FR2521786A2 - Pass band filter with dielectric resonators - uses ferrimagnetic elements subjected to external magnetic field to modify resonant frequency - Google Patents
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Abstract
Description
FILTRE PASSE-BANDE A RESONATEURS DIELECTRIQUES
La présente invention a pour objet des perfectionnements au filtre passe-bande à résonateurs diélectriques, objet du brevet principal, afin de permettre un réglage électrique de la bande passante du filtre.DIELECTRIC RESONATOR PASSER FILTER
The present invention relates to improvements to the bandpass filter with dielectric resonators, object of the main patent, to allow an electrical adjustment of the bandwidth of the filter.
Le brevet principal décrit un filtre passe-bande à résonateurs diélectriques, comportant un guide d'ondes fonctionnant au-dessous de sa fréquence de coupure, une antenne d'entrée et une antenne de sortie respectivement disposées aux deux extrémités du guide et n résonateurs disposés en série à l'intérieur du guide. Dans ce filtre, de manière à faire résonner les résonateurs selon le mode TMO11 et à faire propager dans le guide un mode TM dont la fréquence de coupure soit supérieure à celle du mode TM0g1 des résonateurs, les dimensions de la section transversale du guide sont de l'ordre de 2,5 fois les dimensions transversales des résonateurs, les résonateurs sont disposés sensiblement selon l'axe longitudinal du guide et les antennes sont disposées dans le sens de la propagation dans le guide. The main patent discloses a dielectric resonator bandpass filter, having a waveguide operating below its cutoff frequency, an input antenna and an output antenna respectively disposed at both ends of the guide and n resonators arranged in series inside the guide. In this filter, so as to resonate the resonators in the TMO11 mode and propagate in the guide a TM mode whose cutoff frequency is greater than that of the TM0g1 mode of the resonators, the cross section dimensions of the guide are of the order of 2.5 times the transverse dimensions of the resonators, the resonators are arranged substantially along the longitudinal axis of the guide and the antennas are arranged in the direction of propagation in the guide.
Dans le filtre selon le brevet principal le réglage de la bande passante du filtre se fait au moyen de vis dont la profondeur de pénétration à l'intérieur du filtre est réglable. In the filter according to the main patent, the filter bandwidth is adjusted by means of screws whose depth of penetration inside the filter is adjustable.
Lorsque la bande passante du filtre doit être modifiée en cours de fonctionnement, par exemple en fonction d'une valeur de signal mesurée en un point d'un circuit, il est très malaisé de modifier la profondeur de pénétration des vis. Cela peut se faire par un ou plusieurs moteurs couplés aux vis. When the bandwidth of the filter must be modified during operation, for example as a function of a signal value measured at a point of a circuit, it is very difficult to modify the penetration depth of the screws. This can be done by one or more motors coupled to the screws.
La présente invention a pour but de permettre une modification rapide et simple de la bande passante du filtre sans nécessiter des réglages mécaniques. The present invention aims to allow a quick and simple change of the bandwidth of the filter without requiring mechanical adjustments.
Selon la présente invention, un filtre selon la revendication I du brevet principal est principalement caractérisé en ce que, de manière à être accordable magnétiquement dans une grande largeur de bande, d'une part les n résonateurs sont des résonateurs composites comportant chacun un résonateur diélectrique proprement dit et un élément ferrimagnétique disposés l'un au-dessus de l'autre, et d'autre part n électro-aimants extérieurs au guide sont associés respectivement aux n résonateurs composites pour y créer des champs magnétiques réglables par modification de leur courant d'excitation. According to the present invention, a filter according to claim 1 of the main patent is mainly characterized in that, in order to be magnetically tunable in a large bandwidth, on the one hand the n resonators are composite resonators each comprising a dielectric resonator and a ferrimagnetic element arranged one above the other, and on the other hand n electromagnets external to the guide are respectively associated with n composite resonators to create magnetic fields adjustable by changing their current d 'excitation.
La présente invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des figures s'y rapportant qui représentent
- la figure 1 une vue partielle en coupe longitudinale d'un filtre selon l'invention;
- la figure 2 une autre vue partielle du filtre selon la figure 1.The present invention will be better understood and other characteristics will become apparent from the description below and the figures relating thereto which represent
- Figure 1 a partial view in longitudinal section of a filter according to the invention;
- Figure 2 another partial view of the filter according to Figure 1.
La figure 1 montre un tronçon de guide rectangulaire I réalisé en laiton; ce tronçon de guide a une section intérieure de 30 mm pour son grand côté et de 20 mm pour son petit côté. Deux plaques métalliques 2, 3, également en laiton, ferment le tronçon de guide respectivement à ses deux extrémités; ces plaques métalliques sont, chacune, percées d'un trou traverse par une prise de raccordement 20, 30 dont la partie centrale est constituée par un conducteur métallique linéaire qui se prolonge à l'intérieur du tronçon de guide sur une longueur d'environ 6 mm pour constituer une antenne du type dipôle électrique, A s As
A l'intérieur du tronçon de guide 1 sont disposés, sur l'un des grands côtés, trois organes résonnants, R1 5i , R2-S2, > R R3-S3; ces trois organes résonnants sont alignés dans le sens de la plus grande dimension du tronçon de guide et sont régulièrement espacés. A partir du grand côté du tronçon de guide 1, sur lequel il est fixé par collage, L'organe résonnant R1-S1 comporte successivement:
- un support S1 en forme d'anneau à section circulaire de 16 mm de diamètre extérieur et de 4 mm d'épaisseur; ce support est réalisé en un matériau diélectrique à faible permittivité,
- un résonateur diélectrique classique Il formé par un disque en titanate de zirconium dont la permittivité est à égale à 36 ; ce disque a un diamètre de 10 mm et une épaisseur de 5 mm;
- un élément intercalaire 12 réalisé en un matériau diélectrique à faible constante diélectrique et faibles pertes; cet élément intercalaire se présente sous la forme d'un' disque de 10 mm de diamètre et d'environ 2 mm d'épaisseur ;
- et un élément ferrimagnétique 13, constitué d'un grenat de fer
Yttrium se présentant également sous la forme d'un disque de 10 mm de diamètre et de 2,5 mm d'épaisseur.Figure 1 shows a rectangular guide section I made of brass; this guide section has an inner section of 30 mm for its long side and 20 mm for its small side. Two metal plates 2, 3, also made of brass, close the guide section respectively at its two ends; these metal plates are each drilled with a hole through a connection socket 20, 30 whose central portion is constituted by a linear metal conductor which extends inside the guide section over a length of about 6 mm to constitute an antenna of the electric dipole type, A s As
Inside the guide section 1 are arranged, on one of the long sides, three resonant members, R1 5i, R2-S2,>R3-R3-S3; these three resonant members are aligned in the direction of the largest dimension of the guide section and are regularly spaced. From the long side of the guide section 1, on which it is fixed by gluing, the resonant member R1-S1 comprises successively:
a ring-shaped support S1 with a circular cross-section of 16 mm in outside diameter and 4 mm in thickness; this support is made of a dielectric material with low permittivity,
- A conventional dielectric resonator It formed by a titanium zirconium disk whose permittivity is equal to 36; this disc has a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm;
an intermediate element made of a dielectric material with a low dielectric constant and low losses; this intermediate element is in the form of a disc 10 mm in diameter and about 2 mm thick;
and a ferrimagnetic element 13, consisting of an iron garnet
Yttrium is also in the form of a disk 10 mm in diameter and 2.5 mm thick.
L'élément intercalaire 12 produit un décalage, vers le haut dans le domaine des fréquences, de la bande de fonctionnement du filtre et ce décalage est d'autant plus grand que son épaisseur est plus forte. Cet élément permet donc, par un choix convenable de son épaisseur, d'ajuster, lors de la fabrication, la position de la bande de fréquences de fonctionnement du filtre tout en utilisant pour ce filtre les mêmes résonateurs diélectriques et les mêmes éléments ferrimagnétiques que pour d'autres filtres à bandes de fonctionnement légèrement différentes. The intermediate element 12 produces an upward shift in the frequency range of the operating band of the filter and this shift is greater the greater its thickness. This element therefore makes it possible, by a suitable choice of its thickness, to adjust, during manufacture, the position of the operating frequency band of the filter while using for this filter the same dielectric resonators and the same ferrimagnetic elements as for other filters with slightly different operating bands.
Les pièces 51-11-12-13, constituant l'organe résonnant R1 , sont assemblées par collage. Parts 51-11-12-13 constituting the resonant member R1, are assembled by gluing.
Les organes résonnants R2-S2 et R3-53 sont identiques, au point de vue forme et constitution, à l'organe résonnant Rl-Sl
Les organes résonnants R1-S1 , R2-S2 , R3-) sont respective ment soumis ment soumis à des champs magnétiques H1, H2 3 H3 produits par des électro-aimants extérieurs au tronçon de guide; l'électro-aimant qui produit le champ H1 auquel est soumis l'organe résonnant Rl-Sl apparaîtra sur la figure 2.The resonant members R2-S2 and R3-53 are identical, from the point of view of form and constitution, to the resonant member R1-S1
The resonant members R1-S1, R2-S2, R3-) are respectively subjected to magnetic fields H1, H2 3 H3 produced by electromagnets external to the guide section; the electromagnet that produces the field H1 to which the resonant member R1-S1 is subjected will appear in FIG.
L'accord de fréquence du filtre selon la figure I est possible grâce aux éléments ferrimagnétiques, tels que 13, des organes résonnants. Cet accord est obtenu en modifiant, séparément pour chaque organe résonnant, la valeur du champ magnétique auquel est soumis chaque organe résonnant, c'est-à-dire en modifiant la valeur du courant d'excitation de l'électro-aimant produisant ce champ magnétique. Cette possibilité d'accorder le filtre s'explique par le caractère gyromagnétique propre aux matériaux ferrimagnétiques: selon l'importance du champ appliqué aux éléments ferrimagnétiques des organes résonnants R1-S1 , R2-S2
R3-S3, la répartition des lignes du champ électromagnétique à l'intérieur du tronçon de guide 1 varie plus ou moins, ce qui entraîne une variation plus ou moins importante de la fréquence de résonance du filtre.The frequency matching of the filter according to FIG. 1 is possible thanks to the ferrimagnetic elements, such as 13, resonant members. This agreement is obtained by modifying, separately for each resonant member, the value of the magnetic field to which each resonant member is subjected, that is to say by modifying the value of the excitation current of the electromagnet producing this field. magnetic. This possibility of tuning the filter is explained by the specific gyromagnetic character of the ferrimagnetic materials: according to the importance of the field applied to the ferrimagnetic elements of the resonant members R1-S1, R2-S2
R3-S3, the distribution of the lines of the electromagnetic field inside the guide portion 1 varies more or less, which causes a more or less significant variation in the resonant frequency of the filter.
Cette variation de fréquence de résonance du filtre est liée principalement à la nature et à la géométrie du résonateur diélectrique et
de l'élément ferrimagnétique des organes résonnants R1-S1 , R2-S2
R3-S3. This variation of resonance frequency of the filter is mainly related to the nature and the geometry of the dielectric resonator and
of the ferrimagnetic element of the resonant members R1-S1, R2-S2
R3-S3.
Dans le cas de l'exemple décrit où le champ magnétique fourni par les électro-aimants peut varier de O à 1500 gauss la fréquence centrale du filtre peut varier de 4,8 GHz à 5,5 GHz , soit une variation relative de près de 15%. In the case of the example described, where the magnetic field supplied by the electromagnets can vary from 0 to 1500 gauss, the central frequency of the filter can vary from 4.8 GHz to 5.5 GHz, a relative variation of nearly 15%.
La figure 2 est une autre vue du filtre déjà représenté partiellement sur la figure 1. La figure 2 montre le tronçon de guide 1 vu en bout la plaque 2 et la prise de raccordement 20 ont été enlevées de manière à permettre d'apercevoir l'organe résonnant Rl-Sl placé à l'intérieur du tronçon de guide. Sur cette figure apparaît également un électro-aimant
L1 ; cet électro-aimant L1 est celui qui produit le champ magnétique 18 dont il a été question lors de la description de la figure 1.Cet électroaimant L1 comporte une pièce en U, 5, réalisée en fer extra doux (dans l'exemple décrit, ce fer est du type connu sous le nom de fer de Suède); les extrémités du U sont respectivement percées de deux trous filetés à travers lesquels passent deux vis de réglage 50 et 51, également réalisées en fer extra doux ; ces vis de réglage permettent de modifier l'écartement entre les deux pôles de l'électro-aimant. Un bobinage 52 est enroulé autour de la pièce en U et a son conducteur qui se prolonge, à ses deux extrémités, par, respectivement, deux fils de liaison 53 et 54 ; le bobinage 52 est alimenté par une source de courant variable 4. Comme il a été dit plus avant, la variation de courant de la source 4 permet de faire varier le champ magnétique fourni par l'électro-aimant de 0 à 1500 gauss.FIG. 2 is another view of the filter already shown partially in FIG. 1. FIG. 2 shows the guide section 1 as seen from the end, the plate 2 and the connection plug 20 have been removed in such a way as to make it possible to see the resonant member Rl-Sl placed inside the guide section. This figure also shows an electromagnet
L1; this electromagnet L1 is the one that produces the magnetic field 18 which was discussed in the description of FIG. 1.This electromagnet L1 comprises a U-shaped piece 5 made of extra soft iron (in the example described, this iron is of the type known as Swedish iron); the ends of the U are respectively pierced by two threaded holes through which pass two adjusting screws 50 and 51, also made of extra soft iron; these adjustment screws make it possible to modify the spacing between the two poles of the electromagnet. A coil 52 is wound around the U-shaped piece and has its conductor which is extended at its two ends by respectively two connecting wires 53 and 54; the winding 52 is powered by a variable current source 4. As has been said before, the current variation of the source 4 makes it possible to vary the magnetic field supplied by the electromagnet from 0 to 1500 gauss.
Il est à remarquer que les éléments intercalaires tels que 12 peuvent entre supprimés. Les éléments ferrimagnétiques sont alors directement en contact avec les résonateurs diélectriques et le réglage de la position de la bande de fréquences de fonctionnement du filtre doit alors se faire en modifiant le résonateur diélectrique ou l'élément ferrimagnétique, ou les deux à la fois; dans la pratique de telles modifications sont plus gênantes que celles qui consistent à changer l'épaisseur du disque en matériau diélectrique à faibles pertes, constituant l'élément intercalaires. It should be noted that insert elements such as 12 can be deleted. The ferrimagnetic elements are then directly in contact with the dielectric resonators and the adjustment of the position of the operating frequency band of the filter must then be done by modifying the dielectric resonator or the ferrimagnetic element, or both at once; in practice such modifications are more troublesome than those which consist in changing the thickness of the disk in low-loss dielectric material, constituting the spacer element.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| FR8202707A FR2521786A2 (en) | 1981-02-27 | 1982-02-18 | Pass band filter with dielectric resonators - uses ferrimagnetic elements subjected to external magnetic field to modify resonant frequency |
Applications Claiming Priority (2)
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| FR8103987A FR2509537A1 (en) | 1981-02-27 | 1981-02-27 | DIELECTRIC RESONATOR PASSER FILTER |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2521786A2 true FR2521786A2 (en) | 1983-08-19 |
| FR2521786B2 FR2521786B2 (en) | 1985-03-22 |
Family
ID=26222250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR8202707A Granted FR2521786A2 (en) | 1981-02-27 | 1982-02-18 | Pass band filter with dielectric resonators - uses ferrimagnetic elements subjected to external magnetic field to modify resonant frequency |
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| FR (1) | FR2521786A2 (en) |
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1982
- 1982-02-18 FR FR8202707A patent/FR2521786A2/en active Granted
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Also Published As
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| FR2521786B2 (en) | 1985-03-22 |
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