EP0594503B1 - Filtre agile passe-bande hyperfréquences à cavités bi-modes - Google Patents

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EP0594503B1
EP0594503B1 EP93402575A EP93402575A EP0594503B1 EP 0594503 B1 EP0594503 B1 EP 0594503B1 EP 93402575 A EP93402575 A EP 93402575A EP 93402575 A EP93402575 A EP 93402575A EP 0594503 B1 EP0594503 B1 EP 0594503B1
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cavities
filter
cavity
bandpass filter
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Patrick Baclaine
Jean-Louis Lambert
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Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel SA
Alcatel Alsthom Compagnie Generale dElectricite
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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
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
    • H01P1/2082—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure with multimode resonators

Definitions

  • the present invention relates to a bandpass filter microwave, this filter being an agile filter and comprising dual-mode cavities with parallel coupling, i.e. by iris and screw, as opposed to filters online structures.
  • Figures 1 and 2 attached are respectively a view in perspective and a schematic cross section of a agile 4-pole filter with two dual-mode cavities, art known, of the TE11n type.
  • This filter therefore has two resonant cavities cylindrical 1, 2 which are identical and with parallel axes.
  • the internal volume of these cavities is adjustable thanks to movable pistons 3, 4 which make it possible to adjust the resonant frequency of each cavity, and therefore to move the filter tuning frequency, i.e. to allow frequency agility desired for the latter.
  • the cavity filter input is powered by a waveguide rectangular 5 which is coupled to the cavity 1 by an iris of coupling 6.
  • Cavity 1 then resonates in TE11n mode by example, and provides the orientation of the field vector electric E1.
  • a coupling screw 7 at 45 degrees allows to generate, by disturbance of this cavity 1, another mode of the same frequency but electric field vector E2 orthogonal to first.
  • a tuning screw 8 allows precise adjustment the volume of cavity 1, so as to compensate for especially the small disturbance due to the coupling screw 7 and the input iris 6.
  • cavity 1 resonates well on both TE11n modes hence its name of "dual-mode cavity”.
  • Cavity 1 is coupled to the other cavity 2 by an iris 19.
  • the latter allows, by coupling the field magnetic, to resonate this cavity 2 on the same frequency than that of cavity 1, and according to a T11n mode of electric field E3.
  • a 45 degree coupling screw 9 allows to generate, in this cavity 2, a second mode of electric field E4 orthogonal to electric field E3, this last mode E4 being, by magnetic coupling, coupled to output waveguide 10 by a coupling iris 11.
  • a screw 18 is provided as before.
  • the present invention aims to remedy these drawbacks.
  • these accesses are made respectively by input and output irises, provided on an interchangeable plate, which allows, using a set of plates and therefore a set of input / output irises, shift the center frequency even more widely filtered.
  • this bandpass filter agile microwave differs from that according to Figures 1 and 2 by the fact that its entry and exit are no longer provided respectively on the side of the inlet cavity 1 and outlet cavity 2 but are produced by respective coupling irises 12 and 13 which are drilled accordingly in the bottom plate 14 of the filter, this plate being common to cavities 1 and 2. In in other words, entry and exit access are carried out respectively by the bottom of the cavity inlet 1 and through the bottom of the outlet cavity 2.
  • the bottom plate 14, being screwed, is easily interchangeable, and a set of plates 14 is provided comprising irises 12, 13 of different sizes of a plate to another, which allows to shift the frequency central of this agile filter much more widely than the allows simple movement of the adjustment pistons 3 and 4.
  • the Applicant has produced a filter agile bandpass according to Figure 3 showing, with iris 12, 13 of determined size, frequency agility of 150 MHz and a symmetrical frequency response.
  • this same filter could show agility covering a total band of 650 MHz.
  • Figure 4 shows a coaxial / guide transition and guide / coaxial, presenting nothing good in itself particular, and which can be advantageously screwed onto the plate 14 to enter and exit on coaxial cables.
  • the filter entry is made on a coaxial plug input 16, while output is on a plug output coaxial 17.

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  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Description

La présente invention se rapporte à un filtre passe-bande hyperfréquences, ce filtre étant un filtre agile et comportant des cavités bi-modes à couplage parallèle, c'est-à-dire par iris et vis, par opposition aux filtres à structures en ligne.
On connaít actuellement deux types de filtres agiles hyperfréquences utilisant des cavités cylindriques à couplage parallèle, c'est-à-dire des cavités cylindriques dont les axes sont parallèles et qui sont couplées entre elles par des iris :
  • les filtres agiles à cavités mono-mode ont pour inconvénients de nécessiter un encombrement important, d'être d'un coût de réalisation élevé, et de posséder un temps de réglage assez long, en rapport avec le nombre de cavités;
  • les filtres agiles à cavités bi-modes, pour lesquels sont générés, dans chaque cavité, deux modes orthogonaux couplés, et qui sont une amélioration, du point de vue coût et temps de réglage, des précédents.
Les figures 1 et 2 jointes sont respectivement une vue en perspective et une coupe transversale schématique d'un filtre agile 4 pôles à deux cavités bi-modes, de l'art connu, du type TE11n.
Ce filtre comporte donc deux cavités résonantes cylindriques 1, 2 qui sont identiques et d'axes parallèles.
Le volume interne de ces cavités est ajustable grâce à des pistons mobiles 3, 4 qui permettent d'ajuster la fréquence de résonance de chaque cavité, et donc de déplacer la fréquence d'accord du filtre, c'est-à-dire de permettre l'agilité en fréquence souhaitée pour ce dernier.
Comme on le voit mieux sur la figure 2, la cavité d'entrée du filtre est alimentée par un guide d'ondes rectangulaire 5 qui est couplé à la cavité 1 par un iris de couplage 6.
La cavité 1 résonne alors sur le mode TE11n par exemple, et fournit l'orientation du vecteur champ électrique E1.
Une vis de couplage 7 à 45 degrés permet de générer, par perturbation de cette cavité 1, un autre mode de même fréquence mais de vecteur champ électrique E2 orthogonal au premier. Une vis d'accord 8 permet de régler avec précision le volume de la cavité 1, de façon à compenser en particulier la petite perturbation due à la vis de couplage 7 et à l'iris d'entrée 6.
Finalement, la cavité 1 résonne bien sur les deux modes TE11n d'où son appellation de "cavité bi-modes".
La cavité 1 est couplée à l'autre cavité 2 par un iris de couplage 19. Ce dernier permet, par couplage du champ magnétique, de faire résonner cette cavité 2 sur la même fréquence que celle de la cavité 1, et selon un mode T11n de champ électrique E3.
Comme précédemment, une vis de couplage à 45 degrés 9 permet de générer, dans cette cavité 2, un second mode de champ électrique E4 orthogonal au champ électrique E3, ce dernier mode E4 étant, par couplage magnétique, couplé au guide d'ondes de sortie 10 par un iris de couplage 11. Une vis d'accord 18 est prévue comme précédemment.
On obtient donc finalement un filtre passe-bande agile à quatre pôles, en utilisant uniquement deux cavités 1, 2 à couplage dit "parallèle", c'est-à-dire parallèle à l'axe des cavités 1 et 2.
Bien entendu, on peut aussi bien réaliser de même façon un filtre agile passe-bande à six pôles utilisant trois cavités cylindriques bi-modes à couplage parallèle et, plus généralement un filtre agile passe-bande à 2n pôles (n entier) en utilisant n cavités cylindriques bi-modes parallèles et couplées successivement l'une à la suivante par un iris, de même façon que le sont les cavités 1 et 2 représentées au dessin.
Ces filtres agiles à cavités bi-modes sont appréciés pour les raisons essentielles suivantes :
  • leur commande simplifiée, du fait de l'obtention de la double résonance par cavité, entraíne une grande simplification mécanique;
  • la course mécanique totale des pistons de réglage 3, 4 est relativement élevée (de l'ordre de 10 mm environ), et permet une bonne précision de calage lors de l'agilité en fréquence.
Ils présentent en revanche le gros inconvénient, que ne présentent pas les filtres à cavités mono-modes, de posséder une réponse en fréquence dissymétrique liée aux perturbations apportées par les iris d'entrée et de sortie.
On connaít également, par l'article intitulé « Waveguide Filters for Space, Smaller, Lighter and Fewer Cavities » de A.E. ATIA et al., Microwave Systems News, vol.6, n°4, Sept. 1976, Palo Alto US, pages 75 à 77, des filtres hyperfréquences à cavités bi-modes disposées en ligne.
L'inconvénient de ces filtres est qu'ils ne peuvent être rendus agiles en fréquence, du fait justement de cette disposition en ligne.
La présente invention a pour objectif de remédier à ces inconvénients.
Cet objectif est atteint en configurant un filtre conformément à la revendication 1.
Avantageusement, ces accès sont réalisés respectivement par des iris d'entrée et de sortie, prévus sur une plaque interchangeable, ce qui permet, à l'aide d'un jeu de plaques et donc un jeu d'iris d'entrée/sortie, de déplacer encore plus largement la fréquence centrale de ce filtre.
L'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront de la description suivante d'un exemple non limitatif de réalisation, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels :
  • les figures 1 et 2 sont respectivement une vue en perspective et une vue en coupe transversale d'un filtre agile à cavités bi-modes de l'art connu ;
  • la figure 3 est une vue en perspective semblable à la figure 1 et montrant une cavité bi-modes conforme à l'invention ;
  • la figure 4 montre en vue perspective agrandie, une transition coaxial/guide et guide/coaxial qui peut être adaptée sur le fond entrée/sortie du filtre selon la figure 3 ;
  • la figure 5 est une vue de dessus et en coupe transversale, semblable à la vue selon la figure 2, mais relative au filtre selon la figure 3.
En se référant aux figures 3 et 5, ce filtre passe-bande agile hyperfréquence diffère de celui selon les figures 1 et 2 par le fait que ses accès d'entrée et de sortie ne sont plus prévus respectivement sur le côté de la cavité d'entrée 1 et de la cavité de sortie 2, mais sont réalisés grâce à des iris de couplage respectifs 12 et 13 qui sont percés en conséquence dans la plaque de fond 14 du filtre, cette plaque étant commune aux cavités 1 et 2. En d'autres termes, les accès d'entrée et de sortie s'effectuent respectivement par le fond de la cavité d'entrée 1 et par le fond de la cavité de sortie 2.
La plaque de fond 14, étant vissée, est aisément interchangeable, et il est prévu un jeu de plaques 14 comportant des iris 12, 13 de tailles différentes d'une plaque à l'autre, ce qui permet de déplacer la fréquence centrale de ce filtre agile bien plus largement que ne le permet le simple déplacement des pistons de réglage 3 et 4.
A titre d'exemple, la Demanderesse a réalisé un filtre agile passe-bande selon la figure 3 présentant, avec des iris 12, 13 de taille déterminée, une agilité en fréquence de 150 MHz et une réponse en fréquences symétrique. En changement la taille de ces iris 12, 13, ce même filtre a pu montrer une agilité couvrant une bande totale de 650 MHz.
La figure 4 montre une transition 15 coaxial/guide et guide/coaxial, ne présentant en soi rien de bien particulier, et qui peut être avantageusement vissée sur la plaque 14 afin d'entrer et de sortir sur câbles coaxiaux. L'entrée du filtre s'effectue sur une fiche coaxiale d'entrée 16, tandis que la sortie s'effectue sur une fiche coaxiale de sortie 17.
Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit. Elle s'applique en particulier à un filtre passe-bande à plus de deux cavités et donc plus de quatre pôles.

Claims (2)

  1. Filtre passe-bande agile hyperfréquences ayant un accès d'entrée (12) et un accès de sortie (13) et une pluralité de cavités bi-modes cylindriques (1, 2) à couplage parallèle de volume réglable et dont les axes d'extension sont parallèles et distincts, chacune desdites cavités (1, 2) ayant un fond (14) perpendiculaire à son axe d'extension et une desdites cavités (1) étant couplée à une autre (2) par un iris (19),
    caractérisé en ce que ledit accès d'entrée (12) est situé dans ledit fond (14) d'une desdites cavités (1) et en ce que ledit accès de sortie (13) est situé dans ledit fond (14) d'une autre desdites cavités (2), de manière à conférer audit filtre une réponse en fréquences symétrique.
  2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits accès d'entrée (12) et de sortie (13) sont constitués par des iris réalisés dans une plaque de fond (14) interchangeable, de manière à permettre, à l'aide d'un jeu de plaques de fond (14), de déplacer plus largement la fréquence centrale dudit filtre.
EP93402575A 1992-10-22 1993-10-20 Filtre agile passe-bande hyperfréquences à cavités bi-modes Expired - Lifetime EP0594503B1 (fr)

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