EP0367347B1 - Filtre passe-bande UHF - Google Patents

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EP0367347B1
EP0367347B1 EP89202737A EP89202737A EP0367347B1 EP 0367347 B1 EP0367347 B1 EP 0367347B1 EP 89202737 A EP89202737 A EP 89202737A EP 89202737 A EP89202737 A EP 89202737A EP 0367347 B1 EP0367347 B1 EP 0367347B1
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EP
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filter
printed circuit
resonator
resonators
elements
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EP0367347A1 (fr
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Pierre c/o Société Civile S.P.I.D. Chanteau
Eric c/o Société Civile S.P.I.D. Da Silva
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Philips Electronique Gran Public
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Electronique Gran Public
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Koninklijke Philips Electronics NV
Philips Electronics NV
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    • 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
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/205—Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities
    • H01P1/2053—Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities the coaxial cavity resonators being disposed parall to each other

Definitions

  • the present invention relates to a UHF bandpass filter, comprising at least two resonators each located in a cavity.
  • Such filters are well known and used in particular to filter the various television channels in cable networks.
  • the object of the present invention is to eliminate this drawback.
  • a bandpass filter is particularly remarkable in that the coupling between input or output and resonator, and between resonators between them is achieved by means of lines drawn on a printed circuit crossing the partitions of the cavities, said lines being arranged so that the transmission of energy between said lines and said resonators is carried out exclusively by radiation.
  • a filter is also remarkable in that the said cavities are formed by the assembly of two molded half-shells, one of which comprises elements of shape such that they each constitute the inductive part of each resonator, the associated capacitor being mounted in sandwich between said inductive element and the bottom of the other half-shell.
  • each resonator with a variable capacitor for adjusting the central frequency of the filter, in this case it is advantageous that said inductive elements have a tubular shape and that the adjustable core of each variable capacitor is housed in the hollow of said corresponding tubular element, so that said adjustable core is accessible for adjustment through the tube.
  • said coupling printed circuit consists of a semi-rigid material, it is sandwiched in slots made in each half-shell, and said slots are slightly offset to mechanically wedge said printed circuit and jointly ensure ground contacts between the printed circuit and said shells.
  • the filter therefore has no welds, which reduces manufacturing costs and further guarantees quality reproducibility.
  • the UHF band has 45 channels numbered from 21 to 65 for which selectivity standards are imposed ( 1/300 ⁇ F / F ⁇ 1/30 ); to obtain this selectivity over the entire band, it is advantageous, all other things being equal, to provide several etchings of the printed circuit, a given etch making it possible to obtain the desired coupling rate for a series of several adjacent channels.
  • variable attenuator is mounted on the printed circuit to be able to modify the attenuation of the transmission.
  • This attenuator is soldered to the printed circuit but it is located in an additional cavity so that the selectivity of the filter is not affected.
  • FIG. 1 represents the lower half-shell (DCI) of the generally elongated rectangular filter comprising four interior walls P1, P2, P3, P4 which delimit five cavities; the extreme cavities include inductive elements S1, S2, S3, S4 which are here tubular, hollow and rough of foundry for example in zamac but this is not an obligation: similar shapes would be suitable, as well as a metallized plastic molding surface.
  • the interior walls are provided with notches to accommodate the printed circuit (CI) comprising the coupling lines.
  • the filter housing also has an upper half-shell (DCS) and the assembly is shown in cross section in Figure 2a; the housing (DCS, DCI) is cut in line with one of the inductive elements (SI) opposite which is a housing (LI); the elements LI and SI are arranged to, during assembly, hold in place a variable capacitor (VOC with dotted line in the figure) whose adjustable core (NA) is engaged in the hollow of the inductive element and thus accessible with a screwdriver according the arrow (TV); to compensate for manufacturing gaps and ensure good electrical contact, an elastic metal washer (RE), for example of the ONDUFLEX type, is provided.
  • DCS half-shell
  • the upper half-shell obviously has four walls facing the walls P1, P2, P3, P4; they are also indented to create a passage (OP) on the printed circuit; in Figure 2b the passage (OP) is shown enlarged to show that the notches are slightly offset so that the printed circuit (CI) is clearly deformed and jammed by the half-shells during assembly; thus an electrical contact can be obtained for example at points A and B between the housings and copper lines present at the level of the walls; to fix ideas, the outside diameter of the inductive element is 6 mm and its height is 50 mm, each half-shell is 35 mm high or 70 mm for the filter whose width is 20 mm and the length 90 mm; the central cavity is provided to house the generally used attenuator and, in this case, soldered on the printed circuit.
  • Each inductive element (SI) with its associated capacitor (VOC) form an adjustable oscillating circuit; due to the fact that the HF currents propagate by skin effect, that is to say in the case present on the external surface of each inductive element, the momentary introduction of the adjustment screwdriver (TV) inside the tube does not modify not the operation of the oscillating circuit.
  • FIG. 3 An example of engraving is shown in Figure 3; the copper lines are represented there either as a line or a hatched area.
  • Each circuit has of course the same external dimension, for example 25 ⁇ 90, it is made of semi-rigid material to elastically withstand the above deformation, only the designs of the copper are different from one engraving to another.
  • the inductive element S1 with its associated VOC capacitor, has been shown in dotted lines.
  • the input signal to be filtered arrives at point EN and, via the line L10, it excites the inductive element S1 which reacts with its VOC capacity and in turn excites the line L11; energy transmission here takes place exclusively by radiation; the signal collected by L11 is transmitted galvanically by the conductor G1, which crosses the wall P1, to the line L20; the inductive element S2 is excited by the signal present in L20 and, in turn, it excites the line L21; the energy transmission between S2 and L21 is here also exclusively by radiation; the signal is then transmitted by the conductor G2, which crosses the wall P2, to an attenuator connected between the terminals A1 and A2; the signal is then transmitted by the conductor G3, etc ... for, after passing through the walls P3, P4 and by the inductive elements S3 and S4, stand out on the output terminal SO where the filtered signal is available.

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Description

  • La présente invention a pour objet un filtre passe-bande UHF, comportant au moins deux résonateurs situés chacun dans une cavité.
  • De tels filtres sont bien connus et utilisés notamment pour filtrer les divers canaux de télévision dans les réseaux cablés.
  • L'inconvénient majeur des filtres UHF classiques est que l'adaptation du couplage entre résonateurs s'effectue manuellement au moyen de fils conducteurs dont le bon positionnement est extrêmement délicat à trouver pour obtenir la largeur de bande et la sélectivité voulue autour de la fréquence centrale de chaque canal.
  • La présente invention a pour but de supprimer cet inconvénient.
  • Le document "Siemens-Bauteile-Informationen, vol. 6, no. 6, decembre 1968, pages 200-201, Munich, DE; K. Pichler et al. : Vierkreis-UHF-Bandfilter YH AF 1010" décrit un filtre selon le préambule de la revendication 1 dans lequel les couplages entre deux résonateurs adjacents sont réalisés par l'intermédiaire de pièces métalliques traversant les parois des cavités et étant couplées par rayonnement aux dits résonateurs.
  • Dans le document US-A-3 693 115, les couplages entre deux résonateurs adjacents ont lieu directement par rayonnement à travers de larges ouvertures dans les parois des cavités.
  • Selon la présente invention un filtre passe-bande est particulièrement remarquable en ce que le couplage entre entrée ou sortie et résonateur, et entre résonateurs entre eux est réalisé au moyen de lignes dessinées sur un circuit imprimé traversant les cloisons des cavités, les dites lignes étant agencées de telle sorte que la transmission d'énergie entre les dites lignes et les dits résonateurs s'effectue exclusivement par rayonnement.
  • Ainsi, du fait que les lignes dessinées sur un circuit imprimé sont fixes, les couplages obtenus en fabrication ont une excellente reproductibilité et la fabrication s'affranchit des réglages manuels des lors que les lignes du circuit ont été pré-dessinées, et donc optimisées, au bureau d'études.
  • Dans un mode préféré de réalisation, un filtre est aussi remarquable en ce que les dites cavités sont formées par l'assemblage de deux demi-coquilles moulées dont l'une comporte des éléments de forme telle qu'ils constituent chacun la partie selfique de chaque résonateur, le condensateur associé étant monté en sandwich entre le dit élément selfique et le fond de l'autre demi-coquille.
  • Ainsi grâce à l'utilisation de la technique du moulage, tous les éléments du filtre sont assurés d'une excellente reproductibilité en fabrication; de plus l'élément selfique est réalisé économiquement.
  • Il est connu de pourvoir chaque résonateur d'un condensateur variable pour le réglage de la fréquence centrale du filtre, dans ce cas il est avantageux que les dits éléments selfiques aient une forme tubulaire et que le noyau ajustable de chaque condensateur variable soit logé dans le creux du dit élément tubulaire correspondant, de telle sorte que le dit noyau ajustable est accessible pour le réglage à travers le tube.
  • On sait que les ondes UHF se propagent en surface de telle sorte que l'introduction momentanée d'un tournevis dans le creux de l'élément selfique ne modifie pas le fonctionnement du résonateur.
  • Pour assurer un bon contact électrique de l'ensemble, il est avantageux de monter une rondelle métallique élastique entre les éléments des résonateurs; celle-ci compense ainsi les éventuelles variations de fabrication des deux demi-coquilles et assure dans tous les cas une bonne pression de contact.
  • Dans un mode de réalisation préféré, le dit circuit imprimé de couplage est constitué d'un matériau semi-rigide, il est positionné en sandwich dans des fentes ménagées dans chaque demi-coquille, et les dites fentes sont légèrement décalées pour coincer mécaniquement le dit circuit imprimé et conjointement assurer des contacts de masse entre le circuit imprimé et les dites coquilles.
  • Ainsi le filtre ne présente aucune soudure ce qui réduit les coûts de fabrication et garantit encore davantage la reproductibilité de la qualité.
  • En télévision, la bande UHF comporte 45 canaux numérotés de 21 à 65 pour lesquels des normes de sélectivité sont imposées ( 1/300<ΔF/F<1/30
    Figure imgb0001
     ); pour obtenir cette sélectivité sur toute la bande, il est avantageux, toutes choses égales par ailleurs, de prévoir plusieurs gravures du circuit imprimé, une gravure donnée permettant d'obtenir le taux de couplage recherché pour une série de plusieurs canaux adjacents.
  • Dans la télédistribution, il est important de fournir des signaux de niveaux homogènes, dans ce but un atténuateur variable est monté sur le circuit imprimé pour pouvoir modifier l'atténuation de la transmission.
  • Cet atténuateur est soudé sur le circuit imprimé mais il est situé dans une cavité supplémentaire de sorte que la sélectivité du filtre n'est pas affectée.
  • La présente invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple, non limitatif, de réalisation illustrée par les dessins suivants :
    • Figure 1 : Vue cavalière écorchée d'une demi-coquille.
    • Figure 2 : Vue en coupe du filtre avec détail.
    • Figure 3 : Vue d'un circuit imprimé.
  • La figure 1 représente la demi-coquille inférieure (DCI) du filtre de forme générale rectangulaire allongée comportant quatre parois intérieures P1, P2, P3, P4 qui délimitent cinq cavités; les cavités extrêmes comportent des éléments selfiques S1, S2, S3, S4 lesquels sont ici tubulaires, creux et bruts de fonderie par exemple en zamac mais ceci n'est pas une obligation : des formes similaires conviendraient, de même qu'un moulage plastique métallisé en surface. Les parois intérieures sont pourvues d'échancrures pour y loger le circuit imprimé (CI) comportant les lignes de couplage.
  • Le boîtier du filtre comporte aussi une demi-coquille supérieure (DCS) et l'ensemble est représenté en coupe transversale sur la figure 2a; la coupe du boîtier (DCS, DCI) est effectuée au droit d'un des éléments selfiques (SI) en vis à vis duquel se trouve un logement (LI); les éléments LI et SI sont agencés pour, lors du montage, maintenir en place un condensateur variable (COV en pointillé sur la figure) dont le noyau réglable (NA) est engagé dans le creux de l'élément selfique et ainsi accessible avec un tournevis selon la flèche (TV); pour compenser les jeux de fabrication et assurer un bon contact électrique, une rondelle métallique élastique (RE), par exemple du genre ONDUFLEX, est prévue. La demicoquille supérieure comporte évidemment quatre parois en vis à vis des parois P1, P2, P3, P4; elles sont aussi échancrées pour aménager un passage (OP) au circuit imprimé; sur la figure 2b le passage (OP) est représenté agrandi pour montrer que les échancrures sont légèrement décalées de sorte que le circuit imprimé (CI) est clairement déformé et coincé par les demi-coquilles lors du montage; ainsi un contact électrique peut être obtenu par exemple aux points A et B entre les boîtiers et des lignes de cuivre présentes au droit des parois; pour fixer les idées, le diamètre extérieur de l'élément selfique est de 6 mm et sa hauteur est de 50 mm, chaque demi-coquille mesure 35 mm de haut soit 70 mm pour le filtre dont la largeur est de 20 mm et la longueur 90 mm; la cavité centrale est prévue pour y loger l'atténuateur généralement utilisé et, dans le cas présent, soudé sur le circuit imprimé.
  • Chaque élément selfique (SI) avec son condensateur (COV) associé forment un circuit oscillant réglable; du fait que les courants HF se propagent par effet de peau, c'est à dire dans le cas présent sur la surface extérieure de chaque élément selfique, l'introduction momentanée du tournevis de réglage (TV) à l'intérieur du tube ne modifie pas le fonctionnement du circuit oscillant.
  • Un exemple de gravure est représenté sur la figure 3; les lignes de cuivre y sont représentées sous forme soit de trait soit de zone hachurée.
  • Chaque circuit a bien sûr la même dimension extérieure par exemple 25x90, il est constitué en matériau semi-rigide pour supporter élastiquement la déformation susdite, seuls les dessins du cuivre sont différents d'une gravure à l'autre.
  • Sur la figure 3 les axes de passages des éléments selfiques S1, S2, S3, S4 et des parois P1, P2, P3, P4 ont été indiqués verticalement; horizontalement les axes des contacts possibles A et B avec le boîtier au droit des parois sont aussi indiqués de telle sorte que, sur chaque circuit, une ligne de cuivre est à la masse si elle se trouve à l'intersection des axes A ou B avec les axes P1, P2, P3 et P4; ces points sont visualisés par des croix 'X'.
  • Pour bien montrer le positionnement respectif et le dimensionnement des éléments du filtre, l'élément selfique S1, avec son condensateur associé COV, a été représenté en pointillé.
  • Le signal d'entrée à filtrer arrive au point EN et, par l'intermédiaire de la ligne L10, il excite l'élément selfique S1 lequel réagit avec sa capacité COV et excite à son tour la ligne L11; la transmission d'énergie s'effectuer ici exclusivement par rayonnement; la signal recueilli par L11 est transmis galvaniquement par le conducteur G1, lequel traverse la paroi P1, à la ligne L20; l'élément selfique S2 est excité par le signal présent dans L20 et, à son tour, il excite la ligne L21; la transmission d'énergie entre S2 et L21 s'effectue ici aussi exclusivement par rayonnement; le signal est alors transmis par le conducteur G2, lequel traverse la paroi P2, jusqu'à un atténuateur connecté entre les bornes A1 et A2; le signal est alors transmis par le conducteur G3, etc... pour, après passage à travers les parois P3, P4 et par les éléments selfiques S3 et S4, ressortir sur la borne de sortie SO où le signal filtré est disponible.
  • Il est à remarquer que le point de forte surtension de chaque résonateur, c'est à dire celui où est située la rondelle RE, ne se trouve en contact qu'avec de l'air à l'exclusion de tout diélectrique, ceci est primordial pour conserver le meilleur coefficient de surtension possible.

Claims (7)

  1. Filtre passe-bande UHF, comportant au moins deux résonateurs situés chacun dans une cavité caractérisé en ce que le couplage entre entrée ou sortie et résonateur, et entre résonateurs entre eux est réalisé au moyen de lignes dessinées sur un circuit imprimé traversant les cloisons des cavités, les dites lignes étant agencées de telle sorte que la transmission d'énergie entre les dites lignes et les dits résonateurs s'effectue exclusivement par rayonnement.
  2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que les dites cavités sont formées par l'assemblage de deux demi coquilles moulées dont l'une comporte des éléments de forme telle qu'ils constituent chacun la partie selfique de chaque résonateur, le condensateur associé étant monté en sandwich entre le dit élément selfique et le fond de l'autre demi-coquille.
  3. Filtre selon la revendication 2 dont chaque résonateur est pourvu d'un condensateur variable pour le réglage de la fréquence centrale du filtre caractérisé en ce que les dits éléments selfiques ont une forme tubulaire, et en ce que le noyau ajustable de chaque condensateur variable est logé dans le creux du dit élément tubulaire correspondant, de telle sorte que le dit noyau ajustable est accessible pour le réglage à travers le tube.
  4. Filtre selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que la pression de contact entre les éléments de chaque résonateur est assurée par une rondelle métallique élastique.
  5. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, caractérisé en ce que le dit circuit imprimé de couplage est constitué d'un matériau semi-rigide, en ce que il est positionné en sandwich dans des fentes ménagées dans chaque demi-coquille, et en ce que les dites fentes sont légèrement décalées pour coincer mécaniquement le dit circuit imprimé et conjointement assurer des contacts de masse entre le circuit imprimé et les dites coquilles.
  6. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes, pour filtrer les canaux UHF numérotés de 21 à 65, et dont le rapport entre la bande passante et la fréquence centrale est compris entre 1/30 et 1/300, caractérisé en ce que une gravure donnée de circuit imprimé permet d'obtenir le taux de couplage recherché pour plusieurs canaux adjacents, toutes choses étant égales par ailleurs.
  7. Filtre selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un atténuateur variable monté sur le circuit imprimé pour pouvoir modifier l'atténuation de la transmission.
EP89202737A 1988-11-04 1989-10-30 Filtre passe-bande UHF Expired - Lifetime EP0367347B1 (fr)

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