FR2472847A1 - Filtre passe-bande en cable coaxial - Google Patents
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Abstract
A.FILTRE EN CABLE COAXIAL COMPRENANT DES CONDUCTEURS CENTRAUX ALIGNES 24, 30, 36, ENTOURES PAR UN MANCHON DIELECTRIQUE 32, UN ELEMENT DE COUPLAGE DE FILTRE, UN TUBE DIELECTRIQUE SANS JOINTURE 52 ENTOURANT ET TOUCHANT LE MANCHON ET L'ELEMENT DE COUPLAGE DE FILTRE, ET UNE GAINE METALLIQUE 54 ENTOURANT ET COMPRIMANT LE TUBE 52. B.FILTRE EN CABLE COAXIAL CARACTERISE EN CE QUE L'ELEMENT DE COUPLAGE DE FILTRE EST CONSTITUE PAR UNE LAMELLE DIELECTRIQUE 56 RECOUVERTE SUR SES DEUX FACES PAR UNE COUCHE CONDUCTRICE 58, 60 LES CONDUCTEURS CENTRAUX 24, 30 ETANT SOUDES AUX COUCHES 58, 60, CES DERNIERES ETANT NETTEMENT MOINS EPAISSES QUE LA LAMELLE DIELECTRIQUE 56. C.L'INVENTION S'APPLIQUE AUX FILTRES HYPERFREQUENCES EN CABLES COAXIAUX.
Description
1-.- L'invention concerne un filtre passe-bande en câble coaxial et
constitue un perfectionnement important par rapport au câble coaxial décrit dans le brevet U.SoA. nO 4.161.704, et autres filtres passe-bande basés sur un montage en compression. Les filtres passe-bande selon l'art antérieur,
destinés à être utilisés dans des câbles coaxiaux, sont diffi-
ciles à monter pour garantir des performances i4étitives.
L'invention a pour but de pallier ces inconvénients en créant des filtres conçus de manière à être faciles à fabriquer et à présenter des performances uniformes ainsi que d'autres avantages qui apparaîtront plus clairement ci-après. A cet effet l'invention concerne un filtre en câble coaxial comprenant au moins deux conducteurs centraux alignés, un manchon de matériau diélectrique entourant chacun de ces conducteurs centraux, au moins un élément de couplage de filtre, un tube sans jointure de matériau délectrique entourant et touchant le pourtour extérieur des manchons et de lqLément, et une gaine monolithique de matériau électriquement conducteur entourant le tube sans jointure, cette gaine exerçant des forces de compression dirigées radialement vers l'intérieur sur toute la circonférence du tube sans jointure pour éliminer ainsi tout intervalle d'air entre ces éléments, filtre en câble coaxial caractérisé en ce que l'élément de couplage de filtre se présente sous la forme d'une lamelle de miatériau diélectrique recouverte d'une couche conductrice sur ses faces opposées, chacun des conducteurs centraux étant soudé métalliquement par une face d'extrémité, à l'une des couches conductrices, la lamelle de matériau diélectrique étant sensiblement plus épaisse que chacune
des couches conductrices.
Un tube de matériau diélectrique sans
jointure entoure et vient toucher le pourtour extérieur du man-
chon et de la lamelle de matériau diélectrique. Une gaine mono-
lithique de matériau électriquement conducteur entoure le tube
sans jointure et exerce une force de compression, dirigée radia-
lement vers l'intérieur, sur toute la circonférence du tube sans jointure, de manière à éliminer tout risque de fuites d'air
entre ces éléments.
L'invention présente ainsi l'avantage d'améliorer la construction et le processus de montage des 2. filtres passe-bande pour câbles coaxiaux, de manière à obtenir
des performances plus poussées et plus uniformes tout en augmen-
tant en même temps la facilité d'assemblage de ces filtres, D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront plus clairement à la lecture de la description
détaillée qui suit d'un exemple, actuellement préféré mais non limitatif, de réalisation de l'invention, exemple représenté sur les dessins cijoints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un câble coaxial selon l'invention; et - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, cette figure 2 étant à plus grande échelle que
la figure 1.
Sur les dessins dans lesquels les mêmes références désignent les mêmes éléments, la figure 1 représente un câble coaxial comportant un filtre passe-bande à 5 étages repéré dans son ensemble par la référence 10. Le dispositif 10 comprend un certain nombre de conducteurs centraux. Le conducteur central 12 est entouré par un manchon diélectrique 14 et l'une de ses faces d'extrémité est soudée métalliquement à un élément de couplage de filtre 16. La face opposée de l'élément de couplage de filtre 16 est soudée métalliquement à une extrémité d'un conducteur résonnant 18. Le conducteur résonnant 18 est entouré d'un manchon 20 en matériau diélectrique. L'autre extrémité du conducteur résonnant 18 est soudée métalliquement à une face d'un élément de couplage de filtre 32. La face opposée de-l'élément de couplage de filtre 22
est soudée métalliquement à une extrémité d'un conducteur réson-
nant 24 entouré d'un manchon 26 en matériau diélectrique.
L'extrémité opposée du conducteur résonnant 24 est soudée métalliquement à une face d'un élément de couplage de filtre 28. La face opposée de l'élément de couplage de filtre 28 est
soudée métalliquement à une extrémité d'un conducteur résonnant 30.
Ce conducteur résonnant 30 est entouré par un manchon 32 de matériau diélectrique. L'autre extrémité du conducteur résonnant 30 est
soudée métalliquement à une face d'un élément de couplage de filtre 34.
L'autre face de cet élément de couplage de filtre 34 est soudée
métalliquement à une extrémité d'un conducteur résonnant 36 lui-même --
entouré par un manchon de matériau diélectrique 38. L'autre extrémité du conducteur résonnant 36 est soudée métalliquement à une face d'un élément de couplage de filtre 40. La face opposée de cet élément de couplage de filtre 40 est soudée métalliquement à une extrémité d'un i conducteur résonnant 42 lui-même entouré par un manchon 44 de 3.-
matériau diélectrique.
L'autre extrémité du conducteur résonnant 42 est soudée métalliquement à une face d'un élément de couplage de filtre 46. La face opposée de cet élément de couplage de filtre 46 est soudée métalliquement à une extrémité d'un conduc- teur 48. Un manchon 50 de matériau diélectrique entoure-le
conducteur 48.
Les conducteurs centraux 12, 48 et les conducteurs résonnants 18, 24, 30, 36 et 42 sont coaxiaux et de
préférence réalisés dans un alliage de cuivre à plus forte résis-
tance en tension que le cuivre ordinaire, tel que l'alliage
vendu dans le commerce sous la marque TENSILFLEX.
Les manchons 14, 20, 26, 32, 38, 44 et 50 sont de préférence extrudés sur les conducteurs de manière à se fixer solidement sur ceux-ci. Tous ces manchons sont réalisés dans un m8me matériau diélectrique tel que celui vendu dans le
commerce sous la marque TEFLON.
1 Un tube sans jointure de matériau diélec-
trique 52 entoure chacun des manchons 14, 20, 26, 32, 38, 44 et 50. Le tube 52 est de préférence réalisé dans le même matériau
diélectrique que les manchons. Une gaine 54 entoure le tube 52.
Cette gaine 54 est une gaine monolithique de matériau conducteur tel que du cuivre présentant une épaisseur radiale d'environ 0,2 mm. Lorsqu'on veut obtenir une plus grande solidité, la gaine
54 est réalisée en acier inoxydable recouvert d'une couche exté-
rieure de cuivre. La gaine 54 est de préférence montée de la manière décrite dans le brevet no 4.161.704 mentionné ci-dessus, de façon à exercer une force de compression, dirigée radialement
vers l'intérieur, sur toute la circonférence du tube sans jointu-
re 52 afin de supprimer tout risque de fuite d'air entre ces éléments. Tqus les éléments de couplage de filtre décrits ci-dessus sont construits de la m8me manière, la seule différence portant sur l'épaisseur et le diamètre de leurs éléments. Par suite on ne décrira en détail que l'élément de couplage de filtre 28. Sur la figure 2 cet élément de couplage
de filtre 28 est constitué par une lamelle centrale de diélec-
trique 56 recouverte sur une face d'une couche conductrice 58 et sur l'autre face d'une couche conductrice 60. La lamelle diélectrique 56 peut 4tre réalisée dans une grande variété de 2472847i 4.- diélectriques tels que par exemple du TEFLON renforcé d'un tissu
de verre.
Les couches conductrices 58 et 60 sont recouvertes de cuivre sur leurs faces opposées pour éviter ainsi l'utilisation de colles produisant des pertes d'énergie. Les couches 58, 60 ont une épaisseur d'environ 0,07 mm tandis que l'épaisseur de la lamelle diélectrique est comprise entre 0,13 et 1,57 mm suivant le degré de couplage voulu. Le sandwich constituant ainsi l'élément de couplage de filtre 28 est vendu dans le commercé par un grand nombre de fabricants pour des applications tout à fait différentes. Par exemple MMM vend un sandwich pour ligne "strip" à couches extérieures de cuivre, et RT/Duroid vend un sandwich constitué par une lamelle de PTFE (Polytétrafluoroéthylène) renforcé par des microfibres de verre. Ces matériaux sont vendu sous la forme de feuilles
destinées à la fabrication de circuits "microstrip".
Chacun des conducteurs centraux décrits ci-dessus est soudé métalliquement, par une face au moins, à un élément de couplage de filtrée tel qu'une couche 58 ou 60. On entend par soudures métalliques les soudures, les brasures ou les soudures autogènes à chaud. Les tentatives faites pour réaliser des soudures en résine époxy conductrice n'ont pas donné de résultats satisfaisants. Comme indiqué plus clairement sur la figure 2, il existe un petit intervalle d'air de 1,3 mm de large environ, entre une face-d'extrémité d'un manchon et
la face juxtaposée de l'un des éléments de couplage de filtre.
Ces petits intervalles d'air sont destinés à laisser la place
nécessaire pour la réalisation des soudures métalliques.
Bien qu'on ait représenté sur la figure 1 un filtre à six éléments de couplage, il est évident qu'on peut, à volonté augmenter ou diminuer le nombre de ces éléments. Plus le nombre des éléments de couplage de filtre est grand plus la longueur rectiligne minimum du câble 10 doit être grande. Par exemple le câble 10 doit avoir une longueur rectiligne minimum de 114,3 mm pour recevoir les filtres et les conducteurs centraux illustrés sur la figure 1. Les caractéristiques de cette forme de réalisation de la figure 1 sont les suivantes: Les éléments de couplage extrêmes 16 et 46 ont une péaisseur d'environ 0,13 mm et un diamètre de 1, 88 mm; les éléments de couplage de filtre 22 et 40 ont une épaisseur 5.d'environ 0,38 mm et un diamètre de 1,65 mm; et les éléments de couplage de filtre 28 et 34 ont une paisseur d'environ 0,5 mm et un diamètre de 1, 6 mm. Le diamètre extérieur de la gaine 54 est de 3,58 + 0,05 mmo La forme de réalisation pratique décrite ci-dessus a permis d'obtenir les caractéristiques électriques suivantes: Le taux d'onde stationnaire (TOS) en tension, dans la bande de 4,1 à 4,5 GHz a été de 1,7/1 au maximum. Les pertes d'insertion dans cette bande de 4,1 à 4,5 GHz ont été au maximum de 1,5 dB. La réjection du filtre coaxial a été de 3 dB à 4,oi01 et 4,57 GHz, de 10 dB à 3,97 et 4,62 GHz, et supérieure à 50 dB entre le continu et 3,6 GHz
et entre 5,3 et 7,45 GHz.
Dans-une autre forme de réalisation pratique de l'invention utilisant une longueur rectiligne minimum de 55,9 mm pour intégrer l'ensemble du filtre, le TOS dans la bande de 8,2 à 9 GHz a été de 1,8/1 au maximum. Les z pertes d'insertion dans la bande de 8,2 à 9 GHz ont'été de 1,5 dB au maximum. La réjection du filtre coaxial a été de 3dB à 8,02 et 9,14 GHz, de 10 dB à 7,94 et 9,24 GHz, et de 50 dB du
continu à 7,2 GH et de 10,6 à 14,9 GHz.
z Dans une autre forme encore de réalisation pratique de l'invention correspondant à une longueur rectiligne minimum de 106,7 mm pour intégrer le filtre coaxial, les caractéristiques suivantes ont été obtenues. Le T. 0.S. dans la bande de 3,9 à 4,7 GHz a été de 1,7/1 au maximum; les pertes d'insertion dans cette bande de 3,9 à 4,7 GHz ont été de 1,5 dB au maximum; la réfection du filtre a été de 3 dB à 3,65 et 4,76 GHz, de 10 dB à 3,57 et 4,96 GHz, et de 30 dB du continu
à 3,35 GHz et de 5,5 à 6,9 GHz.
L'invention permet d'autre part d'obtenir des carâctéristiques beaucoup plus répétitives ne variant pas de plus de 5 %. La construction décrite ci-dessus permet de réaliser des filtres de courte longueur et de petit diamètre
ces filtres pouvant en même temps se régler au moyen d'équipe-
ments disponibles dans le commerce.
6.-
Claims (4)
1.- Filtre en câble coaxial comprenant au moins deux conducteurs centraux alignés, un manchon de matériau diélectrique entourant chacun de ces conducteurs centraux, au moins un dément de couplage de filtre, un tube sans jointure de matériau diélectrique entourant et touchant le pourtour extérieur
des manchons et de l'élément, et une gaine monolithique de ma-
tériau électriquement conducteur entourant le tube sans jointure,
cette gaine exerçant des forces de compression dirigées radiale-
ment vers l'intérieur sur toute laciroonférence du tube sans jointure pour éliminer ainsi tout intervalle d'air entre ces éléments, filtre en câble coaxial caractérisé en ce que l'élément de couplage de filtre se présente sous la forme d'une lamelle
de matériau diélectrique (56) recouverte d'une couche conductri-
ce (58, 60) sur ses faces opposées, chacun des conducteurs
centraux (24, 30) étant soudé métalliquemènt par une face d'ex-
trémité, à l'une des couches conductrices (58, 60), la lamelle de matériau diélectrique étant sensiblement plus épaisse que
chacune des couches conductrices.
2.- Filtre en câble coaxial selon la revendication 1, caractérisé en ce que la lamelle de matériau
diélectrique est renforcée par un tissu de verre.
3.- Filtre en câble coaxial selon l'une
quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les
couches conductrices sont plaquées sur la lamelle de matériau diélectrique.
4.- Filtre en câble coaxial selon l'une
quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que
l'épaisseur de la lamelle de matériau diélectrique est comprise entre 2 et 20 fois l'épaisseur des couches conductrices plaquées
sur ses faces opposées.
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