FR2505557A1 - RECTANGULAR GUITAR PASS FILTER HAVING HIGH FREQUENCY SELECTIVITY - Google Patents
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Abstract
FILTRE PASSE-BANDE EN GUIDE RECTANGULAIRE, PRESENTANT UNE GRANDE SELECTIVITE EN FREQUENCE. LE FILTRE COMPORTE UN GUIDE D'ONDES 1 A L'INTERIEUR DUQUEL DES TIGES T, T, T, T, T DELIMITENT DES CAVITES PASSE-BANDE 2-5. DES CAVITES COUPE-BANDE 6-9 EXTERIEURES AU GUIDE SONT COUPLEES AUX CAVITES PASSE-BANDE PAR L'INTERMEDIAIRE D'IRIS 60, 70, 80, 90 PERCES DANS LA PAROI DU GUIDE. APPLICATION AU DOMAINE DES HYPERFREQUENCES.RECTANGULAR GUIDE BAND-PASS FILTER, PRESENTING HIGH FREQUENCY SELECTIVITY. THE FILTER CONTAINS A WAVE GUIDE 1 INSIDE WHICH T, T, T, T, T RODS DELIMINE BAND-PASS CAVITIES 2-5. BAND-CUT CAVITIES 6-9 EXTERIOR TO THE GUIDE ARE COUPLED TO THE BAND-PASS CAVITIES THROUGH IRIS 60, 70, 80, 90 HOLES IN THE WALL OF THE GUIDE. APPLICATION TO THE FIELD OF HYPERFREQUENCES.
Description
ll
FILTRE PASSE-BANDE EN GUIDE RECTANGULAIRE, RECTANGULAR GUITAR PASS FILTER,
PRESENTANT UNE GRANDE SELECTIVITE EN FREQUENCE WITH HIGH FREQUENCY SELECTIVITY
La présente invention se rapporte à des filtres passe-bande en guide The present invention relates to band pass filters in a guide
rectangulaire, présentant une grande sélectivité en fréquence. rectangular, having a high frequency selectivity.
Pour obtenir une bonne sélectivité en fréquence avec un filtre, il est connu de réaliser ce filtre de manière que sa fonction de filtrage présente des zéros de transmission. Pour obtenir une fonction de filtrage présentant des zéros de transmission il est connu d'employer soit des filtres dits elliptiques utilisant des cavités bi-modes, soit des associations en cascade de filtres passe-bande et de filtres coupe-bande Mais les filtres dits elliptiques utilisant des cavités bi-modes ont des bandes passantes étroites; quant aux associations de filtres passe-bande et coupe-bande, elles ont linconvénient de constituer To obtain good frequency selectivity with a filter, it is known to make this filter so that its filter function has transmission zeros. To obtain a filtering function having transmission zeros it is known to employ either so-called elliptic filters using two-mode cavities, or cascade combinations of bandpass filters and notch filters. But the so-called elliptic filters using dual-mode cavities have narrow bandwidths; bandpass and notch filter combinations have the disadvantage of constituting
des ensembles mécaniques encombrants. bulky mechanical assemblies.
La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients de l'art The present invention aims to avoid the disadvantages of art
antérieur sans pour cela augmenter le prix de revient du filtre. previous without increasing the cost price of the filter.
Ceci est obtenu en mélangeant, avec des éléments présentant une This is achieved by mixing with elements with a
fonction passe-bande, des éléments présentant une fonction coupe-bande. bandpass function, elements with a notch function.
La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un filtre selon l'invention Cette figure montre un guide d'onde rectangulaire 1 avec ses deux brides de raccordement 10, 11 L'intérieur de ce guide est divisé en quatre cavités 2, 3, 4, 5, à laide de tiges telles que T 1, T 2, T 3, T 4, T 5; ces tiges sont disposées par paires de manière à délimiter des cavités d'une longueur légèrement inférieure à g o À est la longueur d'onde 2 g FIG. 1 is a cross-sectional view of a filter according to the invention. This figure shows a rectangular waveguide 1 with its two connecting flanges 10, 11. The interior of this guide is divided into four cavities 2, 3 , 4, 5, using rods such as T 1, T 2, T 3, T 4, T 5; these rods are arranged in pairs so as to delimit cavities of a length slightly less than g o At is the wavelength 2 g
guidée dans le guide correspondant à une fréquence moyenne de fonction- guided in the guide corresponding to an average frequency of
nement de 8,1 G Hz Des vis avec écrous de blocage 12, 13, 14, 15, 16 sont associées aux tiges afin de permettre le réglage du couplage entre les 8.1 GHz Screws with lock nuts 12, 13, 14, 15, 16 are associated with the rods to allow adjustment of the coupling between them.
cavités, et du couplage entre les cavités 2 et 5 et les accès du filtre D'au- cavities, and the coupling between cavities 2 and 5 and the filter accesses from
tres vis avec écrous de blocage, 20, 30, 40, 50, sont respectivement associées aux cavités 2, 3, 4, 5 dans lesquelles elles pénètrent d'une longueur very screws with locking nuts, 20, 30, 40, 50, are respectively associated with the cavities 2, 3, 4, 5 into which they penetrate a length
réglage de manière à constituer un moyen de réglage de ces cavités. adjustment so as to constitute a means of adjustment of these cavities.
Le filtre tel qu'il vient d'être décrit jusqu'ici constitue un filtre The filter as just described so far constitutes a filter
passe-bande classique à quatre cavités passe-bande; la suite de la descrip- conventional bandpass with four bandpass cavities; following the description
tion de la figure 1 va montrer comment il est possible d'associer à ces quatre cavités quatre autres cavités 6, 7, 8, 9 ayant chacune un rôle de FIG. 1 will show how it is possible to associate with these four cavities four other cavities 6, 7, 8, 9 each having a role of
cavité coupe-bande.notch cavity.
La figure 1 montre que chacune des cavités 2, 3, 4, 5, est percée d'un iris 60, 70, 80, 90 situé sur le grand côté du guide d'onde opposé à celui qui est traversé par les vis de reglage 20, 30, 40, 50 et en face de ces vis de réglage Ces iris constituent un élément de couplage entre respectivement les cavités 2, 3, 4, 5, et quatre cavités coupe-bande 6, 7, 8, 9 constituées par des tronçons de guides d'onde de même section que le guide d'onde 1 disposé perpendiculairement au grand côté du guide d'onde 1, ayant leurs petits côtés situés dans le même plan que les petits côtés du guide d'onde 1 et dont la hauteur est sensiblement inférieure à 2 g Ces tronçons de guides d'onde sont soudés à l'une de leur extrémité sur le guide d'onde 1 et sont fermés à leur autre extrémité par une plaque métallique qu'une vis, 61, 71, 81, 91, associée à un écrou de blocage, traverse de manière d'assurer le FIG. 1 shows that each of the cavities 2, 3, 4, 5 is pierced with an iris 60, 70, 80, 90 located on the long side of the waveguide opposite to that traversed by the adjusting screws. 20, 30, 40, 50 and in front of these adjustment screws These irises constitute a coupling element respectively between the cavities 2, 3, 4, 5, and four notch cavities 6, 7, 8, 9 constituted by sections of waveguides with the same section as the waveguide 1 arranged perpendicular to the long side of the waveguide 1, having their short sides lying in the same plane as the short sides of the waveguide 1 and whose height is substantially less than 2 g These sections of waveguides are welded at one end to the waveguide 1 and are closed at their other end by a metal plate that a screw, 61, 71, 81, 91, associated with a locking nut, passes through to ensure the
réglage de ces cavités.adjusting these cavities.
Du point de vue électrique, ces cavités 6, 7, 8, 9 peuvent être considérées comme étant en série avec les cavités passe-bande 2, 3, 4, 5; elles ajoutent donc leur fonction coupe-bande à la fonction passe-bande des cavités du guide 1, si bien que le filtre selon la figure 1 est équivalent à un From an electrical point of view, these cavities 6, 7, 8, 9 can be considered as being in series with the band-pass cavities 2, 3, 4, 5; they therefore add their notch function to the bandpass function of the cavities of the guide 1, so that the filter according to FIG. 1 is equivalent to a
filtre passe-bande associé en série à un filtre coupe-bande. bandpass filter associated in series with a notch filter.
La figure 2 est une vue de dessus du filtre selon l'invention; sur cette figure la cavité coupe-bande 9 a été représentée en coupe selon un Figure 2 is a top view of the filter according to the invention; in this figure the band-cut cavity 9 has been shown in section according to a
plan XX indiqué sur la figure 1.XX plane shown in Figure 1.
La figure 2 montre, en comparant avec la figure 1, que les cavités FIG. 2 shows, in comparison with FIG. 1, that the cavities
passe-bande du filtre sont réalisées au moyen des paires de tiges T 1-T'i, T 2- bandpass of the filter are made by means of pairs of rods T 1 -T'i, T 2-
T'2,T 3-T'3, T-T'4 I T 5-T'5 perpendiculaires au grand côté du guide La figure 2 montre également que chaque paire de tiges et la vis pour le réglage du couplage intercavité ( 12 à 16) sont disposées dans un même plan transversal du guide 1 Des extrémités du guide vers le centre les tiges ont leur diamètre qui augmente tandis que l'écartement entre les deux tiges d'une même paire diminue Sur la figure 2 apparaît également que les iris tels que , servant au couplage entre une cavité coupe-bande, telle que 9, et une T'2, T 3-T'3, T-T'4 IT 5-T'5 perpendicular to the long side of the guide Figure 2 also shows that each pair of rods and the screw for the adjustment of the interchangeable coupling (12 to 16) are arranged in the same transverse plane of the guide 1 ends of the guide towards the center the rods have their diameter which increases while the spacing between the two rods of the same pair decreases In Figure 2 also appears that the irises such as, for coupling between a notch cavity, such as 9, and a
cavité passe-bande, ont une forme oblongue dont le grand axe non représen- band-pass cavity, have an oblong shape whose major axis is not
té est perpendiculaire aux arêtes du guide 1. tee is perpendicular to the edges of the guide 1.
La figure 3 est une vue en bout, du côté de la bride 10, du filtre déjà représenté sur les figures 1 et 2 A travers l'ouverture du guide 1 apparaissent les vis de réglage 12 et 20 ainsi que les tiges T 1 et T'1 et les tiges T 2, T'2, T 3, T'3 partiellement cachées Sur cette figure apparaissent également la cavité coupe-bande 6 et la vis avec écrou de blocage, 61, permettant le réglage de cette cavité Comme le montre la figure 3, la bride 10 est une bride carrée percée, au voisinage de ses quatre angles, de trous filetés, 101 à 104, destinés à permettre le raccordement mécanique du FIG. 3 is an end view, on the side of the flange 10, of the filter already shown in FIGS. 1 and 2. Through the opening of the guide 1 there appear the adjustment screws 12 and 20 as well as the rods T 1 and T '1 and the rods T 2, T'2, T 3, T'3 partially hidden In this figure also appear the notch cavity 6 and the screw with locking nut, 61, allowing the adjustment of this cavity As shown 3, the flange 10 is a square flange pierced, in the vicinity of its four corners, of threaded holes, 101 to 104, intended to allow the mechanical connection of the
filtre aux autres éléments des montages auquel il est destiné. filter to the other elements of the assemblies for which it is intended.
Le filtre qui vient d'être décrit à l'aide des figures 1 à 3 est un filtre destiné à fonctionner avec une fréquence centrale de 8,1 G Hz; ce filtre présente une bande passante méplat de 300 M Hz et des pertes à 8,1 G Hz de The filter which has just been described with reference to FIGS. 1 to 3 is a filter intended to operate with a central frequency of 8.1 GHz; this filter has a flattened bandwidth of 300 M Hz and losses at 8.1 G Hz of
0,25 d B Les principales dimensions mécaniques de ce filtre sont les suivan- 0.25 d B The main mechanical dimensions of this filter are the following:
tes: longeur totale du filtre 140 mm largeur intérieure des grands côtés du guide et des grands côtés des cavités coupe-bande: 28,5 mm largeur intérieure des petits côtés du guide et des petits côtés des cavités coupe-bande: 12,5 mm intervalle séparant les vis de réglage des cavités passe-bande 20, , 40, 50: 28 mm total length of the filter 140 mm internal width of the long sides of the guide and the long sides of the notch cavities: 28.5 mm internal width of the short sides of the guide and the short sides of the notch cavities: 12.5 mm interval separating the adjusting screws of the band-pass cavities 20,, 40, 50: 28 mm
hauteur intérieure des cavités coupe-bande: 20 mm. inner height of the notch cavity: 20 mm.
La figure 4 est un graphique montrant, par deux courbes A et B, les réponses en fréquence du filtre selon les figures 1 à 3 (courbe A) et de ce même filtre sans les qualités coupe-bande 6 à 9 et sans les iris de couplage , 70, 80, 90 (courbe B) cest-à-dire d'un filtre passe-bande de type classique. La comparaison des courbes A et B de la figure 4 montre que la réponse du filtre selon les figures 1 à 3 est beaucoup plus sélective en fréquence que celle du filtre passe-bande classique correspondant: chute de 0 à -47 d B sur environ 120 M Hz alors que la même chute se fait sur environ FIG. 4 is a graph showing, by two curves A and B, the frequency responses of the filter according to FIGS. 1 to 3 (curve A) and of this same filter without the band-cut qualities 6 to 9 and without the iris of coupling, 70, 80, 90 (curve B) that is to say a conventional band-pass filter. Comparison of the curves A and B of FIG. 4 shows that the response of the filter according to FIGS. 1 to 3 is much more selective in frequency than that of the corresponding conventional bandpass filter: drop from 0 to -47 dB over about 120 M Hz while the same fall is about
270 M Hz avec le filtre classique.270 M Hz with the conventional filter.
Sur la figure 4 ont également été représentées les pertes par réflexion dues au filtre, en fonction de la fréquence (courbe C) Cette courbe montre que dans la partie du méplat de la courbe de réponse du filtre selon les figures 1 à 3, les pertes par réflexion sont au maximum de l'ordre FIG. 4 also shows the reflection losses due to the filter, as a function of frequency (curve C). This curve shows that in the portion of the flat of the response curve of the filter according to FIGS. by reflection are at the maximum of the order
de 25 d B, ce qui correspond à un rapport d'onde stationnaire (ROS) de 1, 1. of 25 d B, which corresponds to a stationary wave ratio (ROS) of 1.1.
Il est à noter par ailleurs que les cavités coupe-bande 6 et 8 avaient été accordées sur 7,9 G Hz tandis que les cavités coupe-bande 7 et 9 avaient été accordées sur 8,3 G Hz, ce qui explique qu'aussi bien le flanc avant que le flanc arrière de la courbe A ont des pentes beaucoup plus raides que les flancs correspondants de la courbe B Pour certaines applications il peut être intéressant d'avoir un flanc à pente raide (comme dans la courbe A) et l'autre flanc avec une pente moins raide (comme dans la courbe B); dans le cas du filtre décrit et pour, par exemple, n'avoir que le flanc avant à pente It should be noted that the notch cavity 6 and 8 were tuned to 7.9 GHz while the notch cavity 7 and 9 were tuned to 8.3 GHz, which explains why the front flank of the rear flank of curve A has much steeper slopes than the corresponding flanks of curve B. For some applications it may be interesting to have a steep slope (as in curve A) and the another side with a steeper slope (as in curve B); in the case of the described filter and, for example, having only the sloping front flank
raide, il suffit alors d'accorder les quatre filtres coupe-bande sur 7,9 G Hz. steep, all that is needed is to tune the four notch filters to 7.9 GHz.
D'une manière générale, lorsque Pune au moins des pentes de la réponse en fréquence d'un filtre passe-bande à cavités, classique devra être rendue plus raide, une ou plusieurs cavités coupe-bande seront couplées respectivement à une ou plusieurs cavités passe-bande du filtre classique; le choix du nombre de cavités coupe-bande et de leur fréquence d'accord est fonction de l'allure des flancs à obtenir, étant entendu que la fréquence In general, when Pune at least slopes of the frequency response of a cavity bandpass filter, conventional will have to be made steeper, one or more notch cavities will be coupled respectively to one or more cavities passes -band of the classic filter; the choice of the number of notch cavities and their tuning frequency depends on the shape of the flanks to be obtained, it being understood that the frequency
d'accord sera une des fréquences relatives aux flancs à obtenir. agree will be one of the frequencies relating to the flanks to get.
L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit Cest ainsi, par exemple, que les cavités passe-bande peuvent être du type à séparation par iris ou par volets et que le nombre de cavités coupe-bande peut être inférieur au nombre des cavités passe-bande du filtre, certaines de ces dernières cavités n'étant pas associées à une cavité coupe-bande De même les cavités coupe-bande peuvent être disposées différemment par rapport au guide des cavités passe-bande, par exemple toujours perpendiculairement à l'un des grands côtés de ce guide mais avec les grands côtés de leur section transversale faisant un angle différent de 90 avec les arêtes transversales du guide; l'expérience a montré qu'il est également possible de disposer les cavités coupe-bande perpendiculairement aux petits côtés du guide des cavités passe-bande Le nombre et l'emplacement des cavités coupe-bande sont des paramètres qui permettent d'intervenir sur la forme de la réponse The invention is not limited to the example described. It is thus, for example, that the band-pass cavities may be of the iris or flap separation type and that the number of notch cavities may be less than the number. bandpass cavities of the filter, some of these latter cavities not being associated with a notch cavity Similarly, the notch cavities may be arranged differently with respect to the guide of the band-pass cavities, for example always perpendicular to one of the long sides of this guide but with the long sides of their cross-section making an angle different from 90 with the transverse edges of the guide; experience has shown that it is also possible to arrange the notch cavities perpendicularly to the narrow sides of the bandpass cavity guide. The number and location of the notch cavities are parameters which make it possible to intervene on the form of the answer
en fréquence du filtre selon linvention. in frequency of the filter according to the invention.
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