EP2887450A1 - Filtre hyperfréquence passe bande accordable par rotation relative d'une section d'insert et d'un elément dieléctrique - Google Patents

Filtre hyperfréquence passe bande accordable par rotation relative d'une section d'insert et d'un elément dieléctrique Download PDF

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EP2887450A1
EP2887450A1 EP14198053.2A EP14198053A EP2887450A1 EP 2887450 A1 EP2887450 A1 EP 2887450A1 EP 14198053 A EP14198053 A EP 14198053A EP 2887450 A1 EP2887450 A1 EP 2887450A1
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EP
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filter
insert section
resonator
shape
cavity
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Hussein Ezzedine
Aurélien Perigaud
Olivier Tantot
Nicolas Delhote
Stéphane BILA
Serge Verdeyme
Damien Pacaud
Laetitia Estagerie
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Centre National dEtudes Spatiales CNES
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Thales SA
Original Assignee
Centre National dEtudes Spatiales CNES
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Thales SA
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Publication date
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    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10—Dielectric resonators

Definitions

  • the present invention relates to the field of frequency filters in the field of microwave waves, typically frequencies between 1 GHz to 30 GHz. More particularly, the present invention relates to frequency tunable band pass filters.
  • a microwave wave for example received by a satellite
  • the processing of a microwave wave requires the development of specific components, allowing the propagation, amplification, and filtering of this wave.
  • a microwave received by a satellite must be amplified before being sent back to the ground.
  • This amplification is only possible by separating all the frequencies received into channels, each corresponding to a given frequency band. The amplification is then carried out channel by channel. Channel separation requires the development of bandpass filters.
  • the development of satellites and the increased complexity of the signal processing to be performed, for example a reconfiguration of the channels in flight has led to the need to implement frequency-tunable band pass filters, that is to say, for which it is possible to adjust the central filtering frequency commonly referred to as the tuning frequency of the filter.
  • tunable bandpass filters in the microwave domain is the use of passive semiconductor components, such as PIN diodes, continuously variable capacitors, or capacitive switches.
  • passive semiconductor components such as PIN diodes, continuously variable capacitors, or capacitive switches.
  • MEMS micro electromechanical systems
  • filters typically comprise an at least partially closed cavity, comprising a conducting wall (typically metallic, for example aluminum or invar) in which is disposed a dielectric element, typically of round or square shape (the dielectric material is typically zirconia, alumina or BMT).
  • An input excitation means introduces the wave into the cavity (for example a coaxial cable terminated by an electric probe or an iris-coupled waveguide) and an output excitation means of the same nature bring the wave out of the cavity.
  • a bandpass filter allows the propagation of a wave over a certain frequency range and attenuates this wave for the other frequencies. This defines a bandwidth and a central frequency of the filter.
  • a bandpass filter For frequencies around its center frequency, a bandpass filter has high transmission and low reflection.
  • the bandwidth of the filter is characterized in different ways depending on the nature of the filter.
  • Parameter S is a parameter that accounts for filter performance in terms of reflection and transmission.
  • S11, or S22 corresponds to a measurement of the reflection and S12, or S21, to a measurement of the transmission.
  • a filter performs a filtering function. This function can generally be approximated via mathematical models (functions of Chebychev, Bessel, ). These functions are usually based on polynomial relationships.
  • the filter bandwidth is determined at S11 (or S22) equiondulation, for example at 15 dB or 20 dB of reduction. reflection on its out-of-band level.
  • the band For a filter performing a Bessel type function, the band is taken at -3dB (when S21 crosses S11 if the filter has negligible losses).
  • a filter typically comprises at least one resonator comprising the metal cavity and the dielectric element.
  • a resonance mode of the filter corresponds to a particular distribution of the electromagnetic field which is excited at a particular frequency.
  • these filters may be composed of a plurality of resonators coupled together.
  • the central frequency and the filter bandwidth depend both on the geometry of the cavities and the dielectric elements, as well as the coupling of the resonators with each other as well as couplings with the input and output excitation means of the filter.
  • Coupling means are for example openings or slots called iris, electrical or magnetic probes or microwave lines.
  • the filter passes a signal whose frequency is in the bandwidth, but the signal is nevertheless attenuated by the losses of the filter.
  • the tuning of the filter making it possible to obtain a transmission maximum for a given frequency band is very difficult to produce and depends on all the parameters of the filter. It is moreover dependent on the temperature.
  • the resonant frequencies of the filter resonators can be very slightly modified by means of metal screws, but this process is carried out empirically, is very expensive in time and allows only a very low frequency tunability, typically of the order of a few%.
  • the objective is not the tunability but the obtaining of a precise value of the central frequency, and it is desired to obtain a reduced sensitivity of the frequency of each resonator with respect to the depth of the screw.
  • the circular or square symmetry of the resonators simplifies the design of the filter.
  • a resonator has, according to its geometry, one or more resonance modes, each characterized by a particular (remarkable) distribution of the electromagnetic field causing a resonance of the microwave wave in the structure at a partocular frequency.
  • resonance modes TE for Electric Transverse or H in English terminology
  • TM for Magnetic Transverse or E in English terminology
  • the figure 1 describes by way of example the resonance frequencies of the different modes for an empty circular cavity as a function of the dimensions of the cavity (diameter D and height H).
  • resonator filters operating in several modes are known in the art.
  • filters operating in a dual mode (“dual mode filter" in English terminology) are known.
  • These modes have two perpendicular polarizations X and Y having a remarkable and specific distribution of the electromagnetic field in the cavity: the distributions of the electromagnetic fields corresponding to the two polarizations are orthogonal and are deduced from each other by a rotation of 90 ° around an axis of symmetry of the resonator. If the symmetry of the resonator is perfect, the two orthogonal polarizations have the same resonance frequency and are not coupled.
  • the coupling between polarizations is obtained by breaking the symmetry, for example by introducing a discontinuity (perturbation) at 45 ° of the X and Y polarization axes, typically using metal screws.
  • the resonance frequencies can be tuned (possibly on different frequencies) by introducing discontinuities (disturbances) in the polarization axes (X and Y).
  • the two polarizations X and Y of a dual mode can resonate at the same frequency (symmetry along the axes of polarization) or two slightly different frequency (asymmetry along the axes of polarization).
  • the dual modes thus make it possible to produce two electrical resonances in a single resonant element.
  • Several modes having these particular field distributions can be used.
  • the dual modes TE11n (H11n) are widely used in cavity filters because they lead to a good compromise between a high quality factor (especially as the index n is large), a small footprint (divided by 2 by using dual modes) and a high frequency isolation compared to other resonance modes (which we do not want to couple to ensure the proper operation of the filter).
  • the object of the present invention is to provide cavity type filters with dielectric elements, which are compact, tunable at central frequency, and do not have the aforementioned drawbacks (quality factor and RF losses degraded by tunability, poor power handling). .).
  • At least one of the shape of the insert section and the shape of the element comprises at least two orthogonal planes of symmetry intersecting along the Z axis.
  • the shape of the insert section and the shape of the element each comprise at least two orthogonal planes of symmetry S1, S3, Si1, Si3 intersecting along the axis Z.
  • the first position is such that the symmetry planes of the insert section coincide with the plane of symmetry of the element to 10 °.
  • at least one of the shape of the insert section and the shape of the element has four symmetry planes S1, S2, S3, S4, Si1, Si2, Si3, Si4, two planes of symmetry consecutive being separated by an angle of 45 °, and intersecting along the Z axis.
  • the shape of the insert section and the shape of the element has concavities and / or convexities whose extrema are located in the vicinity of axes of symmetry.
  • the substantially cylindrical shape has a guide curve chosen from a circle, a square.
  • a resonant mode of the resonator is of the type H113 having three maximas of the electric field in said cavity along the axis Z.
  • the resonator further comprises rotation means adapted to perform said rotation.
  • the insert section is movable relative to the conductive wall.
  • the movable insert section comprises a movable adjustment ring.
  • the dielectric element is movable relative to the conductive wall.
  • the rotation means comprise a rod integral with the dielectric element and comprising a dielectric material.
  • the filter comprises a plurality of resonators and coupling means adapted to couple together two consecutive resonators.
  • the filter further comprises connecting means adapted to equalize the respective rotations of the rotation means of the resonators.
  • the connecting means comprise said rod integral with a plurality of elements arranged along the rod.
  • the invention relates to a microwave circuit comprising at least one filter according to the invention.
  • the invention consists in producing a tunable bandpass filter in central frequency of "dual mode" type from a rotation of different elements composing the filter.
  • the filter comprises at least one resonator R, each resonator comprising a cavity 30 having a conductive wall, typically metallic, substantially cylindrical along an axis Z, and at least one dielectric element disposed inside the cavity,
  • the figure 2 describes a cross section of a resonator R of the filter according to the invention in a plane perpendicular to the axis Z.
  • the filter operates in a dual mode ("dual mode filter"), which means that the resonator resonates on two perpendicular polarizations called X and Y which respectively have distributions of the electromagnetic field in the cavity 30 being deduced one of the another by a rotation of 90 °. Both polarizations may resonate at the same frequency or at slightly different frequencies. In the latter case the frequency response of the filter is asymmetrical. In addition, the symmetry of the mode can be slightly broken to couple the two polarizations (see below).
  • the wall of the cavity is generally cylindrical but comprises a specific section, called insert section 20, facing the element 21, that is to say corresponding to the part of the wall substantially “facing" to the element in the cavity 30.
  • the insert section 20 has a shape 10 different from the shape of a section of the same wall not located opposite the element.
  • it is the shape of the inner wall of the cavity that has a specific shape.
  • the wall of the cavity has a cylindrical shape of revolution, but the shape of the insert section 10 differs from the circle.
  • the insert section 20 and the element 21 are able to rotate relative to each other along the axis Z so as to define at least a first relative position P1 and a second relative position P2 differing from one another. an angle substantially equal to 45 ° to 20 °.
  • the figure 2a describes the resonator according to the first position P1 and the figure 2b describes the resonator according to the second relative position P2.
  • the relative angle between the element and the insert section varies from about 45 ° +/- 20 ° between the two positions.
  • the relative angle is between 25 ° and 65 °.
  • the relative angle is between 45 ° +/- 10 °, ie between 35 ° and 55 °.
  • the contours of the insert section and the element are adapted so that the first position P1 corresponds to a resonator geometry resonating at a first central frequency f1, and the second position P2 corresponds to a resonator geometry resonating according to a second center frequency f2.
  • the relative rotation of the element relative to the insert section makes it possible to modify the central frequency of the filter according to the invention, according to at least two central frequency values f1 and f2, which is suitable for applications of the type "Channel jump".
  • Such an effect is obtained by varying the capacitive effect induced by the rotation, as described below.
  • a filter according to the invention thus has many advantages.
  • the filter is both dual, with all the associated benefits such as compactness, and tunable.
  • RF performance is not significantly degraded by frequency change, and quality factor Q is also not substantially degraded compared with those conventionally obtained with resonant cavities, among others due to the limited impact of the dielectric element 21 on the losses of the filter.
  • a factor Q> 10000 is obtained for a filter according to the invention, whereas the other known tuning solutions, either are not applicable to the production of a dual mode filter, or strongly degrade the losses compared to a filter without a tuning element.
  • it has a narrow band (see below for an example of performance as a function of frequency).
  • the filter is capable of supporting a high power microwave signal, typically greater than 150W. These levels of power withstand are totally unimaginable with semiconductor components or MEMS. According to one embodiment, when only one of the two forms has two planes of orthogonal symmetries, the shape with these planes is fixed.
  • the resonator of the filter according to the invention further comprises rotation means adapted to perform the rotation.
  • a filter according to the invention has an insert section or an element having properties of particular symmetry allowing the filter to optimally fill the desired function.
  • the shape of the insert section 20 and the shape of the element 21 comprises at least two orthogonal planes of symmetry intersecting along the Z axis.
  • the shape 11 of the element 21 that is to say the outer contour of the element in a section perpendicular to the Z axis, which comprises at least two orthogonal planes of symmetry Si1 and Si3, intersecting along the Z axis, schematized along two lines in solid lines in the sectional diagrams of Figures 2a and 2b .
  • the angle of rotation can be referenced for example with respect to the axes S1 and Si1, but it is the relative angle between the element and the insert section that varies by about 45 ° +/- 20 ° between the two positions.
  • Figure 3 illustrates another variant of geometry of the shape of the insert section and the shape of the element.
  • figure 3a describes the resonator according to the first position P1 and the figure 3b describes the resonator according to the second relative position P2.
  • the form 10 of the insert section 20 that is to say the perimeter of the wall in a section facing the element (preferably the inner perimeter) comprises at least two orthogonal planes of symmetry S1 and S3 intersecting along the Z axis, schematized along two dotted lines in the sectional diagrams of Figures 3a and 3b .
  • the shape of the insert section 10 is understood to mean the overall shape, leaving out fine adjustment elements, such as 45 ° screws (not shown), locally introducing a slight asymmetry to couple the two polarizations to one another.
  • the shape 21 of the element 11 also has two planes of symmetries Si1 and Si3.
  • the form 10 of the insert section 20 and the shape 11 of the element 21 each comprise at least two orthogonal planes of symmetry, respectively (S1, S3) and (Si1, Si3), intersecting with each other. Z axis.
  • the first position P1 is such that the symmetry planes S1 and S3 of the insert section 20 coincide with the Si1 Si3 symmetry planes of the element 21 to 10 °, as illustrated figure 3 .
  • the form 10 of the insert section 20 and / or the shape 11 of the element 21 has four symmetry planes called S1, S2, S3 and S4 for the insert section and Si1, Si2, Si3 and Si4 for the element, two consecutive planes of symmetry being separated by an angle of 45 °, and intersecting along the Z axis.
  • This geometry also allows a calculation of optimization of the dual mode filter simpler and faster, with a simplified design of the filter structure.
  • the figure 4 is a sectional view perpendicular to the Z axis, and the figure 5 a perspective view, to visualize the insert section 20.
  • the Figures 4a and 5a describe the resonator R according to the first position P1 and the Figures 4a and 4b describe the resonator R according to the second relative position P2.
  • the Figures 4 and 5 also illustrate a first variant in which it is the insert section 20 which is movable relative to the element 21, Preferably the insert section is also movable relative to the conductive wall 50 of the resonator R, in order to preserve the continuity of the wall 50.
  • a rotational insert section is then disposed inside the cavity 30.
  • the shape of the insert section is obtained by adding metal parts 51 (which are for example convexities).
  • the insert section corresponds to a setting ring made mobile.
  • the radius of the ring is variable so the perturbation seen by the two polarizations X and Y is different in the positions P1 and P2 (see below).
  • the adjusting ring is made mobile by means of a rotary joint in order to maintain the electrical continuity between the fixed part and the mobile part.
  • the structure of the element and the insert section in the Z direction is homogeneous. This homogeneity corresponds to a preferred embodiment because it is simpler to carry out, but the Z structure could also be variable.
  • a cylindrical surface is defined by a guide curve described by a straight line called generatrix of the cylinder.
  • the guiding curve of the wall of the Filter according to the invention is preferably a circle or a square, for reasons of intrinsic symmetry of this type of cavity and ease of design and manufacture.
  • a dual mode is established preferentially according to certain particular modes of cavity, thus corresponding to preferred embodiments of the invention.
  • FIGs 6, 7 and 8 illustrate alternative forms of insert section 10 and element 11 and relative rotation relative to each other of a resonator according to the invention.
  • concavities 80 views of the interior of the cavity locally increase the distance between the element and the metal wall.
  • the shape of the insert section and / or the shape of the element has concavities and / or convexities whose extrema are located in the vicinity of axes of symmetry of the resonator.
  • the insert section in the vicinity of the planes of symmetry (S1, S2, S3, S4).
  • the element in the vicinity of the planes of symmetry (Si1, Si2, Si3, Si4).
  • This embodiment is of course compatible with a system comprising only two planes of symmetry, as illustrated. Figures 2 and 3 .
  • the figure 9 illustrates the variations of the electric field of one of the resonant (X or Y) polarizations in the cavity of the resonator of the Figures 4-5 .
  • the figure 9a describes the resonator R according to the first relative position P1 and the figure 9b describes the resonator R according to the second relative position P2, for which the insert section 20 has rotated 45 ° relative to the element 21.
  • the dashed areas referenced 90 illustrate the areas for which the electric field has a maximum.
  • the electric field is concentrated between the points of the element and the convexities / excrescences 51 of the insert section.
  • this electric field is concentrated between the edges of the element and the convexities 51.
  • the modification of the resonance frequency of the filter is obtained by varying the capacitive effect between the insert 21 and the insert section 20.
  • a parallel association resistance-capacitance-inductance resonator RLC
  • This circuit has a resonance frequency function of the product L.C.
  • the capacitive effect induced by the presence of a dielectric element is a function of its geometry and the characteristics of the material that composes it (dielectric permittivity), but also of the resonance mode (in particular of the associated distribution of the electromagnetic field).
  • the electromagnetic field is influenced only by a part of the element.
  • a variation of the shape of the element in areas of high amplitude of the electric field changes the capacitive effect of the resonator.
  • the contrast obtained on the capacitive effect is maximized when this variation is localized on a maximum of electric field.
  • the effect In the case of a dual mode filter, the effect must be generally the same on each polarization to obtain the same frequency shift for both polarizations.
  • the filter comprises a plurality of resonators and coupling means adapted to couple together two consecutive resonators.
  • the Figure 10 ( Figure 10a position P1, figure 10b position P2) illustrates a filter 100 comprising two resonators R1 and R2 each comprising a cavity 102 and 103, and a dielectric element 106, 107, the resonators being coupled to each other by means of a coupling means 101, here an iris . of the input and exit means 104 and 105 enable the microwave respectively to enter and exit the filter.
  • the cylindrical metal wall 50 is in this example common to both cavities, and the coupling is made by the bottom.
  • the filter according to the invention is of course compatible with a lateral coupling, as illustrated figure 11 .
  • the filter 100 of the figure 10 comprises two cavities, each resonating on two polarizations, and thus constitutes a filter called "4 poles".
  • the invention is of course compatible with 3 cavities (or more), to obtain a narrower bandwidth, as illustrated figure 12
  • the element is movable relative to the conductive wall and relative to the insert section which is fixed.
  • the rotation means comprise a rod 120 of dielectric material integral with the element, or a plurality of elements when the structure of the cavities allows it, such as on the figure 12 .
  • the coupling is made by the bottom, the successive elements are thus aligned along the same axis and can be all integral with the same rod.
  • This geometry has the advantage of allowing control of all the rotations of the plurality of elements with the same element. This geometry is of course compatible with a lateral coupling, rather than the bottom as illustrated figure 14 .
  • the filter further comprises connecting means adapted to equalize the respective rotations of the rotation means of the resonators.
  • the rod is also a connecting means.
  • the rotation means may also comprise a stepping motor for controlling the rotation of the elements, in the case where a reconfiguration of the filter must be carried out in flight for example.
  • the invention also relates to a microwave circuit comprising at least one filter according to the invention.

Landscapes

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

Abstract

L'invention concerne un filtre passe bande pour onde hyperfréquence accordable en fréquence, comprenant au moins un résonateur ®, -chaque résonateur comprenant une cavité (30) présentant une paroi conductrice (50) sensiblement cylindrique le long d'un axe Z, et au moins un élément diélectrique disposé à l'intérieur de la cavité, -ledit résonateur résonant sur deux polarisations perpendiculaires présentant respectivement des répartitions du champ électromagnétique dans la cavité se déduisant l'une de l'autre par une rotation de 90° et selon une même fréquence, -la paroi de la cavité (50) comprenant une section d'insert (20) en regard dudit élément présentant une forme différente d'une section non située en regard de l'élément, -la section d'insert (20) et l'élément étant aptes à effectuer une rotation l'un par rapport à l'autre selon l'axe Z de manière à définir au moins une première (P1) et une deuxième positions relatives différant d'un angle sensiblement égal à 45° à 20° près.

Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • La présente invention concerne le domaine des filtres en fréquence dans le domaine des ondes hyperfréquences, typiquement de fréquences comprises entre 1 GHz à 30GHz. Plus particulièrement la présente invention concerne les filtres passe bande accordables en fréquence.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • Le traitement d'une onde hyperfréquence, par exemple reçue par un satellite, nécessite le développement de composants spécifiques, permettant la propagation, l'amplification, et le filtrage de cette onde.
    Par exemple une onde hyperfréquence reçue par un satellite doit être amplifiée avant d'être renvoyée vers le sol. Cette amplification n'est possible qu'en séparant l'ensemble des fréquences reçues en canaux, correspondant chacun à une bande de fréquence donnée. L'amplification est alors réalisée canal par canal. La séparation des canaux nécessite le développement de filtres passe-bandes.
    Le développement des satellites et la complexité accrue du traitement du signal à effectuer, par exemple une reconfiguration des canaux en vol, a conduit à la nécessité de mettre en oeuvre de filtres passe bande accordables en fréquence, c'est-à-dire pour lesquels il est possible de régler la fréquence centrale de filtrage couramment dénommée fréquence d'accord du filtre.
  • Une des technologies connues de filtres passe-bande accordables dans le domaine des ondes hyperfréquence est l'utilisation de composants semi-conducteurs passifs, tel que des diodes PIN, des capacités continument variables ou des commutateurs capacitifs. Une autre technologie est l'utilisation de MEMS (pour micro systèmes électromécaniques) de type ohmiques ou capacitifs.
  • Ces technologies sont complexes, consommatrices d'énergie électrique et peu fiables. Ces solutions sont également limitées au niveau de la puissance de signal traité. De plus l'accordabilité en fréquence a pour conséquence une dégradation significative des performances du filtre, tel que son facteur de qualité Q. Enfin, les pertes RF (bande réalisée, « Return Loss », pertes d'insertion etc..) sont dégradées par le changement de fréquence.
  • Par ailleurs, la technologie des filtres à base d'éléments diélectriques est connue. Elle permet de réaliser des filtres passe bande non accordables.
    Ces filtres comprennent typiquement une cavité au moins partiellement fermée, comprenant une paroi conductrice (typiquement métallique par exemple en aluminium ou en invar) dans laquelle est disposé un élément diélectrique, typiquement de forme ronde ou carrée (le matériau diélectrique est typiquement de la zircone, de l'alumine ou du BMT).
    Un moyen d'excitation d'entrée introduit l'onde dans la cavité (par exemple un câble coaxial terminé par une sonde électrique ou un guide d'onde couplé par un iris) et un moyen d'excitation de sortie de même nature permet de faire sortir l'onde de la cavité.
    Un filtre passe-bande permet la propagation d'une onde sur une certaine plage de fréquence et atténue cette onde pour les autres fréquences. On définit ainsi une bande passante et une fréquence centrale du filtre. Pour des fréquences autour de sa fréquence centrale, un filtre passe-bande présente une transmission élevée et une réflexion faible.
    La bande passante du filtre est caractérisée de différentes manières suivant la nature du filtre.
    Le paramètre S est un paramètre qui rend compte des performances du filtre en termes de réflexion et de transmission. S11, ou S22, correspond à une mesure de la réflexion et S12, ou S21, à une mesure de la transmission.
    Un filtre réalise une fonction de filtrage. Cette fonction peut généralement s'approximer via des modèles mathématiques (fonctions de Chebychev, de Bessel, ...). Ces fonctions sont généralement fondées sur des rapports de polynômes.
    Pour un filtre réalisant une fonction de filtrage de type Chebychev ou Chebychev généralisé, la bande passante du filtre est déterminée à équiondulation du S11 (ou S22), par exemple à 15dB ou 20 dB de réduction de la réflexion par rapport à son niveau hors bande. Pour un filtre réalisant une fonction de type Bessel, on prend la bande à -3dB (lorsque S21 croise S11 si le filtre présente des pertes négligeables).
  • Un filtre comprend typiquement au moins un résonateur comprenant la cavité métallique et l'élément diélectrique. Un mode de résonance du filtre correspond à une distribution particulière du champ électromagnétique qui est excité à une fréquence particulière.
    Afin d'augmenter leur sélectivité, c'est-à-dire leur capacité à atténuer le signal hors de la bande passante, ces filtres peuvent être composés d'une pluralité de résonateurs couplés entre eux.
    La fréquence centrale et la bande passante du filtre dépendent à la fois de la géométrie des cavités et des éléments diélectriques, ainsi que du couplage des résonateurs entre eux ainsi que des couplages aux moyens d'excitation d'entrée et de sortie du filtre. Des moyens de couplages sont par exemple des ouvertures ou fentes dénommées iris, des sondes électriques ou magnétiques ou des lignes hyperfréquence.
    Le filtre laisse passer un signal dont la fréquence est située dans la bande passante, mais le signal est néanmoins atténué par les pertes du filtre.
    L'accord du filtre permettant d'obtenir un maxima de transmission pour une bande de fréquence donnée est très délicat à réaliser et dépend de l'ensemble des paramètres du filtre. Il est de plus dépendant de la température.
    Afin d'effectuer un réglage du filtre pour obtenir une fréquence centrale précise du filtre, les fréquences de résonance des résonateurs du filtre peuvent être très légèrement modifiée à l'aide de vis métalliques, mais ce procédé effectué de manière empirique, est très couteux en temps et ne permet qu'une très faible accordabilité en fréquence, typiquement de l'ordre de quelques %. Dans ce cas, l'objectif n'est pas l'accordabilité mais l'obtention d'une valeur précise de la fréquence centrale, et l'on souhaite obtenir une sensibilité réduite de la fréquence de chaque résonateur vis-à-vis de la profondeur de la vis.
    La symétrie circulaire ou carrée des résonateurs simplifie la conception du filtre.
  • De manière générale un résonateur présente selon sa géométrie un ou plusieurs modes de résonnance caractérisés chacun par une distribution particulière (remarquable) du champ électromagnétique entrainant une résonance de l'onde hyperfréquence dans la structure à une fréquence partoculière. Par exemple des modes de résonance TE (pour Transverse Electrique ou H en terminologie anglo-saxonne) ou TM (pour Transverse Magnétique ou E en terminologie anglo-saxonne) présentant un certains nombres de maximas d'énergie repérés par des indices, peuvent être excités dans le résonateur à différentes fréquences. La figure 1 décrit à titre d'exemple les fréquences de résonance des différents modes pour une cavité circulaire vide en fonction des dimensions de la cavité (diamètre D et hauteur H ).
  • Pour optimiser la compacité des filtres, des filtres résonateurs fonctionnant sur plusieurs modes (typiquement 2 ou 3) sont connus de la technique. En particulier, les filtres fonctionnant selon un mode dual (« dual mode filter » en terminologie anglo-saxonne) sont connus. Ces modes présentent deux polarisations perpendiculaires X et Y présentant une répartition remarquable et spécifique du champ électromagnétique dans la cavité: les répartitions des champs électromagnétiques correspondant aux deux polarisations sont orthogonales et se déduisent l'une de l'autre par une rotation de 90° autour d'un axe de symétrie du résonateur.
    Si la symétrie du résonateur est parfaite, les deux polarisations orthogonales possèdent la même fréquence de résonance et ne sont pas couplées. Le couplage entre polarisations est obtenu en rompant la symétrie, par exemple en introduisant une discontinuité (perturbation) à 45° des axes de polarisation X et Y, typiquement à l'aide de vis métalliques.
    De plus, les fréquences de résonance peuvent être accordées (éventuellement sur des fréquences différentes) en introduisant des discontinuités (perturbations) dans les axes de polarisation (X et Y).
    Ainsi les deux polarisations X et Y d'un mode dual peuvent résonner selon une même fréquence (symétrie selon les axes de polarisation) ou selon deux fréquence légèrement différentes (dissymétrie selon les axes de polarisation).
  • Les modes duaux permettent ainsi de réaliser deux résonances électriques dans un élément résonant unique. Plusieurs modes possédant ces distributions de champ particulières peuvent être utilisés. Par exemple les modes duaux TE11n (H11n) sont très utilisés dans les filtres à cavités car ils aboutissent à un bon compromis entre un fort facteur de qualité (d'autant plus que l'indice n est grand), un encombrement réduit (divisé par 2 en employant des modes duaux) et une isolation fréquentielle importante par rapport aux autres modes de résonances (que l'on ne souhaite pas coupler pour assurer le bon fonctionnement du filtre).
    • BUT DE L'INVENTION
  • La présente invention a pour but de réaliser des filtres de type cavité à éléments diélectriques, compacts, accordables en fréquence centrale, et ne présentant pas les inconvénients précités (facteur de qualité et pertes RF dégradés par l'accordabilité, mauvaise tenue en puissance...).
    • DESCRIPTION DE L'INVENTION
  • A cet effet l'invention a pour objet un filtre passe bande pour onde hyperfréquence accordable en fréquence, comprenant au moins un résonateur,
    • chaque résonateur comprenant une cavité présentant une paroi conductrice sensiblement cylindrique le long d'un axe Z, et au moins un élément diélectrique disposé à l'intérieur de la cavité,
    • le résonateur résonant sur deux polarisations perpendiculaires présentant respectivement des répartitions du champ électromagnétique dans la cavité se déduisant l'une de l'autre par une rotation de 90°,
    • la paroi de la cavité comprenant une section d'insert en regard de l'élément présentant une forme différente d'une section non située en regard de l'élément,
    • la section d'insert et l'élément étant aptes à effectuer une rotation l'un par rapport à l'autre selon l'axe Z de manière à définir au moins une première et une deuxième positions relatives différant d'un angle sensiblement égal à 45° à 20° près.
  • Selon un mode de réalisation, au moins une forme parmi la forme de la section d'insert et la forme de l'élément comprend au moins deux plans orthogonaux de symétrie se coupant selon l'axe Z.
    Avantageusement, la forme de la section d'insert et la forme de l'élément comprennent chacune au moins deux plans orthogonaux de symétrie S1, S3, Si1, Si3 se coupant selon l'axe Z.
    Avantageusement, la première position est telle que les plans de symétrie de la section d'insert coïncident avec les plans de symétrie de l'élément à 10° près.
    Selon un mode de réalisation au moins une forme parmi la forme de la section d'insert et la forme de l'élément présente quatre plans de symétrie S1, S2, S3, S4, Si1, Si2, Si3, Si4, deux plans de symétrie consécutifs étant séparés d'un angle de 45°, et se coupant selon l'axe Z.
    Avantageusement, au moins une forme parmi la forme de la section d'insert et la forme de l'élément présente des concavités et/ou des convexités dont les extrema sont situés au voisinage d'axes de symétries. Préférentiellement, la forme sensiblement cylindrique présente une courbe directrice choisie parmi un cercle, un carré.
    Préférentiellement ; un mode de résonnance du résonateur est du type H113 présentant trois maximas du champ électrique dans ladite cavité le long de l'axe Z.
    En variante, le résonateur comprend en outre des moyens de rotation apte à réaliser ladite rotation.
    Selon un mode réalisation, la section d'insert est mobile par rapport à la paroi conductrice.
    Préférentiellement, la section d'insert mobile comprend une bague de réglage mobile.
    Selon un mode de réalisation l'élément diélectrique est mobile par rapport à la paroi conductrice.
    Avantageusement, les moyens de rotation comprennent une tige solidaire de l'élément diélectrique et comprenant un matériau diélectrique.
    Selon un mode de réalisation, le filtre comprend une pluralité de résonateurs et des moyens de couplage adaptés pour coupler entre eux deux résonateurs consécutifs.
    Préférentiellement, le filtre comprend en outre des moyens de liaison adaptés pour égaliser les rotations respectives des moyens de rotation des résonateurs.
    Avantageusement, les moyens de liaison comprennent ladite tige solidaire d'une pluralité d'éléments disposés le long de la tige.
    Selon un autre aspect, l'invention concerne un circuit hyperfréquence comprenant au moins un filtre selon l'invention.
  • D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
    • La figure 1 illustre les modes de résonnance d'une cavité circulaire vide.
    • La figure 2 décrit un filtre selon une variante de l'invention selon une coupe transversale.
    • La figure 3 décrit un filtre selon une autre variante de l'invention selon une coupe transversale.
    • La figure 4 décrit un filtre selon une variante préférée de l'invention comprenant au moins quatre plans orthogonaux de symétrie. La figure 4a décrit le résonateur du filtre selon une première position P1 et la figure 4b décrit le résonateur du filtre selon une deuxième position relative P2.
    • La figure 5 décrit le filtre de la figure 4 vu en perspective. La figure 5a décrit le résonateur du filtre selon une première position P1 et la figure 5b décrit le résonateur du filtre selon une deuxième position relative P2.
    • La figure 6 illustre une variante de forme de section d'insert et d'élément selon l'invention (6a position P1, 6b position P2)
    • La figure 7 illustre une autre variante de forme de section d'insert et d'élément selon l'invention (7a position P1, 7b position P2)
    • La figure 8 illustre une autre variante de forme de section d'insert et d'élément selon l'invention (8a position P1, 8b position P2)
    • La figure 9 illustre les variations du champ électrique d'une polarisation résonant dans la cavité du résonateur du filtre selon l'invention.
    • La figure 10 illustre un filtre comprenant deux résonateurs comprenant chacun une cavité et un élément diélectrique, les résonateurs étant couplés entre eux à l'aide d'un moyen de couplage (figure 10a position P1, figure 10b position P2).
    • La figure 11 illustre un filtre selon l'invention présentant des moyens d'entrée et de sortie réalisant un couplage latéral.
    • La figure 12 illustre un filtre comprenant trois résonateurs (OK ?).
    • La figure 13 illustre le comportement fréquentiel du filtre de la figure 10.
    • La figure 14 décrit une deuxième variante de l'invention selon laquelle l'élément est mobile par rapport à la paroi conductrice.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
  • L'invention consiste à réaliser un filtre passe bande accordable en fréquence centrale de type « mode dual » à partir d'une rotation de différents éléments composant le filtre. Le filtre comprend au moins un résonateur R, chaque résonateur comprenant une cavité 30 présentant une paroi conductrice, typiquement métallique, sensiblement cylindrique le long d'un axe Z, et au moins un élément diélectrique disposé à l'intérieur de la cavité,
  • La figure 2, décrit une coupe transversale d'un résonateur R du filtre selon l'invention dans un plan perpendiculaire à l'axe Z.
  • Le filtre fonctionne sur un mode dual (« dual mode filter »), ce qui signifie que le résonateur résonne sur deux polarisations perpendiculaires dénommées X et Y qui présentent respectivement des répartitions du champ électromagnétique dans la cavité 30 se déduisant l'une de l'autre par une rotation de 90°.
    Les deux polarisations peuvent résonner à la même fréquence ou à des fréquences légèrement différentes. Dans ce dernier cas la réponse en fréquence du filtre est dissymétrique.
    Par ailleurs, la symétrie du mode peut être légèrement rompue pour coupler les deux polarisations (voir plus loin).
    Dans la cavité 30 est disposé au moins un élément diélectrique 21.
    La paroi de la cavité est globalement cylindrique mais comprend une section spécifique, dénommée section d'insert 20, située en regard de l'élément 21, c'est-à-dire correspondant à la partie de la paroi faisant sensiblement « face » à l'élément dans la cavité 30. La section d'insert 20 présente une forme 10 différente de la forme d'une section de cette même paroi non située en regard de l'élément. Préférentiellement, c'est la forme de la paroi intérieure de la cavité qui présente une forme spécifique.
    Par exemple sur les figures 2a et 2b, la paroi de la cavité présente une forme cylindrique de révolution, mais la forme de la section d'insert 10 diffère du cercle.
    La section d'insert 20 et l'élément 21 sont aptes à effectuer une rotation l'un par rapport à l'autre selon l'axe Z de manière à définir au moins une première position relative P1 et une deuxième position relative P2 différant d'un angle sensiblement égal à 45° à 20° près. La figure 2a décrit le résonateur selon la première position P1 et la figure 2b décrit le résonateur selon la deuxième position relative P2. L'angle relatif entre l'élément et la section d'insert varie d'environ 45° +/-20° entre les deux positions. Ainsi l'angle relatif est compris entre 25° et 65°. Préférentiellement, l'angle relatif est compris entre 45° +/-10°, soit compris entre 35° et 55°.
    Les contours de la section d'insert et l'élément sont adaptés de sorte que la première positon P1 correspond à une géométrie de résonateur résonnant selon une première fréquence centrale f1, et la deuxième position P2 correspond à une géométrie de résonateur résonnant selon une deuxième fréquence centrale f2. Ainsi la rotation relative de l'élément par rapport à la section d'insert permet de modifier la fréquence centrale du filtre selon l'invention, selon au moins deux valeurs f1 et f2 de fréquence centrale, ce qui est adapté pour des applications de type « saut de canal ». Un tel effet est obtenu par variation de l'effet capacitif induit par la rotation, comme décrit plus loin.
  • Un filtre selon l'invention présente ainsi de nombreux avantages. Le filtre est à la fois dual, avec tous les avantages associés tel la compacité, et accordable. Les performances RF ne sont pas sensiblement dégradées par le changement de fréquence, et le facteur de qualité Q n'est pas non plus sensiblement dégradé comparé avec ceux classiquement obtenus avec des cavités résonantes, entre autre du fait de l'impact limité de l'élément diélectrique 21 sur les pertes du filtre. Typiquement un facteur Q>10000 est obtenu pour un filtre selon l'invention, alors que les autres solutions d'accord connues, soit ne sont pas applicables à la réalisation d'un filtre à mode dual, soit dégradent fortement les pertes par rapport à un filtre sans élément d'accord.
    En outre, il présente une bande étroite (voir plus loin un exemple de performance en fonction de la fréquence). De plus, le filtre est capable de supporter un signal hyperfréquence de puissance élevée, typiquement supérieure à 150W. Ces niveaux de tenue de puissance sont totalement inenvisageables avec des composants semi-conducteurs ou des MEMS. Selon un mode de réalisation, lorsqu'une seule des deux formes présente deux plans de symétries orthogonaux, la forme présentant ces plans est fixe.
  • Préférentiellement, le résonateur du filtre selon l'invention comprend en outre des moyens de rotation apte à réaliser la rotation.
  • Préférentiellement, un filtre selon l'invention présente une section d'insert ou un élément présentant des propriétés de symétrie particulière permettant au filtre de remplir de manière optimale la fonction souhaitée.
    Ainsi au moins une forme parmi la forme 10 de la section d'insert 20 et la forme 11 de l'élément 21 comprend au moins deux plans orthogonaux de symétrie se coupant selon l'axe Z.
    Sur la figure 2 à titre d'exemple c'est la forme 11 de l'élément 21, c'est-à-dire le contour extérieur de l'élément selon une section perpendiculaire à l'axe Z, qui comprend au moins deux plans orthogonaux de symétrie Si1 et Si3, se coupant selon l'axe Z, schématisés selon deux droites en traits pleins dans les schémas en coupe des figures 2a et 2b. L'angle de rotation peut être référencé par exemple par rapport aux axes S1 et Si1, mais c'est l'angle relatif entre l'élément et la section d'insert qui varie d'environ 45° +/-20° entre les deux positions.
  • La figure 3 (figures 3a et 3b) illustre une autre variante de géométrie de la forme 10 de la section d'insert 20 et de la forme 11 de l'élément 21. La figure 3a décrit le résonateur selon la première position P1 et la figure 3b décrit le résonateur selon la deuxième position relative P2.
    Sur la figure 3 la forme 10 de la section d'insert 20, c'est-à-dire le périmètre de la paroi selon une section en regard de l'élément (préférentiellement le périmètre intérieur) comprend au moins deux plans orthogonaux de symétrie S1 et S3 se coupant selon l'axe Z, schématisés selon deux droites en pointillés dans les schémas en coupe des figures 3a et 3b. On entend par forme de la section d'insert 10 la forme globale, en faisant abstraction des éléments de réglage fin, tels que des vis à 45° (non représentées), introduisant localement une légère dissymétrie pour coupler les deux polarisations entre elles.
    Dans cet exemple la forme 21 de l'élément 11 présente également deux plans de symétries Si1 et Si3. Ainsi selon cette variante la forme 10 de la section d'insert 20 et la forme 11 de l'élément 21 comprennent chacune au moins deux plans orthogonaux de symétrie, respectivement (S1, S3) et (Si1, Si3), se coupant selon l'axe Z.
  • Selon une variante préférée, pour une optimisation plus aisée des différents éléments du filtre, la première position P1 est telle que les plans de symétrie S1 et S3 de la section d'insert 20 coïncident avec les plans de symétrie Si1 Si3 de l'élément 21 à 10° près, comme illustré figure 3.
  • Selon une variante préférée, illustrée figures 4 et 5, la forme 10 de la section d'insert 20 et/ou la forme 11 de l'élément 21 présente quatre plans de symétrie dénommés S1, S2, S3 et S4 pour la section d'insert et Si1, Si2, Si3 et Si4 pour l'élément, deux plans de symétrie consécutifs étant séparés d'un angle de 45°, et se coupant selon l'axe Z. Cette géométrie permet également un calcul d'optimisation du filtre à mode dual plus simple et plus rapide, avec un design simplifié de la structure du filtre.
  • Comme illustré sur la figure 4, pour la variante selon laquelle pour la position P1 les plans de symétrie coïncident, lors d'une rotation de 45° pour la position P2, il y a toujours coïncidence puisque les plans consécutifs sont séparés d'un angle de 45°.
    Par exemple selon P1 :
    • S1=Si1 ; S2=Si2 ; S3=Si3 ; S4=Si4.
    • Selon P2, pour une rotation de 45° de la section d'insert, soit des plans S1 à S4.
    • S1= Si2 ; S2=Si3; S3=Si4; S4=Si1.
  • La figure 4 est une vue en coupe perpendiculairement à l'axe Z, et la figure 5 une vue en perspective, permettant de visualiser la section d'insert 20. Les figures 4a et 5a décrivent le résonateur R selon la première position P1 et les figures 4a et 4b décrivent le résonateur R selon la deuxième position relative P2.
    Les figures 4 et 5 illustrent également une première variante dans laquelle c'est la section d'insert 20 qui est mobile par rapport à l'élément 21, Préférentiellement la section d'insert est également mobile par rapport à la paroi conductrice 50 du résonateur R, afin de conserver la continuité de la paroi 50. Une section d'insert mobile en rotation est alors disposée à l'intérieur de la cavité 30. La forme de la section d'insert est obtenue par adjonction de parties métalliques 51 (qui sont par exemple des convexités en considérant ces surfaces depuis l'intérieur de la cavité), le long de la section, ces parties modifiant localement, ici diminuant localement, dans les régions en regard de l'élément, le diamètre de la cavité et donc la distance entre l'élément et la paroi métallique 50. Par exemple la section d'insert correspond à une bague de réglage rendue mobile. Suivant l'angle azimutal, le rayon de la bague est variable de sorte la perturbation vue par les 2 polarisations X et Y est différente dans les positions P1 et P2 (voir ci-dessous).
    Par exemple la bague de réglage est rendue mobile à l'aide d'un joint tournant afin de maintenir la continuité électrique entre la partie fixe et la partie mobile.
  • Sur la figure 5 en perspective, la structure de l'élément et de la section d'insert selon la direction Z est homogène. Cette homogénéité correspond à un mode de réalisation préféré parce que plus simple à réaliser, mais la structure en Z pourrait également être variable.
  • Une surface cylindrique est définie par une courbe directrice décrite par une droite dénommée génératrice du cylindre. La courbe directrice de la paroi du filtre selon l'invention est préférentiellement un cercle ou un carré, pour des raisons de symétrie intrinsèque de ce type de cavité et de facilité de conception et de fabrication.
  • Un mode dual s'établit préférentiellement selon certains modes particuliers de cavité, correspondant donc à des modes de réalisation préférés de l'invention. Un exemple est le mode de type TE11 n (ou H11 n en terminologie anglo-saxonne), n correspondant au nombre de variations du champ électrique (minima ou maxima) selon l'axe Z de la cavité. Selon un mode de réalisation préféré, n=3, ce cas correspondant à un compromis entre encombrement et performances électriques (pertes et isolation en fréquence).
  • Les figures 6, 7 et 8 illustrent des variantes de formes de section d'insert 10 et d'élément 11 et de rotation relative de l'un par rapport à l'autre d'un résonateur selon l'invention. Sur la figure 8 des concavités 80 (vues de l'intérieur de la cavité) augmentent localement la distance entre l'élément et la paroi métallique.
  • Pour respecter les conditions de symétrie tout en obtenant une variation de l'effet capacitif, selon un mode de réalisation la forme de la section d'insert et/ou la forme de l'élément présente des concavités et/ou des convexités dont les extrema sont situés au voisinage d'axes de symétries du résonateur. Pour la section d'insert : au voisinage des plans de symétrie (S1, S2, S3, S4). Pour l'élément : au voisinage des plans de symétrie (Si1, Si2, Si3, Si4). Ce mode de réalisation est bien entendu compatible avec un système ne comprenant que deux plans de symétrie, comme illustré figures 2 et 3.
    En outre, il n'est bien entendu pas nécessaire qu'il existe des concavité/convexité au voisinage de chaque axe de symétrie, la contrainte étant de respecter la condition de symétrie.
  • La figure 9 illustre les variations du champ électrique d'une des polarisations (X ou Y) résonant dans la cavité du résonateur des figures 4-5. La figure 9a décrit le résonateur R selon la première position relative P1 et la figure 9b décrit le résonateur R selon la deuxième position relative P2, pour laquelle la section d'insert 20 a effectué une rotation de 45° par rapport à l'élément 21. Les zones en pointillés référencées 90 illustrent les zones pour lesquelles le champ électrique présente un maxima.
    Pour la première position P1, le champ électrique est concentré entre les pointes de l'élément et les convexités/excroissances 51 de la section d'insert. Pour la deuxième position P2 ce champ électrique est concentré entre les arêtes de l'élément et les convexités 51.
  • La modification de la fréquence de résonance du filtre est obtenue par variation de l'effet capacitif entre l'insert 21 et la section d'insert 20. En effet il est possible de modéliser le comportement fréquentiel d'un résonateur par un circuit électrique équivalent: une association parallèle résistance-capacité-inductance (résonateur RLC). Ce circuit possède une fréquence de résonance fonction du produit L.C. Lorsqu'on joue sur l'effet capacitif, la valeur de la capacité varie, entrainant une variation de la fréquence de résonance.
  • L'effet capacitif induit par la présence d'un élément diélectrique est fonction de sa géométrie et des caractéristiques du matériau qui le compose (permittivité diélectrique), mais aussi du mode de résonance (en particulier de la distribution associée du champ électromagnétique). En fonction du mode (ou de la polarisation pour un mode dual), le champ électromagnétique n'est influencé que par une partie de l'élément. Une variation de la forme de l'élément dans des zones de forte amplitude du champ électrique modifie l'effet capacitif du résonateur. Le contraste obtenu sur l'effet capacitif est maximisé lorsque cette variation est localisée sur un maxima de champ électrique. Dans le cas d'un filtre à mode dual, l'effet doit être globalement le même sur chaque polarisation pour obtenir le même décalage en fréquence pour les deux polarisations.
  • En variante, le filtre comprend une pluralité de résonateurs et des moyens de couplage adaptés pour coupler entre eux deux résonateurs consécutifs.
    La figure 10 (figure 10a position P1, figure 10b position P2) illustre un filtre 100 comprenant deux résonateurs R1 et R2 comprenant chacun une cavité 102 et 103, et un élément diélectrique 106, 107, les résonateurs étant couplés entre eux à l'aide d'un moyen de couplage 101, ici un iris. Des moyens respectivement d'entrée 104 et de sortie 105 permettent à l'onde hyperfréquence respectivement de pénétrer et de sortir du filtre.
    La paroi métallique cylindrique 50 est sur cet exemple commune aux deux cavités, et le couplage est réalisé par le fond. Mais le filtre selon l'invention est bien entendu compatible avec un couplage latéral, comme illustré figure 11.
    Le filtre 100 de la figure 10 comprend deux cavités, chacune résonant sur deux polarisations, et constitue ainsi un filtre dit « 4 pôles ».
    L'invention est bien entendu compatible avec 3 cavités (ou plus), permettant d'obtenir une bande passante plus étroite, tel qu'illustré figure 12.
  • Un exemple de comportement fréquentiel du filtre de la figure 10 est illustré figure 13 (figure 13a position P1, figure 13b position P2). Le mode dual est de type H113 et les paramètres du filtre de cet exemple sont :
    • Longueur totale : 90 mm ; diamètre du cylindre 27 mm; utilisation d'une bague de réglage mobile ; élément diélectrique en Alumine (permittivité 9.4) de forme carré de côté 12 mm x 12 mm et d'épaisseur selon Z de 4 mm. Les courbes 111 et 112 (trait plein) corresponde aux courbes de type S11 (réflexion du filtre) et les courbes 113 et 114 (trait pointillé) aux courbes de type S21 (transmission du filtre). Entre les deux positions P1 et P2 on constate une variation d'environ 150 MHz (1.5%) de la fréquence de résonance.
  • Selon une deuxième variante de l'invention illustrée figure 14 (figure 14a position P1, figure 14b position P2) l'élément est mobile par rapport à la paroi conductrice et par rapport à la section d'insert qui est fixe. Dans cet exemple les moyens de rotation comprennent une tige 120 en matériau diélectrique solidaire de l'élément, ou d'une pluralité d'élément lorsque la structure des cavités le permet, tel que sur la figure 12. En effet sur la figure 12 le couplage est réalisé par le fond, les éléments successifs se trouvent ainsi alignés selon un même axe et peuvent donc être tous solidaire d'une même tige. Cette géométrie présente l'avantage de permettre le contrôle de l'ensemble des rotations de la pluralité d'élément avec un même élément. Cette géométrie est bien entendu compatible d'un couplage latéral, plutôt que par le fond comme illustré figure 14.
  • Dans un mode de réalisation le filtre comprend en outre des moyens de liaison adaptés pour égaliser les rotations respectives des moyens de rotation des résonateurs.
  • Pour la deuxième variante dans laquelle les éléments sont mobiles et solidaires d'une même tige 120, la tige est également un moyen de liaison. Les moyens de rotation peuvent également comprendre un moteur pas à pas pour commander la rotation des éléments, dans le cas ou une reconfiguration du filtre doit être effectuée en vol par exemple.
  • Selon un autre aspect l'invention a également pour objet un circuit hyperfréquence comprenant au moins un filtre selon l'invention.

Claims (17)

  1. Filtre passe bande (100) pour onde hyperfréquence accordable en fréquence, comprenant au moins un résonateur (R, R1, R2),
    - chaque résonateur comprenant une cavité (30, 102,103) présentant une paroi conductrice (50) sensiblement cylindrique le long d'un axe Z, et au moins un élément diélectrique (21,106, 107) disposé à l'intérieur de la cavité,
    - ledit résonateur résonant sur deux polarisations perpendiculaires (X,Y) présentant respectivement des répartitions du champ électromagnétique dans la cavité se déduisant l'une de l'autre par une rotation de 90°,
    - la paroi de la cavité (50) comprenant une section d'insert (20) en regard dudit élément (21, 106,107) présentant une forme (10) différente d'une section non située en regard de l'élément,
    - la section d'insert (20) et l'élément (21, 106, 107) étant aptes à effectuer une rotation l'un par rapport à l'autre selon l'axe Z de manière à définir au moins une première (P1) et une deuxième (P2) positions relatives différant d'un angle sensiblement égal à 45° à 20° près.
  2. Filtre selon la revendication 1 dans lequel au moins une forme parmi la forme (10) de la section d'insert (20) et la forme (11) de l'élément (21) comprend au moins deux plans orthogonaux de symétrie (S1, S3), (Si1, Si3) se coupant selon l'axe Z.
  3. Filtre selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel la forme (10) de la section d'insert (20) et la forme (11) de l'élément (21) comprennent chacune au moins deux plans orthogonaux de symétrie (S1, S3), (Si1, Si3) se coupant selon l'axe Z.
  4. Filtre selon la revendication 3 dans lequel la première position (P1) est telle que lesdits plans de symétrie (S1, S3) de la section d'insert (20) coïncident avec lesdits plans de symétrie (Si1, Si3) de l'élément à 10° près.
  5. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une forme parmi la forme de la section d'insert (10) et la forme de l'élément (11) présente quatre plans de symétrie (S1, S2, S3, S4), (Si1, Si2, Si3, Si4), deux plans de symétrie consécutifs étant séparés d'un angle de 45°, et se coupant selon l'axe Z.
  6. Filtre selon l'une des revendications 2 à 5 dans lequel au moins une forme parmi la forme de la section d'insert (10) et la forme de l'élément (11) présente des concavités et/ou des convexités (51, 80) dont les extrema sont situés au voisinage d'axes de symétries (S1, S2, S3, S4), (Si1, Si2, Si3, Si4).
  7. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel la forme sensiblement cylindrique présente une courbe directrice choisie parmi un cercle, un carré.
  8. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel un mode de résonnance du résonateur est du type H113 présentant trois maximas du champ électrique dans ladite cavité le long de l'axe Z.
  9. Filtres selon l'une des revendications précédentes dans lequel le résonateur comprend en outre des moyens de rotation apte à réaliser ladite rotation.
  10. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel la section d'insert est mobile par rapport à la paroi conductrice.
  11. Filtre selon la revendication 10 dans lequel la section d'insert mobile comprend une bague de réglage mobile.
  12. Filtre selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel l'élément diélectrique est mobile par rapport à la paroi conductrice.
  13. Filtre selon la revendication 9 dans lequel lesdits moyens de rotation comprennent une tige (120) solidaire de l'élément diélectrique et comprenant un matériau diélectrique.
  14. Filtre selon l'une des revendications précédentes comprenant une pluralité de résonateurs (R1, R2) et des moyens de couplage (101) adaptés pour coupler entre eux deux résonateurs consécutifs
  15. Filtre selon la revendication 14 comprenant en outre des moyens de liaison adaptés pour égaliser les rotations respectives des moyens de rotation des résonateurs
  16. Filtre selon la revendication 15 dans lequel les moyens de liaison comprennent ladite tige solidaire d'une pluralité d'éléments disposés le long de la tige.
  17. Circuit hyperfréquence comprenant au moins un filtre selon l'une des revendications précédentes.
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