées parallèlement au ruban conducteur et au plan de masse. De façon préférentielle, les couches
5 PCT/FR02/02762 ferromagnétiques ont une épaisseur comprise entre 0,05~.m et 2~m et les couches isolantes ont une épaisseur comprise entre 2~.m et 50~.m. La fraction volumique en ferromagnétique est préférentiellement 5 comprise entre 0,2 % et 20%. De façon préférentielle également, le produit de la susceptibilité du matériau ferromagnétique ~u-1~ par la fraction volumique en ferromagnétique f est compris entre 0,5 et 300.
L'aimantation à saturation des couches ferromagnétiques est préférentiellement supêrieure à 400kA/m.
Une structure LIFT comprend, par exemple, un empilement de couches ferromagnétiques dêposées sur un substrat souple de mylar ou de kapton. Les couches empilées sont collées l'une à l'autre pour atteindre, par exemple, une épaisseur d'empilement comprise entre 50% et 100% de l'ëpaisseur totale du substrat de la ligne microbande.
L'utilisation d'un composite LIFT permet avantageusement de commander l'accord en frëquence avec des champs magnétiques relativement faibles. De façon préférentielle, le champ magnétique est compris entre 80A/m et 25kA/m. Cela permet également une réalisation en grande série plus aisée et beaucoup moins onéreuse que l'utilisation de matériau ferrimagnétique.
Le dispositif pour commander la fréquence de résonance et la pexmêabilité gyromagnétique des composites LIFT peut ~étre constitué d'une source de champ magnétique statique agissant sur le LIFT dans une direction parallêle aux couches ferromagnétiques. La source de champ magnétique peut être, par exemple, un s système de bobines parcourues par un courânt ou un aimant permanent.
La commande en fréquence peut également être réalisée par une contrainte appliquée sur le LIFT, parallèlement au plan des couches ferromagnétiques.
Dans ce cas, les couches ferromagnétiques qui constituent le LIFT doivent avoir un coefficient de magnétostriction non négligeable, par exemple de l'ordre de 3 à 35 10-6 en valeur absolue. La contrainte appliquée permet alors de modifier l'intensitê et la direction du champ interne aux couches ferromagnétiques. La contrainte exercée peut être, par exemple, comprise entre 10 et 800Mpa.
Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de rêalisation préférentiel de l'invention fait en rêférence aux figures jointes, parmi lesquelles .
- la figure 1 représente, â titre d'exemple, la perméabilité relative mesurée d'une couche de film ferromagnétique ;
- la figure 2 représente, à titre d'exemple, le coefficient de transmission d'une structure constituée d'une ligne microbande et d'un composite LIFT en fonction de la fréquence, pour différentes largeurs de ligne ;
- les figures 3A et 3B représentent un premier exemple de réalisation de circuit rêsonant hyperfréquence selon l'invention ;

- la figure 4 représente . le coefficient de transmission d'un filtre hyperfréquence accordable en fréquence comprenant un circuit résonant tel que représenté aux figures 3A et 3B ;
- la figure 5 représente un circuit résonant hyperfréquence de type rêsonateur à saut d'impédance selon l'invention ;
- la figure 6 représente les réponses en réflexion et en transmission d'un filtre hyperfréquence accordable en fréquence comprenant un circuit résonant tel que représenté en figure 5,~
- la figure ? représente un circuit résonant hyperfréquence à couplage capacitif selon l'invention.
Sur toutes les figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments.
Description détaillêe de modes de mise en oeuvre de l'invention La figure 1 représente la perméabilité relative mesurée d'une couche de film ferromagnétique. A titre d'exemple non limitatif, la couche de film ferromagnétique a une êpaisseur de 0,43um.
Comme cela est connu de l'homme de l'art, la perméabilité relative u d'un milieu est représentée. par un nombre complexe .
u = u' - J u"
La figure 1 reprêsente la partie réelle u' et la partie imaginaire u" de la perméabilité relative u en fonction de la fréquence.
La fréquence de résonance propre du matériau ferromagnétique est caractêrisée par le passage à 1 de la partie réelle u' et par une valeur maximale pour la partie imaginaire u". Dans l'exemple de la figure 1, la fréquence.de résonance se situe autour de 1,6 GHz. La largeur du pic de la perméabilité imaginaire u" est typiquement de quelques centaines de MHz (par exemple 700 MHz dans le cas étudié).
A quelques centaines de MHz en dessous de la fréquence de résonance gyromagnétique, la perméabilité
relative est essentiellement réelle. I1 y a donc peu ou pas de pertes. Avantageusement, c'est dans cette zone de fréquences que le matëriau ferromagnétique est utilisé selon l'invention.
La figure 2 représente, à titre d'exemple, le coefficient de transmission d'une structure constituée d'une ligne microbande et d'un composite LIFT en fonction de la frêquence, pour différentes largeurs de ligne. Le coefficient de transmission est exprimé en dêcibels (S21(dB)) pour trois largeurs de ligne dif f érentes (W1=3 , 3mm ; W2=~4 , 2mm ; W3=6mrn) .
De façon connue, une ligne microbande est constituée d'.un ruban conducteur et d'un plan de masse, le ruban conducteur et le plan de masse étant séparés par un milieu diélectrique. Dans la structure dont les mesures sont illustrées en figure 2, le composite ferromagnêtique est placé entre le ruban conducteur et le plan de masse de la ligne microbande. Dans l'exemple choisi, la largeur du ruban est égale à 4,2mm.
L'utilisation de composites ferromagnétiques lamellaires en hyperfréquence entraîne des pertes dues â l'apparition de courants induits dans les couches ferromagnêtiques. Ces courants induits résultent de la présence de composantes du champ électrique hyperfréquence dans le plan des couches ferromagnétiques. Pour limiter ces pertes, il apparaît clairement sur la figure 2, que le ruban doit avoir une 5. largeur supérieure ou égale â celle du composite ferromagnêtique LIFT. La réponse du dispositif mesuré
montre en effet que pour . une largeur de ruban inférieure à la largeur du composite LIFT (W1=3,3mm), le niveau de pertes d'insertion est plus important en haute fréquence (c'est-à-dire au-delà du pic d'absorption) que pour une largeur de ruban égale ou supérieure à la largeur du composite ferromagnétique ( WZ=4 , 2mm ; W3=6mm) .
Par ailleurs, la fréquence de résonance est sensible à l'effet des champs dëmagnétisants dynamiques. Ces champs ont pour effet de décaler la fréquence d'absorption magnêtique vers les hautes frêquences. Ce décalage de la fréquence de résonance est engendré par la création de pôles magnétiques à la surface du composite ferromagnétique lorsque le champ magnétique hyperfréquence pénètre et sort du substrat magnétique. L'étude numérique des caractéristiques gêométriques de la ligne permet de contrôler cette frêquence de résonance.
Les figures 3A et 3B représentent un premier exemple de réalisation de circuit résonant hyperfréquence selon l'invention. La figure 3A est une vue de dessus du circuit résonant et la figure 3B est une vue selon la coupe AA' de la figure 3A.
Ce premier exemple de circuit résonant montre la faisabilité d'un filtre du premier ordre de type coupe-bande à fréquence variable selon l'invention.
L'agilité en fréquence est alors assurée par les variations des propriétés magnétiques du composite LIFT
sous l'action d'un champ statique extérieur Ho ou d'une 5 contrainte extérieure.
Un ruban 1 de largeur WR est monté en dérivation d'un ruban 2 de largeur W correspondant typiquement aux impédances d'entrêe et de sortie du dispositif. Un composite LIFT 3 est placé entre le 10 ruban 1 et le plan de masse 4. Le ruban 1 de largeur WR
monté en parallèle du ruban 2 constitue un élément de ligne résonant.
La fréquence de résonance de la fonction couge bande est commandée par la longueur L et la largeur WR
du ruban 1 et. par les paramètres intrinsèques (permittivité et perméabilité) du milieu qui sépare le ruban 1 du plan de masse 4.
Lorsque l'un de ces paramêtres est modifié par l'application d'une perturbation extérieure, l'impédance ramenée dans le plan de dérivation est différente et la fréquence' de résonance est alors modifiée. A l'état désaimanté, l'impédance du matériau est forte, en raison de la valeur élevée de la perméabilité. Lorsque le matériau est saturé,, la perméabilité relative tend vers 1 et la fréquence de résonance tend vers celle calculée pour un substrat diélectrique. Une fonction coupe-bande agile en fréquence à commande magnétique peut ainsi être réalisée. La figure 4 illustre ainsi le coefficient de transmission en décibels (S21 dB) d'un filtre hyperfréquence utilisant un circuit résonant tel que représenté aux figures 3A et 3B pour différentes valeurs du champ magnétique appliqué Ho (Ho varie de 0 A/m à 20 kA/m).
L'intérêt du dispositif de filtrage selon S l'invention est de pouvoir maîtriser, dans une certaine limite, la largeur de bande du filtre. En effet, la largeur de bande du filtre dépend avantageusement des caractêristiques électriques du "stub",par exemple sa longueur et sa largeur. Les dispositifs de filtrage de l'art connu qui utilisent un matériau ferromagnétique ne présentent pas cet avantage puisqu'ils n'utilisent que les pertes gyromagnétiques pour fixer la largeur de bande. Selon l'invention, il est ainsi possible, par exemple, de réduire la largeur de bande en doublant la longueur du stub et en remplaçant le 'circuit ouvert par un court-circuit (la largeur de bande à -3 dB est àlors divisée par un facteur d'au moins 2).
Le composite LIFT 3 est constitué d'un ensemble de couches qui constitue, par exemple, un parallélépipêde rectangle. Chaque couche est constituêe, par exemple, d'un dêpôt de ferromagnétique amorphe de Coe~Nbll,sZri,s, d'épaisseur 0,43 um et d'aimantation à saturation 875 kA/m sur un substrat kapton d'épaisseur e = l2um. Le dêpôt est réalisé, par exemple, par pulvérisation cathodique magnétron, sous vide, du matériau ferromagnétique sur un film de kapton déroulé en continu devant le magnêtron. Le champ magnétique résiduel du magnétron présent au niveau du substrat oriente l'aimantation du matériau dans. une direction privilêgiée de son plan. Cette direction est appelêe "axe de facile aimantation". A des fréquences de l'ordre de 100 MHz et au-delà, la perméabilité
relative à un champ hyperfréquence appliqué selon la direction de facile aimantation est proche de l'unitê, alors qu'elle présente des niveaux élevés dans la direction du plan de la courbe orthogonale ~â la direction de facile aimantation.
Le champ magnêtique de commande Ho peut être appliqué à l'aide de moyens classiques d'application d'un champ, tels qu'une ou plusieurs bobines, avec ou sans pôles magnétiques ou un aimant permanent. Le champ Ho est appliqué sur un volume faible (de l'ordre de grandeur du volume du LIFT), ce qui entraîne avantageusement une faible consommation du circuit de commande. L'intensité du champ magnétique statique peut alors être, par exemple, inférieure ou égale à 20 kA/m.
Une variante de f filtre selon l' invéi~.tion consiste à accorder le filtre non plus à l'aide d'une commande magnétique mais à l'aide d'une contrainte mêcanique.
Dans ce cas, le composant LIFT est réalisé non pas à partir \ d'une couçhe de CoNbZr, dont le coefficient de magnétostriction est faible, mais avec un matêriau plus fortement magnétostrictif, tel qu'un alliage FeCoSiB, à l'exception des ,compositions dont le rapport entre le taux de fer et le taux de Cobalt est compris entre 2 et 10%, pour lequel il est connu que le coefficient de magnétostriction est assez faible. Un alliage de type Fe66Co18Si1B14 présente par exemple un coefficient de magnétostriction de l'ordre de 30.10-6, alors que le CoNbZr de l'exemple précédent prêsente un coefficient de magnétostriction de l'ordre de 10-6. Ce matériau présente en outre l'avantage d'avoir une aimantation â saturation élevée, de 1430 kA/m. I1 est connu qu'une contrainte mécanique est êquivalente à un champ magnétique extérieur qui vient se rajouter ou se retrancher au champ d'anisotropie de la couche (selon le signe et la direction d'application de la contrainte?. Dans. l'exemple précédent, une contrainte de 1 MPa en compression dans le plan de ,la couche est équivalente à un champ externe de l'ordre de 56 A/m appliqué dans le plan de la couche, perpendiculairement â 1a contrainte. Le champ externe équivalent est proportionnel à la contrainte. On obtient donc l'équivalent d'un champ magnétique extérieur de ' commande de 8kA./m, en exerçant une contrainte de l'ordre de 140 MPa dans le ferromagnétique. Comme le substrat souple a un module beaucoup plus faible que le ferromagnétique, la contrainte moyenne à exercer sur le LIFT est plus faible que ces valeurs, de l'ordre de 8MPa pour un LIFT composé d'une couche ferromagnétique d'épaisseur 0.4um sur substrat mylar de l2um. Les forces en jeux, compte tenu de la faible dimension des LIFT, sont donc avantageusement très faibles et rendent la commande piézo-électrique efficace.
Pour appliquer la contrainte, on peut utiliser un dispositif piézo-électrique, â commande électrique, qui vient contraindre le composite LIFT et ainsi changer les caractéristiques de l'accord.
Une épaisseur de ferromagnêtique de 0,43 um a préférentiellement été choisie car, pour le matériau considéré, augmenter notablement l'êpaisseur conduirait à faire apparaître des pertes supplêmentaires en dessous de la fréquence de résonance (pertes liées à
l'effet de peau) et diminuer notablement cette épaisseur rêduirait significativement le taux de charge en ferromagnétique du LIFT et donc les niveaux de permëabilité. I1 faut toutefois noter qu'il est possible de maintenir ou d'augmentèr le niveau de perméabilité du LIFT même avec des épaisseurs de ferromagnétique plus faibles, â condition de diminuer l'épaisseur d'isolant du LIFT (l'épaisseur de l'isolant est donnée par la somme de l'épaisseur de colle et de l'épaisseur du substrat diélectrique sur lequel est déposée la couche ferromagnétique). I1 est ainsi possible d'utiliser des couches diëlectriques de mylar d'épaisseur 3,5 um, voire 1,6 um, pour déposer le matériau ferromagnétique.
Le dépôt ferromagnétique sur film souple est structuré sous la'forme d'un empilement â l'aide d'une colle époxyde, l'épaisseur de colle ne dépassant pas 5 um. L'êpaisseur du composite multicouche est choisie pour être légèrement inférieure à l'épaisseur du substrat de la ligne microruban, à savoir 0,625 mm dans l'exemple présenté. Ensuite, des piëces parallélépipédiques de matériaux LIFT sont usinées aux dimensions voulues, de manière à placer les lamelles ferromagnétiques parallèles au plan de masse de la ligne microruban..
La figure 5 reprêsente un circuit rêsonateur à
saut d'impédance selon l'invention. Un filtre hyperfréquence qui utilise un résonateur à saut d'impêdance sera par la suite également appelé filtre SIR (SIR pour "Stepped Impedance Resonator").

Le principal intérêt des filtres SIR réside dans leur flexibilité de mise en oeuvre et, particuliêrement, la possibilité de s'affranchir en partie de contraintes technologiques en déterminant un 5 rapport d'impédances caractéristiques entre sections adjacentes facilement synthétisables. Les filtres SIR
ont le dêsavantage de prësenter des remontées parasites aux fréquences harmoniques. I1 est montré (cf.
"Improvement of global performances of band-pass 10 filters using non-conventionna) stepped impedance resonators", S.Denis ; C.Person ; S.Toutain ;
S.Vigneron ; B.Théron ; EUMC, 5-7 october 1998, Amsterdam, p.323, vol.2) que l'utilisation de résonateurs à saut d'impédance non conventionnels, 15 c'est-à-dire avec une décomposition aléatoire des résonateurs, ouvre des perspèctives nouvelles, tant pour le contrôle des remontéès parasites que pour la maîtrise des pertes et des effets parasites.
Les filtres SIR selon l'invention permettent avantageusement de supprimer l'existence d'une partie des remontées parasites. La suppression des remontées parasites est alors obtenue en faisant coincider ces dernières. avec la résonance gyromagnétique du matériau LIFT. I1 est alors possible de réaliser un filtre à
fréquence variable tout en maîtrisant les premiêres remontées parasites.
La topologie d'un filtre SIR selon l'invention est représentée en figure 5. Un ruban 5 de longueur L
est compris entre un premier ensemble de lignes couplées 6 et un deuxièmé ensemble de lignes couplées 7. L'êlêment LIFT 8 est placé sous le ruban 5.

L' ensemble formé par les lignes couplées 6 et 7 et le ruban 5 forme le résonateur de longueur totale sensiblement égale à ~,g/2. En pratique, en fonction du rapport d'impédance, la longueur du résonateur, sera légèrement supêrieure ou infêrieure à ~j2.
Prëfêrentiellement, l'élément LIFT est centré
entre les deux ensembles de lignes couplées pour ne pas modifier la bande passante du filtre qui est essentiellement fixée par le., niveau de couplage des lignes couplées. Ainsi, par application d'un champ magnétique statique, seule la fréquence centrale du filtre est modifiée par variation de la longueur électrique de la ligne îi,g/2. Les couplages d'entrée et de sortie ne sont pas perturbés par le champ magnétique et la bande passante du filtre reste quasiment insensible au champ stâtique appliqué. Le filtre est réalisé, par exemple, sur un substrat Arlon (~==3.5) afin d'avoir une permittivité du substrat proche de celle du composite LIFT et ainsi diminuer les discontinuités électromagnétiques. Les réponses mesurées pour différentes valeurs du champ magnétique statique sont présentées à la figure 6.
La figure 6 représente, en. fonction de la fréquence, les coefficients de réflexion S11(dB) et de transmission S21 (dB), en décibels, d'un filtre hyperfréquence qui utilise un circuit résonant tel que représenté en figure 5 pour différentes valeurs. du champ magnétique appliqué Ho (Ho varie de 0 A/m à
20 kA/m) .
Une variation de ~ 24% est obtenue autour de fo=1.08 GHz. I1 apparaît clairement, sur la figure 6, que la largeur de la bande filtrée est nettement plus faible que la largeur du pïc de pertes gyromagnétiques, ce qui illustre bien l'intérêt et la versatilité des filtres selon l'invention, par rapport aux filtres magnétiques accordables existants.
Pour améliorer la réponse du filtre en ce qui concerne le niveau de pertes d'insertion, les caractéristiques géomêtriques de la ligne microruban et du matériau sont prises en compte comme précédemment décrit.
La figure 7 reprêsente un troisiême exemple de circuit résonant selon l'invention. Le circuit représenté en figure 7 est un circuit à couplage capacitif et â résonateur îl,g/2. Un élêment de ligne 10 de longueur î~,g/2 est compris entre deux lignes 9 et 11.
Le couplage capacitif est réalisé par un premier espace e1 qui sépare la ligne 9 et l'élément de ligne 10 et un deuxième espace e2 qui ségare la ligne 9 et l'élément de ligne 11. Un composite LIFT 12 est placé, de façon centrale, sous l'élément de ligne 10.

Claims (12)

REVENDICATIONS
1. Circuit résonant hyperfréquence comprenant au moins un élément de ligne microbande résonant (1, 6, 5, 7, 10), l'élément de ligne microbande résonant comprenant un ruban conducteur et un plan de masse, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément composite (3, 8, 12) constitué d'une alternance de couches ferromagnétiques et de couches isolantes placé
entre le ruban conducteur et le plan de masse.
2. Circuit résonant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ligne microbande résonant est un stub en circuit ouvert (1) ou en court-circuit monté en parallèle d'une, ligne principale (2).
3. Circuit résonant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ligne microbande résonant est un élément de ligne de longueur sensiblement égale à .lambda.g/2 (10), .lambda.g étant la longueur de l'onde qui se propage dans l'élément de ligne, couplé à
une ligne principale par couplage capacitif.
4. Circuit résonant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de ligne microbande résonant est constitué d'un élément de ligne de longueur L (5), placé entre un premier ensemble de lignes couplées (6) et un deuxième ensemble de lignes couplées (7), la longueur totale de l'ensemble formé
par l'élément de ligne microbande et par les premier et deuxième ensembles de lignes couplées étant sensiblement égale à .lambda.g/2, .lambda.g étant la longueur de l'onde qui se propage dans l'élément de ligne.
5. Circuit résonant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément composite (3, 8, 12) a une forme de parallélépipède rectangle dont la largeur est sensiblement inférieure à la largeur du ruban, le parallélépipède rectangle étant positionné de façon centrée sous le ruban.
6. Circuit résonant selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément composite (3, 8, 12) a une épaisseur comprise entre 50% et 100% de la distance qui sépare le ruban du plan de masse.
7. Circuit résonant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les couches isolantes de l'élément composite sont faites en kapton ou en mylar.
8. Filtre hyperfréquence accordable en fréquence comprenant au moins un circuit résonant, caractérisé en ce que le circuit résonant est un circuit selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 et en ce qu'il comprend des moyens pour appliquer un champ magnétique à l'élément composite.
9. Filtre hyperfréquence selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens pour appliquer un champ magnétique, comprennent au moins une bobine parcourue par un courant et/ou un aimant permanent.
10. Filtre hyperfréquence selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le matériau ferromagnétique est du CO87Nb11, 5Zr1,5.
11. Filtre hyperfréquence selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens pour appliquer un champ magnétique sont des moyens d'application d'une contrainte mécanique sur l'élément composite et en ce que les couches ferromagnétiques sont faites en un matériau magnétostrictif.
12. Filtre hyperfréquence selon la revendication 11, caractérisé en ce que le matériau magnétostrictif est un alliage de FeCoSiB, à
l'exception des compositions dont le rapport entre le taux de cobalt (Co) et le taux de fer (Fe) est compris entre 2 et 10%.
CA002457009A 2001-08-02 2002-07-31 Circuit resonant hyperfrequence et filtre hyperfrequence accordable l'utilisant Abandoned CA2457009A1 (fr)

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