Domaine technique
L'invention se rattache au domaine de la micro-électronique, et plus précisément
au secteur de la fabrication des microcomposants, notamment destinés à être utilisés
dans des applications radio ou hyper fréquence. Elle concerne plus précisément des
résonateurs électriques pouvant être incorporés dans des filtres analogiques,et qui
permettent le réglage des différents paramètres de tels filtres.
Techniques antérieures
Comme on le sait, les circuits électroniques utilisés pour des applications
radiofréquence ou hyperfréquence, telles que notamment la téléphonie mobile,
comportent des filtres incluant des circuits oscillants ou résonateurs. De tels
résonateurs sont généralement constitués par l'association d'une inductance et d'une
capacité.
Dans certaines conditions, il est nécessaire de pouvoir adapter les paramètres du
filtre, et notamment sa fréquence d'accord ou sa bande passante.
Ainsi, on a déjà proposé de former des résonateurs en associant un condensateur
avec une inductance, l'un ou l'autre de ces composants présentant des paramètres qui
peuvent être adaptés. Ainsi, on a proposé de réaliser des résonateurs avec des
matériaux dont les propriétés varient avec l'application d'un champ magnétique
statique tel que le grenat d'yttrium et de fer, communément appelé YIG. De tels
composants présentent l'inconvénient majeur d'un encombrement très important.
On a également proposé de réaliser des composants dont les propriétés sont
variables lorsqu'on les soumet à un champ électrique, tels que les matériaux
ferroélectriques. Un tel composant est notamment décrit dans le document "IEEE
transactions on microwave theory and techniques", volume 48, numéro 4, Avril 2000,
pages 525 à 530. De tels composants présentent l'inconvénient de nécessiter des
tensions de polarisation relativement élevées, et de présenter des niveaux de pertes
importants.
On a également proposé de réaliser des capacités variables à base de matériaux
semi-conducteurs. La variation de la capacité fonctionne sur le principe des transferts
de charge dans les matériaux semi-conducteurs. Les inconvénients de ces dispositifs
sont un important niveau de pertes, ainsi qu'une mauvaise tenue aux forts signaux
électriques.
On a également proposé de réaliser les capacités variables en utilisant une
batterie de condensateurs élémentaires qui peuvent être connectés en parallèle grâce à
des diodes de commutation, qui permettent d'ajouter les capacités de chaque
condensateur élémentaire. Une telle possibilité présente l'inconvénient de n'assurer
qu'un réglage discret de la capacité, et nécessite en outre des tensions de polarisation
relativement élevées.
De façon générale, l'ensemble des techniques décrites ci-avant ne permet de
réaliser que des composants qui possèdent des propriétés relativement médiocres en
termes de puissance et de perte.
Dans les documents "IEEE transactions on microwave theory and techniques",
volume 48, numéro 7, Juillet 2000, pages 1240 à 1246, et "IEEE transactions on
microwave theory and technics" volume 48, numéro 8, Août 2000, page 1336 à 1343,
on a proposé de réaliser des résonateurs particuliers, utilisant un ruban conducteur
disposé en forme de boucle au-dessus d'un plan de masse. Un tel composant, lorsqu'il
est alimenté par un signal radio ou hyper fréquence fonctionne grâce à la propagation
de ce signal entre le ruban conducteur et le plan de masse sous-jacent. La fréquence
d'accord d'un tel résonateur est donc directement déterminée par la longueur du ruban
conducteur, et correspond plus précisément à un signal dont la demi longueur d'onde
correspond à la longueur développée du ruban.
On conçoit que ce genre de résonateur distribué possède de multiples
inconvénients. En effet, sa fréquence d'accord est directement déterminée par sa
géométrie, ce qui signifie qu'au-delà de certaines fréquences de l'ordre du GigaHertz,
un tel résonateur possède des dimensions incompatibles avec la réalisation de circuits
intégrés.
En outre, d'un point de vue de sa conception, un tel résonateur nécessite la
présence d'un plan de masse pour la propagation du signal, ce qui lui confère donc une
structure tridimensionnelle qui implique certaines contraintes sur le procédé de
réalisation.
Un premier problème que se propose de résoudre l'invention est celui de la
possibilité de régler les différents paramètres d'un résonateur, et notamment sa
fréquence d'accord ou sa bande passante, et ce, sur une plage relativement large, tout
en restant compatible avec les contraintes d'encombrement des composants utilisés en
micro-électronique.
Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est celui de la
possibilité de faire varier les paramètres de filtres analogiques incorporant de tels
résonateurs.
Exposé de l'invention
L'invention concerne donc un résonateur électrique élémentaire. Un tel résonateur
se caractérise en ce qu'il comprend :
- un ruban conducteur formant une boucle plane à au moins un tour, et dont les
extrémités forment deux segments parallèles ;
- un pont conducteur formant une arche enjambant lesdits segments du ruban
conducteur, les surfaces en regard de l'arche et desdits segments formant une
capacité ;
- et dans lequel une partie du pont est apte à se déplacer par rapport auxdits
segments de la boucle sous l'action d'un signal de commande, de manière à
faire varier la valeur de ladite capacité, et donc 1a fréquence d'accord du
résonateur.
Autrement dit, le résonateur élémentaire conforme à l'invention comprend un
ruban formant inductance, et un pont conducteur qui enjambe une partie de
l'inductance, de manière à former une capacité variable. L'association de cette capacité
et de l'inductance forme un résonateur dont la fréquence d'accord peut être adaptée par
la variation de la valeur de cette capacité.
Dans le reste de la description, le ruban conducteur et le pont conducteur peuvent
être réalisés en différents matériaux, à savoir des matériaux métalliques ou bien encore
des matériaux semi-conducteurs.
La boucle plane et le pont conducteur ne nécessitent pas la présence d'un plan de
masse pour une quelconque propagation du signal, de sorte que de tels composants
peuvent être réalisés très aisément, directement sur des couches de quartz ou de
silicium ou d'autres types de substrat. Ces résonateurs peuvent être intégrés dans des
microcomposants spécifiques à des fonctions de filtrage, ou bien encore être réalisés
par dessus un circuit intégré assurant d'autres fonctionnalités.
En pratique, le pont conducteur formant la capacité variable peut être déformé par
l'application de forces diverses, utilisées dans les technologies couramment connues
sous l'abréviation "MEMS" signifiant en anglais "microelectromechanical systems".
Ainsi, le pont conducteur peut être déformé sous l'action d'une force électrostatique
grâce à une tension continue appliquée entre l'arche et le ruban conducteur. La force
qui engendre la déformation de l'arche peut également avoir pour origine un
phénomène thermique ou magnétique.
Avantageusement en pratique, le pont conducteur peut être associé à au moins un
pont conducteur complémentaire, disposé en parallèle, et actionné par un signal de
commande différent, de manière à faire varier la capacité variable sur une plage
élargie. Cela revient donc à fractionner la surface totale formant la capacité, et à faire
varier indépendamment la capacité élémentaire de chaque pont.
Avantageusement en pratique, le résonateur électrique élémentaire peut
comporter en outre :
- une piste supplémentaire, parallèle aux segments formant les extrémités de la
boucle ;
- un pont conducteur supplémentaire, formant également une capacité variable,
enjambant la piste supplémentaire, et un des deux segments formant extrémité
de la boucle.
Autrement dit, dans cette configuration, le résonateur est associé à une capacité
supplémentaire, formant une capacité de découplage.
Ainsi, le résonateur peut être utilisé en tant que filtre, lorsqu'il comporte deux
bornes de connexion, à savoir :
- une première borne située sur la piste supplémentaire ;
- une seconde borne située sur le segment de la boucle qui n'est pas enjambée
par le pont conducteur supplémentaire.
Ce filtre a un comportement électrique correspondant à un schéma équivalent
comportant en série un condensateur et un dipôle LC parallèle.
En réglant la capacité supplémentaire, on règle l'impédance d'entrée du filtre,
alors que le réglage de la première capacité variable permet d'accorder la fréquence de
résonance du filtre.
La structure du résonateur élémentaire, (incluant ou non la capacité de
découplage telle que décrite ci-avant) peut être utilisée pour construire des filtres à
plusieurs pôles, en couplant les différents résonateurs élémentaires entre eux. Il est
ainsi possible de former des filtres d'ordre élevé, ou comportant des zéros de
transmission.
En pratique, le couplage des résonateurs élémentaires peut être obtenu par un
pont conducteur formant capacité variable, qui enjambe deux segments formant
l'extrémité d'une boucle d'un résonateur, ces deux segments appartenant à deux
résonateurs différents. Autrement dit, deux résonateurs incluant chacun une boucle et
un pont conducteur, sont couplés par une des extrémités de leur boucle, grâce à un pont
formant une capacité variable. L'association de ces deux résonateurs est équivalente à
un couplage de deux résonateurs élémentaires décrits ci-avant par une capacité de
découplage partagée.
Au niveau d'un schéma équivalent, un tel montage fonctionne comme deux
dipôles LC parallèles entre lesquels est connectée une capacité variable. En fonction de
la valeur de cette capacité qui couple les deux résonateurs, on peut jouer sur la bande
passante d'un filtre qui inclut ces deux résonateurs.
Le couplage entre deux résonateurs élémentaires peut également avoir lieu par
des zones de chaque ruban conducteur situées en regard l'une de l'autre. Autrement dit,
chaque boucle possède une fraction de sa longueur disposée côte à côte avec une
fraction de l'autre boucle, de sorte que par couplage magnétique, les deux résonateurs
sont couplés.
Ce couplage peut être rendu variable grâce au fait que les zones en regard l'une de
l'autre peuvent être enjambées par un pont conducteur supplémentaire formant capacité
variable, et qui permet donc le réglage d'intensité du couplage entre les deux
résonateurs élémentaires.
Un exemple particulier de résonateur selon l'invention peut comporter deux
résonateurs élémentaires incluant une boucle et un pont formant capacité variable, et
un pont conducteur supplémentaire formant une capacité variable supplémentaire, qui
enjambe un des segments formant extrémité de la boucle de chaque résonateur
élémentaire. Autrement dit, il s'agit de deux résonateurs couplés au niveau des
extrémités de leur boucle par une capacité de découplage partagée.
En pratique, un tel résonateur peut être intégré dans un filtre qui comporte en
outre deux pistes supplémentaires disposées chacune en regard d'une boucle de chaque
résonateur élémentaire, chaque piste supplémentaire étant ainsi couplée à la zone de la
boucle en regard, les extrémités des deux pistes supplémentaires formant les bornes de
connexion du filtre.
Le couplage entre les pistes supplémentaires et les boucles des résonateurs
élémentaires peut être réalisé par deux ponts conducteurs supplémentaires formant
capacité variable, enjambant chacun une piste supplémentaire et la zone de la boucle
du résonateur élémentaire se situant en regard. Ainsi, en faisant varier le couplage
entre les pistes formant l'entrée et la sortie du filtre, et les résonateurs intermédiaires, il
est possible de faire varier certaines caractéristiques du filtre telles que les impédances
d'entrée et de sortie, la bande passante, et la fréquence centrale.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux filtres incluant deux résonateurs,
mais couvre les variantes dans lesquelles le nombre de résonateurs est choisi selon de
la fonction de transfert souhaité. Il est ainsi possible de multiplier le nombre de
résonateurs, le nombre total pouvant ainsi être supérieur à la dizaine.
Description sommaire des figures
La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent
ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent, à l'appui des
figures annexées dans lesquelles :
La figure 1 est un schéma de la configuration d'un résonateur élémentaire. La figure 2 est une vue en coupe selon le plan II-II' de la figure 1. La figure 3 est un schéma d'une variante de réalisation du résonateur de la
figure 1. La figure 4 est un schéma de la configuration d'un filtre incluant un résonateur
conforme à l'invention. La figure 5 est un schéma équivalent du fonctionnement électrique du filtre de la
figure 4. La figure 6 est un schéma de configuration d'un filtre à deux pôles. La figure 7 est un schéma équivalent du fonctionnement du filtre de la figure 6. La figure 8 est un diagramme illustrant la fonction transfert en réflexion et en
transmission du filtre de la figure 6. La figure 9 est un schéma de configuration d'un autre filtre à deux pôles. La figure 10 est un schéma équivalent du fonctionnement du filtre de la figure 9. La figure 11 est un schéma de configuration d'un autre filtre à quatre pôles. La figure 12 est un schéma équivalent du fonctionnement du filtre de la figure 11. La figure 13 est un diagramme des fonctions de transferts en réflexion et en
transmission du filtre de la figure 11.
Manières de réaliser l'invention
Comme déjà évoqué, l'invention concerne un résonateur électrique qui peut être
incorporé dans des filtres analogiques d'une très grande variété.
La structure élémentaire d'un tel résonateur est illustrée aux figures 1 et 2. Un tel
résonateur (1) est essentiellement constitué d'une boucle conductrice (2) et d'un pont
(6) conducteur. Plus précisément, la boucle (2) est formée d'un ruban conducteur, c'est-à-dire
métallique ou semi-conducteur, dont la géométrie peut adopter une forme carrée
comme illustré à la figure 1. Néanmoins, l'invention n'est pas limitée à cette seule
forme de réalisation, mais couvre également les boucles de géométrie différente,
rectangulaire, polygonale, circulaire ou autres. La boucle (2) illustrée à la figure 1
comporte deux segments terminaux (3, 4) qui en forment les extrémités. Les deux
segments (3, 4) sont disposés parallèlement l'un à l'autre de manière à pouvoir refermer
la boucle. La superficie de la boucle (2) définit sensiblement la valeur de l'inductance
équivalente de la boucle du résonateur.
Le ruban formant la boucle (2) peut être obtenu selon différentes technologies, en
fonction du type de microcomposant qui l'intègre. Ainsi, dans une technologie utilisant
un procédé de réalisation électrolytique, le ruban peut être métallique, et obtenu par
dépôt électrolytique de cuivre dans des sillons gravés dans un substrat isolant tel que
de la silice. Néanmoins, d'autres technologies peuvent également être employées telles
que celles utilisant plusieurs niveaux de matériaux semi conducteurs, séparés par des
couches sacrificielles.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le résonateur (1) comporte un pont
(6) en un matériau conducteur, métallique ou semi-conducteur, qui enjambe les deux
segments (3, 4) qui forment les extrémités de la boucle (2). Ce pont (6) est illustré à la
figure 2. Il comporte un segment (7) parallèle au plan du substrat, et deux piliers (8, 9)
qui relient le segment horizontal (7) au substrat (11). La surface en regard du segment
horizontal (7) et des segments (3, 4) de la boucle (2), forme une capacité. La valeur de
cette capacité est essentiellement réglée par la distance séparant le segment (7) du pont
(6) et les segments (3, 4) de la boucle.
Conformément à l'invention, le pont (6) est déformable sous l'action d'une force
ajustable, de sorte que la distance entre le segment horizontal (7) et les segments (3, 4)
de la boucle, peut être ajustée.
De la sorte, la valeur de la capacité existante entre le segment horizontal (7) du
pont (6) et les segments (3, 4) de la boucle peut être modifiée, et par conséquent la
fréquence d'accord du résonateur.
En pratique, le pont (6) peut être obtenu selon différentes technologies. Dans la
technologie par dépôt électrolytique, cette arche (6) est constituée d'un dépôt de cuivre
qui peut être réalisé au dessus d'une couche sacrificielle déposée sur du substrat (11),
puis ultérieurement éliminée. Néanmoins, d'autres technologies dans lesquelles l'arche
n'est pas en cuivre mais en un autre matériau métallique ou bien encore en un matériau
semi-conducteur peuvent être employées.
La déformation du pont (6) peut être obtenue, par application d'une force
électrostatique, qui résulte de l'application d'une tension continue entre le pont (6) et
les segments (3, 4) de la boucle. A cet effet, le pont (6) se prolonge par une piste (12)
jusqu'à un plot de connexion (13) par laquelle est appliquée la tension continue.
Comme déjà dit, 1a force engendrant la déformation du pont peut être d'une autre
origine qu'électrostatique et par exemple résulter d'un phénomène de dilatation ou de
l'application d'un champ magnétique.
Comme illustré à la figure 3, 1a boucle (16) peut présenter un nombre de tours
supérieur à un, de manière à augmenter la valeur de l'inductance et donc son
coefficient de qualité. Dans ce cas, la portion (18) de la boucle reliant le centre (17)
d'enroulement et le segment (3) formant l'extrémité de la boucle, constitue une couche
située en dessus ou en dessous du reste de l'enroulement (16).
Comme également illustré à la figure 3, les segments (3, 4) de la boucle peuvent
être enjambés par plusieurs ponts (21, 22, 23), disposés parallèlement, et commandés
chacun par un signal distinct, au niveau de trois plots de connexion différents (24, 25,
26).
La multiplication des ponts enjambant les segments (3, 4) permet d'une part,
d'augmenter la surface du condensateur global formé par l'ensemble des ponts (21, 22,
23) et les segments (3, 4), et d'autre part, de permettre une commande distincte de
chacun de ces ponts. De la sorte, il est plus facile de couvrir une plus large plage de
valeur de capacité, et ce avec une plus grande précision.
Le résonateur élémentaire illustré à la figure 1 peut être intégré dans des filtres
plus complexes, tels qu'illustrés aux figures 4, 6, 9 et 11.
Exemple 1
Ainsi, le filtre illustré à la figure 4 comporte un résonateur élémentaire incluant
une boucle (32) et un pont (36) enjambant les segments (33, 34) de la boucle (32).
Bien entendu, bien que cela ne soit pas illustré, la boucle (32) peut comporter de
multiples tours, et le pont (36) peut être décomposé en une pluralité de ponts
élémentaires.
Ce filtre (30) comporte une piste supplémentaire (31), disposée parallèlement au
segment (34). Cette piste (31) réalisée de la même manière que la boucle (32) est
enjambée par un pont (37) qui enjambe également le segment (34) de la boucle (32).
Ce pont (37) forme une capacité variable avec le segment (34) de la boucle (32) et la
piste (31). Cette capacité variable est commandée selon la même méthode que le pont
(36). Il peut notamment être constitué d'une pluralité de ponts élémentaires en
parallèle.
Le schéma équivalent du filtre de la figure 4 est illustré à la figure 5. Ainsi,
l'inductance de la boucle (32) correspond sensiblement à l'inductance L de la figure 5.
La capacité variable du pont (36) correspond à la capacité C de la figure 5. La capacité
formée par le pont (37) correspond à la capacité variable C1 de la figure 5, de sorte
qu'entre les bornes 38 et 39, le filtre de la figure 4 correspond à un circuit LC parallèle
en série avec la capacité C1. La variation de la hauteur du pont (36) permet de faire
varier la capacité C, et donc la fréquence d'accord du résonateur LC. La variation de la
capacité C1 permet d'adapter l'impédance du filtre.
Exemple 2
Les figures 6, 7, 8 correspondent à un second filtre dont la configuration est
illustrée à la figure 6. Ce filtre reprend deux filtres correspondant à la figure 4, et dans
lesquels les boucles sont couplées par des zones en regard.
Plus précisément, ce filtre (40) comprend deux résonateurs élémentaires
comprenant chacun une boucle (41, 42) chaque boucle comporte deux segments en
extrémité (43, 44, 45, 46). Ces segments d'extrémité (43, 44 ; 45, 46) sont enjambés
deux par deux par des capacités variables (47, 48). Chacun de ces résonateurs
comprend également une piste supplémentaire (49, 50) qui est enjambée, avec un des
segments (44, 46), par un pont supplémentaire (51, 52).
Les zones (57, 58) des boucles (41, 42) sont disposées parallèlement, en regard
l'une de l'autre. Ces deux zones (57, 58) sont suffisamment proches pour que le champ
magnétique généré par le courant parcourant la zone (57) induise un courant dans la
zone (58) de l'autre boucle, et vice versa. De la sorte, les inductances formées par les
boucles (41, 42) sont couplées magnétiquement.
Dans une forme non illustrée, les zones (57, 58) peuvent être enjambées par un
pont conducteur supplémentaire assurant un couplage capacitif entre les boucles (41,
42).
Le schéma équivalent de ce filtre, entre les bornes d'entrée (53, 54) et de sortie
(55, 56) est illustré à la figure 7 dans laquelle on observe les capacités C1 et C2
correspondant aux ponts principaux (47, 48), déterminant la fréquence d'accord de
chacun des résonateurs élémentaires. Les capacités C3 et C4 correspondent aux
capacités de découplage formées par les ponts (51, 52). La mutuelle inductance M
correspond au couplage présent entre les zones (57, 58) des boucles (41, 42). On a
représenté en figure 8 quatre courbes illustrant les fonctions de transfert du filtre de la
figure 6, pour différentes valeurs des différentes capacités.
Ainsi, les courbes (60, 61) en trait plein correspondent respectivement aux
paramètres de réflexion (ou S11) et de transmission (S12) du filtre. Les courbes (62, 63)
en trait pointillé, correspondent respectivement aux mêmes paramètres, avec une
diminution des capacités de manière à augmenter la fréquence de résonance en
maintenant l'adaptation du filtre.
Ce type de filtre peut être notamment utilisé comme filtre présélecteur pour
téléphonie mobile, en s'adaptant sur plusieurs standards, et plus généralement sur des
récepteurs radiofréquences multi-bandes, multi-standards.
Exemple 3
Les figures 9, 10 et 11 se rapportent à un autre filtre réalisé à partir de résonateurs
élémentaires.
Ainsi, un tel filtre (70) comporte deux boucles (71, 72) possédant chacune des
segments d'extrémités (73, 74, 75, 76), les segments (73, 74) de la boucle (71) sont
enjambés par un pont (77). Les segments (75, 76) de la boucle (72) sont enjambés par
un pont formant capacité variable (78).
En outre, le segment (74) de la boucle (71) et le segment (75) de la boucle (72)
sont enjambés par un pont conducteur supplémentaire (79). Ce pont supplémentaire
(79) assure donc un couplage capacitif entre les résonateurs formés des boucles (71,
72).
Par ailleurs, les boucles (71, 72) présentent chacune une zone (81, 82) venant au
regard chacune d'une piste supplémentaire (83, 84). Les pistes (83,81) et (82, 84) sont
suffisamment proches pour être couplées magnétiquement. Le filtre (70) comporte des
bornes d'entrée (85, 86, 87, 88) situées aux extrémités respectives des pistes (83, 84).
La figure 10 illustre 1e schéma équivalent électrique du filtre de la figure 9 dans
lequel on observe, en partant de 1a gauche :
- la mutuelle inductance M entre la piste (81, 83),
- l'inductance L de la boucle (71),
- la capacité C2 du pont formée par le pont (77),
- la capacité C1 de couplage entre les boucles (71, 72) engendrées par le pont
(79),
- la capacité C3 formée par le pont (78),
- l'inductance L formée par la boucle (72),
- et la mutuelle inductance entre la zone (82) de la boucle (72) et la zone (84)
située entre les bornes de sortie (87, 88).
En faisant varier les différentes capacités C1, C2, C3, il est ainsi possible de jouer
sur la position relative des différents pôles du filtre, ou sur sa fréquence centrale. Le
couplage magnétique entre les zones (83, 81) et (82, 84) pourrait également être
complété par un couplage capacitif par l'intermédiaire de ponts déformables non
représentés.
Les différents paramètres en transmission et en réflexion du filtre de la figure 9
sont similaires à ceux du filtre de l'exemple 2, avec toutefois la possibilité de régler la
bande passante du filtre, le couplage d'entrée étant fixe.
Exemple 4
La figure 11 illustre un autre filtre réalisé conformément à l'invention et qui
intègre quatre résonateurs élémentaires.
Plus précisément, ce filtre (100) est dérivé de l'association des filtres illustrés aux
figures 6 et 9. Ainsi, les boucles (101, 102) sont dans une configuration similaire à
celle de la figure 6, et comportent chacune un pont (103, 104) qui enjambe leurs
segments d'extrémités (105, 106, 107, 108). Ces boucles (101,102) comportent
également une piste supplémentaire (109, 110). Ces pistes (109, 110) sont enjambées
par des ponts (111, 112) qui enjambent également les segments (106, 108) des boucles
(101, 102).
Les boucles (101, 102) possèdent des zones parallèles (113, 114) qui sont donc
couplées magnétiquement, ce couplage magnétique est renforcé par un couplage
capacitif grâce au pont (115) qui engendre les deux zones (113, 114).
Le filtre (100) comporte également deux boucles (121, 122) dont les segments en
extrémités (123, 124, 125, 126) sont respectivement enjambées deux à deux par des
ponts (127, 128).
Ces boucles (121, 122) reprennent la structure centrale du filtre de la figure 9.
En outre, ces deux boucles (121, 122) sont couplées par un pont (130) qui
enjambe 1e segment (124) de la boucle (121) et le segment (125) de la boucle (122).
Les boucles (121, 122) sont respectivement couplées aux boucles (101, 102). Ce
couplage est réalisé par la proximité des zones (131, 132) en ce qui concerne les
boucles (101, 121) ainsi que par les zones (133, 134) pour les boucles (122, 102). Ce
couplage peut être renforcé par des ponts (135, 136) formant capacité variable.
On a représenté en figure 12 un schéma équivalent dans lequel on observe deux
capacités C1 et C2, qui servent à régler le couplage d'entrée du filtre. On observe
également quatre inductances L1, L2, qui correspondent aux boucles (101, 121, 133,
102) de la figure 11. Par proximité, ces 4 inductances sont couplées, ce qui est
représenté sur le schéma par des mutuelles inductances (Lm1 et Lm2). Deux boucles, en
haut de la figure 12, sont couplées par une mutuelle capacitance (Cm). Disposé de la
sorte, l'ensemble des résonateurs et des structures de couplage permet de réaliser une
fonction de filtrage comportant des zéros de transmission ou une égalisation du temps
de groupe. L'ensemble des paramètres du filtre : bande passante, fréquence centrale,
position des zéros de transmission, impédance d'entrée peuvent être réglés en ajustant
les capacités.
On a représenté en figure 13 les paramètres de réflection et de transmission du
filtre de la figure 11 mesurés entre les bornes (141, 142, 143, 144) pour deux
ensembles de valeurs des capacités. Plus précisément, les courbes en traits pleins (145)
et (146) représentent les paramètres S11 et S12 de ce filtre. Les courbes en traits
pointillés (147) et (148) représentent les mêmes paramètres après modification des
valeurs de capacités réglables.
Il ressort de ce qui précède que le résonateur est conforme à l'invention, et les
différents filtres dans lequel il peut être intégré présentent de multiples avantages et
notamment :
- l'absence de plan de masse, et donc une géométrie planaire qui le rend très
facile pour une intégration soit dans un microcomposant spécifique, soit dans
un microcomposant incluant d'autres fonctionnalités, soit directement au-dessus
d'un circuit intégré pré-existant ;
- la possibilité de l'inclure dans de multiples filtres, comportant un nombre de
pôles particulièrement élevés ;
- la possibilité de faire varier à l'intérieur de tels filtres tous les paramètres
caractéristiques, c'est-à-dire notamment des fréquences d'accord, la position
des zéros de transmission, la bande passante.
Ces différents avantages permettent de réaliser de multiples filtres analogiques
utilisés dans des gammes de fréquences très larges allant du GigaHertz à quelques
dizaines de GigaHertz.
Ce résonateur peut donc être aisément intégré dans des microcomposants utilisés
dans des applications radio ou hyper fréquence, et notamment dans le domaine de la
téléphonie mobile, ou plus généralement dans tous les dispositifs radio analogiques et
numériques, pouvant recevoir plusieurs standards.