FR2665576A1 - UHF filter - Google Patents
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Abstract
Description
FILTRE HYPERFREQUENCE
L'invention concerne un filtre hyperfréquence du type à cavités destiné à être inséré en amont d'un amplificateur à faible bruit d'une station de réception de radiocommunications, notamment pour radiocommunications satellites.MICROWAVE FILTER
The invention relates to a microwave filter of the cavity type intended to be inserted upstream of a low noise amplifier of a radiocommunication reception station, in particular for satellite radiocommunications.
I1 est courant pour les applications de radiocommunications dans les bandes des hyperfréquences de réaliser la chaîne de réception avec un guide d'ondes principal reliant l'antenne de réception à l'amplificateur faible bruit. Un tel guide d'ondes principal peut par exemple être constitué d'un tube métallique de section rectangulaire adaptée connu en soi. It is common for radiocommunication applications in the microwave bands to produce the reception chain with a main waveguide connecting the reception antenna to the low noise amplifier. Such a main waveguide may for example consist of a metal tube of suitable rectangular section known per se.
Etant donné que l'antenne doit avoir une très faible température de bruit, il est souhaitable d'éliminer au mieux les signaux parasites internes sur la chaîne de réception en amont de l'amplificateur à faible bruit tout en réduisant au maximum les pertes d'insertion. Pour éliminer ces signaux parasites il est connu d'adapter, dans une partie de longueur du guide d'ondes principal, un éléments de filtrage passe-haut en guide d'ondes. Cet éléments de filtrage passe-haut comprend une portion centrale dont la plus grande dimension en section droite est rétrécie par rapport à la dimension homologue du guide d'ondes principal pour obtenir une fréquence de coupure désirée.Les extrémités d'acces de cette portion centrale sont raccordées au guide d'ondes principal par des éléments de transformations permettant d'adapter l'impédance de la portion centrale à l'impédance du guide principal. Since the antenna must have a very low noise temperature, it is desirable to eliminate internal parasitic signals as best as possible on the reception chain upstream of the low noise amplifier while minimizing the loss of insertion. To eliminate these spurious signals, it is known to adapt, in a part of the length of the main waveguide, a high-pass filtering elements in waveguide. This high-pass filtering element comprises a central portion, the largest dimension of which in cross section is narrowed with respect to the homologous dimension of the main waveguide in order to obtain a desired cutoff frequency. The access ends of this central portion are connected to the main waveguide by transformation elements making it possible to adapt the impedance of the central portion to the impedance of the main guide.
Toutefois cette fonction de filtrage passe-haut en guide d'ondes s'avère inefficace pour éliminer les perturbations externes à l'antenne de réception, telles que les perturbations d'origine naturelle, industrielle, etc...., et plus particulièrement celles liées aux radars de forte puissance émettant dans la bande de réception de l'antenne. However, this high-pass waveguide filtering function proves to be ineffective in eliminating disturbances external to the receiving antenna, such as disturbances of natural, industrial, etc. origin, and more particularly those linked to high power radars transmitting in the antenna reception band.
Les signaux impulsionnels fournis par les radars, dans le plan des fréquences:
H1 : 1,2 à 1,4 GHz;
H2 : 2,4 à 2,8 GHz;
H3 : 3,6 à 4,2 GHz,
sont de nature à engendrer des harmoniques
H2 et H3 qui sont captés par la chaîne de réception et aveuglent l'amplificateur à faible bruit. Il est donc nécessaire d'effectuer un filtrage passe-haut pour éliminer l'harmonique H2 et un filtrage coupe-bande pour éliminer l'hamonique H3 pour un récepteur en bande
C.The pulse signals provided by radars, in the frequency plan:
H1: 1.2 to 1.4 GHz;
H2: 2.4 to 2.8 GHz;
H3: 3.6 to 4.2 GHz,
are likely to generate harmonics
H2 and H3 which are picked up by the reception chain and blind the low noise amplifier. It is therefore necessary to perform a high-pass filtering to eliminate the H2 harmonic and a notch filtering to eliminate the H3 harmonic for a band receiver
vs.
Pour pallier cet inconvénient on connait des filtres réjecteur de bandes en guide d'ondes du type à cavités. Plus particulièrement, de tels filtres réjecteur de bande hyperfréquence sont réalisés en utilisant une ou plusieurs cavités résonnantes couplées par des ouvertures de couplage le long d' un guide d'ondes principal, les cavités résonnantes étant espacées l'une de l'autre d'un multiple impair du quart de la longueur d'onde guidée. Le nombre de cavités résonnantes et la conformation des ouvertures de couplage déterminent la plage des fréquences coupées et le facteur de surtension de la courbe de réponse du filtre. To overcome this drawback, there are known filters for rejection of bands in the waveguide of the cavity type. More particularly, such microwave band rejector filters are produced by using one or more resonant cavities coupled by coupling openings along a main waveguide, the resonant cavities being spaced from each other by an odd multiple of a quarter of the guided wavelength. The number of resonant cavities and the shape of the coupling openings determine the range of cut frequencies and the overvoltage factor of the filter response curve.
Le filtre réjecteur de bande est alors couplé en série par des brides de fixation avec le filtre passe-haut de manière à réaliser les deux fonctions de filtrage désirées sur le signal hyperfréquence à amplifier. The band rejector filter is then coupled in series by fixing flanges with the high-pass filter so as to carry out the two desired filtering functions on the microwave signal to be amplified.
Toutefois le couplage en série des deux éléments de filtrage en guide d'ondes présentent de nombreux inconvénients. En particulier, l'addition des longueurs physiques des deux éléments de filtrage est la cause de pertes d'insertion supplémentaires, en très faible température de bruit. However, the coupling in series of the two filter elements in waveguides has many drawbacks. In particular, the addition of the physical lengths of the two filter elements is the cause of additional insertion losses, at very low noise temperature.
Par ailleurs on augmente les risques de fuites radioélectriques et les fuites d'air de la pressurisation dues aux imperfections de polissage des surfaces de jonction dans les zones de raccordement des guides d'ondes. In addition, the risks of radioelectric leaks and air leaks from the pressurization due to imperfections in polishing of the junction surfaces in the areas of connection of the waveguides are increased.
Il est connu que le cumul de ROS des filtres successifs atténue le signal utile à amplifier. It is known that the cumulative ROS of successive filters attenuates the useful signal to be amplified.
Enfin cet assemblage en série des filtres en guide d'ondes est encombrant et il est souvent nécessaire de prévoir des coudes de raccordement entre les guides d'onde, pour rendre la structure du guide d'ondes principal plus compacte. Finally, this series assembly of the waveguide filters is bulky and it is often necessary to provide connection elbows between the waveguides, to make the structure of the main waveguide more compact.
Par conséquent une telle combinaison de filtres en guide d'ondes est inadaptée pour une antenne avec une faible température de bruit. Consequently, such a combination of waveguide filters is unsuitable for an antenna with a low noise temperature.
L'invention vise à pallier les inconvénients mentionnés précédemment et un premier objectif de l'invention est de fournir un filtre hyperfréquence constitué d'un seul guide d'onde principal pour réaliser à la fois la fonction de filtrage passe-haut et la fonction de filtrage coupebande. The invention aims to overcome the drawbacks mentioned above and a first objective of the invention is to provide a microwave filter consisting of a single main waveguide to perform both the high-pass filtering function and the function of band filtering.
Un second objectif de l'invention est de fournir un filtre hyperfréquence multi-fonctions dont la longueur est réduite pour minimiser les pertes d'insertion. A second objective of the invention is to provide a multi-function microwave filter whose length is reduced to minimize insertion losses.
Un troisième objectif de l'invention est de fournir un tel filtre hyperfréquence permettant de conserver un ROS favorable même en combinant plusieurs éléments de filtrage. A third objective of the invention is to provide such a microwave filter making it possible to maintain a favorable ROS even by combining several filtering elements.
Un quatrième objectif de l'invention est de fournir un tel filtre hyperfréquence qui soit d'un encombrement le plus réduit possible. A fourth objective of the invention is to provide such a microwave filter which is as compact as possible.
Ces différents objectifs sont atteints à l'aide d'un filtre hyperfréquence du type à cavités destiné à être inséré en amont d'un amplificateur faible bruit d'une station de réception de radiocommunications, notamment pour radiocommunications par satellites, ce filtre coopérant avec un guide d'ondes principal comprenant un éléments de filtrage passe-haut avec une portion centrale dont la plus grande dimension en section droite est rétrécie par rapport à la dimension homologue du guide d'ondes principal, caractérisé en ce que ladite portion centrale communique en outre avec au moins un guide d'ondes secondaire en court-circuit couplé à cette portion centrale par un iris de couplage pour constituer une cavité de filtrage coupe-bande. These various objectives are achieved using a microwave filter of the cavity type intended to be inserted upstream of a low noise amplifier of a radiocommunication reception station, in particular for radiocommunications by satellites, this filter cooperating with a main waveguide comprising a high-pass filtering element with a central portion, the largest dimension of which in cross section is narrowed with respect to the homologous dimension of the main waveguide, characterized in that said central portion further communicates with at least one secondary short-circuit waveguide coupled to this central portion by a coupling iris to form a notch filtering cavity.
Ainsi en utilisant la portion centrale de l'éléments de filtrage passe-haut pour introduire la fonction de filtrage coupe-bande on satisfait aux conditions de très faibles pertes d'insertion (limitées à celles de l'éléments de filtrage passe-haut) et du meilleur ROS possible. Thus by using the central portion of the high-pass filter elements to introduce the notch filtering function, the conditions of very low insertion losses (limited to those of the high-pass filter elements) are satisfied and the best possible ROS.
La longueur physique du filtre hyperfréquence selon l'invention est réduite à celle de l'éléments de filtrage passe-haut ce qui permet de réduire les coûts de fabrication, le nombre de brides de fixation et les risques de fuites. The physical length of the microwave filter according to the invention is reduced to that of the high-pass filtering elements, which makes it possible to reduce manufacturing costs, the number of fixing flanges and the risk of leaks.
Selon une autre caractéristique de l'invention le guide d'ondes secondaire est relié à la portion centrale sur le côté de celle-ci correspondant à la plus grande dimension. According to another characteristic of the invention, the secondary waveguide is connected to the central portion on the side thereof corresponding to the largest dimension.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention le filtre hyperfréquence comprend une pluralité de guides d'ondes secondaires, dans lequel l'espacement entre guides d'ondes secondaires successifs est de n.Lg/4; n étant un entier impair et
Lg étant la longueur d'onde guidée.According to yet another characteristic of the invention, the microwave filter comprises a plurality of secondary waveguides, in which the spacing between successive secondary waveguides is n.Lg / 4; n being an odd integer and
Lg being the guided wavelength.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention les guides d'ondes secondaires sont disposés alternativement sur un côté et sur le côté opposé de la portion centrale. According to yet another characteristic of the invention, the secondary waveguides are arranged alternately on one side and on the opposite side of the central portion.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore mieux à la lecture de la description qui suit de différents modes de réalisation préférentiels de l'invention accompagnée des dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 représente de façon schématique un filtre hyperfréquence selon l'invention dans lequel les guides d'ondes secondaires sont répartis sur un seul côté de la portion centrale;
la figure 2 représente de façon schématique le même filtre hyperfréquence mais dans lequel les guides d'ondes secondaires sont répartis des deux côtés de la portion centrale;
la figure 3 est un graphique représentant une courbe de réponse amplitude/fréquence du filtre hyperfréquence selon l'invention.Other characteristics and advantages of the invention will appear even better on reading the following description of different preferred embodiments of the invention accompanied by the appended drawings in which:
Figure 1 schematically shows a microwave filter according to the invention in which the secondary waveguides are distributed on one side of the central portion;
FIG. 2 schematically represents the same microwave filter but in which the secondary waveguides are distributed on both sides of the central portion;
FIG. 3 is a graph representing an amplitude / frequency response curve of the microwave filter according to the invention.
En se reportant à la figure 1, le filtre hyperfréquence multi-fonctions selon l'invention est réalisé avec un guide d'onde principal 10 rectiligne de section droite rectangulaire ayant un côté de grande dimension b et un côté de petite dimension a. Le guide d'onde principal 10 comporte une portion centrale 20 dont la plus grande dimension b' est rétrécie par rapport à la dimension homologue b du guide d'onde principal pour former un éléments de filtrage passehaut. La fréquence de coupure de l'éléments de filtrage passe-haut est déterminée de façon connue par la plus grande dimension b' de la section droite de cette portion centrale. La portion centrale 20 est par ailleurs munie à ses deux extrémités de sections de transformation 30 d'épaisseur Lg/4 pour adapter son impédance à celle du guide d'ondes principal, où Lg est la longueur d'onde guidée.De façon connue, la portion centrale 20, les sections de transformation 30 et le guide d'ondes principal 10 sont reliés rigidement et hermétiquement par des brides de fixation non représentées sur cette figure. Referring to FIG. 1, the multi-function microwave filter according to the invention is produced with a rectilinear main waveguide 10 of rectangular cross section having a side of large dimension b and a side of small dimension a. The main waveguide 10 has a central portion 20 whose largest dimension b 'is narrowed relative to the homologous dimension b of the main waveguide to form a high pass filter element. The cut-off frequency of the high-pass filtering elements is determined in known manner by the largest dimension b ′ of the cross section of this central portion. The central portion 20 is also provided at its two ends with transformation sections 30 of thickness Lg / 4 to adapt its impedance to that of the main waveguide, where Lg is the guided wavelength. the central portion 20, the transformation sections 30 and the main waveguide 10 are rigidly and hermetically connected by fixing flanges not shown in this figure.
Un ou plusieurs guides d'ondes secondaires 40 en court-circuit formant une ou des cavités résonnantes communiquent avec la portion centrale 20 du guide d'ondes principal 10 par un ou des iris de couplage 50 pour former un éléments de filtrage coupe-bande. Les iris de couplage 50 sont disposés à intervalles réguliers, espacés de nLg/4, sur la longueur 1 de la portion centrale 20 correspondant à la plus grande dimension b' de la section droite, où n est un nombre impair. De préférence n sera choisi supérieur à un pour éviter les interactions fortes des champs electromagnétiques dans les cavités résonnantes voisines. Dans l'exemple représenté en figure 1 n est égal à 3.Dans l'éléments de filtrage coupe-bande, chaque cavité résonnante 40 est formée à partir d'un guide d'onde de section droite rectangulaire dont la longueur est sensiblement inférieure à la moitié de la longueur d'onde guidée Lg
Sur la figure 1, on a représenté un filtre hyperfréquence selon l'invention, dans lequel les cavités résonnantes 40 sont toutes disposées sur le même côté de la portion centrale 20 du guide d'ondes principal 10, ce côté correspondant à la plus grande dimension b' en section droite de la portion centrale 20.One or more secondary waveguides 40 in short circuit forming one or more resonant cavities communicate with the central portion 20 of the main waveguide 10 by one or more coupling irises 50 to form a notch filtering element. The coupling irises 50 are arranged at regular intervals, spaced by nLg / 4, over the length 1 of the central portion 20 corresponding to the largest dimension b 'of the cross section, where n is an odd number. Preferably n will be chosen greater than one to avoid strong interactions of the electromagnetic fields in the neighboring resonant cavities. In the example represented in FIG. 1, n is equal to 3. In the band-cut filtering elements, each resonant cavity 40 is formed from a waveguide of rectangular cross section whose length is substantially less than half the guided wavelength Lg
FIG. 1 shows a microwave filter according to the invention, in which the resonant cavities 40 are all arranged on the same side of the central portion 20 of the main waveguide 10, this side corresponding to the largest dimension. b 'in cross section of the central portion 20.
La figure 2 représente le même filtre hyperfréquence tel que représenté en figure 1, selon une coupe II-II, mais dans lequel les cavités résonnantes sont disposées alternativement sur un côté et sur le côté opposé de la portion centrale 20 du guide d'ondes principal 10. Les guides d'ondes secondaires 40 sont espacés entre eux de 3Lg/4. Comme cela est bien connu de l'homme de l'art, le nombre de guides d'ondes secondaires 40 couplés au guide d'ondes principal 10 (dans sa partie centrale) détermine le facteur de surtension de la courbe de réponse de l'élément de filtrage coupe-bande. Comme visible sur cette figure, les guides d'ondes secondaires comportent un plongeur réglable constitué par une vis mobile par exemple, pour accordée la cavité résonnante sur une fréquence de réjection. FIG. 2 represents the same microwave filter as represented in FIG. 1, according to a section II-II, but in which the resonant cavities are arranged alternately on one side and on the opposite side of the central portion 20 of the main waveguide 10. The secondary waveguides 40 are spaced apart from each other by 3Lg / 4. As is well known to those skilled in the art, the number of secondary waveguides 40 coupled to the main waveguide 10 (in its central part) determines the overvoltage factor of the response curve of the notch filter element. As can be seen in this figure, the secondary waveguides comprise an adjustable plunger constituted by a movable screw for example, for tuning the resonant cavity on a rejection frequency.
Avantageusement la section droite des guides d'ondes secondaires 40 est une section circulaire pour améliorer la fonction de filtrage coupe-bande par une meilleur surtension des cavités résonnantes. Advantageously, the cross section of the secondary waveguides 40 is a circular section to improve the notch filtering function by better overvoltage of the resonant cavities.
Sur la figure 3, on a représenté la courbe de réponse amplitude-fréquence d'un filtre hyperfréquence selon l'invention pour une transmission du filtre hyperfréquence dans la bande de fréquences 3,625-4,25GHz. On peut observer sur cette figure que le
Rapport d'Ondes Stationnaires (ROS) est minimum dans cette bande de fréquences sauf sur une plage de fréquences correspond aux fréquences rejetées (coupebande). On a représenté aussi sur cette figure l'amplitude du signal transmis par le filtre hyperfréquence pour laquelle on distingue aussi la fonction passe-haut et la fonction coupe-bande du filtre hyperfréquence.In Figure 3, there is shown the amplitude-frequency response curve of a microwave filter according to the invention for a transmission of the microwave filter in the frequency band 3,625-4,25GHz. We can observe in this figure that the
Stationary Wave Ratio (ROS) is minimum in this frequency band except over a frequency range corresponding to the rejected frequencies (bandwidth). This figure also shows the amplitude of the signal transmitted by the microwave filter, for which the high pass function and the notch function of the microwave filter are also distinguished.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus decrits et on pourra prévoir d'autres variantes sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the embodiments described above and we can provide other variants without departing from the scope of the invention.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9009754A FR2665576B1 (en) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | MICROWAVE FILTER. |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR9009754A FR2665576B1 (en) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | MICROWAVE FILTER. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2665576A1 true FR2665576A1 (en) | 1992-02-07 |
| FR2665576B1 FR2665576B1 (en) | 1992-11-20 |
Family
ID=9399269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9009754A Expired - Lifetime FR2665576B1 (en) | 1990-07-31 | 1990-07-31 | MICROWAVE FILTER. |
Country Status (1)
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|---|---|
| FR (1) | FR2665576B1 (en) |
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| CN109378562A (en) * | 2018-09-05 | 2019-02-22 | 深圳市奥谱太赫兹技术研究院 | The super damping Terahertz notch filter of Novel ultra wide band |
| WO2022118865A1 (en) * | 2020-12-02 | 2022-06-09 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | Notch filter |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2665576B1 (en) | 1992-11-20 |
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