Filtre pour ondes ultra-courtes La présente invention a pour objet un filtre pour ondes ultra--courtes spécialement applica ble aux circuits et lignes de transmission impri <B>més.</B>
Dans les brevets suisses No <B>307826,</B> No <B>314176</B> et No <B>314178</B> on a décrit un type de ligne pour la transmission des ondes ultra- courtes comprenant, dans l'une de ses formes les plus simples, deux conducteurs pratiquement parallèles imprimés ou disposés de toute autre manière sur les faces opposées d'une bande ou couche de substance diélectrique, dont l'épais seur est égale<B>à</B> une petite fraction d'un quart de longueur donde. Les deux conducteurs peu vent être de même largeur ou bien l'un peut être plus large que l'autre.
La substance diélec trique qui sépare les deux conducteurs peut être pratiquement de même largeur que le plus étroit d'entre eux, ou bien elle peut être plus large, selon la relation désirée.
Le but de la présente invention est de pré voir un filtre pour ondes ultra-courtes utilisant une section du type sus-mentionné de ligne<B>à</B> bandes parallèles et qui soit de faible volume, de faible poids, et dont la fabrication soit re lativement simple et peu onéreuse.
Le filtre selon la présente invention qui comprend une paire de conducteurs de ligne en forme de rubans disposés entre eux de manière sensiblement parallèle<B>à</B> une distance égale<B>à</B> une fraction d'un quart de longueur d'onde est caractérisé par au moins une paire d'obstacles disposés de façon espacée dans le sens longi tudinal desdits conducteurs de manière<B>à</B> for mer une section résonnante entre eux.
Des formes d'exécution de l'objet de la pré sente invention seront exposées,<B>à</B> titre d'exem ple, dans la description suivante faite en re gard des dessins annexés dans lesquels<B>:</B> La figure<B>1</B> montre une vue en plan d'un filtre.
La figure 2 montre une vue en coupe trans versale prise suivant la ligne 2-2 de la figure<B>1.</B> La figure<B>3</B> montre un diagramme circulaire utilisé pour expliquer les caractéristiques de susceptance des obstacles utilisés dans le filtre. La figure 4 montre une courbe de réponse des fréquences d'un des filtres.
La figure<B>5</B> montre une vue fragmentaire d'un filtre montrant une section de cavité ré sonnante et un dispositif d'accord<B>à</B> vis capaci- tive pour celle-ci.
La figure<B>6</B> montre une vue en coupe longi tudinale prise suivant la ligne<B>6-6</B> de la figure<B>5.</B> Les figures<B>7, 8</B> et<B>9</B> montrent une vue en plan de dispositifs destinés<B>à</B> effectuer l'accord des sections<B>à</B> cavités résonnantes et pouvant être substitués aux dispositifs d'accord<B>à</B> vis des figures<B>5</B> et<B>6.</B>
La figure<B>10</B> montre une vue en plan d'une autre forme d'exécution. La figure<B>11</B> montre une vue en coupe lon gitudinale prise suivant la ligne<B>11-11</B> de la fi gure<B>10.</B>
Les figures 12,<B>13</B> et 14 sont des vues frag mentaires en plan de sections de filtres mon trant différents dispositifs de susceptances shunt.
La figure<B>15</B> montre une vue en coupe trans versale prise suivant la ligne<B>15-15</B> de la fi gure 14.
La figure<B>16</B> montre une vue fragmentaire en plan d'un autre dispositif de susceptance pour la section de filtre.
Les figures<B>17</B> et<B>18</B> montrent des vues en coupe prises suivant la ligne<B>17-17</B> et<B>18-18</B> de la figure<B>16,</B> et la figure<B>19</B> montre une vue en plan de deux sections résonnantes directement couplées d'une autre forme d'exécution.
Si l'on se réfère aux figures<B>1</B> et 2, on voit une ligne de transmission pour ondes ultra-cour- tes du type<B>à</B> circuit impriiné comprenant un premier conducteur ou conducteur de ligne<B>1</B> et un second conducteur ou conducteur de terre 2 séparés par une couche de substance diélec trique<B>3.</B> La substance conductrice peut être ap pliquée et/ou formée ou gravée sur une cou che de substance diélectrique, par exemple du polystyrène, du polyéthylène, du poly- tétrafluoroéthylène, de la fibre de verre ou toute autre, substance appropriée de haute qualité diélectrique, sous la forme d'une peinture ou d'une encre conductrice,
ou bien la substance conductrice peut être déposée chimiquement, pulvérisée<B>à</B> travers un pochoir, ou saupoudrée sur des surfaces préparées et choisies de la substance diélectrique. L'écartement entre les deux conducteurs est choisi de préférence de manière<B>à</B> être de l'ordre d'environ<B>1/10 à</B> en viron<B>115</B> d'un quart de la longueur d'onde de Yonde ultra-courte qui se propage<B>le</B> long du dispositif.
Les figures<B>1</B> et 2 montrent que la ligne pour la transmission d'ondes ultra-courtes est pourvue d'obstacles espacés se présentant sous la forme de susceptances shunt constituées par les colonnettes 4,<B>5 ; 6, 7 ; 8, 9.</B> Les trois sec tions de cavités constituées par ces colonnettes sont indiquées comme ayant une longueur<B> 1 >,</B> les sections adjacentes étant couplées par des sections de lignes d'un quart de longueur d'onde.
La demanderesse a découvert qu'une co lonnette de<B>1,3</B> mm de diamètre disposée en relation d'interconnexion<B>à</B> travers les conduc teurs de ligne<B>1,</B> 2, dans l'axe longitudinal de la ligne, est approximativement équivalente<B>à</B> une susceptance shunt relative (c'est-à-dire par rap port<B>à</B> l'admittance caractéristique) de valeur <B>- 6,5.</B> Des valeurs plus grandes de susceptance peuvent être obtenues avec des colonnettes d'un diamètre plus grand. Cependant, un accroisse ment dans les dimensions de la colonnette s'ac compagne d'un accroissement correspondant<B>de</B> perte.
De même une plaque de substance con ductrice ou tout autre obstacle peut être disposé sur ou peut faire partie intégrante de l'un ou l'autre des conducteurs de ligne, ses extrémités pouvant être ouvertes ou court-circuitées par rapport<B>à</B> l'autre conducteur de ligne.
Au moyen de ces valeurs élevées de suscep- tance, on obtient un filtre pour ondes ultra- courtes grâce<B>à</B> un écartement approprié des- dites susceptances et, pour des résonnateurs <B>à</B> cavités multiples, ces sections de filtres peuvent être couplées directement ou en quart d'onde.
La longueur de l'écartement entre les susceptan- ces telles que celles qui sont obtenues au moyen des colonnettes 4 et<B>5,</B> par exemple, peut être obtenue au moyen du diagramme en cercle mon tré<B>à</B> la figure<B>3,</B> en considérant le fait que dans de telles lignes le rapport<B>:</B> vitesse de phase<B>/</B> vitesse de la lumière, est pratiquement cons tant avec la fréquence, c'est-à-dire que la ligne ne produit pas de dispersion.
Les deux cercles<B>10</B> et<B>11</B> montrés sur le diagramme d'admission de Smith de la figure<B>3</B> ont été basés sur des essais de susceptances <B>à</B> colonnettes simples et doubles des formes indi quées sur le dessin. On observera que la colon nette unique montrée en l0a est égale<B>à</B> deux fois le diamètre<B>de</B> chaque colonnette utilisée en I la, et que cependant le cercle<B>10</B> est plus petit que le cercle<B>11,</B> indiquant ainsi que la perte de la colonnette unique, bien que faible, est plus grande que celle des doubles colon nettes. Les valeurs correspondantes obtenues du diagramme dans ces deux essais sont montrées <B>à</B> la figure.
<B>A</B> titre d'exemple, dans une section réson nante de ligne les deux colonnettes utilisées pour former la section résonnante centrée<B>à</B> 4600 mégacycles par seconde ont été placées<B>à</B> une distance, entre les. axes desdites colonnettes, de 14,5 mm. La réponse de fréquence d'une telle cavité est montrée par la courbe<B>13</B> de la figure 4. Lorsqu'une section multiple couplée en quart d'onde telle que celle qui est montrée<B>à</B> la fi gure<B>1</B> est prévue, la courbe de réponse de fré quence est rétrécie comme indiqué par la courbe 14, assurant ainsi un filtre passe-bande étroit.
Ainsi que le montre le diagramme circulaire de la figure<B>3,</B> la perte d'insertion d'une cavité uni que<B>à</B> la fréquence centrale est d'environ 1,4 décibel dans une ligne présentant des pertes de <B>3</B> décibels par mètre. Cette valeur de 1,4<B>dé-</B> cibel a été obtenue d'un modèle<B>de</B> dispositif utilisant de la fibre de verre comme substance diélectrique présentant des pertes diélectriques importantes.
Ces pertes d'insertion peuvent ce pendant être obtenues en utilisant du diélectri que de polytétrafluoroéthylène. Ainsi qu'il res sort du diagramme circulaire, on observera éga lement que la distance entre les colonnettes 4 et<B>5</B> est assez critique et qu'une erreur de<B>0,05</B> millimètres dans la distance entre les axes des colonnettes décale la fréquence centrale de la bande passante d'environ<B>160</B> mégacycles.
Du fait que l'écartement entre les colonnet tes est critique, il est désirable de déterminer aussi exactement que possible l'emplacement des colonnettes. Après avoir déterminé de fa çon approximative l'emplacement de la colon nette, son emplacement exact peut être trouvé au moyen de la méthode suivante. Le trou de vant recevoir la colonnette est légèrement plus grand que la colonnette ou le fil conducteur qui doit être utilisé. On applique une goutte de soudure aux deux extrémités de la colonnette, l'une pour la connecter au conducteur 2 et l'au tre pour la connecter au conducteur<B>1.</B> L'em placement<B>de</B> ces soudures est indiqué en<B>15</B> et <B>16</B> sur la figure 2.
La soudure est maintenue en état de fusion au moyen d7un fer<B>à</B> souder, de manière que la position de la colonnette puisse être réglée légèrement dans le sens lon gitudinal ou latéral par rapport<B>à</B> l'axe longi tudinal de la ligne, jusqu'à ce qu#on obtienne une position optimum, après quoi on laisse la soudure se refroidir. Cette méthode pour trou ver la position de la colonnette peut être appli quée en utilisant n'importe quelle technique de mesure appropriée. Quand l'emplacement de la colonnette est déterminé par une méthode ex périmentale, il peut être reproduit<B>de,</B> façon exacte- au moyen de procédés photographiques et de la technique des circuits imprimés.
On a cependant reconnu qu'une légère va riation est toujours possible, laquelle peut alté rer la valeur de la susceptance ou l'écartement effectif de la section de cavité. En conséquence, il est désirable de prévoir certains dispositifs ad ditionnels permettant d'accorder une section ré sonnante après la fabrication du filtre. Les fi gures<B>5</B> et<B>6</B> montrent un dispositif d'accord. Ce dispositif comprend une vis d'accord<B>17</B> qui est disposée de préférence dans l'axe longitu dinal de la ligne, bien que cela ne soit pas né cessaire, pour permettre un ajustement de l'écart entre les conducteurs<B>1</B> et 2. De plus la vis<B>17</B> peut être située<B>à</B> n'importe quel endroit entre les deux obstacles.
Dans ce but<B>le</B> diélectrique<B>3</B> est pourvu d'une ouverture<B>18.</B> Lorsque le con ducteur<B>1</B> ou 2<B>à</B> travers lequel passe la vis est d'une épaisseur faible telle qu'il ne puisse four nir pour la vis une connexion filetée satisfai sante, une rondelle filetée<B>19</B> destinée<B>à</B> rece voir la vis est prévue. Si -on le désire l'ouver ture<B>18</B> ménagée dans la substance diélectrique peut être filetée.
Les figures<B>7, 8</B> et<B>9</B> montrent des variantes du dispositif d'accord pour la section résonnante du filtre. Suivant la figure<B>7</B> le conducteur de ligne la présente une section large<B>lb</B> comprise entre l'emplacement des colonnettes 4 et<B>5.</B> En supprimant des portions de la section<B>lb</B> ainsi que l'indiquent les lignes 20 et 21 on peut va- rier la longueur effective entre les axes des co lonnettes 4 et<B>5.</B> Par exemple la ligneest allon gée par un accroissement de sa largeur ou rac courcie par une diminution de sa largeur. Cet allongement et ce raccourcissement de la ligne se rapportent évidemment<B>à</B> la longueur d'onde de la ligne.
Suivant la figure<B>8</B> un effet d'accord semblable est obtenu en disposant un tronçon de conducteur 22 en travers du conducteur<B>1</B> entre les colonnettes 4 et<B>5.</B> L'accord est effec tué en déposant une goutte de soudure<B>23</B> sur le fil 22, et, tandis que la soudure est maintenue en état de fusion au moyen d'un fer<B>à</B> souder, le fil est déplacé d'une position<B>à</B> une autre jus qu'à ce qu'un accord optimum soit obtenu et on laisse alors la soudure se solidifier.
Lorsque l'emplacement exact du tronçon de conducteur est déterminé il peut être reproduit par l'impres sion d'oreilles sur le conducteur<B>1</B> comme indi qué en 24 et<B>25 à</B> la figure<B>9.</B> Si un accord plus poussé devient nécessaire, les extrémités de ces oreilles peuvent être raccourcies, comme indiqué par la ligne<B>26,</B> jusqu'à ce qu'un accord optimum soit obtenu. Si une trop grande por tion desdites oreilles a été supprimée, un com plément de substance conductrice peut être ajouté aux extrémités de celles-ci par soudure.
Si l'on se réfère aux figures<B>10</B> et<B>11</B> on voit une autre réalisation de filtre, dans laquelle chaque section résonnante est définie par qua tre colonnettes<B>27, 28, 29,</B> et<B>30.</B> Ainsi qu'il est montré, deux de ces sections résonnantes sont indiquées en<B>31</B> et<B>32</B> et elles sont couplées en quart d'onde. La section de ligne comprenant les colonnettes se compose des conducteurs<B>33</B> et 34 supportés<B>à</B> leurs extrémités par des mas ses de substance diélectrique<B>35</B> et<B>36</B> qui les maintiennent écartés l'un de l'autre. Ceci permet de ménager un espace libre dans les limites de la longueur du filtre.
Cependant cet espace rempli d'air doit présenter un écartement<B>diffé-</B> rent entre les conducteurs<B>33</B> et 34 pour réali ser une adaptation d'impédance par rapport<B>à</B> la ligne comportant les masses de diélectrique solide entre les conducteurs. Les extrémités des masses<B>35</B> et<B>36</B> sont effilées ainsi qu'il est montré en 35a et 36a de manière<B>à</B> effectuer une transition graduelle. La relation entre les deux écartements pour l'impédance adaptée peut être exprimée par
EMI0004.0003
<B>,</B> (figure <B>11)</B> où<B>-</B> représente la constante diélectri que du diélectrique solide.
Si un support ad ditionnel est nécessaire, on peut utiliser de la mousse de polyéthylène ou de polytétrafluoro- éthylène ayant presque l'unité constante diélec trique et présentant des pertes très faibles pour constituer la substance maintenant l'écartement entre les conducteurs<B>33</B> et 34. Bien que les conducteurs<B>33</B> et 34 soient montrés comme étant d'égale largeur, l'un ou l'autre peut être plus large,comme on le désire. En vue de pré voir un accord supplémentaire pour les sections résonnantes de même que pour le couplage en quart d'onde, il est prévu des vis a capacité<B>37,</B> comme indiqué.
Cette forme de section de fil tre où deux petites colonnettes telles que<B>27</B> et <B>28</B> sont utilisées en remplacement d'une colon nette unique telle que la colonnette 4 de la fi gure<B>1,</B> pour former l'un des points de suscep- tance de la ligne, présente un avantage du fait que les colonnettes plus petites produisent une susceptance équivalente<B>à</B> celle obtenue avec une colonnette plus grosse et présentent en même temps une perte totale inférieure.
Bien que le filtre des figures<B>10</B> et<B>Il</B> soit présenté comme comportant une couche d'air formant diélectri que entre les conducteurs<B>33</B> et 34, on doit com prendre que la substance diélectrique<B>35</B> et<B>36</B> peut se continuer sur toute la longueur du filtre, si on le désire.
La figure 12 montre une section résonnante<B>'</B> similaire définie par quatre colonnettes<B>38, 39,</B> 40 et 41. Les colonnettes définissant chaque susceptance sont cependant décalées l'une par rapport<B>à</B> l'autre. Ce décalage produit un retard de phase qui, dans certaines installations, peut être avantageux pour la suppression de modes de transmission indésirables. La figure<B>13</B> montre un autre dispositif pour la suppression des modes de transmission multiples dans lequel les susceptances du filtre sont formées au moyen d'une rangée de petites colonnettes comme indi qué en 42 et 43.
Lorsqu'une série de ces colon#- nettes est utilisée, on peut employer des con ducteurs plus petits que ceux qui seraient né- cessaires pour une colonnette unique donnant la même susceptance. On peut utiliser indépen damment de telles dispositions des colonnettes lorsque la suppression des modes multiples est nécessaire. De même il apparaîtra clairement<B>à</B> l'homme du métier qu'une dispersion des colon nettes le long de la ligne, soit en groupe, soit selon une forme de dispersion donnée, peut être utilisée pour produire un effet de filtre en treillis.
Les figures 14<B>à 18</B> montrent quelques unes des différentes dispositions et formes possibles des colonnettes qui peuvent être utilisées. Par exemple selon les figures 14 et<B>15</B> une section de filtre est définie par quatre colonnettes 44, 45, 46 et 47<B>de</B> forme rectangulaire. Les co lonnettes peuvent être d'épaisseur choisie afin de constituer des sections d'iris de dimensions désirées. Les sections d'iris constituées par les colonnettes 44 et 45 produisent une susceptance shunt, les colonnettes étant noyées dans le di électrique 48.
Sur les figures<B>16, 17</B> et<B>18</B> les prolongements de conducteurs se présentent sous la forme d'iris, qui, si on le désire, peu vent s'étendre sur toute la largeur des conduc teurs 49 et<B>50</B> comme l'indiquent les prolonge ments<B>51</B> et<B>52</B> de la figure<B>17.</B> Les prolonge ments<B>51</B> et<B>52</B> n'occupent pas nécessairement la largeur totale des conducteurs, leur largeur étant fonction de l'importance de la susceptance nécessaire. Le dispositif d'accord indiqué en<B>53</B> <B>à</B> la figure<B>16</B> et montré plus en détail<B>à</B> la fi gure<B>18</B> comprend les prolongements réglables 54 et<B>55,</B> un pour chacun des conducteurs 49 et <B>50.</B> Les deux prolongements 54 et<B>55</B> sont pla cés au centre de la section résonnante et sont disposés<B>à</B> l'écart l'un de l'autre.
La figure<B>19</B> montre un filtre<B>à</B> couplage di rect comprenant des sections résonnantes<B>56</B> et <B>57</B> formés par trois séries de petites colonnettes <B>58, 59</B> et<B>60.</B> Chaque section résonnante est pourvue de préférence d'une vis<B>à</B> capacité ré glable<B>61.</B> Bien que la série de colonnettes indi quée en<B>58</B> comprend trois petits conducteurs placés en dérivation<B>à</B> travers les conducteurs de ligne, une telle série pourrait être remplacée par<U>une</U> ou deux colonnettes ou même par un nombre supérieur<B>à</B> trois si on le désire.
Ultra-short-wave filter The present invention relates to an ultra-short-wave filter specially applicable to printed circuits and transmission lines. </B>
In Swiss patents No <B> 307826, </B> No <B> 314176 </B> and No <B> 314178 </B> a type of line for the transmission of ultra-short waves has been described, comprising, in one of its simplest forms, two practically parallel conductors printed or otherwise arranged on opposite sides of a strip or layer of dielectric substance, the thickness of which is <B> to </ B > a small fraction of a quarter wavelength. The two conductors can be of the same width or one can be wider than the other.
The dielectric substance which separates the two conductors may be substantially the same width as the narrower of them, or it may be wider, depending on the relationship desired.
The object of the present invention is to provide a filter for ultra-short waves using a section of the above-mentioned type of line <B> with </B> parallel bands and which is of low volume, light weight, and of which the manufacture is relatively simple and inexpensive.
The filter according to the present invention which comprises a pair of line conductors in the form of ribbons arranged between them substantially parallel <B> to </B> a distance equal to <B> to </B> a fraction of a quarter wavelength is characterized by at least a pair of obstacles spaced apart in the longitudinal direction of said conductors so as to <B> to </B> for mer a resonant section between them.
Embodiments of the object of the present invention will be set forth, <B> by way of </B> by way of example, in the following description made with reference to the accompanying drawings in which <B>: </ B> Figure <B> 1 </B> shows a plan view of a filter.
Figure 2 shows a cross-sectional view taken along line 2-2 of Figure <B> 1. </B> Figure <B> 3 </B> shows a circular diagram used to explain the susceptance characteristics obstacles used in the filter. Figure 4 shows a frequency response curve for one of the filters.
Figure <B> 5 </B> shows a fragmentary view of a filter showing a resonant cavity section and a capacitive screw tuner for it.
Figure <B> 6 </B> shows a longitudinal sectional view taken along line <B> 6-6 </B> of figure <B> 5. </B> Figures <B> 7, 8 </B> and <B> 9 </B> show a plan view of devices intended <B> to </B> perform tuning of sections <B> to </B> resonant cavities and which can be substituted to the <B> à </B> tuning devices in figures <B> 5 </B> and <B> 6. </B>
Figure <B> 10 </B> shows a plan view of another embodiment. Figure <B> 11 </B> shows a longitudinal sectional view taken along line <B> 11-11 </B> of figure <B> 10. </B>
Figures 12, <B> 13 </B> and 14 are fragmentary plan views of filter sections showing different shunt susceptance devices.
Figure <B> 15 </B> shows a cross-sectional view taken along line <B> 15-15 </B> of figure 14.
Figure <B> 16 </B> shows a fragmentary plan view of another susceptance device for the filter section.
Figures <B> 17 </B> and <B> 18 </B> show sectional views taken along the line <B> 17-17 </B> and <B> 18-18 </B> of Figure <B> 16, </B> and Figure <B> 19 </B> show a plan view of two directly coupled resonant sections of another embodiment.
Referring to Figures <B> 1 </B> and 2, we see a transmission line for ultra-short waves of the type <B> with </B> circuit impriiné comprising a first conductor or conductor line <B> 1 </B> and a second conductor or earth conductor 2 separated by a layer of dielectric substance <B> 3. </B> The conductive substance can be applied and / or formed or etched on a layer of dielectric substance, for example polystyrene, polyethylene, polytetrafluoroethylene, fiberglass or any other suitable substance of high dielectric quality, in the form of a paint or a conductive ink,
or the conductive substance may be chemically deposited, sprayed <B> through </B> through a stencil, or sprinkled onto prepared and selected surfaces of the dielectric substance. The spacing between the two conductors is preferably chosen so as <B> to </B> to be of the order of approximately <B> 1/10 to </B> approximately <B> 115 </B> of a quarter of the wavelength of the ultra-short wave which propagates <B> along </B> the device.
Figures <B> 1 </B> and 2 show that the line for the transmission of ultra-short waves is provided with spaced obstacles in the form of shunt susceptances formed by the posts 4, <B> 5; 6, 7; 8, 9. </B> The three sections of cavities formed by these columns are indicated as having a length <B> 1>, </B> the adjacent sections being coupled by sections of lines of a quarter length wave.
The Applicant has discovered that a column of <B> 1.3 </B> mm in diameter arranged in interconnecting relation <B> to </B> through the line conductors <B> 1, </ B> 2, in the longitudinal axis of the line, is approximately equivalent <B> to </B> a relative shunt susceptance (that is to say compared to <B> to </B> the admittance characteristic) of <B> - 6.5. </B> Higher susceptance values can be obtained with columns of larger diameter. However, an increase in the dimensions of the column is accompanied by a corresponding increase in <B> </B> loss.
Likewise, a plate of conductive substance or any other obstacle may be placed on or may form an integral part of one or the other of the line conductors, its ends possibly being open or short-circuited with respect to <B> to < / B> the other line conductor.
By means of these high values of sus- ceptance, an ultrashort-wave filter is obtained by <B> </B> an appropriate spacing of said susceptances and, for resonators <B> with </B> cavities multiple, these filter sections can be coupled directly or quarter-wave.
The length of the spacing between susceptances such as those obtained by means of posts 4 and <B> 5, </B> for example, can be obtained by means of the circle diagram shown <B> at </B> Figure <B> 3, </B> considering the fact that in such lines the ratio <B>: </B> phase speed <B> / </B> speed of light, is practically constant with the frequency, that is to say that the line does not produce any dispersion.
The two circles <B> 10 </B> and <B> 11 </B> shown on the Smith admission diagram in Figure <B> 3 </B> were based on susceptance testing <B > with </B> single and double columns of the shapes shown in the drawing. It will be observed that the single net colon shown in 10a is equal <B> to </B> twice the diameter <B> of </B> each column used in I la, and that however the circle <B> 10 </ B> is smaller than circle <B> 11, </B> indicating that the loss of the single column, although small, is greater than that of the net double colonists. The corresponding values obtained from the diagram in these two tests are shown <B> to </B> the figure.
<B> A </B> as an example, in a line resonant section the two columns used to form the resonant section centered <B> at </B> 4600 megacycles per second have been placed <B> at < / B> a distance, between the. axes of said columns, 14.5 mm. The frequency response of such a cavity is shown by the curve <B> 13 </B> of Figure 4. When a quarter-wave coupled multiple section such as that shown <B> to </ B> Figure <B> 1 </B> is provided, the frequency response curve is narrowed as indicated by curve 14, thus ensuring a narrow bandpass filter.
As shown in the circular diagram in Figure <B> 3, </B> the insertion loss of a single cavity <B> at </B> the center frequency is approximately 1.4 decibels in a line with losses of <B> 3 </B> decibels per meter. This value of 1.4 <B> dec- </B> cibel was obtained from a model <B> of </B> device using fiberglass as dielectric substance exhibiting high dielectric losses.
These insertion losses can, however, be obtained by using dielectric polytetrafluoroethylene. As it emerges from the circular diagram, it will also be observed that the distance between the posts 4 and <B> 5 </B> is quite critical and that an error of <B> 0.05 </B> millimeters in the distance between the axes of the columns shifts the center frequency of the passband by about <B> 160 </B> megacycles.
Because the spacing between the posts is critical, it is desirable to determine as accurately as possible the location of the posts. After having roughly determined the location of the net colon, its exact location can be found using the following method. The front hole receiving the post is slightly larger than the post or lead wire that is to be used. A drop of solder is applied to both ends of the column, one to connect it to conductor 2 and the other to connect it to conductor <B> 1. </B> The <B> location of < / B> these welds are shown in <B> 15 </B> and <B> 16 </B> in figure 2.
The solder is kept in a state of fusion by means of a <B> to </B> soldering iron, so that the position of the post can be adjusted slightly in the longitudinal or lateral direction with respect to <B> to </ B > the longitudinal axis of the line, until an optimum position is obtained, after which the weld is allowed to cool. This method of finding the position of the column can be applied using any suitable measuring technique. When the location of the post is determined by an experimental method, it can be reproduced <B> in, </B> exactly- by means of photographic processes and printed circuit technology.
However, it has been recognized that a slight variation is always possible which may alter the value of the susceptance or the effective spacing of the cavity section. Accordingly, it is desirable to provide some additional devices for tuning a resonant section after manufacture of the filter. Figures <B> 5 </B> and <B> 6 </B> show a tuning device. This device comprises a <B> 17 </B> tuning screw which is preferably disposed in the longitudinal axis of the line, although this is not necessary, to allow adjustment of the gap between the conductors <B> 1 </B> and 2. In addition the screw <B> 17 </B> can be located <B> at </B> any place between the two obstacles.
For this purpose <B> the </B> dielectric <B> 3 </B> is provided with an opening <B> 18. </B> When the conductor <B> 1 </B> or 2 < B> through which the screw passes is of a small thickness such that it cannot provide a satisfactory threaded connection for the screw, a threaded washer <B> 19 </B> intended for <B> to </B> receive the screw is planned. If desired, the opening <B> 18 </B> in the dielectric substance can be threaded.
Figures <B> 7, 8 </B> and <B> 9 </B> show variations of the tuning device for the resonant section of the filter. According to figure <B> 7 </B> the line conductor presents a wide section <B> lb </B> between the location of the posts 4 and <B> 5. </B> By removing portions of section <B> lb </B> as indicated by lines 20 and 21, we can vary the effective length between the axes of co-ordinates 4 and <B> 5. </B> For example the line is lengthened by an increase in its width or shortened by a decrease in its width. This lengthening and shortening of the line obviously relates <B> to </B> the wavelength of the line.
According to Figure <B> 8 </B> a similar tuning effect is obtained by placing a conductor section 22 across the conductor <B> 1 </B> between the posts 4 and <B> 5. </ B> The tuning is effected by depositing a drop of solder <B> 23 </B> on the wire 22, and, while the solder is maintained in a state of fusion by means of an iron <B> to < / B> solder, the wire is moved from one position <B> to </B> another until an optimum match is obtained and the solder is then allowed to solidify.
When the exact location of the conductor section is determined it can be reproduced by printing ears on the conductor <B> 1 </B> as indicated in 24 and <B> 25 at </B> the figure <B> 9. </B> If deeper tuning becomes necessary, the tips of these ears may be shortened, as indicated by line <B> 26, </B> until optimum tuning is obtained. If too large a portion of said ears has been removed, additional conductive substance can be added to the ends thereof by soldering.
Referring to figures <B> 10 </B> and <B> 11 </B> we see another embodiment of a filter, in which each resonant section is defined by four columns <B> 27, 28 , 29, </B> and <B> 30. </B> As shown, two of these resonant sections are indicated at <B> 31 </B> and <B> 32 </B> and they are coupled in quarter wave. The line section comprising the columns consists of conductors <B> 33 </B> and 34 supported <B> at </B> their ends by masks of dielectric substance <B> 35 </B> and <B > 36 </B> that keep them apart from each other. This allows a free space to be left within the limits of the length of the filter.
However, this air-filled space must have a <B> different </B> rent spacing between the conductors <B> 33 </B> and 34 to achieve an impedance match with respect to <B> at </ B> the line comprising the solid dielectric masses between the conductors. The ends of the masses <B> 35 </B> and <B> 36 </B> are tapered as shown at 35a and 36a so as to <B> </B> make a gradual transition. The relationship between the two spacings for the matched impedance can be expressed as
EMI0004.0003
<B>, </B> (figure <B> 11) </B> where <B> - </B> represents the dielectric constant of the solid dielectric.
If additional support is required, polyethylene or polytetrafluoroethylene foam having almost constant dielectric unit and having very low losses can be used to constitute the substance maintaining the spacing between the conductors <B> 33 </B> and 34. Although conductors <B> 33 </B> and 34 are shown to be of equal width, either can be wider, as desired. In order to provide additional tuning for the resonant sections as well as for the quarter-wave coupling, <B> 37, </B> capacity screws are provided as shown.
This form of wire section is where two small columns such as <B> 27 </B> and <B> 28 </B> are used as a replacement for a single net colon such as column 4 in Fig. < B> 1, </B> to form one of the sus- ceptance points of the line, has an advantage in that the smaller columns produce a susceptance equivalent <B> to </B> that obtained with a column larger and at the same time have a lower total loss.
Although the filter of Figures <B> 10 </B> and <B> Il </B> is presented as comprising a layer of air forming dielectric between the conductors <B> 33 </B> and 34, we must understand that the dielectric <B> 35 </B> and <B> 36 </B> can continue along the entire length of the filter, if desired.
Figure 12 shows a similar resonant section <B> '</B> defined by four columns <B> 38, 39, </B> 40 and 41. The columns defining each susceptance are however offset from each other <B > to </B> the other. This shift produces a phase delay which, in some installations, may be advantageous in removing unwanted transmission modes. Figure <B> 13 </B> shows another device for suppressing multiple transmission modes in which the susceptances of the filter are formed by means of a row of small posts as shown at 42 and 43.
When a series of such net colonizers are used, smaller conductors can be employed than would be required for a single post giving the same susceptance. Such column arrangements can be used independently when the elimination of multiple modes is required. Likewise, it will be clear <B> to </B> those skilled in the art that a dispersion of the net colonists along the line, either in groups or according to a given form of dispersion, can be used to produce an effect. mesh filter.
Figures 14 <B> to 18 </B> show some of the different possible arrangements and shapes of the posts that can be used. For example according to Figures 14 and <B> 15 </B> a filter section is defined by four columns 44, 45, 46 and 47 <B> of </B> rectangular shape. The columns can be of a chosen thickness in order to form iris sections of desired dimensions. The iris sections formed by the posts 44 and 45 produce a shunt susceptance, the posts being embedded in the electrical di 48.
In Figures <B> 16, 17 </B> and <B> 18 </B> the conductor extensions are in the form of irises, which, if desired, may extend over the entire width of conductors 49 and <B> 50 </B> as shown by extensions <B> 51 </B> and <B> 52 </B> in figure <B> 17. </B> The extensions <B> 51 </B> and <B> 52 </B> do not necessarily occupy the total width of the conductors, their width being a function of the importance of the susceptance required. The tuning device shown in <B> 53 </B> <B> in </B> figure <B> 16 </B> and shown in more detail <B> in </B> in figure < B> 18 </B> includes adjustable extensions 54 and <B> 55, </B> one for each of conductors 49 and <B> 50. </B> Both extensions 54 and <B> 55 </ B > are placed in the center of the resonant section and are arranged <B> out </B> from each other.
Figure <B> 19 </B> shows a <B> with </B> direct coupling filter comprising resonant sections <B> 56 </B> and <B> 57 </B> formed by three series of small columns <B> 58, 59 </B> and <B> 60. </B> Each resonant section is preferably provided with a screw <B> with </B> adjustable capacity <B> 61. < / B> Although the series of columns indicated in <B> 58 </B> comprises three small conductors placed in branch <B> to </B> through the line conductors, such a series could be replaced by <U > one </U> or two columns or even by a number greater than <B> to </B> three if desired.