EP0007863A1 - Filtre hyperfréquence à résonateurs en diélectrique et matériel pour télécommunications muni d'un tel filtre - Google Patents
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- H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
- H01P1/2016—Slot line filters; Fin line filters
Definitions
- the present invention relates to a microwave filter comprising a metal plate, a guide and one or more dielectric resonators, these resonators being electromagnetically coupled to the guide.
- Such filters are known, some of which are band pass filters and others are band cut filters. These known filters include a dielectric plate, one side of which is covered by a metal plate which acts as a ground plane and the other side of which serves as a support for a tape guide (microstrip in North American literature) and for one or more resonators in dielectric, electromagnetic. coupled with the guide. These filters have a thickness which is troublesome in certain cases. Two reasons explain this troublesome thickness of known filters.
- the ribbon guide and the resonator (s) can only be placed on the same side of the dielectric plate because of the metal plate which covers the other side of the dielectric plate or the coupling to producing between the guide and the resonator or resonators requires that each resonator is disposed above the guide relative to the dielectric plate and at a certain distance from this guide; this distance to maintain between the guide and each resonator, for example by means of dielectric pads, is added to the thickness of the metal plate, of the dielectric plate and of the resonators.
- the object of the present invention is mainly to reduce the thickness of the dielectric resonator filters while facilitating their production.
- a microwave filter comprising a metal plate, a slot guide constituted by a slot in a metal plate and n dielectric resonators (n positive integer), electromagnetically coupled to the guide.
- microwave filters which do not use dielectric resonators but slot resonators; such filters include a dielectric plate covered on one side with a metal plate pierced with slots and on the other side of a ribbon line.
- These filters are thin but, compared to the filters according to the invention, the no-load overvoltage coefficients of these filters are considerably lower (ratio 1 to 10) and their frequency drift as a function of temperature is much larger.
- FIG. 1 shows a notch filter Ion the invention.
- This filter has a Teflon glass support plate, 1, with a permittivity of 2.6.
- One of the faces of this support plate is covered, by gilding, with a thin metal plate, 2, which constitutes a ground plane for the filter.
- a slotted guide, 4, is produced in the metal plate 2 by partial non-metallization of the support plate 1.
- a dielectric resonator 3 is bonded to the other face of the support plate. Because a slotted guide has electric and magnetic fields diffracting more outside of the guide than those of a tape guide of equivalent dimensions, the production of this filter poses fewer problems than the corresponding tape filter.
- the resonator could be placed on the other side of the dielectric plate with respect to the slotted guide; it is therefore unnecessary to place a spacer between the slotted guide and the resonator since the dielectric plate takes its place.
- FIG. 2 represents a bandpass filter according to the invention. From the point of view of its constitution, this filter differs from the filter of FIG. 1 only by the fact that the slit guide 4 is interrupted over a length of 10 mm, directly above the resonator, by a metallized part 5 forming a short -circuit.
- FIG. 3 represents a bandpass filter according to the invention.
- This filter is a filter with three resonators 30, 31, 32; it comprises a metal plate, 20, made of copper, 0.3 mm thick, from which is cut a slot guide 40 separated into four sections by short circuits 50, 51, 52.
- the thickness of the plate metallic filter of Figure 3 is much higher than that of the filters of Figures 1 and 2; in fact, unlike the filters of FIGS. 1 and 2 where the mechanical rigidity was given by the dielectric plate, here the rigidity must be given by the metal plate because this filter does not have a dielectric plate.
- the resonators 30, 31, 32 are separated from the metal plate only by dielectric pads 10,11,12 and are arranged in the vicinity of the short-circuits 50, 51, 52.
- a coaxial conductor 6 placed in the vicinity of one end of the slit guide 40 serves as the first access to the filter; for this, its external conductor ends on one of the edges of the slit guide and is welded to it (soldering point 60) while its internal conductor extends above the slit guide and is welded to the other edge of the slot guide (welding point 61).
- a second coaxial conductor 7, placed in the vicinity of the other end of the slit guide 40 relative to the coaxial conductor 6, serves as a second access to the filter; this second conductor is, for this, connected by its external and internal conductors respectively at two points situated on either side of the slotted guide (soldering points 70 and 71).
- the filter of Figure 3 also includes a cover 8, shown in Figure 4; this cover, made of metal, has a contour having the same overall dimensions as the metal plate 20 on which it is fixed using screws 81 to 84 which pass through the metal plate 20 through holes 91 to 94 made at this effect ( Figure 3).
- the cover 8 is also pierced with two holes 86 and 87 allowing the passage of the cables 6 and 7 (FIG. 3).
- the present invention is not limited to the three examples described: this is, for example, that the filter itself will, most often, be placed in a closed metal enclosure in order to avoid any radiation to the outside.
- the invention also relates to any telecommunications equipment provided with such a filter.
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Abstract
Filtre pour ondes hyperfréquences. Le filtre comporte une plaque métallique (2) dans laquelle est réalisée une découpe constituant un guide à fente (4); un résonateur en diélectrique (3), séparé de la plaque métallique (2) par un support en diélectrique (1), est couplé électromagnétiquement au guide à fente. Utilisation du filtre dans le domaine des télécommunications.
Description
- La présente invention concerne un filtre hyperfréquence comportant une plaque métallique, un guide et un ou plusieurs résonateurs en diélectrique, ces résonateurs étant électromagnétiquement couplés au guide.
- De tels filtres sont connus dont certains sont des filtres passe-bande et d'autres des filtres coupe-bande. Ces filtres connus comportent une plaque en diélectrique dont un côté est recouvert par une plaque métallique qui joue le rôle de plan de masse et dont l'autre côté sert de support à un guide à ruban (microstrip dans la littérature nord-américaine) et à un ou plusieurs résonateurs en diélectrique, électromagnétique=. ment couplés au guide. Ces filtres présentent une épaisseur qui est gênante dans certains cas. Deux raisons expliquent cette épaisseur gênante des filtres connus. La première de ces raisons est qu'il est très difficile, surtout pour les filtres passe-bande, de réaliser un couplage correct entre le guide à ruban et le ou les résonateurs lorsque la permittivité de la plaque en diélectrique est élevée ; il est donc nécessaire d'utiliser un diélectrique de permittivité voisine de 1 ce qui conduit à prendre une plaque en diélectrique de dimensions importantes. La seconde raison est que le guide à ruban et le ou les résonateurs ne peuvent être placés que d'un même côté de la plaque en diélectrique du fait de la plaque métallique qui recouvre l'autre côté de la plaque en diélectrique or le couplage à réaliser entre le guide et le ou les résonateurs nécessite que chaque résonateur soit disposé au-dessus du guide par rapport à la plaque en diélectrique et à une certaine distance de ce guide ; cette distance à maintenir entre le guide et chaque résonateur, par exemple au moyen de pastilles en diélectrique, s'ajoute à l'épaisseur de la plaque métallique, de la plaque en diélectrique et des résonateurs.
- Le but de la présente invention est principalement de réduire l'épaisseur des filtres à résonateurs en diélectrique tout en facilitant leur réalisation.
- Ceci est obtenu en modifiant la conception des filtres tant en ce qui concerne la nature de leur guide qu'en ce qui concerne les positions respectives de leurs différents éléments.
- Selon l'invention, il est prévu un filtre hyperfréquence comportant une plaque métallique, un guide à fente constitué par une fente dans une plaque métallique et n résonateurs en diélectrique (n entier positif), électromagnétiquement couplés au guide.
- Il est à noter que d'autres types de filtres hyperfréquences sont connus qui n'utilisent pas des résonateurs en diélectrique mais des résonateurs à fente ;de tels filtres comportent une plaque en diélectrique recouverte d'un côté d'une plaque métallique percée de fentes et de l'autre côté d'une ligne à ruban. Ces fil- ' tres sont de faible épaisseur mais, par rapport aux filtres selon l'invention, les coefficients de surtension à vide de ces filtres sont notablement plus faibles (rapport 1 à 10) et leur dérive en fréquence en fonction de la température est beaucoup plus grande.
- La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des figures 1 à 4 s'y rapportant qui représentent :
- - les figures 1 à 3 des filtres selon l'intention;
- - la figure 4, le capôt du filtre selon la figure 3.
- Sur les différentes figures les éléments correspondants sont repérés par les mêmes symboles.
- La figure 1 représente un filtre coupe-bande se-Ion l'invention. Ce filtre comporte une plaque-support en verre téflon, 1 , de permittivité égale à 2,6. L'une des faces de cette plaque-support est recouverte, par dorure, d'une fine plaque métallique, 2, qui constitue un plan de masse pour le filtre. Un guide à fente, 4, est réalisé dans la plaque métallique 2 par non métallisation partielle de la plaque-support 1. Un résonateur en diélectrique 3 est collé sur l'autre face de la plaque-support. Du fait qu'un guide à fente possède des champs électriques et magnétiques diffractant plus à l'extérieur du guide que ceux d'un guide à ruban de dimensions équivalentes, la réalisation de ce filtre pose moins de problèmes que le filtre à ruban correspondant. De plus, comme le guide à fente rayonne des deux côtés de la plaque métallique et que le guide à fente et la plaque métallique sont situés d'un même côté de la plaque en diélectrique, le résonateur a pu être placé de l'autre côté de la plaque en diélectrique par rapport au guide à fente ; il est donc inutile de placer un dispositif d'écartement entre le guide à fente et le résonateur puisque la plaque en diélectrique en tient lieu.
- Sur la figure 1, comme d'ailleurs sur les figures 2 et 3 qui vont être décrites plus loin, les dimensions de certains éléments ont été volontairement exagérées pour la compréhension du dessin. En effet les dimensions du filtre sont :
- - largeur de la plaque métallique et de la plaque en diélectrique : 40 mm
- - longueur de la plaque métallique, de la plaque en diélectrique et du guide à fente : 50 mm
- - épaisseur de la plaque métallique et profondeur du guide à fente : 100 microns
- - épaisseur de la plaque en diélectrique : 1,27 mm
- -.largeur du guide à fente : 300 microns
- - diamètre du résonateur : B mm
- - épaisseur du résonateur : 5 mm Le filtre de la figure 1 a été réalisé avec une plaque en verre téflon de permittivité égale à 2,6 et un résonateur à base de titanate de baryum de permittivité 40, les caractéristiques de ce filtre sont les suivantes:
- - fréquence centrale : 5500 MHz
- - largeur de la bande coupée à 3 dB : 90 MHz à titre de comparaison un filtre à résonateur en diélectrique et guide à ruban réalisé dans des dimensions équivalentes et prévu pour travailler dans les mêmes fréquences, présente les caractéristiques suivantes :
- - fréquence centrale : 5500 MHz
- - largeur de bande coupée à 3 dB : 18 MHz
- La figure 2 représente un filtre passe-bande selon l'invention. Du point de vue de sa constitution ce filtre ne diffère du filtre de la figure 1 que par le fait que le guide à fente 4 est interrompu sur une longueur de 10 mm, à l'aplomb du résonateur, par une partie métallisée 5 formant court-circuit.
- Les caractéristiques du filtre de la figure 2 sont les suivantes :
- - fréquence centrale : 5500 MHz
- - largeur de la bande passante à 3 dB : 100 MHz
- La figure 3 représente un filtre passe-bande selon l'invention. Ce filtre est un filtre à trois résonateurs 30, 31, 32 ; il comporte une plaque métallique, 20, en cuivre, de 0,3 mm d'épaisseur, dans laquelle est découpé un guide à fente 40 séparé en quatre tronçons par des courts-circuits 50, 51, 52. L'épaisseur de la plaque métallique du filtre de la figure 3 est bien supérieure à celle des filtres des figures 1 et 2; en effet, contrairement aux filtres des figures 1 et 2 où la rigidité mécanique était donnée par la plaque en diélectrique, ici la rigidité doit être donnée par la plaque métallique car ce filtre ne comporte pas de plaque en diélectrique. Les résonateurs 30, 31, 32 sont séparés de la plaque métallique par des pastilles en diélectrique 10,11,12 et sont disposés au voisinage des courts-circuits 50, 51, 52.
- Un conducteur coaxial 6 placé au voisinage d'une extrémité du guide à fente 40 sert de premier accès au filtre ; pour cela son conducteur externe se termine sur l'un des bords du guide à fente et y est soudé (point de soudure 60) tandis que son conducteur interne se prolonge au-dessus du guide à fente et est soudé sur l'autre bord du guide à fente (point de soudure 61). Un second conducteur coaxial 7, placé au voisinage de l'autre extrémité du guide à fente 40 par rapport au conducteur coaxial 6, sert de second accès au filtre ; ce second conducteur est, pour cela, raccordé par ses conducteurs externe et interne respectivement en deux points situés de part et d'autre du guide à fente (points de soudure 70 et 71).
- A - 3 dB la bande passante du filtre de la figure 3 va de 5460 à 5540 MHz.
- Le filtre de la figure 3 comporte également un capôt 8, représenté sur la figure 4 ; ce capot, réalisé en métal, a un contour présentant les mêmes dimensions hors-tout que la plaque métallique 20 sur laquelle il est fixé à l'aide de vis 81 à 84 qui traversent la plaque métallique 20 par des trous 91 à 94 ménagés à cet effet (figure 3). Le capôt 8 est également percé de deux trous 86 et 87 permettant le passage des câbles 6 et 7 (figure 3).
- La présente invention n'est pas limitée aux trois exemples décrits : c'est ainsi, par exemple, que le filtre proprement dit sera, le plus souvent, disposé dans une enceinte métallique fermée afin d'évitér tout rayonnement vers l'extérieur.
- L'invention concerne également tout matériel pour télécommunications muni d'un tel filtre.
Claims (6)
1. Filtre hyperfréquence comportant une plaque métallique, un guide et n résonateurs en diélectrique (n entier positif) électromagnétiquement couplés au guide, caractérisé en ce que le guide est un guide à fente constitué par une fente dans la plaque métallique.
2. Filtre hyperfréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque en diélectrique sur l'une des faces de laquelle est déposé un revêtement métallique constituant la plaque métallique, en ce que la fente est obtenue par une interruption dans le revêtement métallique et en ce que les-n résonateurs sont fixés sur l'autre face de la plaque en diélectrique.
3. Filtre hyperfréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque métallique est une plaque rigide dans laquelle la fente a été réalisée par découpe et en ce qu'il comporte n pastilles en diélectrique disposées entre la plaque métallique et, respectivement, les n résonateurs.
4. Filtre hyperfréquence du type coupe-bande, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fente est une fente continue.
5. Filtre hyperfréquence du type passe-bande, selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le guide à fente comporte n courts-circuits séparant la fente en tronçons et en ce que les n résonateurs sont respectivement disposés au voisinage des n courts-circuits.
6. Matériel pour télécommunications, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un filtre selon l'une des revendications précédentes.
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| Date | Code | Title | Description |
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| PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
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| AK | Designated contracting states |
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| STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
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| 18R | Application refused |
Effective date: 19811208 |
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| RIN1 | Information on inventor provided before grant (corrected) |
Inventor name: DE BAYSER, PIERRE Inventor name: LE NOHAIC, YVES Inventor name: FRAISE, PIERRE |