EP0164050A1

EP0164050A1 - Filtre du type guide d'ondes principal chargé par des guides d'ondes latéraux

Info

Publication number: EP0164050A1
Application number: EP85106515A
Authority: EP
Inventors: Jean-Claude Cruchon; Denis Schubert
Original assignee: Alcatel Thomson Faisceaux Hertziens SA
Current assignee: Alcatel Thomson Faisceaux Hertziens SA
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1985-05-28
Publication date: 1985-12-11
Also published as: JPS612401A; FR2565416B1; EP0164050B1; FR2565416A1; US4578657A; DE3569068D1

Abstract

Filtre comportant un guide d'ondes rectangulaire (1) prolongé, à ses deux extrémités, par des raccords guide rectangulaire-guide rectangulaire (2, 4) et chargé par des guides d'ondes latéraux (B1-B40, D1-D4O). Pour permettre l'utilisation de guides latéraux cylindriques sans introduire des résonances parasites, les raccords ont, à leurs extrémités, des sections internes rectangulaires dont, à la fois, la longueur et la largeur sont plus petites du côté couplé au guide principal que du côté opposé au guide principal. Application, en particulier, dans les aiguillages de sortie des amplificateurs de puissance travaillant en ondes centimétriques.

Description

La présente invention se rapporte à un filtre comportant un guide d'ondes principal, dont les deux extrémités sont couplées aux deux accès du filtre, et comportant également au moins un guide latéral qui débouche, à l'une de ses extrémités, dans un trou percé dans la paroi du guide principal et qui est généralement chargé, à son autre extrémité, par un matériau absorbant.
De tels filtres sont connus et sont, par exemple, branchés dans les aiguillages de sortie des amplificateurs de puissance travaillant en ondes centimétriques, de manière à réduire le taux d'harmoniques rayonnés dans l'espace.
Les filtres connus sont réalisés au moyen d'un guide principal rectangulaire dont les quatre côtés, ou au moins l'un des deux grands côtés, sont chargés par des guides latéraux, eux aussi rectangulaires mais de section plus faible que celle du guide principal. Ces filtres comportent parfois, à leurs deux accès, un adaptateur d'impédance du type raccord progressif (taper dans la littérature anglo-saxonne) ou du type raccord discontinu en marches (steps dans la littérature anglo-saxonne) ; cet adaptateur d'impédance, qui constitue un raccord guide rectangulaire guide rectangulaire, est destiné à augmenter le couplage des guides latéraux en réduisant la distance entre les deux grands côtés du guide principal, c'est-à-dire en prenant, pour le guide principal, une section interne dont les petits côtés sont plus petits que ceux des accès de raccordement du filtre ; les grands côtés, par contre, gardent la même dimension que les grands côtés des guides rectangulaires extérieurs auxquels le filtre est raccordé.
Ces filtres connus sont d'un prix de revient élevé du fait du nombre généralement important de guides latéraux qui doivent être associés au guide principal ; de plus ils sont très difficiles à réaliser par électro-érosion ou élecro-formage.
La présente invention a pour but d'éviter ou, pour le moins, de réduire ces inconvénients.
Ceci est obtenu, en particulier, en utilisant, comme guides latéraux, des guides cylindriques dont la réalisation, d'une part, et la mise en place par rapport au guide principal, d'autre part, sont plus simples que celles des guides rectangulaires. II est à noter que, si le remplacement des guides latéraux cylindriques, paraît aller de soi, il pase, en fait, des problèmes qui, semble-t-il, n'avaient pas été sérieusement étudiés et surtout résolus ; ceci explique que, jusqu'alors, seuls des filtres à guides latéraux rectangulaires aient été réalisés ; la suite de la descriptian montrera quelles précautions doivent être prises pour un fonctionnement correct des filtres à guides latéraux cylindriques.
Selon l'invention un filtre comportant un guide principal rectangulaire, n guides secondaires avec n entier au moins égal à 1, couplés à l'une de leurs extrémités, au guide principal par des trous traversant la paroi du guide principal, et deux adaptateurs d'impédance du type raccord guide rectangulaire-guide rectangulaire, respectivement couplés aux deux extrémités du guide principal, est caractérisé en ce que les n guides secondaires sont des guides cylindriques et en ce que les transformateurs d'impédance ont, à leurs extrémités, des sections internes rectangulaires dont, à la fois, la longueur et la largeur sont plus petites du côté couplé au guide principal que du côté opposé au guide principal.
La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaitront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent:

- la figure 1, un filtre selon l'invention vu de côté,
- la figure 2, le filtre de la figure 1 vu de bout,
- la figure 3, une coupe transversale du filtre des figures 1 et 2 Les références données aux éléments se correspondent d'une figure à l'autre.

La figure 1 montre un filtre selon l'invention en vue partielle de côté avec une partie représentée en arraché.
La figure 2, qui montre le filtre vu en bout, comporte un trait d'axe, XX, qui indique l'arraché de la figure 1 ; en plus de cet arraché le pasage de la figure 2 à la figure 1 se fait par l'enlèvement de la pièce H de la figure 2. Le filtre comporte, en se référant aux figures 1 et 2 :

- une bride de fixation 3,
- une adaptateur d'impédance, 2, qui, avec la bride 3 a une longueur de 30 mm et qui passe d'une section interne de 15,8 x 7,9 mm à son extrémité située du côté de la bride 2, à une section interne de 14 x 7 mm à son autre extrémité,
- un guide principal, 1, rectangulaire, d'une section interne de 14 x 7 mm et de 270 mm de longueur ; sur le pourtour de ce guide principal sont fixés quarante ensemble latéraux comportant chacun six guides secondaires, cylindriques, tels que Al, B1, Cl, Dl, El, F1, placés dans un même plan transversal du guide principal,
- un adaptateur d'impédance 4, symétrique de l'adaptateur 2 par rapport à un plan de symétrie constitué par le plan transversal, non représenté, passant par le milieu du guide 1,
- une bride de fixation, 5, symétrique de la bride 3 par rapport au plan de symétrie mentionné ci-avant.

Il est à noter que, dans la réalisation qui est décrite, ce ne sont pas seulement les brides 3, 5 et les adaptateurs d'impédance 2, 4 qui sont symétriques par rapport au plan de symétrie mais tout le filtre et qu'ainsi le filtre est parfaitement réversible.
Chacun des quarante ensembles dont il a été question ci-avant, comporte :

- les six guides secondaires, cyclindriques, tels que Al, B1, Cl, Dl, El, FI, répartis dans un même plan transversal du guide principal 1 et dont deux, tels que Al, B1, figure 2, débouchent dans l'un des grands côtés du guide 1, et deux autres, tels que Dl, El, débouchent dans l'autre grand côté du guide 1 ; les deux derniers guides secondaires, tels que Cl et FI, débouchent respectivement dans les deux petits côtés du guide 1 ; les guides secondaires de ces quarante ensemble ont tous un diamètre intérieur de 5,38 mm et une longueur de 30 mm ; dans le sens de la longueur du guide 1 les guides secondaires forment six alignements de quarante guides parallèles, jointifs, tels que B1-B40 et D1-D40 sur la figure 1,
- des capots qui recouvrent les extrémités des guides secondaires opposées au guide principal ; les capots des extrémités des guides secondaires sont associés pour former quatre grands capots G, H, I, J qui recouvrent respectivement tous les guides secondaires tels que Al, B1, tels que C1, tels que Dl et tels que FI,
- des charges, telles que Lbl, Lb9, Lb40 (figure 1), réalisées en matériau absorbant de 2 mm d'épaisseur, pénètrent dans chacun des guides secondaires par les extrémités situées à l'oppasé- du guide principal 1 ; les charges des quarante guides secondaires d'un même alignement sont reliées entre elles à travers des encoches, telles que K, figure 1, pratiquées à l'extrémité des guides secondaires opposée au guide I, dans la partie jointive des guides successifs d'un même alignement ; ces charges forment ainsi six lames de scie, telle que L figure 1, dont les quarante dents constituent donc quarante charges de guides secondaires.

Les guides secondaires du filtre débouchent dans le guide 1 par des trous circulaires d'un dlamètre de 5,38 mm, égal au diamètre intérieur des guides, sauf pour les cinq premiers et les cinq derniers guides de chaque alignement, pour lesquels les trous de couplage sont d'un diamètre plus faible afin de ne pas capter une fraction trop grande de l'énergie du guide principal, 1. Dans chaque alignement et à partir de chacune des extrémités de l'alignement, les cinq. premiers trous ont des diamètres respectifs de 4,16, 4,40, 4,67 et 4,95 mm ; ainsi, à partir des accès du filtre, les couplages des guldes secondaires sont progressivement croissants ce qui réduit la puissance appliquée sur les premières charges et permet d'éviter de les détruire quand la puissance d'entrée est importante ; comme cette croissance progressive des couplages des guides secondaires se retrouve de chaque côté du filtre, les deux accès du filtre peuvent servir d'accès d'entrée puisqu'il n'y a pas à choisir l'un plutôt que l'autre pour des raisons de dissipation de puissance dans les premières charges. Les trente autres guides secocxtaires de chaque allgnement étant tous identiques entre eux et débouchant par des trous identiques dans le guide 1, la partie du milieu du filtre sur la figure 1 n'a pas été dessinée de manière que, en fonction de la place disponible pour la figure 1, les parties représentées soient dessinées à uen échelle permettant une bonne compréhension de leurs détails.
La figure 3 est une coupe transversale du filtre des figures 1 et 2, à la hauteur du huitième ensemeble latéral, en comptant à partir de l'extrémtté de gauche sur la figure 1; cette coupe montre les six guides secondaires A8, B8, C8, D8, E8, F8 avec leurs charges respectives La8, ; Lb8, Lc8, Ld8, Le8, Lf8 et leur couvercles G, H, 1, J. Les charges sont fixées dans les couvercles par collage.
Le filtre qui vient d'être décrit est un filtre d'harmonique 2, destiné à passer une fréquence fondamentale comprise entre 17,3 et 18,1 GHz. Ses performances, pour une puissance d'essai de 1,3 kW, sont les suivantes : pour le fondamental les pertes sont de 0,11 dB et le rapport d'onde stationnaire est de 1,035 tandis que pour un harmonique 2 compris entre 34,6 et 36,2 GHz les pertes sont supérieures à 50 dB et le rapport d'onde stationnaire est de 1,23.
La réalisation de ce filtre a posé des problèmes ; en effet il avait été essayé de partir d'un filtre classique, à guides secondaires rectangulaires, et de remplacer simplement les guides secondaires rectangulaires par des guides circulaires ; mais il est apparu, en plus du mode TE 11, des modes parasites TE01 et TE02 (appelés TE10 et TE20 dans la littérature anglo-saxonne). L'explication de ce phénomène peut être recherchée dans le fait que les guides secondaires rectangulaires de l'art connu étaient d'une épaisseur faible devant leur largeur, ce qui faisait que leur section interne et donc leur trou de couplage au guide principal étaient faibles ; de ce fait il n'y avait pas création de perturbations dans le guide principal. Par contre, avec des guides secondaires cylindriques, les sections sont importantes, puisqu'il n'est plus possible de réduire une épaisseur sans réduire une largeur, et il en résulte des discontinuités importantes dans la paroi du guide principal ; ces discontinuités amènent un élargissement artificiel du guide principal ; de ce fait, la fréquence de coupure des deux premiers modes parasites TE01 et TE02 se trouve abaissée, ce qui crée des résonances parasites qui apparaissent, en particulier, dans la bande 17,3 - 18,1 GHz.
Il aurait été possible de réduire la dimension des trous de couplage de chacun des guides secondaires afin d'éviter ces perturbations ; mais, toujours en raison des dimensions transversales des guides secondaires cylindriques, il n'aurait pas été possible de disposer suffisamment de guides cylindriques pour capter la même quantité d'énergie par unité de longueur du filtre et ces filtres auraient été, pour les mêmes performances que des filtres à guide secondaires rectangulaires, de l'ordre de deux fois plus longs; dans la plupart des cas d'utilisation ce n'est pas acceptable.
La solution retenue pour éviter ces inconvénients est, comme il ressort de la description faite à raide des figures 1 à 3, de réduire non seulement l'épaisseur du guide principal mais également sa largeur et, accessoirement, de réduire progressivement le couplage des guides secondaires au voisinage des accès du filtre, le couplage étant d'autant plus faible que le guide secondaire est plus proche d'un accès.
La présente invention n'est pas limitée à l'exemple décrit, c'est ainsi que le guide principal du filtre peut m'être associé à des guides secondaires que par ses deux grands côtés ou même par un seul de ses grands côtés. De même le nombre de guides secondaires, s'il doit au moins être égal à 1, n'est limité supérieurement que par la place disponible pour le filtre; de plus il est possible de remplir les guides secondaires de diélectrique afin de réduire leur section sans augmenter leur fréquence de coupure ; il est également possible de répartir de différentes manières les guides secondaires le long du guide principal et, en particulier, la réprartitian peut ne pas étre régulière. Pour ce qui est des adaptateurs d'impédance aux accès du filtre, tels que 2 et 4 sur la figure 1, ils peuvent être du type raccord progressif ou raccord discontinu.

Claims

1. Filtre comportant un guide principal rectangulaire (1), n guides secondaires (A1, Bl, C1, Dl, El, FI...) avec n entier au moins égal à 1, couplés,à l'une de leurs extrémités, au guide principal par des trous traversant la paroi du guide principal, et deux adaptateurs d'impédance (2, 4) du type raccord guide rectangulaire-guide rectangulaire, respectivement couplés aux deux extrémités du guide principal, n guides secondaires étant des guides cylindriques, caractérisé en ce que les transformateurs d'impédance ont, à leurs extrémités, des sections internes rectangulaires dont, à la fois, la longueur et la largeur sont plus petites du côté couplé au guide principal que du côté opposé au guide principal.

2. Filtre selon la revendication 1, dans lequel m des n guides secondaires (B1...B2...B40), avec m et n au moins égal à 3 et m au plus égal à n, sont disposés en série le long du guide principal et débouchent dans le guide principal respectivement par m trous dans un même côté du guide principal, caractérisé en ce que k et p trous (k et p entier au plus égal à

) parmi les m, qui sont respectivement les plus proches des extrémités du guide principal, ont leurs sections qui sont d'autant plus petites que le trou est plus proche de l'extrémité la plus voisine du guide principal.

3. Filtre selon la revendication 1, comportant n charges (Lbl, Lb9, Lb40, La8, Lb8, Lc8, Ld8, Le8, Lf8) en matériau absorbant, disposées dans les guides secondaires, à l'extrémité opposée au guide principal et dans lequel j des n guides secondaires (j et n au moins égal à 2 et j au plus égal à n) forment un alignement de guides juxtaposés, caractérisé en ce que j des n charges sont juxtaposées pour former une sorte de lame de scie dont les j dents pénètrent respectivement dans les j guides secondaires.

4. Filtre selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un capot (G, H, I, J) solidaire des j charges juxtaposées et recouvrant les extrémités des j guides secondaires opposées au guide principal.