FR2994028A1 - Filtre passe bande accordable en frequence pour onde hyperfrequence - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un filtre passe bande (100) pour onde hyperfréquence accordable en fréquence présentant une fréquence centrale et comprenant un résonateur d'entrée comprenant une cavité d'entrée (C1) métallique et un élément diélectrique d'entrée (E1), disposé à l'intérieur de la cavité d'entrée et apte à perturber le mode de résonance de l'onde hyperfréquence dans la cavité d'entrée, un résonateur de sortie comprenant une cavité de sortie (CN) métallique et un élément diélectrique de sortie (EN), disposé à l'intérieur de la cavité de sortie, et apte à perturber le mode de résonance de l'onde hyperfréquence dans la cavité de sortie, un moyen d'excitation d'entrée (S1) de forme allongée pénétrant dans la cavité d'entrée (C1) pour permettre à l'onde hyper fréquence de pénétrer dans la cavité d'entrée, un moyen d'excitation de sortie (SN) de forme allongée pénétrant dans la cavité de sortie (CN) pour permettre à l'onde hyper fréquence de sortir de la cavité de sortie, les résonateurs d'entré et de sortie étant couplés, caractérisé en ce que les éléments diélectriques d'entrée (E1) et de sortie (EN) présentent un évidement (41,42), le moyen d'excitation d'entrée (S1) pénètre à l'intérieur de l'évidement (41) de l'élément diélectrique d'entrée (E1) de manière à ce que l'élément diélectrique d'entrée (E1) perturbe le champ électromagnétique à proximité du moyen d'excitation d'entrée (S1), le moyen d'excitation de sortie (SN) pénètre à l'intérieur de l'évidement (42) de l'élément diélectrique de sortie (EN) de manière à ce que l'élément diélectrique de sortie (EN) perturbe le champ électromagnétique à proximité du moyen d'excitation de sortie (SN), l'élément diélectrique d'entrée (E1) est apte à effectuer une rotation autour d'un axe de rotation d'entrée (X1), l'évidement (41) étant adapté pour permettre la rotation de l'élément diélectrique (E1) tout en maintenant l'élément d'excitation d'entrée (S1) à l'intérieur de l'évidement (41), l'élément diélectrique de sortie (EN) est apte à effectuer une rotation autour d'un axe de rotation de sortie (XN), l'évidement (42) étant adapté pour permettre la rotation de l'élément diélectrique (E2) tout en maintenant l'élément d'excitation de sortie (SN) à l'intérieur de l'évidement (42), les rotations des éléments diélectriques (E1,EN) permettant la modification de la fréquence centrale du filtre.

Description

Filtre passe bande accordable en fréquence pour onde hyperfréquence DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine des filtres en fréquence dans le 5 domaine des ondes hyperfréquences, typiquement de fréquences comprises entre 1GHz à 30GHz. Plus particulièrement la présente invention concerne les filtres passe bande accordables en fréquence. ETAT DE LA TECHNIQUE 10 Le traitement d'une onde hyperfréquence, par exemple reçue par un satellite, nécessite le développement de composants spécifiques, permettant la propagation, l'amplification, et le filtrage de cette onde. Par exemple une onde hyperfréquence reçue par un satellite doit être 15 amplifiée avant d'être renvoyée vers le sol. Cette amplification n'est possible qu'en séparant l'ensemble des fréquences reçues en canaux, correspondant chacun à une bande de fréquence donnée. L'amplification est alors réalisée canal par canal. La séparation des canaux nécessite le développement de filtres passe-bandes. 20 Le développement des satellites et la complexité accrue du traitement du signal à effectuer, par exemple une reconfiguration des canaux en vol, a conduit à la nécessité de mettre en oeuvre de filtres passe bande accordables en fréquence, c'est-à-dire pour lesquels il est possible de régler la fréquence centrale de filtrage couramment dénommée fréquence d'accord 25 du filtre. Une des technologies connues de filtres passe-bande accordables dans le domaine des ondes hyperfréquence est l'utilisation de composants semiconducteurs passifs, tel que des diodes PIN, des capacités continument 30 variables ou des commutateurs capacitifs. Une autre technologie est l'utilisation de MEMS (pour micro systèmes électromécaniques) de type ohmiques ou capacitifs.

Ces technologies sont complexes, consommatrices d'énergie électrique et peu fiables. Ces solutions sont également limitées au niveau de la puissance de signal traité. De plus l'accordabilité en fréquence a pour conséquence une dégradation significative des performances du filtre, tel que son facteur de qualité Q. Par ailleurs, la technologie des filtres à base d'éléments diélectriques est connue. Elle permet de réaliser des filtres passe bande non accordables. La figure 1 décrit un exemple de filtre à base d'éléments diélectriques pour onde hyperfréquence non accordable.

Un moyen d'excitation d'entrée 10 introduit l'onde dans la cavité, cet élément est typiquement un milieu conducteur tel un câble (ou sonde) coaxial. La cavité 13 est une cavité fermée constituée de métal, typiquement de l'aluminium ou de l'invar. Un moyen d'excitation de sortie 11, typiquement un milieu conducteur tel un 15 câble (ou sonde) coaxial, permet de faire sortir l'onde de la cavité. L'élément diélectrique 12 est de forme ronde ou carrée et disposé à l'intérieur de la cavité métallique 13. Le matériau diélectrique est typiquement de la zircone, de l'alumine ou du BMT. Un filtre comprend typiquement au moins un résonateur comprenant une 20 cavité métallique et un élément diélectrique. Un mode de résonance du filtre correspond à une distribution particulière du champ électromagnétique qui est excité à une fréquence particulière. Un filtre passe-bande permet la propagation d'une onde sur une certaine 25 plage de fréquence et atténue cette onde pour les autres fréquences. On définit ainsi une bande passante et une fréquence centrale du filtre. Pour des fréquences autour de sa fréquence centrale, un filtre passe-bande présente une transmission élevée et une réflexion faible. 30 Afin d'augmenter leur sélectivité, c'est-à-dire leur capacité à atténuer le signal hors de la bande passante, ces filtres peuvent être composés d'une pluralité de résonateurs couplés entre eux. La fréquence centrale et la bande passante du filtre dépendent à la fois de la géométrie des cavités et des éléments diélectriques, ainsi que du couplage des résonateurs entre eux ainsi que des couplages aux moyens d'excitation d'entrée et de sortie du filtre. Des moyens de couplages sont par exemple des ouvertures ou fentes dénommées iris, des sondes électriques ou magnétiques ou des lignes 5 hyperfréquence. La bande passante du filtre est caractérisée de différentes manières suivant la nature du filtre. Le paramètre S est un paramètre qui rend compte des performances du filtre en termes de réflexion et de transmission. S11, ou S22, correspond à une 10 mesure de la réflexion et S12, ou S21, à une mesure de la transmission. Un filtre réalise une fonction de filtrage. Cette fonction peut généralement s'approximer via des modèles mathématiques (des fonctions itératives comme des fonctions Chebychev, Bessel, ...). Ces fonctions sont généralement fondées sur des rapports de polynômes. 15 Pour un filtre réalisant une fonction de filtrage de type Chebychev ou Chebychev généralisé, la bande passante du filtre est déterminée à équiondulation du S11 (ou S22), par exemple à 15dB ou 20 dB de réduction de la réflexion par rapport à son niveau hors bande. Pour un filtre réalisant une fonction de type Bessel, on prend la bande à -3dB (lorsque S21 croise S11). 20 Un exemple de caractéristique des paramètres S11 et S12 d'un filtre est illustré figure 2. La courbe 21 correspond à la réflexion S11 de l'onde sur le filtre en fonction de sa fréquence. La bande passante équi-ondulation à 20 dB de réflexion est notée 26. Le filtre présente une fréquence centrale 25 correspondant à la fréquence du milieu de la bande passante. La courbe 22 de la figure 2 correspond à la transmission S12 du filtre en fonction de la fréquence. Le filtre laisse ainsi passer un signal dont la fréquence est située dans la bande passante, mais le signal est néanmoins atténué par les pertes du filtre. 30 L'accord du filtre permettant d'obtenir un maxima de transmission pour une bande de fréquence donnée est très délicat à réaliser et dépend de l'ensemble des paramètres du filtre. Il est de plus dépendant de la température. Afin d'effectuer un réglage du filtre pour obtenir une fréquence centrale 35 précise du filtre, les fréquences de résonance des résonateurs du filtre peuvent être très légèrement modifiée à l'aide de vis métalliques, mais ce procédé effectué de manière empirique, est très couteux en temps et ne permet qu'une très faible accordabilité en fréquence, typiquement de l'ordre de quelques %. Dans ce cas, l'objectif n'est pas l'accordabilité mais l'obtention d'une valeur précise de la fréquence centrale, et l'on souhaite obtenir une sensibilité réduite de la fréquence de chaque résonateur vis-à-vis de la profondeur de la vis. La symétrie circulaire ou carrée des résonateurs simplifie la conception du filtre et la sélection du mode (TE pour Transverse Electrique ou TM pour 10 Transverse Magnétique) qui se propage dans le filtre. Le document US 7705694 décrit un filtre accordable en bande passante composé d'une pluralité de résonateurs diélectriques couplés entre eux, de forme non uniforme rad ialement et uniforme selon un axe z perpendiculaire à 15 la direction de propagation. Chaque résonateur est apte à effectuer une rotation autour de l'axe z entre deux positions, qui induit un changement de la valeur de la largeur de la bande passante, typiquement de 51Mz à 68 Mz. Ce dispositif permet une accordabilité sur la valeur de la largeur de la bande passante du filtre, mais pas sur sa fréquence centrale. 20 BUT DE L'INVENTION La présente invention a pour but de réaliser des filtres accordables en 25 fréquence centrale ne présentant pas les inconvénients précités. DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet l'invention a pour objet un filtre passe bande (100) pour onde 30 hyperfréquence accordable en fréquence présentant une fréquence centrale et comprenant : - un résonateur d'entrée comprenant une cavité d'entrée métallique et un élément diélectrique d'entrée, disposé à l'intérieur de la cavité d'entrée et apte à perturber le mode de résonance de l'onde hyperfréquence dans la 35 cavité d'entrée, - un résonateur de sortie comprenant une cavité de sortie métallique et un élément diélectrique de sortie, disposé à l'intérieur de la cavité de sortie, et apte à perturber le mode de résonance de l'onde hyperfréquence dans la cavité de sortie, un moyen d'excitation d'entrée de forme allongée pénétrant dans la cavité d'entrée pour permettre à l'onde hyper fréquence de pénétrer dans la cavité d'entrée, un moyen d'excitation de sortie de forme allongée pénétrant dans la cavité de sortie pour permettre à l'onde hyper fréquence de sortir de la cavité de sortie, les résonateurs d'entré et de sortie étant couplés, caractérisé en ce que : -les éléments diélectriques d'entrée et de sortie présentent un évidement -le moyen d'excitation d'entrée pénètre à l'intérieur de l'évidement de l'élément diélectrique d'entrée de manière à ce que l'élément diélectrique d'entrée perturbe le champ électromagnétique à proximité du moyen d'excitation d'entrée, -le moyen d'excitation de sortie pénètre à l'intérieur de l'évidement de l'élément diélectrique de sortie de manière à ce que l'élément diélectrique de sortie perturbe le champ électromagnétique à proximité du moyen d'excitation de sortie, -l'élément diélectrique d'entrée est apte à effectuer une rotation autour d'un 20 axe de rotation d'entrée, l'évidement étant adapté pour permettre la rotation de l'élément diélectrique tout en maintenant l'élément d'excitation d'entrée à l'intérieur de l'évidement, -l'élément diélectrique de sortie est apte à effectuer une rotation autour d'un axe de rotation de sortie, l'évidement étant adapté pour permettre la rotation 25 de l'élément diélectrique tout en maintenant l'élément d'excitation de sortie à l'intérieur de l'évidement, -les rotations des éléments diélectriques permettant la modification de la fréquence centrale du filtre. 30 Selon un mode de réalisation, l'élément diélectrique d'entrée et l'élément diélectrique de sortie sont disposés respectivement sensiblement au centre de la cavité d'entrée et de la cavité de sortie. Avantageusement, les éléments diélectrique d'entrée et de sortie sont en forme de U.

Avantageusement, les moyens d'excitation d'entrée et de sortie ont une forme allongée selon un axe Z identique. Selon un mode de réalisation, le filtre selon l'une des revendications 5 précédentes comprenant des moyens de couplage adaptés pour coupler les résonateurs d'entrée et de sortie directement. Selon un mode de réalisation, le filtre comprend en outre au moins un résonateur intermédiaire disposé en série entre le résonateur d'entrée et le résonateur de sortie, comprenant une cavité métallique intermédiaire et un 10 élément diélectrique intermédiaire disposé à l'intérieur de la cavité et apte à perturber le mode de résonance de l'onde hyperfréquence dans la cavité, l'élément diélectrique étant apte à effectuer une rotation autour d'un axe de rotation intermédiaire, et comprenant des moyens de couplage adaptés pour coupler les résonateurs intermédiaires deux à deux en série. 15 Avantageusement, les moyens de couplage sont des fentes. Avantageusement, les éléments diélectriques effectuent une rotation identique, une valeur de l'angle de rotation correspondant à une valeur de fréquence centrale du filtre. 20 Avantageusement, les axes de rotation sont parallèles entre eux. Avantageusement, les axes de rotation sont perpendiculaires à l'axe Z. Avantageusement, les éléments diélectriques intermédiaires ont une hauteur selon l'axe Z faible par rapport aux deux autres dimensions. Avantageusement, les éléments diélectriques intermédiaires sont 25 sensiblement identiques. Selon un mode de réalisation les éléments diélectriques sont solidaires de tiges diélectriques respectives aptes à effectuer une rotation selon l'axe de rotation correspondant. Selon un mode de réalisation, les angles de rotations sont variables en 30 fonction de la température de manière à maintenir les valeurs des fréquences centrales constantes lors d'une variation de température. L'invention a également pour objet un circuit hyperfréquence comprenant au moins un tel filtre. 35 D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - La figure 1 illustre un exemple de filtre à résonateur diélectrique selon l'état de la technique comprenant un résonateur. - La figure 2 décrit la courbe de transmission et de réflexion d'un filtre passe bande. La figure 3 illustre les modes de résonnance d'une cavité circulaire vide.

La figure 4 décrit un filtre selon un aspect de l'invention. La figure 5 décrit un filtre selon un aspect de l'invention vu en perspective. La figure 6 décrit la position des éléments diélectriques du filtre décrit figure 5 pour une valeur déterminée d'angle de rotation La figure 7 décrit la position des éléments diélectriques du filtre décrit figure 5 pour une autre valeur déterminée d'angle de rotation - La figure 8 illustre un exemple de réalisation d'un filtre selon un aspect de l'invention comprenant trois résonateurs, pour une valeur déterminée d'angle de rotation, ainsi que la courbe fréquentielle correspondante. La figure 9 illustre l'exemple de réalisation d'un filtre décrit figure 8 pour une autre valeur déterminée d'angle de rotation, ainsi que la courbe fréquentielle correspondante. La figure 10 illustre un exemple de réalisation d'un filtre selon un aspect de l'invention comprenant six résonateurs, pour une valeur déterminée d'angle de rotation, ainsi que la courbe fréquentielle correspondante. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'invention consiste à réaliser un filtre passe bande accordable en fréquence centrale par rotation d'éléments diélectriques dans des cavités métalliques, les éléments diélectriques d'entrée et de sortie présentant une forme spécifique.

Le filtre selon l'invention fonctionne selon un mode de cavité perturbée.

Une cavité métallique vide présente selon sa géométrie un ou plusieurs modes de résonance caractérisés par une fréquence f de l'onde hyperfréquence présente dans la cavité et par une distribution particulière du champ électromagnétique. Par exemple des modes de résonance TE (pour 5 Transverse Electrique) ou TM (pour Transverse Magnétiques) présentant un certains nombres de maximas d'énergie repérés par des indices, peuvent être excités dans une cavité métallique vide. La figure 3 décrit à titre d'exemple les différents modes de résonance pour une cavité circulaire vide en fonction des dimensions de la cavité (diamètre D et hauteur H ), et de la 10 fréquence f. Une cavité contenant un élément diélectrique perturbant le champ électromagnétique à l'intérieur de la cavité est également apte à résonner. 15 La figure 4 décrit un filtre passe bande 100 accordable en fréquence selon un aspect de l'invention. Le filtre 100 comprend un résonateur d'entrée R1 comprenant une cavité d'entrée Cl métallique et un élément diélectrique d'entrée El, disposé à l'intérieur de la cavité. L'élément diélectrique El est apte à perturber le mode 20 de résonance de l'onde hyperfréquence dans la cavité d'entrée. La nature intrinsèque du mode, correspondant au mode de résonnance de la cavité sans l'élément diélectrique, n'est pas modifiée, mais le mode de la cavité est très perturbé par l'ajout de l'élément diélectrique El . L'élément El ajoute un effet capacitif qui perturbe le mode de résonance de l'onde hyperfréquence 25 dans la cavité, et modifie la fréquence de résonance du résonateur initial constitué par la cavité sans l'élément diélectrique. Le filtre 100 comprend également un résonateur de sortie RN comprenant une cavité de sortie CN métallique et un élément diélectrique de sortie EN disposé à l'intérieur de la cavité CN. L'élément diélectrique de sortie EN a les 30 mêmes propriétés que celles de l'élément diélectrique d'entrée El. Avantageusement, on choisi un mode TM sur lequel il est plus aisé d'obtenir un effet capacitif. En effet il est possible d'approximer le comportement fréquentiel d'un résonateur par un circuit électrique équivalent : une association parallèle résistance-capacité-inductance (résonateur RLC). Ce circuit possède une fréquence de résonance fonction du produit L.C. Lorsqu'on joue sur l'effet capacitif, la fréquence de résonance varie. Pour le mode TM choisi il est aisé d'ajouter un effet capacitif en augmentant la permittivité au centre du résonateur (lieu des lignes de champ E les plus 5 fortes). Pour permettre à l'onde hyperfréquence de pénétrer dans la cavité d'entrée C1, le filtre 100 comprend un moyen d'excitation d'entrée S1 de forme allongée pénétrant à l'intérieur de la cavité d'entrée C1. Ce moyen 10 d'excitation est typiquement une sonde, telle une sonde coaxiale, de forme allongée, tel un câble. Pour permettre à l'onde hyperfréquence de sortir de la cavité de sortie CN, le filtre 100 comprend un moyen d'excitation de sortie SN de forme allongée pénétrant à l'intérieur de la cavité de sortie CN. Ce moyen d'excitation est 15 typiquement une sonde, telle une sonde coaxiale, de forme allongée, tel un câble. Les cavités d'entrée et de sortie sont couplées entre elles et couplées respectivement aux moyens d'excitation d'entrée et de sortie, de manière à ce que l'onde hyperfréquence introduite par le moyen d'excitation d'entrée 20 dans le filtre 100, se propage dans les résonateurs selon un mode de résonance, et ressorte du filtre. Les éléments diélectriques d'entrée et de sortie selon l'invention ont une forme spécifique qui présente un évidement. Le moyen d'excitation d'entrée pénètre à l'intérieur de l'évidement 41 de 25 l'élément diélectrique d'entrée de manière à ce que l'élément diélectrique d'entrée perturbe le champ électromagnétique à proximité du moyen d'excitation d'entrée. Le moyen d'excitation de sortie pénètre à l'intérieur de l'évidement 42 de l'élément diélectrique de sortie de manière à ce que l'élément diélectrique de 30 sortie perturbe le champ électromagnétique à proximité du moyen d'excitation de sortie. Du fait de l'existence de cette perturbation, la fréquence centrale du filtre est modifiée. De plus, l'élément diélectrique d'entrée est apte à effectuer une rotation 35 autour d'un axe de rotation d'entrée X1, l'évidement étant adapté pour permettre la rotation de l'élément diélectrique tout en maintenant l'élément d'excitation d'entrée à l'intérieur de l'évidement. De même, l'élément diélectrique de sortie est apte à effectuer une rotation autour d'un axe de rotation de sortie XN, l'évidement étant adapté pour permettre la rotation de l'élément diélectrique tout en maintenant l'élément d'excitation de sortie à l'intérieur de l'évidement. Maintenir l'élément d'excitation à l'intérieur de l'évidement permet de maintenir une perturbation forte du champ électromagnétique au voisinage de l'élément tout en assurant un couplage maîtrisé entre excitation et résonateur. Ceci est indispensable à la maîtrise de la bande passante, et pour l'adaptation du filtre. La distance entre les éléments d'excitation SI, SN et les éléments diélectriques respectifs El, EN à l'intérieur de l'évidement est choisie en fonction du filtre souhaité. Un filtre à large bande passante nécessite un couplage fort et donc une distance aussi faible que possible, limitée par les tolérances mécaniques de fabrication et les coûts, typiquement une centaine de pm. Un filtre à bande passante étroite nécessite un couplage plus faible et donc une distance un peu plus grande, typiquement de 1 à quelques mm.

Les rotations des éléments diélectriques modifient l'effet capacitif, perturbant le champ électrique de manière différente en fonction de la position angulaire des éléments diélectriques. La rotation d'un élément diélectrique s'effectue selon un angle teta par rapport à un repère donné. Ainsi la valeur de la fréquence centrale du filtre fc est une fonction de l'angle tetaa que fait l'élément El et de l'angle tetab que fait l'élément E2. Selon une variante préférée, les éléments El et EN effectuent une rotation identique, soit tetaa = tetab. La figure 7a décrit un exemple de filtre selon l'invention lorsque El et E2 font un angle teta0 identique, et égal à 00 par convention, correspondant à une valeur de fréquence centrale fc0. La figure 7b décrit le filtre selon l'invention lorsque El et E2 font un angle teta90 identique, et égal à 900 par rapport à la première position de El et E2, correspondant à une valeur de fréquence centrale fc90. Ainsi, le filtre selon l'invention est un filtre passe bande dont la fréquence centrale peut être choisie dans une plage de fréquence fonction de l'orientation angulaire des éléments diélectriques. De plus, la fréquence centrale peut être choisie continument dans l'intervalle de variation. Une correction (réajustement de la fréquence centrale) en fonction de la température est possible.

Selon un mode de réalisation, le réglage des positions angulaires s'effectue à l'aide de moyens de commande, tel qu'un moteur. Selon une variante préférée, l'élément diélectrique d'entrée El et l'élément diélectrique de sortie EN sont disposés respectivement sensiblement au centre de la cavité d'entrée et de la cavité de sortie. On obtient alors une concentration maximale du champ électrique au voisinage des moyens d'excitation d'entrée et de sortie, ce qui permet d'assurer le couplage suffisant et maîtrisé des excitations avec les résonateurs 1 et N. Selon une variante préférée, les éléments diélectriques d'entrée El et de sortie EN sont en forme de U. La forme comprend un corps et deux branches de manière à réaliser l'évidement 41 ou 42; les éléments diélectriques sont ainsi faciles à fabriquer. Il n'y a aucune contrainte de planéité sur la forme des éléments diélectriques. Selon un mode de réalisation, les moyens d'excitation d'entrée et de sortie sont des sondes coaxiales disposées le long d'un même axe Z.

Selon un aspect de l'invention, le filtre ne comprend que deux résonateurs, le résonateur d'entrée R1 et le résonateur de sortie RN. Les deux résonateurs sont couplés entre eux par des moyens de couplage, tel qu'une ou plusieurs fentes.

La figure 5 décrit un mode de réalisation préféré d'un aspect de l'invention pour lequel le filtre 100 comprend entre outre au moins un résonateur intermédiaire Ri, un résonateur étant indicé selon un indice i variant de 2 à N1, fonction du nombre de résonateurs intermédiaires. La figure 5a décrit une vue en perspective du filtre. Chaque résonateur intermédiaire Ri comprend une cavité métallique intermédiaire Ci et un élément diélectrique intermédiaire Ei disposé à l'intérieur de la cavité Ci et apte à perturber le mode de résonance de l'onde hyperfréquence dans la cavité, l'élément diélectrique Ei étant apte à effectuer une rotation autour d'un axe de rotation intermédiaire Xi.

Les résonateurs sont couplés deux à deux 1/1+1 en série, par des moyens de couplage, tel que des fentes. Ces fentes permettent de coupler à la fois une partie du champ électrique E et une partie du champ magnétique H. Un couplage par champ E a un signe opposé à un couplage par champ H. En proportions identiques, les deux couplages s'annulent. Lors de la rotation des éléments diélectriques voisins Ei/Ei+1, pour une position et une dimension de fente donnée, le couplage par champ E (ou H) varie. Selon une variante, on détermine par optimisation les positions et les dimensions des fentes de telle sorte que la bande passante résultante soit 10 sensiblement constante lors de la rotation des éléments diélectriques. Le moyen d'entrée SI est une sonde coaxiale. Les figures 6 et 7 décrivent un exemple de deux positions angulaires des éléments diélectriques du mode de réalisation préféré de l'invention décrit 15 figure 5. Selon une variante préférée représentée figures 6 et 7 les axes de rotation de XI, X2 .. Xi à XN sont parallèles entre eux. Selon une autre variante également représentée figures 6 et 7 les axes de rotation de XI, X2 .. Xi à XN sont perpendiculaires à l'axe Z. 20 Avantageusement, les axes de rotations XI, X2 .. Xi à XN sont concourants avec l'axe Z. Avantageusement, les éléments intermédiaires symétriques par rapport au milieu du filtre sont identiques en dimension. Avantageusement, les éléments intermédiaires Ei sont sensiblement 25 identiques. Avantageusement, les éléments diélectriques d'entrée El et de sortie EN sont sensiblement identiques. Dans cette géométrie, le filtre est plus aisé à calculer et à fabriquer. Selon une variante représentée sur ces figures 6 et 7, les éléments 30 diélectriques ont une forme aplatie, avec une hauteur selon l'axe Z beaucoup plus faible que les dimensions dans le plan perpendiculaire à Z. Cette forme aplatie permet d'obtenir une forte amplitude de la variation de l'effet capacitif. Par exemple, lorsque l'élément diélectrique est en position horizontale, la hauteur de diélectrique vue par le champ E (au centre, où il est le plus fort) est plus faible qu'en position verticale, d'où un effet capacitif plus fort lorsque l'élément diélectrique est vertical. La forme rectangulaire des éléments diélectriques représentée est purement 5 schématique et ne correspond pas à une forme préférée. La figure 6 décrit la structure des éléments diélectriques pour une valeur de teta = 00. La figure 6a correspond à un élément Ei intermédiaire dans une cavité Ci en vue de dessus, la figure 6b en vue de profil. La zone en pointillé 10 61 illustre une configuration où l'effet capacitif est faible. La figure 6c correspond à l'élément diélectrique d'entrée El dans la cavité Cl en vue de dessus, la figure 6d en vue de profil. La zone en pointillé 62 illustre une configuration où l'effet capacitif est faible. Sur la figure 6c l'évidement 41 et la forme en U de El sont visibles. A cette position teta=0°, correspondant aux 15 éléments diélectriques positionnés perpendiculairement à l'axe Z, est associée une fréquence centrale du filtre fc0. La figure 7 décrit la structure des éléments diélectriques pour une valeur de teta = 900. La figure 7a correspond à un élément Ei intermédiaire dans une 20 cavité Ci en vue de dessus, la figure 7b en vue de profil. La zone en pointillé 71 illustre une configuration où l'effet capacitif est fort. La figure 7c correspond à l'élément diélectrique d'entrée El dans la cavité Cl en vue de dessus, la figure 7d en vue de profil. La zone en pointillé 72 illustre une configuration où l'effet capacitif est fort. Sur la figure 7c l'évidement 41 et la 25 forme en U de El sont visibles. A cette position teta=90° est associée une fréquence centrale du filtre fc90. Des fréquences centrales intermédiaires sont obtenue pour des valeurs de teta comprises en 00 et 90°. 30 Les figures 8 et 9 illustrent un exemple de réalisation d'un filtre selon l'invention et les caractéristiques de filtre obtenues. Le filtre comprend 3 résonateurs R1, R2, RN comprenant des cavités Cl, C2, CN de forme sensiblement carrées. La dimension des cavités Cl et CN est de 16 mm, la dimension de C2 est de 35 17 mm. Les 3 cavités ont une hauteur de 4.5 mm.

Les éléments diélectriques El, E2, EN sont en zircone. Les éléments diélectriques d'entrée El et de sortie EN ont une dimension de 3.8 mm x 6.1 mm x 1.2 mm. La hauteur h de 1.2 mm selon l'axe Z est faible par rapport aux autres dimensions, ici environ un facteur 3 avec la plus petite des deux autres dimensions. L'élément diélectrique intermédiaire E2 a pour dimensions 4mm x 4.1 mm x 1.2 mm (hauteur h de 1.2 mm). Les résonateurs R2 et RN sont reliés par deux fentes de dimension 7mm x 2.5 mm, distantes de 5.5 mm. Des vis non représentées (6 par cavités) 10 permettent un réglage fin de la résonance du mode TM et des couplages. La figure 8 correspond à une valeur d'angle teta = 00, les éléments sont globalement perpendiculaires à l'axe Z, correspondant à un effet capacitif faible. La figure 8a représente une vue de profil du filtre et la figure 8b une vue en perspective. 15 La figure 9 correspond à une valeur d'angle teta = 900 d'angle de rotation des élément diélectriques, les éléments sont globalement parallèles à l'axe Z, correspondant à un effet capacitif fort. La figure 9a représente une vue de profil du filtre et la figure 9b une vue en perspective Dans cet exemple, les formes des éléments diélectriques sont aplaties, et 20 optimisées pour maximiser la différence d'effet capacitif et donc le décalage en fréquence. Selon une variante préférée représentée sur les figures 8 et 9, les éléments diélectriques El, E2, EN sont solidaires de tiges respectives T1 , T2, TN 25 également en matériau diélectrique. Ces tiges peuvent effectuer une rotation selon l'axe de rotation correspondant X1 , X2, XN à l'aide d'une liaison pivot avec les parois de la cavité Cl, C2, CN dans laquelle elles se trouvent. Il y a ainsi moins d'étapes technologiques pour la fabrication du filtre. 30 La figure 8c illustre le comportement fréquentiel du filtre passe bande obtenu pour teta = 00. La courbe S21(0°) correspond à la transmission du filtre et la courbe S11(0°) à la réflexion. La bande passante à -20 dB est deltaf(0°) et la fréquence centrale fc(0°) est égale à 11.5 GHz.

La figure 9c illustre le comportement fréquentiel du filtre passe bande obtenu pour teta = 900. La courbe S21(90°) correspond à la transmission du fil et la courbe S11(90°) à la réflexion. La bande passante à -20 dB est deltaf(90°) et la fréquence centrale fc(90°) est égale à 9.65 GHz.

Ainsi par rotation d'un angle de 90°, la fréquence centrale s'est modifiée de 9.65 GHz à 11.5 GHz. La figure 10 illustre un autre mode de réalisation d'un filtre selon l'invention dans le même esprit que le filtre décrit figures 8 et 9. La figure 10a décrit une vue en perspective du filtre pour des éléments diélectriques globalement parallèles à l'axe Z et la figure 10b décrit une vue en perspective du filtre pour des éléments diélectriques globalement perpendiculaires à l'axe Z. le filtre comprend 6 résonateurs. La figure 10c décrit la transmission du filtre S12 pour différentes postions angulaires des éléments diélectriques entre 00 et 90°. La fréquence centrale varie en fonction de l'angle d'inclinaison des éléments diélectriques, entre 9.65 GHz et 11.5 GHz. L'adaptation est de l'ordre de 15 dB et les pertes du filtre comprises entre 0.3 et 0.5 dB quel que soit la valeur de l'angle de rotation.

Pour les filtres selon l'invention, l'entrée et la sortie jouent un rôle symétrique. Selon un mode de réalisation du filtre selon l'invention, des angles de rotations sont variables en fonction de la température de manière à maintenir 25 les valeurs des fréquences centrales constantes lors d'une variation de température. Selon un autre aspect, l'invention porte également sur un circuit hyperfréquence comprenant au moins un filtre selon l'invention.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. I. Filtre passe bande (100) pour onde hyperfréquence accordable en fréquence présentant une fréquence centrale (fc) et comprenant - un résonateur d'entrée (R1) comprenant une cavité d'entrée (C1) métallique 5 et un élément diélectrique d'entrée (El) ) , disposé à l'intérieur de la cavité d'entrée et apte à perturber le mode de résonance de l'onde hyperfréquence dans la cavité d'entrée, - un résonateur de sortie (RN) comprenant une cavité de sortie (CN) métallique et un élément diélectrique de sortie (EN), disposé à l'intérieur de 10 la cavité de sortie, et apte à perturber le mode de résonance de l'onde hyperfréquence dans la cavité de sortie, -un moyen d'excitation d'entrée (S1) de forme allongée pénétrant dans la cavité d'entrée (C1) pour permettre à l'onde hyper fréquence de pénétrer dans la cavité d'entrée 15 -un moyen d'excitation de sortie (SN) de forme allongée pénétrant dans la cavité de sortie (CN) pour permettre à l'onde hyper fréquence de sortir de la cavité de sortie, -les résonateurs d'entré (R1) et de sortie (RN) étant couplés, caractérisé en ce que : 20 -les éléments diélectriques d'entrée (El) ) et de sortie (EN) présentent un évidement (41,42), -le moyen d'excitation d'entrée (S1) pénètre à l'intérieur de l'évidement (41) de l'élément diélectrique d'entrée (El) ) de manière à ce que l'élément diélectrique d'entrée (El) ) perturbe le champ électromagnétique à proximité 25 du moyen d'excitation d'entrée (S1), -le moyen d'excitation de sortie (SN) pénètre à l'intérieur de l'évidement (42) de l'élément diélectrique de sortie (EN) de manière à ce que l'élément diélectrique de sortie (EN) perturbe le champ électromagnétique à proximité du moyen d'excitation de sortie, 30 -l'élément diélectrique d'entrée (El) ) est apte à effectuer une rotation autour d'un axe de rotation d'entrée (X1), l'évidement (41) étant adapté pour permettre la rotation de l'élément diélectrique (El) ) tout en maintenant l'élément d'excitation d'entrée (S1) à l'intérieur de l'évidement (41),-l'élément diélectrique de sortie (EN) est apte à effectuer une rotation autour d'un axe de rotation de sortie (XN), l'évidement (42) étant adapté pour permettre la rotation de l'élément diélectrique (E2) tout en maintenant l'élément d'excitation de sortie (SN) à l'intérieur de l'évidement (42), -les rotations des éléments diélectriques (El, EN) permettant la modification de la fréquence centrale du filtre.
2. 2. Filtre selon la revendication dans lequel l'élément diélectrique d'entrée (El) ) et l'élément diélectrique de sortie (EN) sont disposés respectivement 10 sensiblement au centre de la cavité d'entrée (Cl) et de la cavité de sortie (CN).
3. 3. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel les éléments diélectrique d'entrée (El) et de sortie (EN) sont en forme de U. 15
4. 4. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel les moyens d'excitation d'entrée (S1) et de sortie (SN) ont une forme allongée selon un axe Z identique. 20
5. 5. Filtre selon l'une des revendications précédentes comprenant des moyens de couplage adaptés pour coupler les résonateurs d'entrée (R1) et de sortie (RN) directement.
6. 6. Filtre selon l'une des revendications 1 à 4 comprenant en outre au moins 25 un résonateur intermédiaire (Ri) disposé en série entre le résonateur d'entrée (R1) et le résonateur de sortie (RN), comprenant une cavité métallique intermédiaire (Ci) et un élément diélectrique intermédiaire (Ei) disposé à l'intérieur de la cavité (Ci) et apte à perturber le mode de résonance de l'onde hyperfréquence dans la cavité, l'élément diélectrique (Ei) étant apte à 30 effectuer une rotation autour d'un axe de rotation intermédiaire (Xi), et comprenant des moyens de couplage adaptés pour coupler les résonateurs intermédiaires deux à deux en série.
7. 7. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel les moyens 35 de couplage sont des fentes.
8. 8. Filtres selon l'une des revendications précédente dans lequel les éléments diélectriques (R1, RN, Ri) effectuent une rotation identique, une valeur de l'angle de rotation correspondant à une valeur de fréquence centrale du filtre.
9. 9. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel les axes de rotation (XI, XN, Xi) sont parallèles entre eux.
10. 10. Filtre selon l'une des revendications 4 à 9 dans lequel les axes de 10 rotation (X1, XN, Xi) sont perpendiculaires à l'axe Z.
11. 11. Filtre selon l'une des revendications 6 à 10 dans lequel les éléments diélectriques intermédiaires (Ei) ont une hauteur selon l'axe Z faible par rapport aux deux autres dimensions. 15
12. 12. Filtre selon l'une des revendications 6 à 11 dans lequel les éléments diélectriques intermédiaires (Ei) sont sensiblement identiques.
13. 13. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel les 20 éléments diélectriques (El, EN, Ei) sont solidaires de tiges diélectriques respectives (T1, TN, Ti) aptes à effectuer une rotation selon l'axe de rotation correspondant (Xl, XN, Xi).
14. 14. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel des angles 25 de rotations sont variables en fonction de la température de manière à maintenir les valeurs des fréquences centrales constantes lors d'une variation de température.
15. 15. Circuit hyperfréquence comprenant au moins un filtre selon l'une des 30 revendications précédentes.