EP1962369B1 - Résonateur multimodal diélectrique - Google Patents

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EP1962369B1 EP07003578.7A EP07003578A EP1962369B1 EP 1962369 B1 EP1962369 B1 EP 1962369B1 EP 07003578 A EP07003578 A EP 07003578A EP 1962369 B1 EP1962369 B1 EP 1962369B1
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10Dielectric resonators
    • H01P7/105Multimode resonators

Definitions

  • the first dielectric resonator arrangements included cylindrical resonator elements commonly known as pucks.
  • pucks support the TE01 ⁇ mode in which the electric field is concentrated within the dielectric material and rotates inside the puck forming closed circular rings.
  • any contact between the dielectric puck and the walls of the enclosure has to be avoided and sufficient distance between the puck and the walls has to be provided to minimize the surface currents which are induced by the magnetic field circularly surrounding the electric field and not confined by the dielectric material.
  • the pucks were usually supported within the enclosure by a supporting structure made of low dielectric constant material.
  • TM mode resonator or filter the name dielectric-loaded waveguide filter is used in the textbook I.C. Hunter, "Theory and Design of microwave filters", IEE electromagnetic waves series No. 48, London: IEE, 2001, chapter 7.5.1 pages 314 et sqq., since the field patterns of this type of resonator are comparable to similar waveguide filters which are using air cavity resonators, i.e. resonators not comprising dielectric resonator elements.
  • the TM010 mode in a cylindrical cavity is comparable to the TM110 mode in a rectangular cavity.
  • the mode names may depend on the axis chosen to be the direction of propagation for the corresponding waveguide modes leading to the resonances. This is explained in the textbook S. Ramo, J.R. Whinnery, T. van Duzer, "Fields and waves in communication electronics", 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1993, chapter 10.4 pages 494 et sqq.
  • the TMy110 mode is identical to the TEz101 mode.
  • the above mentioned TM dual mode resonances of two crossed dielectric rods are designated as TMy110 and TMx110 in US 6,278,344 ( Figures 12a and 12b ). However, they could also be designated as TEz101 and TEz011.
  • the modes are designated as "pseudo TM110".
  • the third walls are connected edge to edge in series in an annularly closed manner.
  • the first wall may e.g. be the bottom wall of the resonator
  • the second wall may e.g. be the top wall of the resonator
  • the at least one third wall may e.g. be at least one sidewall of the resonator.
  • the resonator cavity can have a circularly or elliptically cylindrical, cuboidal or cubical shape with sharp and/or rounded edges or the shape of a prism with a polygonal base having three or more sides with sharp and/or rounded corners.
  • the plurality of walls completely surround the resonator cavity.
  • the walls consist of or comprise, e.g. in the form of a coating, a conductive material, such as a metal material.

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Claims (25)

  1. Résonateur multimode diélectrique, comprenant :
    - une pluralité de parois (2, 3, 4) entourant une cavité de résonateur (6), où la pluralité de parois (2, 3, 4) comprend une première paroi (2), une deuxième paroi (3) opposée et une troisième paroi (4) ou une pluralité de troisièmes parois (4) s'étendant entre la première paroi (2) et la deuxième paroi (3) et reliant celles-ci, et
    - un élément résonateur (7) réalisé dans un matériau diélectrique et disposé dans la cavité de résonateur (6), où l'élément résonateur (7) est constitué d'une partie centrale (8), espacée des parois (2, 3, 4), et exactement de quatre parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d), s'étendant dans le sens longitudinal à partir de la partie centrale (8), en direction des parois (2, 3, 4), de manière à ce que l'une (10) des deux extrémités longitudinales (10, 11) de chaque partie formant pied allongée (9a, 9b, 9c, 9d) soit reliée directement à la partie centrale (8), et l'autre extrémité longitudinale (11) soit reliée à une seule des parois (2, 3, 4),
    dans lequel une, deux ou trois des quatre parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) constituent un premier ensemble de parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d), et la ou les partie(s) formant pied(s) allongée(s) (9a, 9b, 9c, 9d) restante(s) constitue(nt) un deuxième ensemble de parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d), et toutes les parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) comprises dans le premier ensemble sont reliées à la même paroi (2, 3, 4) et toutes les parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) comprises dans le deuxième ensemble sont reliées à la même paroi (2, 3, 4), caractérisé en ce que
    les parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) comprises dans le premier ensemble sont reliées à une paroi (2, 3, 4) différente de celle des parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) comprises dans le deuxième ensemble, les premier et deuxième ensembles de parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) étant reliés à des parois (2, 3, 4) opposées, et au moins une des deux parois (2, 3, 4) opposées, auxquelles sont reliés les deux ensembles de parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d), comportant une partie élastique qui est adaptée pour exercer une force de ressort sur l'élément résonateur (7), générant une force de serrage pour fixer l'élément résonateur (7) dans la cavité de résonateur (6) et pour s'adapter à la dilatation et à la contraction de l'élément résonateur (7), et
    dans lequel le diamètre maximal de la partie centrale (8) est plus petit que la longueur des parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d).
  2. Résonateur multimode diélectrique selon la revendication 1, dans lequel la cavité de résonateur (6) a la forme d'un prisme droit avec une base polygonale ayant trois ou plus de trois côtés avec des angles aigus ou arrondis, de manière à ce que la pluralité de parois (2, 3, 4) soit constituée de la première paroi (2), de la deuxième paroi (3) et d'un certain nombre de troisièmes parois (4), lequel nombre est égal au nombre de côtés de la base polygonale du prisme droit, chaque troisième paroi (4) s'étendant entre la première paroi (2) et la deuxième paroi (3) et reliant celles-ci.
  3. Résonateur multimode diélectrique selon la revendication 2, dans lequel la cavité de résonateur (6) a une forme cuboïde avec des arêtes aigues ou arrondies, de manière à ce que la pluralité de parois (2, 3, 4) soit constituée de six parois, définissant chacune un côté de la cavité de résonateur cuboïde, englobant quatre troisièmes parois (4) qui s'étendent entre la première paroi (2) et la deuxième paroi (3) et relient celles-ci.
  4. Résonateur multimode diélectrique selon la revendication 1, dans lequel la cavité de résonateur (6) a une forme cylindrique circulaire ou elliptique, avec des arêtes aigues ou arrondies, de manière à ce que la pluralité de parois (2, 3, 4) soit constituée de trois parois englobant une troisième paroi (4) cylindrique qui s'étend entre la première paroi (2) et la deuxième paroi (3) et relie celles-ci.
  5. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'extrémité longitudinale (11) à l'opposé de la partie centrale (8) d'au moins une des parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) est reliée directement à la paroi (2, 3, 4) respective.
  6. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'extrémité longitudinale (11) à l'opposé de la partie centrale (8) d'au moins une des parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) est reliée à la paroi (2, 3, 4) respective par un élément intermédiaire (12) qui est réalisé dans un matériau diélectrique ayant une constante diélectrique qui est plus petite que celle du matériau diélectrique de l'élément résonateur (7).
  7. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, sur la partie centrale (8), chaque partie formant pied allongée (9a, 9b, 9c, 9d) est en contact direct avec au moins une partie formant pied allongée (9a, 9b, 9c, 9d) adjacente.
  8. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'une (9a) des parties formant pieds allongées du premier ensemble de parties formant pieds allongées et l'une des parties formant pieds allongées (9d) du deuxième ensemble de parties formant pieds allongées constituent un premier membre allongé (9a, 8, 9d), et les deux parties formant pieds allongées (9b, 9c) restantes constituent ensemble un deuxième membre allongé (9b, 8, 9c), les premier et deuxième membres allongés se croisant mutuellement, et la partie centrale (8) étant la région d'intersection des deux membres allongés.
  9. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la partie centrale (8) de l'élément résonateur (7) est une partie allongée, et deux des parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) s'étendent à partir d'une extrémité longitudinale de la partie centrale (8), et les deux parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) restantes s'étendent à partir de l'autre extrémité longitudinale de la partie centrale (8).
  10. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément résonateur (7) est plan, de sorte que toutes les parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) s'étendent dans un plan commun.
  11. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le premier ensemble de parties formant pieds allongées s'étend dans un premier plan, et le deuxième ensemble de parties formant pieds allongées s'étend dans un deuxième plan, le premier plan étant perpendiculaire au deuxième plan.
  12. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel toutes les parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) ont la même forme et les mêmes dimensions, ou bien au moins une des parties formant pieds (9a, 9b, 9c, 9d) a une forme différente et/ou des dimensions différentes, comparé aux autres parties formant pieds (9a, 9b, 9c, 9d).
  13. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins une des parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) est rectiligne et/ou au moins une des parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) est incurvée et/ou coudée.
  14. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier ensemble de parties formant pieds allongées comprend exactement une des quatre parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d), et le deuxième ensemble de parties formant pieds allongées comprend les trois parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) restantes.
  15. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans lequel le premier ensemble de parties formant pieds allongées comprend exactement deux des quatre parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d), et le deuxième ensemble de parties formant pieds allongées comprend les deux parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) restantes.
  16. Résonateur multimode diélectrique selon la revendication 15, dans lequel les parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) et la partie centrale (8) sont arrangées et construites de manière à ce que l'élément résonateur (7) supporte une pluralité de modes de résonance orthogonaux, comprenant :
    - un premier mode de résonance, dans lequel le champ électrique est dominant dans et guidé dans seulement une partie formant pied allongée (9b) du premier ensemble de parties formant pieds allongées (9a, 9b), une partie formant pied allongée (9c) du deuxième ensemble de parties formant pieds allongées (9c, 9d), et au moins une portion de la partie centrale (8), où, par rapport à la partie centrale (8), le champ électrique dans une (9b) des parties formant pieds allongées (9b, 9c) est dirigé dans le sens opposé par rapport à l'autre partie formant pied allongée (9c),
    - un deuxième mode de résonance, dans lequel le champ électrique est dominant dans et guidé dans seulement une partie formant pied allongée (9a) du premier ensemble de parties formant pieds allongées (9a, 9b), une partie formant pied allongée (9d) du deuxième ensemble de parties formant pieds allongées (9c, 9d), et au moins une portion de la partie centrale (8), où ces deux parties formant pieds allongées (9a, 9d) sont différentes des parties formant pieds allongées (9b, 9c) dans lesquelles le champ électrique est guidé dans le premier mode de résonance, et où, par rapport à la partie centrale (8), le champ électrique dans une des parties formant pieds allongées (9a) est dirigé dans le sens opposé par rapport à l'autre partie formant pied allongée (9d), et
    - un troisième mode de résonance, dans lequel le champ électrique est dominant dans et guidé dans l'ensemble de l'élément résonateur (7), où, chaque fois dans deux parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) non adjacentes, le champ électrique est dirigé de façon identique par rapport à la partie centrale (8), et le champ électrique est dirigé dans le sens opposé par rapport à la partie centrale (8) dans les deux groupes de parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) non adjacentes, et de manière à ce que
    les fréquences de résonance du premier mode de résonance et du deuxième mode de résonance se situent dans la même bande passante du résonateur multimode diélectrique.
  17. Résonateur multimode diélectrique selon la revendication 16, dans lequel les parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d) et la partie centrale (8) sont arrangées et construites de manière à ce que les fréquences de résonance du premier mode de résonance, du deuxième mode de résonance et du troisième mode de résonance se situent dans la même bande passante du résonateur multimode diélectrique.
  18. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un moyen de couplage d'entrée pour coupler de l'énergie électromagnétique dans l'élément résonateur (7), et/ou un moyen de couplage de sortie pour coupler de l'énergie électromagnétique hors de l'élément résonateur (7).
  19. Résonateur multimode diélectrique selon la revendication 18, dans lequel le moyen de couplage d'entrée et/ou le moyen de couplage de sortie est un moyen de couplage inductif.
  20. Résonateur multimode diélectrique selon la revendication 19, dans lequel le moyen de couplage d'entrée inductif et/ou le moyen de couplage de sortie inductif comporte une tige, un élément en forme de fil ou une plaque électroconducteurs.
  21. Résonateur multimode diélectrique selon la revendication 20, dans lequel le moyen de couplage d'entrée inductif et/ou le moyen de couplage de sortie inductif est arrangé de manière à ce que la distance entre sa tige, son élément en forme de fil ou sa plaque, et l'élément résonateur (7) et/ou sa largeur soit réglable.
  22. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une vis de réglage de fréquence ou de couplage, s'étendant à travers une paroi (2, 3, 4) dans la cavité de résonateur (6), en direction de l'élément résonateur (7), où la distance entre les extrémités terminales des vis d'accord et l'élément résonateur (7) peut être réglée.
  23. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un trou traversant est prévu dans la partie centrale (8) de l'élément résonateur (7).
  24. Résonateur multimode diélectrique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un trou est prévu dans une partie d'une paroi (2, 3, 4) à laquelle est reliée une extrémité longitudinale (11) de l'une des parties formant pieds allongées (9a, 9b, 9c, 9d), lequel trou s'étend dans le sens longitudinal dans la partie formant pied allongée (9a, 9b, 9c, 9d), et où le résonateur multimode diélectrique (1) comprend en outre au moins une vis de réglage de fréquence ou de couplage, s'étendant à travers un tel trou dans une paroi (2, 3, 4) pour entrer dans le trou prévu dans le sens longitudinal dans la partie formant pied allongée (9a, 9b, 9c, 9d) respective, où la longueur sur laquelle la vis d'accord s'étend dans le trou de la partie formant pied allongée (9a, 9b, 9c, 9d) peut être modifiée pour régler ainsi l'élément résonateur.
  25. Filtre hyperfréquence comprenant une pluralité de résonateurs couplés, englobant au moins un des résonateurs diélectriques (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, dans lequel le couplage vers le résonateur diélectrique (1) et/ou à partir du résonateur diélectrique (1), au nombre d'au moins un, avec les résonateurs adjacents est effectué au moyen de boucles de couplage et/ou d'ouvertures de couplage.
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