FR2511548A1 - COAXIAL STRUCTURE TAPE FILTER - Google Patents
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Abstract
FILTRE COUPE-BANDE A RESONATEURS DIELECTRIQUES, PERMETTANT DE COUPER UNE LARGE BANDE DE FREQUENCES. CE FILTRE EST REALISE A L'AIDE D'UN GUIDE D'ONDE COAXIAL 1 ET DE RESONATEURS DIELECTRIQUES 2, 3 PERCES D'UN TROU; LE CONDUCTEUR INTERNE 10 DE GUIDE COAXIAL 1 PASSE A TRAVERS LE TROU DE CHACUN DES RESONATEURS. APPLICATION AU DOMAINE DES HYPERFREQUENCES.BAND CUT FILTER WITH DIELECTRIC RESONATORS, ALLOWING TO CUT A WIDE BAND OF FREQUENCIES. THIS FILTER IS REALIZED USING A COAXIAL WAVE GUIDE 1 AND DIELECTRIC RESONATORS 2, 3 PIERCED WITH A HOLE; THE INTERNAL CONDUCTOR 10 OF COAXIAL GUIDE 1 PASSES THROUGH THE HOLE OF EACH OF THE RESONATORS. APPLICATION TO THE FIELD OF HYPERFREQUENCES.
Description
FILTRE COUPE-BANDE A STRUCTURE COAXIALECOAXIAL STRUCTURE TAPE FILTER
La présente invention se rapporte à un filtre coupe-bande compor- The present invention relates to a notch filter comprising
tant un guide d'onde coaxial fermé à ses deux extrémités et N résonateurs both a coaxial waveguide closed at both ends and N resonators
diélectriques disposés dans le guide d'onde coaxial. dielectrics arranged in the coaxial waveguide.
De tels filtres sont connus dans le domaine des hyperfréquences. Such filters are known in the microwave field.
Dans ces filtres connus les résonateurs sont, chacun, disposés d'un côté du conducteur interne du guide d'onde, généralement le même côté pour tous les résonateurs, et sont rendus solidaires de la paroi interne du conducteur externe, par exemple par un support fixé à cette paroi ou par une vis de réglage de la position du résonateur, vis qui traverse le conducteur In these known filters the resonators are each arranged on one side of the inner conductor of the waveguide, generally the same side for all the resonators, and are secured to the inner wall of the outer conductor, for example by a support fixed to this wall or by a screw for adjusting the position of the resonator, screw which passes through the conductor
externe du guide d'onde coaxial.external coaxial waveguide.
Ces filtres coupe-bande connus présentent l'inconvénient de ne These known notch filters have the drawback of not
pas couper une large bande de fréquences. not cut a wide band of frequencies.
La présente invention a pour but de remédier à ce défaut en proposant des filtres coupe-bande d'une largeur de bande nettement The object of the present invention is to remedy this defect by proposing band-stop filters of clearly defined bandwidth.
supérieure à la largeur de bande des filtres connus. greater than the bandwidth of known filters.
Ceci est obtenu par un filtre dans lequel la disposition des résonateurs permet un couplage efficace au guide d'onde coaxial par This is achieved by a filter in which the arrangement of the resonators allows efficient coupling to the coaxial waveguide by
l'intermédiaire du mode dipolaire électrique TM 11. via the TM 11 electric dipole mode.
Selon linvention, un filtre coupe-bande comportant un guide d'onde coaxial fermé à ses deux extrémités et N résonateurs (n entier positif) disposés dans le guide d'onde coaxial, est caractérisé en ce que les résonateurs sont percés, de part en part, d'un trou à travers lequel passe According to the invention, a notch filter comprising a coaxial waveguide closed at both ends and N resonators (n positive integer) arranged in the coaxial waveguide, is characterized in that the resonators are pierced, from part of a hole through which passes
le conducteur interne du guide coaxial. the inner conductor of the coaxial guide.
La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéris- The present invention will be better understood and other characteristics
tiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y ticks will appear using the following description and figures
rapportant qui représentent: la figure I une vue d'un filtre selon l'invention, dont certaines parties ont été retirées pour montrer l'intérieur, which represent: FIG. 1 a view of a filter according to the invention, some parts of which have been removed to show the inside,
la figure 2 une vue en coupe du filtre de la figure 1. FIG. 2 is a sectional view of the filter of FIG.
La figure I montre un filtre à structure coaxiale dont une partie du boîtier a été retirée et 'autre coupée pour permettre de voir les FIG. 1 shows a filter with a coaxial structure of which a part of the casing has been removed and another cut to allow to see the
éléments internes.internal elements.
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Le filtre selon la figure I est réalisé à partir d'un guide d'onde coaxial, 1, d'axe longitudinal, YY, dont le conducteur interne 10 est The filter according to FIG. 1 is made from a coaxial waveguide, 1, of longitudinal axis, YY, whose inner conductor 10 is
raccordé, à ses deux extrémités, respectivement aux conducteurs inter- connected at both ends to the international conductors respectively
nes, 60, 70, de deux prises coaxiales 6 et 7 Le conducteur externe 11 du guide coaxial a, à ses extrémités, la section de sa paroi interne qui va en diminuant; ainsi sont constitués deux tronçons d'adaptation, 12, 13, pour adapter l'impédance du guide à celle des conducteurs coaxiaux auquel il est prévu d'être branché par ses prises 6 et 7 Ce conducteur externe Il est en fait constitué de deux parties symétriques par rapport au plan de la figure 1; l'une, 110, de ces deux parties apparaît sur la figure 1 tandis que l'autre a, comme indiqué plus avant, été retirée pour montrer l'intérieur 60, 70, two coaxial jacks 6 and 7 The outer conductor 11 of the coaxial guide has at its ends, the section of its inner wall which decreases; thus are constituted two adaptation sections, 12, 13, to adapt the impedance of the guide to that of the coaxial conductors to which it is intended to be connected by its sockets 6 and 7 This external conductor It is in fact made up of two parts symmetrical with respect to the plane of Figure 1; one, 110, of these two parts appears in Figure 1 while the other has, as indicated before, been removed to show the interior
du filtre.of the filter.
Deux plaques, 4, 5, vues en coupe selon un plan qui est le plan de la figure 1, sont percées respectivement de deux trous 40, 60 à travers lesquels passent les conducteurs internes des prises 6, 7; ces deux plaques Two plates, 4, 5, sectional views along a plane which is the plane of Figure 1, are pierced respectively by two holes 40, 60 through which pass the inner conductors of the outlets 6, 7; these two plates
sont vissées en bout du guide Quant aux prises 6 et 7 elles sont, elles- are screwed at the end of the guide As for sockets 6 and 7 they are, themselves
mêmes, vissées respectivement dans les plaques 4, 5, formant ainsi, avec ces plaques et le conducteur externe 11 du guide 1, un boîtier fermé dont same, respectively screwed into the plates 4, 5, thus forming, with these plates and the outer conductor 11 of the guide 1, a closed housing of which
les surfaces internes sont argentées. the internal surfaces are silver.
Deux résonateurs diélectriques 2, 3 en titanate de zirconium de permittivité 36 amènent une fonction de coupe-bande dans le guide coaxial 1 Ces résonateurs se présentent sous la forme de cylindres creux de diamètre extérieur sensiblement égal au triple du diamètre de leur trou intérieur et au double de leur épaisseur Ces résonateurs sont disposés de telle sorte que leur axe longitudinal soit confondu avec l'axe longitudinal YY du guide d'onde coaxial 1, c'est-à-dire de telle sorte que le-conducteur interne du guide d'onde traverse le trou des résonateurs Deux entretoises, , 30, en verre organique de permittivité 2, en forme de manchon cylindrique, sont intercalées entre le conducteur interne 10 du guide 1 et, Two dielectric resonators 2, 3 of zirconium titanate permittivity 36 bring a band-cut function in the coaxial guide 1 These resonators are in the form of hollow cylinders of outer diameter substantially equal to three times the diameter of their inner hole and the These resonators are arranged in such a way that their longitudinal axis coincides with the longitudinal axis YY of the coaxial waveguide 1, that is to say such that the inner conductor of the guide wave traverses the hole of the resonators Two spacers, 30, made of organic permittivity glass 2, in the form of a cylindrical sleeve, are interposed between the inner conductor 10 of the guide 1 and,
respectivement, les résonateurs 2 et 3. respectively, the resonators 2 and 3.
La figure 2 est une vue en coupe réalisée selon un plan de coupe perpendiculaire en XX au plan de la figure 1; ce plan de coupe est perpendiculaire à l'axe longitudinal YY du guide d'onde coaxial 1 et passe par le résonateur 2 La figure 2 montre quatre éléments concentriques: au centre le conducteur interne 10 du guide coaxial, Figure 2 is a sectional view taken along a sectional plane perpendicular to XX to the plane of Figure 1; this section plane is perpendicular to the longitudinal axis YY of the coaxial waveguide 1 and passes through the resonator 2 FIG. 2 shows four concentric elements: in the center the inner conductor 10 of the coaxial guide,
l'entretoise 20 de diamètre interne sensiblement égal au diamè- the spacer 20 of internal diameter substantially equal to the diameter
tre du conducteur interne 10, le résonateur 2 dont la diamètre du trou est sensiblement égal au diamètre extérieur de Pentretoise, et le conducteur externe Il du guide coaxial 1 avec ses deux parties, 110 et 111; ce conducteur externe présente, du moins en dehors des tronçons d'adaptation 12 et 13 (voir figure 1) un diamètre intérieur nettement supérieur au diamètre extérieur du the internal conductor 10, the resonator 2 whose diameter of the hole is substantially equal to the outside diameter of the spacer, and the outer conductor 11 of the coaxial guide 1 with its two parts, 110 and 111; this external conductor has, at least outside the adaptation sections 12 and 13 (see FIG. 1), an inside diameter which is clearly greater than the outside diameter of the
résonateur 2 et donc également du résonateur 3 (voir figure 1). resonator 2 and therefore also resonator 3 (see Figure 1).
Tels qu'ils ont été décrits et représentés les résonateurs 2 et 3 ne sont pas en contact avec le conducteur externe 11 du guide coaxial 1 et un matériau de faible permittivité (entretoises 20 et 30) est intèrposé entre chacun d'eux et le conducteur interne 10 du guide; cette disposition est destinée à minimiser les pertes par effet Joule dans le filtre, étant entendu qu'il est possible de réaliser des filtes selon Pinvention o les As they have been described and shown the resonators 2 and 3 are not in contact with the outer conductor 11 of the coaxial guide 1 and a low permittivity material (spacers 20 and 30) is interposed between each of them and the driver internal 10 of the guide; this arrangement is intended to minimize Joule losses in the filter, it being understood that it is possible to produce filaments according to the invention where the
résonateurs seraient en contact avec l'un ou Pautre ou les deux conduc- resonators would be in contact with one or both of the
teurs du guide coaxial.coaxial guide.
Sur la figure 2 ont également été représentées, en traits inter- Figure 2 has also been shown in phantom
rompus avec une flèche, les lignes du champ magnétique, H, qui corres- broken with an arrow, the magnetic field lines, H, which correspond to
pondent à la propagation selon le mode TM 011 dans le guide coaxial et qui assurent le couplage entre le guide et les résonateurs quand ils sont à leur TM011 propagate in the coaxial guide and provide coupling between the guide and the resonators when they are at their
fréquence de résonance.resonance frequency.
Dans le filtre qui vient d'être décrit, comme d'ailleurs dans le cas des filtres coupe-bande classiques, la distance entre les résonateurs est de l'ordre de 3 X g o Àg est la longueur d'onde, dans le guide d'onde, correspondant à la fréquence moyenne de la bande coupée par le filtre et o X g est égal à la longueur (fonde >X, dans Pespace libre, correspondant à la fréquence moyenne de la bande coupée par le filtre, lorsque le guide In the filter which has just been described, as indeed in the case of conventional notch filters, the distance between the resonators is of the order of 3 X g λ g is the wavelength, in the guide of wave, corresponding to the average frequency of the band cut by the filter and o X g is equal to the length (base> X, in free space, corresponding to the average frequency of the band cut by the filter, when the guide
est un guide coaxial comme cest le cas pour le filtre décrit. is a coaxial guide as is the case for the described filter.
A titre indicatif le filtre qui a été décrit à Paide des figures 1 et 2 a une longueur hors-tout d'environ 15,5 cm Ce filtre, tel qu'il a été conçu, permet d'obtenir un affaiblissement de 56 décibels dans une bande de As an indication, the filter which has been described with reference to FIGS. 1 and 2 has an overall length of approximately 15.5 cm. This filter, as conceived, makes it possible to obtain a decay of 56 decibels in a band of
400 M Hz centrée sur une fréquence de 3 850 M Hz. 400 M Hz centered on a frequency of 3 850 M Hz.
Il est à noter que la largeur de bande du filtre coupe-bande selon les figures 1 et 2 peut être modifiée en changeant le couplage entre les résonateurs et le guide d'onde coaxial; ce changement peut être obtenu par une modification du diamètre du trou intérieur des résonateurs: plus ce diamètre est proche de celui du conducteur interne du guide cdonde It should be noted that the bandwidth of the notch filter according to FIGS. 1 and 2 can be modified by changing the coupling between the resonators and the coaxial waveguide; this change can be obtained by a modification of the diameter of the inner hole of the resonators: the closer this diameter is to that of the inner conductor of the waveguide
coaxial et plus la largeur de la bande coupée est importante. coaxial and the width of the cut tape is important.
La présente invention n'est pas limitée à l'exemple décrit ou aux variantes suggérées ci-avant C'est ainsi que le filtre peut ne comporter qu'un seul résonateur ou peut en comporter trois et même plus; dans ce dernier cas deux résonateurs cons;écutifs seront distants d'environ 3 X X étant, comme indiqué plus avant, la longueur d'onde, dans Pespace libre, correspondant à la fréquence moyenne de la bande coupée par le filtre De même les entretoises 20, 30 intercalées entre les résonateurs 2, 3 et le conducteur interne 10 (voir figures 1 et 2) peuvent, par exemple, être remplacées par des entretoises disposées entre les résonateurs et le The present invention is not limited to the example described or to the variants suggested above. Thus, the filter may comprise only one resonator or may comprise three or even more; in the latter case two consecutive resonators will be spaced apart by about 3 x 20, being, as indicated above, the wavelength, in the free space, corresponding to the average frequency of the band cut by the filter. , Interposed between the resonators 2, 3 and the inner conductor 10 (see FIGS. 1 and 2) may, for example, be replaced by spacers arranged between the resonators and the
conducteur externe 11 du guide coaxial. external conductor 11 of the coaxial guide.
251154 &251154 &
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