FR2487587A1

FR2487587A1 - HYPERFREQUENCY BANDWIDTH FILTER REALIZED IN A WAVEGUIDE

Info

Publication number: FR2487587A1
Application number: FR8016130A
Authority: FR
Inventors: Gilles Sillard
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1980-07-22
Filing date: 1980-07-22
Publication date: 1982-01-29
Also published as: FR2487587B1; EP0045242A1

Abstract

FILTRE PASSE-BANDE HYPERFREQUENCE REALISE EN GUIDE D'ONDES ET CONSTITUE, DANS UNE SEULE SECTION DROITE 8 DU GUIDE 9, PAR AU MOINS UNE FENETRE RESONNANTE 10 DONT LA FORME DETERMINE LA LARGEUR DE LA BANDE PASSANTE DU FILTRE. APPLICATION A DES FILTRES PASSE-BANDE A CIRCUITS DECALES.HYPERFREQUENCY BANDPASS FILTER MADE IN A WAVEGUIDE AND CONSTITUTES, IN A SINGLE RIGHT SECTION 8 OF THE GUIDE 9, BY AT LEAST ONE RESONANT WINDOW 10, THE SHAPE OF WHICH DETERMINES THE WIDTH OF THE BANDWIDTH OF THE FILTER. APPLICATION TO BAND-PASS FILTERS WITH OFFSET CIRCUITS.

Description

L'invention concerne un filtre passe-bande hyperfréquenceThe invention relates to a microwave bandpass filter

réalisé en guide d'ondes et présentant un très faible encombrement. realized in waveguide and having a very small size.

Un filtre passe-bande est un dispositif permettant la trans- A band-pass filter is a device for transmitting

mission, sans atténuation de puissance, d'un signal dont la fréquence se situe dans une bande de fréquences déterminée, mais atténuant fortement la puissance de signaux dont la fréquence est hors de mission, without attenuation of power, of a signal whose frequency is in a determined frequency band, but strongly attenuating the power of signals whose frequency is out of

cette bande.this band.

Généralement, un filtre passe-bande hyperfréquence réalisé en guide d'ondes est constitué soit par une série de résonateurs couplés entre eux soit par une série d'iris résonnants généralement reliés Generally, a microwave bandpass filter produced in a waveguide is constituted either by a series of resonators coupled together or by a series of generally connected resonant irises.

entre eux. Dans le cas o il est constitué par des résonateurs, ceux- between them. In the case where it consists of resonators, these

ci sont couplés soit par des lignes de transmission soit directement. ci are coupled either by transmission lines or directly.

En effet, un résonateur étant réalisé à partir d'une ligne de transmission fermée à ses deux extrémités par des susceptances, dont la valeur ainsi que la longueur de la ligne sont déterminées en fonction du coefficient de surtension, les différents résonateurs constituant le filtre sont couplés soit par des lignes de transmission placées chacune entre les susceptances de deux résonateurs et de longueur égale au quart de la longueur d'onde à la fréquence de résonance, soit directement. Dans ce dernier cas, un résonateur est couplé au résonateur adjacent par une seule susceptance de valeur déterminée équivalente aux deux susceptances extrêmes des deux résonateurs et à la ligne de couplage. Une susceptance est réalisée à l'aide de barreaux ou de volets métalliques situés dans une section droite du guide, symétriquement de part et d'autre de l'axe médian de la section ou par un volet central. La réponse en fréquence du filtre est fixée par la répartition des coefficients de surtension des Indeed, a resonator being made from a transmission line closed at both ends by susceptances, whose value and the length of the line are determined according to the overvoltage coefficient, the different resonators constituting the filter are coupled either by transmission lines each placed between the susceptances of two resonators and of length equal to one quarter of the wavelength at the resonance frequency, or directly. In the latter case, a resonator is coupled to the adjacent resonator by a single susceptance of a given value equivalent to the two extreme susceptances of the two resonators and the coupling line. A susceptance is achieved using bars or metal shutters located in a straight section of the guide, symmetrically on either side of the central axis of the section or by a central flap. The frequency response of the filter is determined by the distribution of the overvoltage coefficients of the

différents résonateurs le constituant. different resonators constituting it.

Un filtre passe-bande peut aussi être constitué par une série d'iris résonnants, comme cela a été dit auparavant, couplés entre eux par des lignes de transmission de longueur égale au quart de la A band-pass filter may also be constituted by a series of resonant iris, as has been said before, coupled together by transmission lines of length equal to a quarter of the

longeur d'onde à la fréquence centrale de la bande de fonction- wavelength at the center frequency of the function band

nement du filtre.filter.

Les dimensions de oes iris sont telles qu'à leur fréquence de résonance, la plus grande de ces dimensions est égale à la moitié de The dimensions of these irises are such that at their resonance frequency, the largest of these dimensions is equal to half of

la longueur d'onde.The wavelength.

Un inconvénient de ce genre de filtre est le trop fort encom- A disadvantage of this kind of filter is that it is too much

brement dû aux lignes de transmission que l'objet de l'invention vise because of the transmission lines which the object of the invention

a remédier.to remedy.

Suivant une caractéristique de l'invention, le filtre passe- According to one characteristic of the invention, the filter passes

bande hyperfréquence réalisé en guide d'ondes est constitué dans une seule section droite du guide par au moins une fenêtre résonnante dont les dimensions et la position par rapport à deux plans de symétrie orthogonaux de la fenêtre sont fonction de la largeur de la microwave band formed in a waveguide is constituted in a single straight section of the guide by at least one resonant window whose dimensions and position relative to two orthogonal planes of symmetry of the window are a function of the width of the

bande passante du filtre.bandwidth of the filter.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- Other features and advantages of the invention are

raîtront dans la description qui suit illustrée par les figures sui- in the following description illustrated by the following figures:

vantes représentant: - la figure 1: Un filtre passe-bande constitué par une série de résonateurs couplés entre eux, selon l'art antérieur; - Les figures 2 à 5: Plusieurs types de réalisation d'un filtre FIG. 1: A bandpass filter constituted by a series of resonators coupled together, according to the prior art; FIGS. 2 to 5: Several types of embodiment of a filter

passe-bande selon l'invention.bandpass according to the invention.

- La figure 6: Les courbes de résonance de plusieurs filtres - Figure 6: The resonance curves of several filters

selon l'invention.according to the invention.

- La figure l représente un filtre passe-bande hyperfréquence, selon l'art antérieur. Il est constitué par au moins deux résonateurs I et 2 couplés entre eux par une ligne de transmission 3 de longueur L égale Wh4 à la fréquence centrale de la bande de fonctionnement du filtre. Chaque résonateur l ou 2 est constitué par une ligne de - Figure 1 shows a microwave bandpass filter, according to the prior art. It consists of at least two resonators I and 2 coupled to each other by a transmission line 3 of length L equal to Wh4 at the center frequency of the operating band of the filter. Each resonator 1 or 2 is constituted by a line of

transmission 4 OU 5 fermée à ses deux extrémités par des sus- transmission 4 OR 5 closed at both ends by sus-

ceptances réalisées à l'aide de volets 6 métalliques. Sur la figure 1, le guide d'ondes 7 a une section droite rectangulaire et les volets sont placés symétriquement par rapport aux deux plans de symétrie ceptances made using metal shutters 6. In FIG. 1, the waveguide 7 has a rectangular cross section and the flaps are placed symmetrically with respect to the two planes of symmetry.

fl e<2 orthogonaux.orthogonal fl e <2.

Comme cela a été déjà mentionné, ce genre de filtre est très encombrant. C'est pourquoi l'invention vise à y remédier en réalisant As already mentioned, this kind of filter is very bulky. This is why the invention aims to remedy this by realizing

un filtre passe-bande de dimensions considérablement réduites com- a bandpass filter of considerably reduced dimensions

me le montre la figure 2, par exemple. Ce filtre en guide d'ondes est constitué, dans une seule section droite 8 du guide 9, par une fenêtre résonnante 10 dont la forme est donnée à titre d'exemple et n'est pas limitative. Les dimensions, en l'occurence Is 1 l1, hl et h ainsi que la position de la fenêtre par rapport aux deux plans de symétrie -. et 1<4 orthogonaux déterminent le coefficient de surtension du filtre. Cette fenêtre résonnante 10 joue donc le r8le d'une série de résonateurs classiques couplés entre eux, ou d'iris show me figure 2, for example. This waveguide filter is constituted, in a single straight section 8 of the guide 9, by a resonant window 10 whose form is given by way of example and is not limiting. The dimensions, in this case Is 1 l1, hl and h as well as the position of the window with respect to the two planes of symmetry -. and 1 <4 orthogonal determine the overvoltage coefficient of the filter. This resonant window 10 thus plays the role of a series of conventional resonators coupled together, or iris

résonnants couplés également entre eux par des lignes de transmis- resonants coupled together by transmission lines

sion, de l'art antérieur.sion, of the prior art.

Pour élargir la bande passante du filtre, il est possible d'abaisser le coefficient de surtension en réalisant au moins deux fenêtres résonnantes Il et 12 dans la même section droite du guide d'ondes, comme le montre la figure 3. Les remarques concernant la forme et la position des fenêtres restent les mêmes que pour la figure précédente et pour les figures suivantes. Les figures 4 et 5 donnent d'autres exemples non limitatifs de fenêtres résonnantes, dont la forme et les dimensions sont fonction de la bande passante To widen the bandwidth of the filter, it is possible to lower the overvoltage coefficient by making at least two resonant windows 11 and 12 in the same right section of the waveguide, as shown in Figure 3. The remarks concerning the shape and position of the windows remain the same as for the previous figure and for the following figures. FIGS. 4 and 5 give other nonlimiting examples of resonant windows whose shape and dimensions are function of the bandwidth

choisie pour le filtre.chosen for the filter.

On peut également réaliser un filtre passe-bande à circuits décalés en plaçant toujours dans une seule et même section droite du guide, plusieurs fenêtres résonnantes présentant des fréquences de résonance différentes. La courbe de transmission d'un tel filtre It is also possible to produce an offset circuit band-pass filter by always placing in a single right section of the guide a plurality of resonant windows having different resonant frequencies. The transmission curve of such a filter

est alors Penveloppe des courbes de réponse des différentes fenê- is then developed the response curves of the different windows.

tres.very.

A titre d'exemple, la figure 6 représente les courbes de réponse de deux filtres, réalisés selon l'invention, la courbe C1 correspondant à un filtre réalisé avec une seule fenêtre résonnante et la courbe C2 correspoindant à un filtre ayant deux fenêtres dans la même section droite du guide. On constate que la largeur de la By way of example, FIG. 6 represents the response curves of two filters, made according to the invention, the curve C1 corresponding to a filter made with a single resonant window and the curve C2 corresponding to a filter having two windows in the same cross section of the guide. We see that the width of the

bande passante est supérieure dans le cas de la courbe C2. bandwidth is greater in the case of curve C2.

Ainsi, on a décrit un filtre passe-bande réalisé en guide Thus, a bandpass filter realized as a guide has been described.

d'ondes, d'une réalisation mécanique très simple et d'un encombre- wave, a very simple mechanical realization and a clutter-

ment très réduit par rapport à ceux de l'art antérieur, puisqu'il ne very small compared to those of the prior art, since it does not

comporte plus de lignes de transmission situées entre les résona- more transmission lines between the resonances

teurs, et que les fenêtres résonnantes le constituant peuvent être réalisées dans une plaque métallique ayant une épaisseur de quelques tors, and that the resonant windows constituting it can be made in a metal plate having a thickness of some

dizièmes de millimètres.tenths of a millimeter.

A cela, s'ajoute le fait que les pertes de puissance sont réduites et que la réalisation de tels filtres peut se faire dans des guides d'ondes rectangulaires ou circulaires et dans toutes les Added to this is the fact that the power losses are reduced and that the realization of such filters can be done in rectangular or circular waveguides and in all

gammes de fréquence.frequency ranges.

Claims

1. Microwave band pass filter realized as a waveguide, characterized in that it consists in a single straight section (8) of the guide (9) by at least one resonant window (10) whose dimensions and position by ratio to two orthogonal plane of symmetry of the window are determined by the width of the

bandwidth of the filter.

2. Bandpass filter according to claim 1, characterized in that the different resonant windows (11 and 12) placed in the right cross-section of the guide are such that they have the same resonance frequency.

Bandpass filter according to Claim 1, characterized in that the different resonant windows placed in the section

right of the guide have different resonant frequencies,

a staggered bandpass filter.

4. bandpass filter according to claim 1, characterized in that the waveguide (9) has a rectangular or circular cross section.