EP0114140A1 - Tunable microwave filter with TM010 mode dielectric resonators - Google Patents

Tunable microwave filter with TM010 mode dielectric resonators Download PDF

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EP0114140A1
EP0114140A1 EP84400077A EP84400077A EP0114140A1 EP 0114140 A1 EP0114140 A1 EP 0114140A1 EP 84400077 A EP84400077 A EP 84400077A EP 84400077 A EP84400077 A EP 84400077A EP 0114140 A1 EP0114140 A1 EP 0114140A1
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EP
European Patent Office
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resonators
filter
dielectric resonators
adjustable
guide
Prior art date
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EP84400077A
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German (de)
French (fr)
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EP0114140B1 (en
Inventor
Jean-Luc Etienne
Jean-Claude Cruchon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alcatel Thomson Faisceaux Hertziens SA
Original Assignee
Alcatel Thomson Faisceaux Hertziens SA
Thomson CSF SA
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Publication date
Application filed by Alcatel Thomson Faisceaux Hertziens SA, Thomson CSF SA filed Critical Alcatel Thomson Faisceaux Hertziens SA
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10—Dielectric resonators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/219—Evanescent mode filters

Definitions

  • the invention relates to the field of tunable microwave filters, and more particularly relates to a filter of this type with dielectric resonators, in which the resonators resonate according to the TM010 mode.
  • Tunable microwave filters with dielectric resonators developed up to now, however, have a certain number of drawbacks: first of all, there are parasitic modes in these filters which can disturb their frequency responses. Moreover, he it is difficult to obtain a variable bandwidth in large proportions with a given mask filter. Finally, to obtain the tunability of the filter over a large bandwidth, tuning systems are provided for varying the tuning frequency of the resonators. These systems generally comprise, associated with the resonators themselves, adjustable sinking dielectric rods. These elements allow tuning but they can degrade the overvoltage coefficient obtained when the resonator is alone. In addition, they pose machining and adjustment problems.
  • the subject of the invention is in fact a tunable microwave filter, with dielectric resonators operating according to the TM010 resonance mode.
  • a tunable microwave filter with dielectric resonators, comprising a metal casing associated with a base also metallic forming a waveguide said under the cut-off and a series of cylindrical dielectric resonators arranged inside the casing, input and output coupling means with the extreme resonators, is characterized in that the resonators have one of their ends in contact with the metal base, their other ends being at an adjustable distance from a ground plane formed through the bottom of the housing to achieve frequency tuning, the electromagnetic field thus being located in and near the dielectric resonators resonating according to the TM010 mode.
  • the sub-assemblies that fit into a specific microwave material must be at low cost while retaining high performance.
  • the dielectric resonators in TM010 mode integrated to perform a filtering function, make it possible to obtain a gain compared to filters in evanescent, coaxial guided structure (comb filter or cross-digital filter), and compared to filters with dielectric resonators in TE01 ⁇ and TM01 ⁇ modes.
  • dielectric resonators in TM010 mode can be used in a very simple manner and associated with various but always simple tuning means which do not introduce disturbance in the resonance mode. In addition, there is no need for supports for the dielectric resonators.
  • FIG. 1 represents a first embodiment of the microwave filter according to the invention in longitudinal section, this filter having a bandpass function.
  • This filter consists of three coupled dielectric resonators, 1, 2, 3, of cylindrical shape, the first and the last of these resonators being coupled to input 4 and output 5 means respectively.
  • these resonators are in contact with a metal base 6 to which they are fixed.
  • holes are provided in the base, the dielectric resonators being provided to slide in these holes.
  • holes can be lined with a small thickness of dielectric, for example polytetrafluoroethylene (teflon, under its trade name) from 2 to 7/100 e mm thick to avoid deterioration of the surface conditions during the sliding of the resonator.
  • dielectric for example polytetrafluoroethylene (teflon, under its trade name) from 2 to 7/100 e mm thick to avoid deterioration of the surface conditions during the sliding of the resonator.
  • a cover 7 forms with the fixing base 6 a housing constituting a metal shielding enclosure forming a guide, the section of which may be any, for example rectangular, circular or reentrant.
  • the part of the resonator external to the guide can be coated with a coating of the glue or silver paint type.
  • the bottom of the housing is at a relatively small distance x from the ends of the resonators 1, 2 and 3, this distance being adjustable by driving the dielectric resonators 1, 2 and 3 inside the guide. The resonators can be blocked when the tuning frequency is obtained.
  • the dimensions of the housing are such that the guide thus formed has a cutoff frequency greater than the frequency at which the filter is used.
  • the guide which does not allow guided propagation, is said to be "under the cut".
  • the filtering function of this filter is obtained by locating the electromagnetic field in and near the dielectric resonators in the TM010 mode.
  • the coupling between successive resonators, which determines the passband of the filter, is obtained by an adequate distance of two successive resonators in the guide, and this coupling can be adjusted by metal screws, such as 8, for the adjustment of the susceptance of coupling between adjacent resonators.
  • the entry and exit in the guide are made by coaxial sockets, the external cylindrical end being fixed to the fixing base, and the internal conductor passing through this fixing base to form inside the guide an adjustable loop coupled on the magnetic field of each extreme resonator.
  • the tuning of this filter to the minimum frequency of the tuning frequency adjustment band takes place when the resonators are in contact with the bottom of the housing.
  • Figure 2 is a cross-sectional representation of the microwave filter shown in Figure 1 at the dielectric resonator 1.
  • the field lines have been shown in this figure.
  • the electric field is located in and at proximity to the dielectric resonators, the magnetic field lines, orthogonal to the electric field lines forming circles whose centers are on the axis of the resonator, inside and outside the resonator.
  • FIG. 3 represents a second embodiment of the microwave filter according to the invention, this filter also having a bandpass function.
  • the same elements have been designated by the same references.
  • the resonators 1, 2, 3 ... are placed on the fixing base 6 to which they are permanently fixed.
  • the cover box 7 defines with the fixing base 6 a box forming a waveguide under the cut, rectangular in the example presented.
  • the accesses 4 and 5 are made by coaxial sockets, the coupling between these coaxial sockets and the resonators of the ends being carried out by antennas, 11 and 12 respectively.
  • metal adjustment screws such as 8 make it possible to adjust the coupling between adjacent resonators.
  • the bottom of the housing 7 is provided with metal screws centered on the same axes as the cylindrical dielectric resonators, the penetration of these metal screws 13 in the guide being adjustable.
  • the distance x between the end of the resonators and the ground plane formed by the bottom of the housing 7 and the metal screws such as 13 is adjustable, which makes it possible to adjust the tuning frequency of the filter.
  • FIG. 4 shows a cross section of the filter shown in Figure 3 along a plane containing the axis of the dielectric resonator 3.
  • the electric field lines and the magnetic field lines have also been shown in this figure.
  • the tuning of the central frequency of the filter is no longer a mechanical tuning as is the variable depression of the dielectric resonators in the mode of embodiment shown in Figure 1 or the variable driving of the metal adjustment screws such as 13 in the embodiment shown in Figure 3, but is an electrical agreement.
  • the longitudinal section of this embodiment is close to that shown in Figure 3 and the diagram is the same except for the metal screws provided in the ground plane formed by the bottom of the housing 7 which are deleted.
  • ferrite materials 14 and 15 are arranged on the side walls of the guide, on either side of the dielectric resonators.
  • the tuning of the filter is obtained by applying a continuous magnetic field to the ferrite material by a coil 16.
  • the permeability of the ambient medium is made variable.
  • the microwave resonators consist of zirconium titanate Z r T i O 4 to which tin S n is added , in order to improve the temperature coefficient.
  • the first spurious response is rejected around 3.4 to 3.7 GHz.
  • the frequency tuning is obtained by varying the effective length of the resonator inside the guide and this frequency can vary between 2 and 2.5 GHz for example.
  • This structure also makes it possible to produce notch filters. In this case the coupling of the resonators with an electric line provided inside the guide, longitudinally, is carried out by the ends of the resonators.
  • the input and output couplings can be carried out by guide, the ends of the guide forming the enclosure of the filter being open to make the connection.
  • the input and output can be coupled differently, one by guide, the other by coaxial socket.
  • the shape of the guide can be any, line guide, U-shaped guide or guide having the shape of a crown.
  • the arrangement in U allows for example to provide retro-couplings between nonadjacent resonators to modulate the response of the filter. It is also possible to associate several filters, for example in parallel, coupled to a common access as a guide for producing a diplexer or a multiplexer.
  • the main advantage of the microwave filter according to the invention is the simplicity of its structure.
  • due to the mode itself there is no close parasitic mode in the response of the filter.

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Abstract

A filter comprising a metal case having a metal base and a lid forming a guide of any section but under cut-off, that is to say which does not allow guided propagation. Cylindrical dielectric resonators are in contact with the metal securing base and the resonators resonate then in the TM010 mode. For frequency tuning of the filter, the distance between the bottom of the lid and the ends of the dielectric resonators supported by the base is variable. The invention applies more especially to tuneable band-pass filters.

Description

L'invention se rapporte au domaine des filtres hyperfréquences accordables, et a plus particulièrement pour objet un filtre de ce type à résonateurs diélectriques, dans lequel les résonateurs résonnent suivant le mode TM010.The invention relates to the field of tunable microwave filters, and more particularly relates to a filter of this type with dielectric resonators, in which the resonators resonate according to the TM010 mode.

L'évolution des travaux récents dans le domaine des matériaux diélectriques a conduit à l'utilisation de tels matériaux pour la réalisation de résonateurs diélectriques, ayant une constante diélectrique suffisamment élevée, avec des coefficients de température acceptables. La plupart des filtres réalisés avec ces résonateurs diélectriques mettent en oeuvre des résonateurs de forme cylindrique plutôt que parallélipipédique ou sphérique qui présentent un meilleur coefficient de surtension, sont plus facilement usinables et ont un domaine d'utilisation vers les fréquences "basses" de la gamme hyperfréquence (inférieures à 10 GHz).The evolution of recent work in the field of dielectric materials has led to the use of such materials for the production of dielectric resonators, having a sufficiently high dielectric constant, with acceptable temperature coefficients. Most filters made with these dielectric resonators use resonators of cylindrical rather than parallelepipedic or spherical shape which have a better overvoltage coefficient, are more easily machinable and have a field of use towards the "low" frequencies of the range. microwave (below 10 GHz).

Cette technique a conduit à des améliorations notables des filtres hyperfréquences tant du point de vue de leurs dimensions que du point de vue de leurs performances et de leurs prix de revient. En effet, si l'on compare les filtres à résonateurs diélectriques aux différents types de filtres utilisés antérieurement à tige, à iris, ou en mode évanescent, on remarque que :

  • - le coefficient de surtension des filtres à résonateurs diélectriques est légèrement inférieur à celui des filtres à tige ou à iris et très largement supérieur à celui des filtres en mode évanescent
  • - les filtres à résonateurs diélectriques ont un encombrement et un poids plus faibles ;
  • - le coût des filtres à résonateurs diélectriques est sensiblement égal à celui des filtres en mode évanescent et très inférieur à ceux des filtres des deux autres types.
This technique has led to significant improvements in microwave filters both from the point of view of their dimensions and from the point of view of their performance and their cost prices. Indeed, if we compare the filters with dielectric resonators to the different types of filters previously used with rod, iris, or in evanescent mode, we notice that:
  • - the overvoltage coefficient of filters with dielectric resonators is slightly lower than that of rod or iris filters and very much higher than that of filters in evanescent mode
  • - filters with dielectric resonators have a smaller footprint and weight;
  • - The cost of filters with dielectric resonators is substantially equal to that of filters in evanescent mode and much lower than those of filters of the other two types.

Les filtres hyperfréquences accordables à résonateurs diélectriques développés jusqu'à maintenant présentent cependant un certain nombre d'inconvénients : tout d'abord il existe dans ces filtres des modes parasites qui peuvent perturber leurs réponses en fréquence. De plus, il est difficile d'obtenir une largeur de bande variable dans de grandes proportions avec un filtre de gabarit donné. Enfin pour obtenir l'accorda- biIité du filtre dans une grande largeur de bande, des systèmes d'accord sont prévus pour faire varier la fréquence d'accord des résonateurs. Ces systèmes comportent généralement, associées aux résonateurs proprement dits, des tiges de diélectrique d'enfoncement réglable. Ces éléments permettent l'accord mais ils peuvent dégrader le coefficient de surtension obtenu lorsque le résonateur est seul. De plus ils posent des problèmes d'usinage et de réglage. Jusqu'à présent ces filtres utilisaient toujours des modes sélectionnés TEC 16 ou TM01δ qui présentent de bons coefficients de surtension à vide. Cependant, comme indiqué ci-dessus ces coefficients diminuent dans le système complet, avec ses moyens d'accord. Contrairement à l'idée généralement admise, ces modes ne sont pas les seuls à pouvoir être mis en oeuvre dans des résonateurs diélectriques pour réaliser des filtres de caractéristiques acceptables.Tunable microwave filters with dielectric resonators developed up to now, however, have a certain number of drawbacks: first of all, there are parasitic modes in these filters which can disturb their frequency responses. Moreover, he it is difficult to obtain a variable bandwidth in large proportions with a given mask filter. Finally, to obtain the tunability of the filter over a large bandwidth, tuning systems are provided for varying the tuning frequency of the resonators. These systems generally comprise, associated with the resonators themselves, adjustable sinking dielectric rods. These elements allow tuning but they can degrade the overvoltage coefficient obtained when the resonator is alone. In addition, they pose machining and adjustment problems. Until now, these filters have always used selected modes TEC 16 or TM01δ which have good no-load overvoltage coefficients. However, as indicated above these coefficients decrease in the complete system, with its means of agreement. Contrary to the generally accepted idea, these modes are not the only ones that can be implemented in dielectric resonators to produce filters with acceptable characteristics.

L'invention a en effet pour objet un filtre hyperfréquence accordable, à résonateurs diélectriques fonctionnant suivant le mode de résonance TM010.The subject of the invention is in fact a tunable microwave filter, with dielectric resonators operating according to the TM010 resonance mode.

Suivant l'invention, un filtre hyperfréquence accordable, à résonateurs diélectriques, comportant un boîtier métallique associé à un socle également métallique formant un guide d'ondes dit sous la coupure et une suite de résonateurs diélectriques cylindriques disposés à l'intérieur du boîtier, des moyens de couplage d'entrée et de sortie avec les résonateurs extrêmes, est caractérisé en ce que les résonateurs ont l'une de leurs extrémités en contact avec le socle métallique, leurs autres extrémités étant à une distance réglable d'un plan de masse formé par le fond du boîtier pour réaliser l'accord de fréquence, le champ électromagnétique étant ainsi localisé dans et à proximité des résonateurs diélectriques résonnant suivant le mode TM010.According to the invention, a tunable microwave filter, with dielectric resonators, comprising a metal casing associated with a base also metallic forming a waveguide said under the cut-off and a series of cylindrical dielectric resonators arranged inside the casing, input and output coupling means with the extreme resonators, is characterized in that the resonators have one of their ends in contact with the metal base, their other ends being at an adjustable distance from a ground plane formed through the bottom of the housing to achieve frequency tuning, the electromagnetic field thus being located in and near the dielectric resonators resonating according to the TM010 mode.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées.

  • - La figure 1 est le schéma d'une coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation du filtre hyperfréquence suivant l'invention.
  • - La figure 2 est le schéma d'une coupe transversale du filtre représenté sur la figure 1, au niveau d'un résonateur diélectrique.
  • - La figure 3 est le schéma en coupe longitudinale d'un second mode de réalisation du filtre hyperfréquence suivant l'invention.
  • - La figure 4 est une coupe transversale du filtre représenté sur la figure 3, au niveau d'un résonateur diélectrique.
  • - La figure 5 est le schéma d'une coupe transversale d'une variante de réalisation du filtre hyperfréquence représenté sur la figure 3.
The invention will be better understood and other characteristics will appear from the following description with reference to the appended figures.
  • - Figure 1 is a diagram of a longitudinal section of a first embodiment of the microwave filter according to the invention.
  • - Figure 2 is a diagram of a cross section of the filter shown in Figure 1, at a dielectric resonator.
  • - Figure 3 is the diagram in longitudinal section of a second embodiment of the microwave filter according to the invention.
  • - Figure 4 is a cross section of the filter shown in Figure 3, at a dielectric resonator.
  • FIG. 5 is the diagram of a cross section of an alternative embodiment of the microwave filter shown in FIG. 3.

Les sous-ensembles qui rentrent dans un matériel hyperfréquence déterminé se doivent d'être à faible prix de revient tout en conservant des performances élevées. Les résonateurs diélectriques en mode TM010, intégrés pour réaliser une fonction de filtrage, permettent d'obtenir un gain par rapport aux filtres en structure guidée évanescente, coaxiale (filtre en peigne ou filtre inter-digité), et par rapport aux filtres à résonateurs diélectriques dans les modes TE01 δ et TM01δ. Le coefficient de surtension à vide d'un résonateur diélectrique en mode TM010, varie de Q = 5000 à 2 GHz à Q = 2800 à 6 GHz ; ces valeurs sont suffisantes pour réaliser des filtres à bande large ou à bande étroite, ou des filtres sélectifs à fréquence d'accord variable, ayant des couplages aux accès du type coaxial-coaxial, guide-guide, ou guide-coaxial, à condition que les moyens d'accord qui y sont associés ne détériorent pas ces coefficients. Or des résonateurs diélectriques en mode TM010 peuvent être utilisés d'une manière très simple et associés à des moyens d'accord divers mais toujours simples qui n'introduisent pas de perturbation dans le mode de résonance. De plus, il n'y a pas besoin de supports pour les résonateurs diélectriques.The sub-assemblies that fit into a specific microwave material must be at low cost while retaining high performance. The dielectric resonators in TM010 mode, integrated to perform a filtering function, make it possible to obtain a gain compared to filters in evanescent, coaxial guided structure (comb filter or cross-digital filter), and compared to filters with dielectric resonators in TE01 δ and TM01δ modes. The no-load overvoltage coefficient of a dielectric resonator in TM010 mode, varies from Q = 5000 to 2 GHz to Q = 2800 to 6 GHz; these values are sufficient to produce broadband or narrowband filters, or selective filters with variable tuning frequency, having couplings of the coaxial-coaxial, guide-guide, or guide-coaxial type, provided that the means of agreement which are associated therewith do not deteriorate these coefficients. However, dielectric resonators in TM010 mode can be used in a very simple manner and associated with various but always simple tuning means which do not introduce disturbance in the resonance mode. In addition, there is no need for supports for the dielectric resonators.

La figure 1 représente un premier mode de réalisation du filtre hyperfréquence suivant l'invention en coupe longitudinale, ce filtre ayant une fonction passe-bande. Ce filtre est constitué de trois résonateurs diélectriques couplés, 1, 2, 3, de forme cylindrique, le premier et le dernier de ces résonateurs étant couplés à des moyens respectivement d'entrée 4, et de sortie 5. Pour fonctionner suivant un mode de résonance TM010, ces résonateurs sont au contact d'un socle métallique 6 auquel ils sont fixés. Dans ce premier mode de réalisation, des trous sont prévus dans le socle, les résonateurs diélectriques étant prévus pour coulisser dans ces trous. Ces trous peuvent être chemisés par une faible épaisseur de diélectrique, par exemple du polytétrafluoréthylène (téflon, sous son . nom commercial) de 2 à 7/100e mm d'épaisseur pour éviter la détérioration des états de surface lors du coulissement du résonateur.FIG. 1 represents a first embodiment of the microwave filter according to the invention in longitudinal section, this filter having a bandpass function. This filter consists of three coupled dielectric resonators, 1, 2, 3, of cylindrical shape, the first and the last of these resonators being coupled to input 4 and output 5 means respectively. To operate according to a mode of resonance TM010, these resonators are in contact with a metal base 6 to which they are fixed. In this first embodiment, holes are provided in the base, the dielectric resonators being provided to slide in these holes. These holes can be lined with a small thickness of dielectric, for example polytetrafluoroethylene (teflon, under its trade name) from 2 to 7/100 e mm thick to avoid deterioration of the surface conditions during the sliding of the resonator.

Un couvercle 7 forme avec le socle de fixation 6 un boîtier constituant une enceinte métallique de blindage formant guide dont la section peut être quelconque, par exemple rectangulaire, circulaire ou réentrante. Pour réduire autant que possible les fuites hyperfréquences, la partie du résonateur extérieure au guide peut être enduite d'un revêtement du type colle ou peinture à l'argent. Le fond du boîtier est à une distance x relativement faible des extrémités des résonateurs 1, 2 et 3, cette distance étant réglable par enfoncement des résonateurs diélectriques 1, 2 et 3 à l'intérieur du guide. Les résonateurs peuvent être bloqués lorsque la fréquence d'accord est obtenue. Les dimensions du boîtier sont telles que le guide ainsi formé a une fréquence de coupure supérieure à la fréquence à laquelle le filtre est utilisé. Ainsi, dans les conditions d'utilisation, le guide, qui ne permet pas de propagation guidée, est dit "sous la coupure". La fonction de filtrage de ce filtre est obtenue par la localisation du champ électromagnétique dans et à proximité des résonateurs diélectriques dans le mode TM010. Le couplage entre résonateurs successifs, qui détermine la bande passante du filtre, est obtenu par un éloignement adéquat de deux résonateurs successifs dans le guide, et ce couplage peut être ajusté par des vis métalliques, telles que 8, pour le réglage de la susceptance de couplage entre résonateurs adjacents. L'entrée et la sortie dans le guide sont réalisées par des prises coaxiales, l'embout cylindrique extérieur étant fixé au socle de fixation, et le conducteur intérieur traversant ce socle de fixation pour former à l'intérieur du guide une boucle réglable couplée sur le champ magnétique de chaque résonateur extrême. L'accord de ce filtre à la fréquence minimum de la bande de réglage de fréquence d'accord a lieu lorsque les résonateurs sont en contact avec le fond du boîtier.A cover 7 forms with the fixing base 6 a housing constituting a metal shielding enclosure forming a guide, the section of which may be any, for example rectangular, circular or reentrant. To reduce microwave leakage as much as possible, the part of the resonator external to the guide can be coated with a coating of the glue or silver paint type. The bottom of the housing is at a relatively small distance x from the ends of the resonators 1, 2 and 3, this distance being adjustable by driving the dielectric resonators 1, 2 and 3 inside the guide. The resonators can be blocked when the tuning frequency is obtained. The dimensions of the housing are such that the guide thus formed has a cutoff frequency greater than the frequency at which the filter is used. Thus, in the conditions of use, the guide, which does not allow guided propagation, is said to be "under the cut". The filtering function of this filter is obtained by locating the electromagnetic field in and near the dielectric resonators in the TM010 mode. The coupling between successive resonators, which determines the passband of the filter, is obtained by an adequate distance of two successive resonators in the guide, and this coupling can be adjusted by metal screws, such as 8, for the adjustment of the susceptance of coupling between adjacent resonators. The entry and exit in the guide are made by coaxial sockets, the external cylindrical end being fixed to the fixing base, and the internal conductor passing through this fixing base to form inside the guide an adjustable loop coupled on the magnetic field of each extreme resonator. The tuning of this filter to the minimum frequency of the tuning frequency adjustment band takes place when the resonators are in contact with the bottom of the housing.

La figure 2 est une représentation en coupe transversale du filtre hyperfréquence représenté sur la figure 1 au niveau du résonateur diélectrique 1. Les lignes de champ ont été représentées sur cette figure. Comme indiqué ci-dessus, le champ électrique est localisé dans et à proximité des résonateurs diélectriques, les lignes de champ magnétiques, orthogonales aux lignes de champ électrique formant des cercles dont les centres sont sur l'axe du résonateur, à l'intérieur et à l'extérieur du résonateur.Figure 2 is a cross-sectional representation of the microwave filter shown in Figure 1 at the dielectric resonator 1. The field lines have been shown in this figure. As indicated above, the electric field is located in and at proximity to the dielectric resonators, the magnetic field lines, orthogonal to the electric field lines forming circles whose centers are on the axis of the resonator, inside and outside the resonator.

La figure 3 représente un second mode de réalisation du filtre hyperfréquence suivant l'invention, ce filtre ayant également une fonction passe bande. Sur cette figure les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références. Dans ce mode de réalisation les résonateurs 1, 2, 3 ... sont posés sur le socle de fixation 6 auxquels ils sont fixés définitivement. Le boîtier couvercle 7 définit avec le socle de fixation 6 un boîtier formant un guide d'ondes sous la coupure, rectangulaire dans l'exemple présenté. Dans ce mode de réalisation, comme dans le précédent, les accès 4 et 5 se font par prises coaxiales, le couplage entre ces prises coaxiales et les résonateurs des extrémités étant réalisé par des antennes, respectivement 11 et 12. Comme dans le cas précédent, des vis métalliques de réglage telles que 8 permettent d'ajuster le couplage entre résonateurs adjacents. Le fond du boîtier 7 est muni de vis métalliques centrées sur les mêmes axes que les résonateurs diélectriques cylindriques, la pénétration de ces vis métalliques 13 dans le guide étant ajustable. Ainsi, la distance x entre l'extrémité des résonateurs et le plan de masse constitué par le fond du boîtier 7 et les vis métalliques telles que 13 est ajustable, ce qui permet de régler la fréquence d'accord du filtre.FIG. 3 represents a second embodiment of the microwave filter according to the invention, this filter also having a bandpass function. In this figure the same elements have been designated by the same references. In this embodiment the resonators 1, 2, 3 ... are placed on the fixing base 6 to which they are permanently fixed. The cover box 7 defines with the fixing base 6 a box forming a waveguide under the cut, rectangular in the example presented. In this embodiment, as in the previous one, the accesses 4 and 5 are made by coaxial sockets, the coupling between these coaxial sockets and the resonators of the ends being carried out by antennas, 11 and 12 respectively. metal adjustment screws such as 8 make it possible to adjust the coupling between adjacent resonators. The bottom of the housing 7 is provided with metal screws centered on the same axes as the cylindrical dielectric resonators, the penetration of these metal screws 13 in the guide being adjustable. Thus, the distance x between the end of the resonators and the ground plane formed by the bottom of the housing 7 and the metal screws such as 13 is adjustable, which makes it possible to adjust the tuning frequency of the filter.

La figure 4 représente une coupe transversale du filtre représenté sur la figure 3 suivant un plan contenant l'axe du résonateur diélectrique 3. Les lignes de champ électrique et les lignes de champ magnétique ont également été représentées sur cette figure.4 shows a cross section of the filter shown in Figure 3 along a plane containing the axis of the dielectric resonator 3. The electric field lines and the magnetic field lines have also been shown in this figure.

Dans un troisième mode de réalisation, dont on a représenté une coupe transversale sur la figure 5, l'accord de la fréquence centrale du filtre n'est plus un accord mécanique comme l'est l'enfoncement variable des résonateurs diélectriques dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1 ou l'enfoncement variable des vis métalliques de réglage telles que 13 dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, mais est un accord électrique. La coupe longitudinale de ce mode de réalisation est voisine de celle représentée sur la figure 3 et le schéma en est le même sauf en ce qui concerne les vis métalliques prévues dans le plan de masse formé par le fond du boîtier 7 qui sont supprimées. Dans ce mode de réalisation, comme le montre la figure 5, des matériaux ferrites 14 et 15 sont disposés sur les parois latérales du guide, de part et d'autre des résonateurs diélectriques. Dans ce troisième mode de réalisation, l'accord du filtre est obtenu par application d'un champ magnétique continu au matériau ferrite par une bobine 16. Ainsi, la perméabilité du milieu ambiant est rendue variable.In a third embodiment, a cross section of which has been shown in FIG. 5, the tuning of the central frequency of the filter is no longer a mechanical tuning as is the variable depression of the dielectric resonators in the mode of embodiment shown in Figure 1 or the variable driving of the metal adjustment screws such as 13 in the embodiment shown in Figure 3, but is an electrical agreement. The longitudinal section of this embodiment is close to that shown in Figure 3 and the diagram is the same except for the metal screws provided in the ground plane formed by the bottom of the housing 7 which are deleted. In this embodiment, as shown in FIG. 5, ferrite materials 14 and 15 are arranged on the side walls of the guide, on either side of the dielectric resonators. In this third embodiment, the tuning of the filter is obtained by applying a continuous magnetic field to the ferrite material by a coil 16. Thus, the permeability of the ambient medium is made variable.

Dans un mode de réalisation du filtre suivant l'invention, les résonateurs hyperfréquences sont constitués de titanate de zirconium ZrTiO4 auquel on ajoute de l'étain Sn , afin d'améliorer le coefficient de température. Le guide est un guide de section carrée, de L = 38 mm de côté ; le diamètre des résonateurs diélectriques a été choisi égal à D = 9,9 mm ; la permittivité du matériau E. est égale à 36, et la fréquence la plus basse obtenue est de l'ordre de 2 GHz. Dans ce mode de réalisation, la première réponse parasite est rejetée autour de 3,4 à 3,7 GHz. Comme indiqué l'accord en fréquence est obtenu par variation de la longueur effective du résonateur à l'intérieur du guide et cette fréquence peut varier entre 2 et 2,5 GHz par exemple.In one embodiment of the filter according to the invention, the microwave resonators consist of zirconium titanate Z r T i O 4 to which tin S n is added , in order to improve the temperature coefficient. The guide is a square section guide, L = 38 mm on the side; the diameter of the dielectric resonators was chosen equal to D = 9.9 mm; the permittivity of the material E. is equal to 36, and the lowest frequency obtained is of the order of 2 GHz. In this embodiment, the first spurious response is rejected around 3.4 to 3.7 GHz. As indicated, the frequency tuning is obtained by varying the effective length of the resonator inside the guide and this frequency can vary between 2 and 2.5 GHz for example.

Cette structure permet de réaliser tous les types de filtres : les filtres passe bande, à bande B étroite, par exemple B = 10 MHz à 2 GHz de fréquence centrale, aussi bien que les filtres passe bande à bande large, par exemple B = 200 MHz à 2 GHz, la largeur de bande étant déterminée comme indiqué ci-dessus par les conditions de couplage entre résonateurs adjacents. Cette structure permet également de réaliser des filtres coupe-bande. Dans ce cas le couplage des résonateurs avec une ligne électrique prévue à l'intérieur du guide, longitudinalement, est réalisé par les extrémités des résonateurs.This structure makes it possible to produce all types of filters: band pass filters, narrow B band, for example B = 10 MHz to 2 GHz of central frequency, as well as broad band pass filters, for example B = 200 MHz to 2 GHz, the bandwidth being determined as indicated above by the coupling conditions between adjacent resonators. This structure also makes it possible to produce notch filters. In this case the coupling of the resonators with an electric line provided inside the guide, longitudinally, is carried out by the ends of the resonators.

De plus, les couplages d'entrée et de sortie peuvent s'effectuer par guide, les extrémités du guide formant l'enceinte du filtre étant ouvertes pour réaliser la connection. L'entrée et la sortie peuvent être couplées différemment, l'une par guide, l'autre par prise coaxiale.In addition, the input and output couplings can be carried out by guide, the ends of the guide forming the enclosure of the filter being open to make the connection. The input and output can be coupled differently, one by guide, the other by coaxial socket.

La forme du guide peut être quelconque, guide en ligne, guide en U ou guide ayant la forme d'une couronne. La disposition en U permet par exemple de prévoir des rétro-couplages entre résonateurs non adjacents pour moduler la réponse du filtre. Il est également possible d'associer plusieurs filtres, par exemple en parallèle, couplés à un accès commun en guide pour réaliser un diplexeur ou un multiplexeur.The shape of the guide can be any, line guide, U-shaped guide or guide having the shape of a crown. The arrangement in U allows for example to provide retro-couplings between nonadjacent resonators to modulate the response of the filter. It is also possible to associate several filters, for example in parallel, coupled to a common access as a guide for producing a diplexer or a multiplexer.

Enfin l'exemple de réalisation donné, ayant une fréquence centrale de l'ordre de 2 GHz n'est nullement limitatif et il est possible de réaliser des filtres ayant des fréquences centrales plus élevées, par exemple 7 GHz. Les limites sont fixées par la décroissance du facteur de qualité en fonction de l'augmentation de la fréquence.Finally, the example of embodiment given, having a central frequency of the order of 2 GHz, is in no way limiting and it is possible to produce filters having higher central frequencies, for example 7 GHz. The limits are set by the decrease in the quality factor as a function of the increase in frequency.

Comme indiqué ci-dessus, l'avantage principal du filtre hyperfréquence suivant l'invention est la simplicité de sa structure. De plus, comme indiqué ci-dessus, du fait du mode lui-même, il n'y a pas de mode parasite proche dans la réponse du filtre.As indicated above, the main advantage of the microwave filter according to the invention is the simplicity of its structure. In addition, as indicated above, due to the mode itself, there is no close parasitic mode in the response of the filter.

Claims (7)

1. Filtre hyperfréquence accordable, à résonateurs diélectriques, comportant un boîtier métallique (7) associé à un socle (6) également métallique formant un guide d'ondes dit sous la coupure et une suite de résonateurs diélectriques cylindriques (1, 2, 3) disposés à l'intérieur du boîtier, des moyens de couplage d'entrée (4) et de sortie (5) avec les résonateurs extrêmes, caractérisé en ce que les résonateurs (1, 2, 3) ont l'une de leurs extrémités en contact avec le socle métallique (6), leurs autres extrémités étant à une distance réglable d'un plan de masse formé par le fond du boîtier pour réaliser l'accord de fréquence, le champ électromagnétique étant ainsi localisé dans et à proximité des résonateurs diélectriques résonnant suivant le mode TM010.1. Tunable microwave filter, with dielectric resonators, comprising a metal housing (7) associated with a base (6) also metallic forming a waveguide said under the cutoff and a series of cylindrical dielectric resonators (1, 2, 3) arranged inside the housing, input (4) and output (5) coupling means with the extreme resonators, characterized in that the resonators (1, 2, 3) have one of their ends in contact with the metal base (6), their other ends being at an adjustable distance from a ground plane formed by the bottom of the case to achieve frequency matching, the electromagnetic field being thus located in and near the dielectric resonators resonating according to the TM010 mode. 2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour l'obtention d'une fonction de filtrage passe bande, les extrémités des résonateurs diélectriques (1, 2, 3) en contact avec le socle sont déplaçables dans des trous de fixation prévus à cet effet dans le socle (6), et en ce que, pour le réglage de la fréquence d'accord du filtre, la longueur utile des résonateurs diélectriques dans le guide est ajustable entre une longueur de pénétration minimum et la longueur maximale où les extrémités correspondantes des résonateurs sont en contact avec le fond du boîtier (7).2. Filter according to claim 1, characterized in that, to obtain a band pass filtering function, the ends of the dielectric resonators (1, 2, 3) in contact with the base are movable in fixing holes provided for this purpose in the base (6), and in that, for adjusting the tuning frequency of the filter, the useful length of the dielectric resonators in the guide is adjustable between a minimum penetration length and the maximum length where the corresponding ends of the resonators are in contact with the bottom of the housing (7). 3. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour l'obtention d'une fonction de filtrage passe bande, les extrémités des résonateurs diélectriques (1, 2, 3) au contact du socle y sont fixées définitivement par leurs bases, en ce que le fond du boîtier (7) est muni de vis métalliques (13) centrées sur les mêmes axes que les résonateurs diélectriques, et en ce que pour le réglage de la fréquence d'accord du filtre, la pénétration des vis métalliques dans le guide est ajustable pour rapprocher ou éloigner les extrémités correspondantes des résonateurs du plan de masse constitué par le fond du boîtier et les vis.3. Filter according to claim 1, characterized in that, to obtain a band pass filtering function, the ends of the dielectric resonators (1, 2, 3) in contact with the base are permanently fixed there by their bases, in that the bottom of the housing (7) is provided with metal screws (13) centered on the same axes as the dielectric resonators, and in that for the adjustment of the tuning frequency of the filter, the penetration of the metal screws in the guide is adjustable to bring the corresponding ends of the resonators closer or further away from the ground plane formed by the bottom of the housing and the screws. 4. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités des résonateurs diélectriques au contact du socle y sont fixées par leurs bases, en ce que les parois latérales du boîtier sont munies de matériau ferrite (14, 15), le filtre comportant en outre des moyens (16) d'application d'un champ magnétique continu au matériau ferrite, et en ce que pour le réglage de la fréquence d'accord du filtre, le champ magnétique appliqué au matériau ferrite est ajustable.4. Filter according to claim 1, characterized in that the ends of the dielectric resonators in contact with the base are fixed there by their bases, in that the side walls of the housing are provided with ferrite material (14, 15), the filter comprising further means (16) applying a continuous magnetic field to the ferrite material, and in that for adjusting the filter tuning frequency, the magnetic field applied to the ferrite material is adjustable. 5. Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens de couplage avec les résonateurs extrêmes sont constitués de boucles de couplage à fils (9) de longueurs réglables.5. Filter according to any one of claims 2 and 3, characterized in that the coupling means with the extreme resonators consist of coupling loops son (9) of adjustable lengths. 6. Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les moyens de couplage avec les résonateurs extrêmes sont des antennes (11) dont les positions dans le guide sont réglables par vis.6. Filter according to any one of claims 2 and 3, characterized in that the coupling means with the extreme resonators are antennas (11) whose positions in the guide are adjustable by screws. 7. Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la bande passante du filtre est déterminée par le couplage des résonateurs diélectriques adjacents, fonction de l'espacement entre ces résonateurs, des vis métalliques à pénétration réglable (8) étant disposées dans le guide entre deux résonateurs successifs pour l'ajustement du couplage entre résonateurs.7. Filter according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the pass band of the filter is determined by the coupling of the adjacent dielectric resonators, depending on the spacing between these resonators, of the metal screws with adjustable penetration (8 ) being arranged in the guide between two successive resonators for adjusting the coupling between resonators.
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