FR2496995A1

FR2496995A1 - Mechanically tuned stop-band filter - has adjustable metal rods providing tuning in gigahertz range by penetration into coaxial guide

Info

Publication number: FR2496995A1
Application number: FR8023882A
Authority: FR
Inventors: Jacques Delaballe; Jean Fouillet; Yves Le Nohaic; Alexandre Osias
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1980-11-07
Filing date: 1980-11-07
Publication date: 1982-06-25

Abstract

The mechanically tuned stop-band filter operates over the range 2 to 2.3 GHz and has a section of coaxial waveguide (1) and an integral number n (n being a positive integer) dielectric resonators (4,6). These are situated between the internal (3) and external (12) conductors of the waveguide section. A like number of metal rods pass through the external conductor wall, and are associated with respective resonators. The metal rods allow control of the central frequency of the stop-band of the filter by controlling their depth of penetration into the guide. P of the n resonators comprise hollow tubes so that the rods which pass into them may be adjusted to vary the stop band frequency. The waveguide is rectangular in section with the resonator mounted inside one large side, and tuning rods passing through the opposite long side.

Description

FILTRE A EMMLATION DE BANDE ACOORaABIE NECANIgUEMENT ET CIRCUIT COMPORTANT UN TEL FILTRE
La présente invention se rapporte à un filtre à élimination de bande (band-stop filter dans la littérature anglo-saxonne) accordable mécaniquement, comportant un tronçon de guide coaxial à l'intérieur duquel sont disposés des résonateurs diélectriques et dont l'accord est réalisé au moyen de tiges métalliques placées audessus des résonateurs.NECANIgUALLY ACOORRATIC BAND EMMLATION FILTER AND CIRCUIT COMPRISING SUCH A FILTER
The present invention relates to a band elimination filter (band-stop filter in Anglo-Saxon literature) mechanically tunable, comprising a section of coaxial guide inside which are arranged dielectric resonators and whose tuning is achieved by means of metal rods placed above the resonators.

La présente invention se rapporte également aux circuits hyperfréquences utilisant de tels filtres. Dans ces s circuits le couplage des résonateurs au reste du circuit se fait par 1 'intermédiaire du tronçon de ligne oea- xiale. A sa fréquence de résonance Fo chaque résonateur a pour effet de ramener un circuit bouchon en série dans le tronçon de ligne ce qui a pour conséquence de rejeter une bande de fréquences centrée sur F , puisque le circuit bouchon se comporte comme un circuit ouvert. Ces filtres ont l'avantage de ne pas entraîner des pertes élevées et d'être relativement bon marché. The present invention also relates to microwave circuits using such filters. In these circuits, the resonators are coupled to the rest of the circuit by means of the axial line section. At its resonant frequency Fo each resonator has the effect of bringing a plug circuit in series in the line section which has the consequence of rejecting a frequency band centered on F, since the plug circuit behaves like an open circuit. These filters have the advantage of not causing high losses and of being relatively inexpensive.

Dans les filtres connus du type indiqué ci-avant les tiges métalliques placées au-dessus des résonateurs traversent la paroi extérieure du tronçon de guide coaxial et, par vissage ou dévissage dans cette paroi, peuvent être plus ou moins écartées des résonateur; modifiant ainsi plus ou moins la fréquence d'accord de ces derniers. Avec les filtres connus réalisés de cette ma- nière la variation maximale qu'il est possible d'obtenir pour la fréquence centrale du filtre n' atteint A pas un pour cent ; un tel filtre est d'ailleurs considéré comme un filtre à fréquence fixe. In known filters of the type indicated above, the metal rods placed above the resonators pass through the external wall of the coaxial guide section and, by screwing or unscrewing in this wall, can be more or less separated from the resonator; thus modifying more or less the frequency of tuning of the latter. With known filters produced in this way, the maximum variation that it is possible to obtain for the central frequency of the filter does not reach A percent; such a filter is also considered to be a fixed frequency filter.

Le but de la présente invention est de proposer un filtre à élimination de bande, du type indiqué au début de ce texte, qui, aux avantages de faibles pertes et de prix de ces filtres, allie une possibilité de re- glage de sa fréquence centrale sur une grande largeur de bande. The object of the present invention is to propose a band elimination filter, of the type indicated at the beginning of this text, which, with the advantages of low losses and of price of these filters, combines a possibility of adjusting its central frequency. over a large bandwidth.

Ceci est obtenu grâce à l'utilisation de rssona- teurs diélectriques présentant une structure différente de celle des résonateurs habituellement employés. This is obtained by the use of dielectric resonators having a structure different from that of the resonators usually employed.

Selon l'invention, un filtre à élimination de bande comportant un tronçon de guide coaxial et n In entier positif) résonateurs diélectriques disposés entre les conducteurs intérieur et extérieur du tronçon de guide coaxial et n tiges métalliques traversant la paroi du conducteur extérieur, respectivement associées aux n résonateurs et permettant un réglage de la fréquence centrale de la tanne éliminée par réglage de leur profondeur de pénétration dans le tronçon de guide coaxial, est caractérisé en ce que p tp entier positif au plus égal à n) des n résonateurs sont percés d'un trou et en ce que les p tiges associées aux p résonateurs sont res pectivement disposées en regard des p trous et sont de longueur telle qu'elles puissent pénétrer a' l'intérieur du trou en regard. According to the invention, a band elimination filter comprising a coaxial guide section and n In positive integer) dielectric resonators arranged between the inner and outer conductors of the coaxial guide section and n metal rods passing through the wall of the outer conductor, respectively associated to the n resonators and allowing adjustment of the central frequency of the tanne eliminated by adjusting their penetration depth in the coaxial guide section, is characterized in that p tp positive integer at most equal to n) of the n resonators are pierced d 'a hole and in that the rods associated with the p resonators are respectively disposed opposite the p holes and are of such length that they can penetrate inside the opposite hole.

La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront a' l'aide de la des cription ci-apres et des figures s'y rapportant qui représentent
- la figure i un filtre selon l'invention ;
- la figure 2 une vue partielle en coupe du filtre selon la figure 1. The present invention will be better understood and other characteristics will appear with the aid of the following description and the figures relating thereto which represent
- Figure i a filter according to the invention;
- Figure 2 a partial sectional view of the filter according to Figure 1.

te filtre selon la figure I est composé àpartir d'un tronçon de guide coaxial à section rectangulaire, fermé à ses deux extrémités par deux plaques métalliques 10, il ; il se présente sous la forme d'une botte paralle- lépipédique, 1, traversez par le conducteur interne 3 du tronçon de guide. La botte t est réalisée en laiton, ses parois ont une épaisseur de 5 mm et elle présente un volume interne de 1ED mm de long sur AD mm de large et 30 mm de haut.Le couvercle de cette botte, qui est constitué par l'un des grands côtés du conducteur extérieur du tronçon de guide coaxial, a été enlevé de manière à permettre d'apercevoir les éléments internes du filtre. the filter according to FIG. I is composed from a section of coaxial guide with rectangular section, closed at its two ends by two metal plates 10, il; it is in the form of a parallelepipedic boot, 1, cross through the internal conductor 3 of the guide section. The boot t is made of brass, its walls have a thickness of 5 mm and it has an internal volume of 1ED mm long by AD mm wide and 30 mm high. The cover of this boot, which is constituted by the one of the long sides of the outer conductor of the coaxial guide section has been removed so as to allow the internal elements of the filter to be seen.

Deux prises coaxiales 30 et 31 constituent les accès du filtre, ces prises sont montées sur la paroi extérieure de la botte 1, respectivement sur les deux plaques métalliques 10 et Il fermant le tronçon de guide coaxial ; ces prises sont raccordées d'une part respectivement aux plaques 10 et Il et d'autre part respectivement aux deux extrémités du conducteur interne 3 du tronçon de guide coaxial grâce à deux conducteurs de raccordement 32 et 33 qui traversent les plaques 10 et ti dont ils sont électriquement isolés.Le conducteur interne du tronçon de guide coaxial est constitué par un cylindre de laiton de 176 mm de long et de 17 mm de diamètre ; l'axe longitudinal non représenté de ce cylindre est disposé à équidistance des deux grands côtés du tronçon de guide coaxial et à une distance de 16 mm de l'un, 12, des deux petits cotés du tronçon de guide coaxial. Two coaxial sockets 30 and 31 constitute the access points of the filter, these sockets are mounted on the outer wall of the boot 1, respectively on the two metal plates 10 and II closing the section of coaxial guide; these sockets are connected on the one hand respectively to the plates 10 and II and on the other hand respectively to the two ends of the internal conductor 3 of the coaxial guide section thanks to two connection conductors 32 and 33 which pass through the plates 10 and ti of which they are electrically isolated. The internal conductor of the coaxial guide section consists of a brass cylinder 176 mm long and 17 mm in diameter; the longitudinal axis, not shown, of this cylinder is arranged equidistant from the two long sides of the coaxial guide section and at a distance of 16 mm from one, 12, of the two short sides of the coaxial guide section.

A l'intérieur du tronçon de guide coaxial sont également disposés deux ensembles résonnants comportant chacun un résonateur diélectrique 4, 6 et une tige métallique filetée à texte fendue 5, 7. Ces ensembles sont fixés, comme il apparattra sur la figure 2, sur le fond de la botte 1 ; l'ensemble résonnant comportant le résonateur 4 a un axe de symétrie vertical, c'est-à-dire perpendiculaire au fond de la botte 1, qui est situé à une distance de 27 mm de la plaque métallique 10 et à une distance de 29 mm de l'axe longitudinal du conducteur interne du tronçon de guide coaxial ; de même l'ensemble résonnant comportant le résonateur 6 a un axe de symétrie vertical, non représenté sur la figure, disposé à 27 mm de la plaque métallique ti et à 29 mm de l'axe de symétrie longitudinal du conducteur interne 3 du tronçon de guide coaxial. Inside the coaxial guide section are also arranged two resonant assemblies each comprising a dielectric resonator 4, 6 and a threaded metal rod with split text 5, 7. These assemblies are fixed, as will appear in FIG. 2, on the bottom of boot 1; the resonant assembly comprising the resonator 4 has a vertical axis of symmetry, that is to say perpendicular to the bottom of the boot 1, which is located at a distance of 27 mm from the metal plate 10 and at a distance of 29 mm from the longitudinal axis of the internal conductor of the coaxial guide section; similarly the resonant assembly comprising the resonator 6 has a vertical axis of symmetry, not shown in the figure, disposed 27 mm from the metal plate ti and 29 mm from the longitudinal axis of symmetry of the internal conductor 3 of the section of coaxial guide.

Les deux ensembles résonnants sont réalisés de manière identique. La figure 2 est une vue partielle en coupe du filtre de la figure 1 t cette vue est réalisée dans le plan parallèle aux petits catés du tronçon de guide coaxial, qui passe par 1'axe de symétrie vertical de l'ensemble résonnant comportant le résonateur 4
La figure 2 montre en coupe une partie du fond, 20, de la botte 1 et du couvercle, 2, de la botte 1 Le résonateur diélectrique 4 est fixé sur le fond de la botte t par l'intermédiaire d'un support 8 sur lequel il est collé.Ce support 8 est lui-même collé sur le fond 20 de la botte 1. Le support 8 est constitué par un cylindre creux de 23 mm-de diametre extérieur, 7 mm de long et 1 mm d'épaisseur de paroi ; il est réalisé en un matériau diélectrique à faible permittivité.The two resonant sets are made identically. Figure 2 is a partial sectional view of the filter of Figure 1 t this view is taken in the plane parallel to the small cates of the coaxial guide section, which passes through the axis of vertical symmetry of the resonant assembly comprising the resonator 4
Figure 2 shows in section part of the bottom, 20, of the boot 1 and of the cover, 2, of the boot 1 The dielectric resonator 4 is fixed to the bottom of the boot t by means of a support 8 on which it is glued. This support 8 is itself glued to the bottom 20 of the boot 1. The support 8 consists of a hollow cylinder 23 mm in outside diameter, 7 mm long and 1 mm thick. wall; it is made of a dielectric material with low permittivity.

Le résonateur diélectrique 4 est fabriqué en titanate de zirconium. Contrairement aux résonateurs classiques qui sont des pièces pleines généralement cylindriques, le résonateur diélectrique 4 est un cylindre creux de 30 mm de diamètre extérieur, 10 mm de diamètre intérieur et t4 mm de haut. Le trou, qui est ainsi ménagé à l'intérieur du résonateur 4, permet d'y faire pénétrer plus ou moins profondément la tige métallique filetée 5 par vissage ou dévissage de cette tige métallique dans le couvercle 2. Cette tige métallique a été repré- sentée, sur la figure 2, dans son entier, c'est-à-dire non coupée par le plan de coupe. Un écrou 9, jouant le roule de contre écrou sur le couvercle 2, permet de bloquer la tige 5 après que le réglage correct de sa position ait été trouvé. The dielectric resonator 4 is made of zirconium titanate. Unlike conventional resonators which are generally cylindrical solid parts, the dielectric resonator 4 is a hollow cylinder with an outside diameter of 30 mm, an inside diameter of 10 mm and a height of 4 mm. The hole, which is thus formed inside the resonator 4, allows the threaded metal rod 5 to penetrate there more or less deeply by screwing or unscrewing this metal rod in the cover 2. This metal rod has been shown felt, in Figure 2, in its entirety, that is to say not cut by the cutting plane. A nut 9, playing the counter nut roll on the cover 2, makes it possible to block the rod 5 after the correct adjustment of its position has been found.

L'influence, sur la fréquence de résonance du résonateur 4 de la tige métallique 5 est beaucoup plus grande qu'avec les filtres classiques où les résonateurs sont pleins et où les tiges métalliques ne peuvent donc pénétrer dans les résonateurs ; en effet l'introduction d'une tige métallique au corps même du résonateur, c'est-à-dire dans une zone où le champ électromagnétique est très intense, modifie fortement les conditions de propagation de ce champ et, par là même, la fréquence de résonance du résonateur. The influence, on the resonant frequency of the resonator 4 of the metal rod 5 is much greater than with conventional filters where the resonators are full and where the metal rods cannot therefore penetrate the resonators; indeed the introduction of a metal rod to the very body of the resonator, that is to say in an area where the electromagnetic field is very intense, strongly modifies the conditions of propagation of this field and, by this very fact, the resonant frequency of the resonator.

Le filtre qui vient d'être décrit a été réalisé avec un tronçon de guide présentant une impédance caractéristique de 50 ohms. La distance séparant les axes de symétrie des deux ensembles résonnants est de 126 mm, elle a été déterminée expérimentalement pour obtenir un taux d'onde stationnaire inférieur à 1,2. The filter which has just been described has been produced with a guide section having a characteristic impedance of 50 ohms. The distance separating the axes of symmetry of the two resonant assemblies is 126 mm, it has been determined experimentally to obtain a standing wave rate less than 1.2.

Ce filtre, en fonction de l'enfoncement des tiges métalliques filetées, a une bande éliminée dont la fréquence centrale varie de 2 GHz à 2,3 GHz, ce qui représente une variation totale de 15%. This filter, depending on the penetration of the threaded metal rods, has a eliminated band whose central frequency varies from 2 GHz to 2.3 GHz, which represents a total variation of 15%.

La présente invention n'est pas limitée à l'exem- ple décrit ; c'est ainsi qu'en fonction, en particulier, des fréquences d'utilisation des filtres et des caractéristiques demandées à ces filtres, la forme, la dimension et la constitution des pièces ainsi que le nombre d'éléments résonnants peuvent différer de ceux selon l'exemple décrit. The present invention is not limited to the example described; this is how, in particular, depending on the frequencies of use of the filters and the characteristics required of these filters, the shape, size and constitution of the parts as well as the number of resonant elements may differ from those according to the example described.

Claims

1. Band elimination filter comprising a coaxial guide section (1) and n (n positive integer) dielectric resonators (4,6) arranged between the inner (3) and outer (12) conductors of the coaxial guide section and n metal rods (5,7) passing through the wall of the external conductor, respectively associated with the n resonators and allowing the central frequency of the eliminated band to be adjusted by adjusting their penetration depth in the coaxial guide section, characterized in that p (p positive integer at most equal to n) of the n resonators (4,6) are pierced with a hole and in that the p rods <5,7) associated with the p resonators are respectively arranged opposite p holes and are of such length that they can penetrate inside the opposite hole.

2. Filter according to claim 1, characterized in that the p resonators (4,6) are hollow cylindrical tubes and the p rods (5,7), at least in the vicinity of their end through which they enter the holes, cylinders with a diameter smaller than the internal diameter of the hollow cylindrical tubes.

3. Filter according to one of the preceding claims, characterized in that the coaxial guide section is of rectangular section, - in that the resonators are fixed to the internal wall of one of the large sides (2) of the section coaxial guide (t) and in that the metal rods (5,7) pass through the other (20) on the long sides.

4. Microwave circuit, characterized in that it comprises at least one filter according to one of the preceding claims.