FR3067173A1 - Composant micro-ondes presentant une chambre asymetrique de propagation - Google Patents
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Abstract
Un composant micro-ondes (10) comporte une couche supérieure (14), une couche inférieure (16), et une couche centrale (18) définissant une zone de propagation (19) d'une onde électromagnétique s'étendant le long d'un axe de propagation (X-X), la zone de propagation (19) comprenant au moins une chambre symétrique (28) de propagation. La zone de propagation (19) comprend en outre une chambre asymétrique (32) de propagation délimitée par la couche supérieure (14), la couche inférieure (16) et deux frontières latérales espacées (34, 36) propres à empêcher le passage d'une onde électromagnétique présentant une longueur d'onde supérieure ou égale à une longueur d'onde minimale prédéterminée, les frontières latérales (34, 36) de la chambre asymétrique (32) étant dépourvues de symétrie par rapport à tout plan parallèle audit plan de symétrie.
Description
Composant micro-ondes présentant une chambre asymétrique de propagation
La présente invention concerne un composant micro-ondes comportant un guide d’onde comprenant au moins une couche supérieure présentant une surface inférieure électriquement conductrice, une couche inférieure présentant une surface supérieure électriquement conductrice, et une couche centrale définissant une zone de propagation d’une onde électromagnétique, la zone de propagation s’étendant le long d’un axe de propagation ; la zone de propagation comprenant au moins une chambre symétrique de propagation délimitée par la surface inférieure de la couche supérieure, la surface supérieure de la couche inférieure et deux frontières latérales symétriques espacées ; les frontières latérales de la chambre symétrique étant propres à empêcher le passage d’une onde électromagnétique présentant une longueur d’onde supérieure ou égale à une longueur d’onde minimale prédéterminée ; les frontières latérales de la chambre symétrique présentant un plan de symétrie parallèle à l’axe de propagation et orthogonal à la surface inférieure de la couche supérieure et à la surface supérieure de la couche inférieure.
Il est connu d’utiliser les technologies planaires ou de guide d’ondes pour réaliser des composants micro-ondes assurant une fonction de filtrage d’une onde électromagnétique.
Une des fonctions d’un tel filtre est de rejeter des fréquences. Souvent, il est nécessaire de rejeter des fréquences très proches de la bande passante du filtre.
Les structures planaires actuelles sont compactes, légères, avec un faible coût de fabrication, mais restent limitées en termes de coefficient de surtension.
Les guides d’ondes actuels possèdent quant à eux de faibles pertes d’insertion, une bonne sélectivité, un facteur de qualité élevé mais ils sont encombrants, coûteux et leur intégration avec les circuits planaires est difficile.
Un objet de l’invention est donc de fournir un composant micro-ondes simple permettant d’assurer une fonction de filtrage présentant une bonne réjection hors bande passante tout étant compact et de faible coût.
A cet effet, l’invention a pour objet un composant micro-ondes du type précité, caractérisé en ce que la zone de propagation comprend en outre une chambre asymétrique de propagation délimitée par la surface inférieure de la couche supérieure, la surface supérieure de la couche inférieure et deux frontières latérales espacées propres à empêcher le passage d’une onde électromagnétique présentant une longueur d’onde supérieure ou égale à la longueur d’onde minimale prédéterminée ; les frontières latérales de la chambre asymétrique étant dépourvues de symétrie par rapport à tout plan parallèle audit plan de symétrie.
Le composant micro-ondes selon l’invention peut comprendre l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles :
- chaque frontière latérale de la chambre asymétrique est raccordée à une frontière latérale adjacente de la chambre symétrique ;
- au moins une des frontières latérales de la chambre asymétrique fait saillie depuis la frontière latérale adjacente à l’écart de l’autre des frontières latérales de la chambre asymétrique selon une direction transverse à l’axe de propagation ;
- au moins une des frontières latérales de la chambre asymétrique fait saillie vers l’autre des frontières latérales de la chambre asymétrique selon une direction transverse à l’axe de propagation depuis la frontière latérale adjacente ;
- au moins une des frontières latérales de la chambre asymétrique est alignée avec ladite frontière latérale adjacente ;
- au moins une première des frontières latérales de la chambre asymétrique comprend une partie divergente ;
- ladite première frontière latérale comprend en outre une partie convergente ;
- la partie divergente et/ou la partie convergente présente(nt), en projection sur un plan orthogonal audit plan de symétrie, un profil prédéterminé choisi parmi : une droite, un profil exponentiel, un profil sinusoïdal, un profil dit de Klopfenstein ;
- ladite première frontière latérale comprend en outre une partie rectiligne, parallèle à l’axe de propagation ;
- au moins une desdits frontières latérales de la chambre asymétrique comprend une rangée de vias, aménagés à travers la couche centrale, l’écartement entre deux vias successifs de la rangée étant inférieur à la longueur d’onde minimale prédéterminée, par exemple inférieure ou égale à un cinquième de la longueur d’onde minimale déterminée ;
- au moins une desdites frontières latérales de la chambre asymétrique comprend une plaque électriquement conductrice ;
- la couche centrale est au moins en partie réalisée dans un matériau diélectrique, et la zone de propagation comprend une cavité interne délimitée par la surface inférieure de la couche supérieure, la surface supérieure de la couche inférieure et des bords latéraux de la couche centrale, les frontières latérales de la chambre asymétrique étant disposées en dehors de la cavité interne ;
- un des bords latéraux de la couche centrale, disposé dans la chambre asymétrique, fait saillie vers l’autre bord latéral de la couche centrale selon une direction transverse à l’axe de propagation ;
- dans la chambre asymétrique, la distance maximale entre un des bords latéraux de la cavité et la frontière latérale la plus proche dudit bord latéral, selon un axe orthogonal à l’axe de propagation, est supérieure à 0,25 mm, et ;
- la chambre asymétrique est disposée à une des extrémités de la zone de propagation, le long de l’axe de propagation.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une coupe horizontale schématique en vue de dessus d’un premier mode de réalisation d’un composant selon l’invention ;
- la figure 2 est une coupe verticale schématique en vue longitudinale selon l’axe X-X du composant de la figure 1 ;
- les figures 3 et 4 sont des comparaisons de simulation entre le composant de la figure 1 et un composant dépourvu de chambre asymétrique ;
- les figures 5 à 16 illustrent de manière schématique différents modes de réalisation d’un composant selon l’invention.
Un premier mode de réalisation d’un composant micro-ondes selon l’invention est illustré sur la figure 1.
Dans le mode de réalisation des figures, le composant micro-ondes est un filtre, notamment un filtre micro-ondes passe-bande présentant une bande passante déterminée.
Le composant micro-ondes 10 est ici du type « à guide intégré au substrat ».
Il comporte un guide d’onde 12 propre à guider une onde électromagnétique le long d’un axe de propagation X-X, entre une entrée 13A et une sortie 13B, l’onde électromagnétique présentant une longueur d’onde supérieure ou égale à une longueur d'onde minimale prédéterminée, ladite longueur d’onde étant prédéterminée par la fréquence que doit adresser le composant micro-ondes 10.
La longueur d’onde minimale est typiquement comprise entre 3 pm et 3 m.
Le guide d’onde 12 comprend une couche supérieure 14, une couche inférieure 16, et une couche centrale 18 définissant une zone de propagation 19 de l’onde électromagnétique s’étendant le long de l’axe de propagation X-X.
Chacune de la couche supérieure 14, de la couche inférieure 16 et de la couche centrale 18 s’étend dans un plan XY, défini par l’axe de propagation X-X et par un axe transverse Y-Y orthogonal à l’axe de propagation X-X.
Chacune des couches supérieure 14, inférieure 16 et centrale 18 présente une surface supérieure 20A, 20B, 20C électriquement conductrice et une surface inférieure 21 A, 21 B, 21C électriquement conductrice.
La couche inférieure 16 et la couche supérieure 14 sont disposées à distance l’une de l’autre, de part et d’autre de la couche centrale 18, au contact de la couche centrale 18.
En particulier, la surface inférieure 21A de la couche supérieure 14 est au contact de la surface supérieure 20C de la couche centrale 18. De même, la surface inférieure 21C de la couche centrale 18 est au contact de la surface supérieure 20B de la couche inférieure 16.
Ainsi, la couche supérieure 14, la couche inférieure 16 et la couche centrale 18 forment un empilement.
La surface inférieure 21A de la couche supérieure 14 est électriquement reliée à la surface supérieure 20C de la couche centrale 18. De même, la surface inférieure 21C de la couche centrale 18 est électriquement reliée à la surface supérieure 20B de la couche inférieure.
Dans la suite de la description, on appellera « direction transverse » Y-Y une direction parallèle à l’axe transverse Y-Y.
Une direction transverse est donc une direction orthogonale à l’axe de propagation X-X et parallèle à la surface inférieure 21A de la couche supérieure.
Dans un mode de réalisation préféré, chacune des couches supérieure 14, inférieure 16 et centrale 18 forme un substrat.
Chacune des couches supérieure 14, inférieure 16 et centrale 18 comprend ainsi une sous-couche supérieure 22A, 22B, 22C électriquement conductrice, une sous-couche inférieure 24A, 24B, 24C électriquement conductrice et une sous-couche centrale 26A, 26B, 26C diélectrique, présentant une première constante diélectrique, interposée entre la sous-couche supérieure 22A, 22B, 22C et la sous-couche inférieure 24A, 24B, 24C.
Par la suite, par «élément électriquement conducteur», on entend que ledit élément présente une conductivité électrique supérieure à Γ106 S.rri1, de préférence équivalente à celle d’un métal de type cuivre, argent, aluminium ou or.
Par la suite, par « élément diélectrique », on entend que ledit élément présente une permittivité diélectrique relative supérieure ou égale à 1.
De plus, la sous-couche inférieure 24A de la couche supérieure 14 est électriquement reliée avec la sous-couche supérieure 22C de la couche centrale 18. De même, la sous-couche inférieure 24C de la couche centrale 18 est électriquement reliée avec la sous-couche supérieure 22B de la couche inférieure 16.
Les sous-couches supérieures 22A, 22B, 22C et les sous-couches inférieures 24A, 24B, 24C sont par exemple réalisées en cuivre.
Les sous-couches centrales 26A, 26B, 26C sont par exemple réalisées en résine époxyde ou en téflon.
La zone de propagation 19 correspond à une zone du guide d’onde 12 dans laquelle est confinée l’onde électromagnétique lors de sa propagation dans le guide d’onde 12.
La zone de propagation 19 comprend une chambre symétrique 28 de propagation délimitée par la surface inférieure 21A de la couche supérieure 14, la surface supérieure 20B de la couche inférieure 16 et deux frontières latérales espacées 30.
La zone de propagation 19 comporte en outre une chambre asymétrique 32 de propagation. La chambre asymétrique 32 de propagation est délimitée par la surface inférieure 21A de la couche supérieure 14, la surface supérieure 20B de la couche inférieure 16, une première frontière latérale 34 et une deuxième frontière latérale 36 espacée de la première frontière latérale 34.
La zone de propagation 19 comprend en outre une cavité interne 38 délimitée par les couches supérieure 14, inférieure 16 et centrale 18, et s’étendant de la chambre symétrique 28 à la chambre asymétrique 32.
La cavité interne 38 est délimitée par la surface inférieure 21A de la couche supérieure 14, la surface supérieure 20B de la couche inférieure 16 et des bords latéraux 40A, 40B de la couche centrale 18.
La cavité interne 38 est remplie d’un fluide 42 présentant une deuxième constante diélectrique par exemple inférieure à la première constante diélectrique.
Le fluide 42 est par exemple de l’air. En variante, dans le cas où la cavité interne 38 définit un volume fermé étanche, elle est remplie d’air, d’azote ou est vide de fluide.
Dans la chambre symétrique 28, comme illustré sur la figure 1, les bords latéraux 40A, 40B de la couche centrale 18 longent les frontières latérales 30 de la chambre symétrique 28.
Par « longer », on entend que les bords latéraux 40A, 40B sont en contact avec lesdites frontières latérales 30 ou disposés à une distance constante desdites frontières latérales 30, par exemple inférieure à 100 pm.
Dans la chambre asymétrique 32, dans l’exemple illustré sur la figure 1, les bords latéraux 40A, 40B de la couche centrale 18 s’étendent parallèlement à l’axe de propagation X-X.
Dans la suite, le bord latéral disposé dans la chambre asymétrique 32 le plus proche de la première frontière latérale 34 sera désigné sous le nom de « premier bord latéral » et par la référence générale 40A. De même, le bord latéral disposé dans la chambre asymétrique 32 le plus proche de la deuxième frontière latérale 36, sera désigné sous le nom de « deuxième bord latéral » et par la référence générale 40B.
Les bords latéraux 40A, 40B sont avantageusement recouverts d’une couche additionnelle diélectrique non représentée. Dans une variante, les bords latéraux 40A, 40B pourront être métallisés, c’est-à-dire, recouvert d’un conducteur électrique.
Les bords latéraux 40A, 40B présentent, dans la chambre symétrique 28 et aussi dans la chambre asymétrique 32 dans cet exemple, un plan de symétrie parallèle à l’axe de propagation X-X et orthogonal à la surface inférieure 21A de la couche supérieure 14 et à la surface supérieure 20B de la couche inférieure 16.
La chambre symétrique 28 comprend une pluralité de sous-chambres 44 de propagation, illustrées sur la figure 1, s’étendant le long de l’axe de propagation X-X, délimitées latéralement par les deux frontières latérales 30 de la chambre symétrique 28.
Les frontières latérales 30 de la chambre symétrique 28 sont symétriques par rapport audit plan de symétrie.
Elles sont orthogonales à la surface inférieure 21A de la couche supérieure 14 et à la surface supérieure 20B de la couche inférieure 16.
Les frontières latérales 30 de la chambre symétrique 28 sont propres à empêcher le passage d’une onde électromagnétique présentant une longueur d’onde supérieure ou égale à la longueur d’onde minimale prédéterminée.
Comme illustré sur la figure 2, au moins une des frontières latérales 30 de la chambre symétrique 28 comprend une rangée de vias 45 électriquement conducteurs, aménagés à travers la couche centrale 18.
Par « via », on entend un trou, aménagé au moins à travers la couche centrale 18, présentant des parois recouvertes d’un revêtement électriquement conducteur, par exemple d’un revêtement réalisé en métal.
Chaque via 45 s’étend le long d’un axe Z-Z orthogonal à l’axe de propagation X-X et à l’axe transverse Y-Y, en traversant au moins la couche centrale 18.
L’écartement entre deux vias 45 successifs de la rangée est inférieur à la longueur d’onde minimale prédéterminée, par exemple inférieure ou égale à un cinquième de la longueur d’onde minimale prédéterminée.
En variante, ou en complément, au moins une des frontières latérales de la chambre symétrique 28 comprend une plaque électriquement conductrice, par exemple d’un revêtement réalisée en métal.
Chaque sous-chambre 44 de propagation est connectée à une sous-chambre 44 adjacente par un passage de connexion 46, aussi appelé IRIS, délimité par les deux frontières latérales 30 de la chambre symétrique 28.
Chaque sous-chambre 44 est symétrique suivant le plan de symétrie de la chambre symétrique 28. Chaque sous-chambre 44 présente ici une forme sensiblement rectangulaire.
Plus précisément, dans chaque sous-chambre 44, chacune des deux frontières latérales 30 de la chambre symétrique 28 présente une partie longitudinale 48 parallèle à l’axe de propagation X-X, reliée au moins à un des passages de connexion 46 par une partie transverse 50 parallèle à l’axe transverse Y-Y.
L’écartement selon la direction Y-Y entre les deux parties longitudinales 48 d’une sous-chambre 44 est variable d’une sous-chambre 44 à une autre.
Au moins une des sous-chambres 44 est, de manière connue, propre à rejeter une première fréquence prédéterminée f1 en dessous de la bande passante [f.3dB ; f’.3dB] du filtre formé par le composant micro-ondes 10.
La chambre asymétrique 32 de propagation est propre à rejeter une deuxième fréquence prédéterminée f2 au-dessus de la bande passante [f.3dB ; f’-3dB] du filtre formé par le composant micro-ondes 10.
Par « rejeter une deuxième fréquence prédéterminée f2 >>, on entend que le composant 10 présente un zéro de transmission prédéterminé à la deuxième fréquence f2, c’est-à-dire, un affaiblissement du signal important, ne permettant pas de transmettre une onde. En particulier, on entend que l’amplitude, mesurée en sortie du guide d’onde 12, d’un signal électromagnétique présentant la deuxième fréquence prédéterminée f2, présente un affaiblissement supérieur à 5dB par rapport à l'amplitude, mesurée en sortie du guide d'onde 12, d'un signal présentant une fréquence de résonance du guide d'onde
12.
La chambre asymétrique 32 est disposée à une des extrémités de la zone de propagation 19, le long de l’axe de propagation X-X, notamment en sortie 13B du guide d’onde 12. En variante, elle est disposée en entrée 13A du guide d’onde 12.
Les frontières latérales 34, 36 de la chambre asymétrique 32 sont dépourvues de symétrie par rapport à tout plan parallèle à l’axe de propagation X-X et orthogonal à la surface inférieure 21A de la couche supérieure 14 et à la surface supérieure 20B de la couche inférieure 16.
Les frontières latérales 34, 36 de la chambre asymétrique 32 sont par exemple orthogonales à la surface inférieure 21A de la couche supérieure 14 et à la surface supérieure 20B de la couche inférieure 16.
Elles sont propres à empêcher le passage d’une onde électromagnétique présentant une longueur d’onde supérieure ou égale à la longueur d’onde minimale prédéterminée.
Selon un mode de réalisation, au moins une des frontières latérales 34, 36 de la chambre asymétrique 32 comprend une rangée de vias électriquement conducteur, aménagés au moins à travers la couche centrale 18. L’écartement entre deux vias successifs de la rangée est inférieur à la longueur d’onde minimale prédéterminée, par exemple inférieure ou égale à un cinquième de la longueur d’onde minimale déterminée.
En variante, ou en complément, au moins une des frontières latérales 34, 36 de la chambre asymétrique 32 comprend une plaque électriquement conductrice, par exemple réalisée en métal.
Comme illustré sur la figure 1, la première frontière latérale 34 et la deuxième frontière latérale 36 de la chambre asymétrique 32 sont respectivement raccordées à une frontière latérale adjacente 30 de la chambre symétrique 28.
Par « raccordée >>, on entend qu’une extrémité de la frontière latérale 34, 36 de la chambre asymétrique 32 est, soit en contact avec sa frontière latérale adjacente 30, soit disposée à une distance de sa frontière latérale adjacente 30 inférieure à la longueur d’onde minimale prédéterminée, de préférence inférieure ou égale à un cinquième de la longueur d’onde minimale déterminée.
En particulier, chaque frontière latérale 34, 36 de la chambre asymétrique 32 est raccordée à la partie longitudinale 48 de sa frontière latérale adjacente 30 respective.
En d’autres termes, le guide d’onde 12 est dépourvu d’IRIS entre la chambre asymétrique 32 et la sous-chambre 44 de la chambre symétrique 28 qui est adjacente à la chambre asymétrique 32.
Dans l’exemple illustré sur la figure 1, la première frontière latérale 34 de la chambre asymétrique 32 comprend, le long de l’axe de propagation X-X, une partie divergente 52 et une partie convergente 54.
Par « divergente >>, on entend que la partie divergente 52 s’étend de manière non parallèle à l’axe de propagation X-X, indépendamment qu’elle s’étende vers, ou à l’opposé, de l’axe de propagation X-X.
Par « convergente >>, on entend que si la partie divergente 52 s’étend vers l’axe de propagation X-X, la partie convergente 54 s’étend alors à l’opposé de l’axe de propagation X-X, et inversement.
La première frontière latérale 34 comporte aussi, dans l’exemple de la figure 1, une partie rectiligne 56, parallèle à l’axe de propagation X-X, et s’étendant entre la partie divergente 52 et la partie convergente 54.
En outre, la première frontière latérale 34 comprend notamment une partie rectiligne auxiliaire 58, parallèle à l’axe de propagation X-X, et s’étendant à partir de la partie convergente 54. Dans l’exemple de la figure 1, la partie convergente 54 présente une longueur telle que la partie rectiligne auxiliaire 58 est alignée avec la frontière latérale adjacente 30 de la première frontière latérale 34.
Plus précisément, dans l’exemple de la figure 1, la première frontière latérale 34 fait saillie à l’écart de la deuxième frontière latérale 36 selon la direction transverse Y-Y depuis sa frontière latérale adjacente 30.
La partie divergente 52 s’étend ainsi, à partir d’une portion amont de la frontière latérale adjacente 30 de la première frontière latérale 34, à l’opposé de la deuxième frontière latérale 36 de la chambre asymétrique 32.
Au contraire, la partie convergente 54 s’étend, à partir de la partie rectiligne 56, vers la deuxième frontière latérale 36 de la chambre asymétrique 32.
La première frontière latérale 34 est disposée en dehors de la cavité interne 38 et est en partie à l’écart du premier bord latéral 40A de la couche centrale 18. En d’autres termes, la partie divergente 52 s’étend dans la couche centrale 18 à l’opposé du premier bord latéral 40A.
La distance maximale entre le premier bord latéral 40A et la première frontière latérale 34, selon la direction transverse Y-Y, est par exemple supérieure à 0,25 mm.
Dans l’exemple de la figure 1, chacune de la partie divergente 52 et de la partie convergente 54 présente ici, en projection sur un plan orthogonal au plan de symétrie, un profil prédéterminé en forme de droite.
En projection sur ledit plan orthogonal, chacune de la partie divergente 52 et de la partie convergente 54 s’étend respectivement, au niveau d’un point de liaison 60A, 60B, à partir de la portion amont de la frontière latérale adjacente 30 ou de la partie rectiligne 56. Chacune de la partie divergente 52 et de la partie convergente 54 présente alors respectivement une tangente en ce point de liaison 60A, 60B formant un angle avec la portion amont ou la partie rectiligne 56 supérieur à 0°.
Comme illustré sur la figure 1, la deuxième frontière latérale 36 est alignée avec sa frontière latérale adjacente 30. En particulier, la deuxième frontière latérale 36 est donc ici parallèle à l’axe de propagation X-X et longe le deuxième bord latéral 40B de la couche centrale 18.
Dans la chambre asymétrique 32, la longueur de la partie rectiligne 56 et la distance maximale entre la première frontière latérale 34 et le premier bord latéral 40A selon la direction transverse Y-Y influencent la deuxième fréquence prédéterminée rejetée par le guide d’onde 12.
En effet, lorsqu’une onde électromagnétique présentant une longueur d’onde supérieure ou égale à la longueur d’onde minimale prédéterminée, se propage dans la chambre asymétrique 32, elle se décompose, grâce à l’asymétrie, en au moins un premier mode principal de propagation et un deuxième mode principal de propagation présentant chacun une constante de propagation différente.
Comme expliqué par la suite, ces deux modes génèrent par couplage la réjection de la deuxième fréquence prédéterminée f2.
Une variation de la longueur de la partie rectiligne 56 modifie un déphasage entre les deux modes.
De plus, une variation de la distance maximale entre la première frontière latérale 34 et le premier bord latéral 40A selon la direction transverse Y-Y modifie la constante de propagation d’un des modes et très peu la constante de propagation de l’autre mode.
En outre, une variation de la distance maximale entre le premier bord latéral 40A et le deuxième bord latéral 40B selon la direction transverse Y-Y modifie les constantes de propagation des deux modes.
Ainsi, la longueur de la partie rectiligne 56 et la distance maximale entre la première frontière latérale 34 et le premier bord latéral 40A selon la direction transverse Y-Y sont déterminés, de telle sorte que, lorsque les deux modes présentent la deuxième fréquence prédéterminée, les deux modes soient en opposition de phase à la sortie du guide d’onde 12.
De la sorte, une onde électromagnétique présentant la deuxième fréquence prédéterminée présente une très grande atténuation en sortie du guide d’onde 12. Le guide d’onde 12 permet donc de rejeter la deuxième fréquence prédéterminée.
Les figures 3 et 4 illustrent des comparaisons de simulation entre le premier mode de réalisation du composant décrit ci-dessus et un composant tel que décrit ci-dessus mais étant dépourvu de chambre asymétrique 32.
Sur la figure 3, les courbes en traits pleins correspondent à une simulation pour un composant dépourvu de chambre asymétrique 32, et les courbes en traits discontinus correspondent à une simulation pour un composant selon le premier mode de réalisation dans lequel la distance maximale entre la première frontière latérale 34 et le premier bord latéral 40A, selon la direction transverse Y-Y, est égale à 1,25 mm.
Les courbes désignées par S1,1 correspondent au coefficient de réflexion du guide d’onde 12 en fonction de la fréquence, et les courbes désignées par S2,1 correspondent au coefficient de transmission direct en fonction de la fréquence.
Sur la figure 4, les courbes en traits pleins correspondent à une simulation pour un composant dépourvu de chambre asymétrique 32 ; et les courbes en traits discontinus correspondent à une simulation pour un composant selon le premier mode de réalisation dans lequel la distance maximale entre la première frontière latérale 34 et le premier bord latéral 40A, selon la direction transverse Y-Y, est égale à 1,1 mm.
Au regard de ces deux figures, l’ajout de la chambre asymétrique 32 permet donc bien d’assurer un rejet de la deuxième fréquence prédéterminée f2 située au-dessus et proche de la bande passante du composant.
La comparaison des figures 3 et 4 démontre également que la distance maximale entre la première frontière latérale 34 et le premier bord latéral 40A selon la direction transverse Y-Y permet de faire varier la valeur de la deuxième fréquence prédéterminée rejetée par le guide d’onde 12.
Un deuxième mode de réalisation du composant micro-ondes 10 selon l’invention est illustré sur la figure 5. Sur cette figure, seule la chambre asymétrique 32 est représentée.
Ce mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation de la figure 1 en ce que la première frontière latérale 34 est alignée avec la frontière latérale adjacente 30. En outre, la deuxième frontière latérale 36 est similaire à la première frontière latérale 34 du premier mode de réalisation.
La deuxième frontière latérale 36 comprend en effet une partie divergente 62, une partie convergente 64, et une partie rectiligne 66, parallèle à l’axe de propagation X-X, et s’étendant entre la partie divergente 62 et la partie convergente 64.
La deuxième frontière latérale 36 fait saillie à l’écart de la première frontière latérale 34 selon la direction transverse Y-Y depuis sa frontière latérale adjacente 30.
La partie divergente 62 s’étend ainsi, au niveau d’un point de liaison 60A, à partir d’une portion amont de la frontière latérale adjacente 30 de la deuxième frontière latérale 36, à l’opposé de la première frontière latérale 34. Au contraire, la partie convergente 64 s’étend, au niveau d’un point de liaison 60B, partir de la partie rectiligne 66, vers la première frontière latérale 34.
Un troisième mode de réalisation du composant micro-ondes 10 selon l’invention est illustré sur la figure 6.
Ce mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation de la figure 1 en ce que, dans la chambre asymétrique 32, les bords latéraux 40A, 40B de la couche centrale 18 ne sont pas symétriques par rapport au plan de symétrie.
Le deuxième bord latéral 40B de la couche centrale 18 comprend en effet un bord divergent 68, un bord convergent 70, et un bord rectiligne 72 parallèle à l’axe de propagation X-X, et s’étendant entre le bord divergent 68 et le bord convergent 70.
Le bord divergent 68 s’étend dans cet exemple, dans le plan XY, à partir d’une portion amont du deuxième bord latéral 40B, vers la première frontière latérale 34 de la chambre asymétrique 32. Au contraire, le bord convergent 70 s’étend, à partir du bord rectiligne 72, dans le plan XY, à l’opposé de la première frontière latérale 34 de la chambre asymétrique 32.
En d’autres termes, le deuxième bord latéral 40B forme une saillie vers la deuxième frontière latérale 36, dans le plan XY.
De plus, le bord divergent 68, le bord convergent 70, et le bord rectiligne 72 s’étendent ici selon l’axe Z-Z depuis la surface supérieure 20B de la couche inférieure 16 jusqu’à la surface inférieure 21A de la couche supérieure 14. En variante non représentée, le bord divergent 68, le bord convergent 70, et/ou le bord rectiligne 72 s’étendent selon l’axe Z-Z depuis la surface supérieure 20B de la couche inférieure 16 jusqu’à une bordure supérieure à l’écart selon l’axe Z-Z de la surface inférieure 21A de la couche supérieure 16.
En outre, le bord divergent 68 et le bord convergent 70 s’étendent ici de manière sensiblement parallèle à l’axe Z-Z. En variante non représentée, au moins l’un du bord divergent 68 et du bord convergent 70 présente une inclinaison avec l’axe Z-Z.
Comme dans le premier mode de réalisation, le premier bord latéral 40A est parallèle à l’axe de propagation X-X.
Un quatrième mode de réalisation du composant micro-ondes 10 selon l’invention est illustré sur la figure 7.
Ce mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation de la figure 1, en ce que le premier bord latéral 40A et le deuxième bord latéral 40B longent, sur toutes leurs longueurs respectives, la première frontière latérale 34 et la deuxième frontière latérale 36 respectivement.
En particulier, le premier bord latéral 40A comprend un bord divergent 74, un bord convergent 76, et un bord rectiligne 78 parallèle à l’axe de propagation X-X, et s’étendant entre le bord divergent 74 et le bord convergent 76.
Le bord divergent 74 s’étend dans cet exemple, à partir d’une portion amont du premier bord latéral 40A, à l’opposé de la deuxième frontière latérale 36 de la chambre asymétrique 32. Au contraire, le bord convergent 76 s’étend, à partir du bord rectiligne 78, vers la deuxième frontière latérale 36 de la chambre asymétrique 32.
Le bord divergent 74, le bord convergent 76, et le bord rectiligne 78 du premier bord latéral 40A longe, sur toutes leurs longueurs respectives, la partie divergente 52, la partie convergente 54 et la partie rectiligne 56 de la première frontière latérale 34 respectivement.
En d’autres termes, le premier bord latéral 40A forme un creux dans la couche centrale 18, dans le plan XY.
Dans ce quatrième mode de réalisation, le guide d’onde 12 comporte en outre une portion diélectrique 80 disposée dans la cavité interne 38.
La portion diélectrique 80 est au contact du premier bord latéral 40A.
Elle est reçue dans un espacement 82 délimitée par le bord divergent 74, le bord convergent 76, et le bord rectiligne 78 du premier bord latéral 40A.
La portion diélectrique 80 présente une bordure 84 en regard de la deuxième frontière latérale 36. La bordure 84 est ici parallèle à l’axe de propagation X-X et alignée avec un bord latéral de la couche centrale 18 de la chambre symétrique 28.
La portion diélectrique 80 présente une troisième constante diélectrique. La troisième constante diélectrique est strictement inférieure à la première constante diélectrique.
Un cinquième mode de réalisation du composant micro-ondes 10 selon l’invention est illustré sur la figure 8.
Ce mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation de la figure 1 en ce que, dans la chambre asymétrique 32, les bords latéraux 40A, 40B ne sont pas symétriques par rapport au plan de symétrie.
Le premier bord latéral 40A comprend en effet un bord divergent 74, un bord convergent 76, et un bord rectiligne 78 parallèle à l’axe de propagation X-X, et s’étendant entre le bord divergent 74 et le bord convergent 76.
Le bord divergent 74 s’étend dans cet exemple, à partir d’une portion amont du premier bord latéral 40A, à l’opposé de la deuxième frontière latérale 36 de la chambre asymétrique 32. Au contraire, le bord convergent 76 s’étend, à partir du bord rectiligne 78, vers la deuxième frontière latérale 36 de la chambre asymétrique 32.
En d’autres termes, le premier bord latéral 40A forme un creux dans la couche centrale 18, dans le plan XY.
Le bord divergent 74 longe une partie de la partie divergente 52 de la première frontière latérale 34 et le bord convergent 76 longe une partie de la partie convergente 54 de la première frontière latérale 34.
Le bord rectiligne 78 est disposé, selon la direction transverse Y-Y, entre la première frontière latérale 34 et la deuxième frontière latérale 36, à l’écart de la première frontière latérale 34.
Un sixième mode de réalisation du composant micro-ondes 10 selon l’invention est illustré sur la figure 9.
Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation de la figure 8 en ce que le premier bord latéral 40A forme une saillie vers la deuxième frontière latérale 36, au lieu d’un creux dans la couche centrale 18, dans le plan XY.
Le bord divergent 74 du premier bord latéral 40A s’étend, à partir d’une portion amont du premier bord latéral 40A, vers la deuxième frontière latérale 36 de la chambre asymétrique 32. Au contraire, le bord convergent 76 s’étend, à partir du bord rectiligne 78, à l’opposé de la deuxième frontière latérale 36 de la chambre asymétrique 32.
Un septième mode de réalisation du composant micro-ondes 10 selon l’invention est illustré sur la figure 10.
Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation de la figure 9 au niveau de la deuxième frontière latérale 36 de la chambre asymétrique 32 et du deuxième bord latéral 40B.
Comme dans le deuxième mode de réalisation illustré à la figure 5, la deuxième frontière latérale 36 comprend une partie divergente 62, une partie convergente 64, et une partie rectiligne 66, parallèle à l’axe de propagation X-X, et s’étendant entre la partie divergente 62 et la partie convergente 64.
Plus précisément, la deuxième frontière latérale 36 fait saillie à l’écart de la première frontière latérale 34 selon la direction transverse Y-Y depuis la frontière latérale adjacente 30.
La partie divergente 62 de la deuxième frontière latérale 36 s’étend ainsi, au niveau d’un point de liaison 60A, à partir d’une portion amont de la frontière latérale adjacente 30 de la deuxième frontière latérale 36, à l’opposé de la première frontière latérale 34.
Au contraire, la partie convergente 64 de la deuxième frontière latérale 36 s’étend, au niveau d’un point de liaison 60B, à partir de la partie rectiligne 66 de la deuxième frontière latérale 36, vers la première frontière latérale 34.
Le point de liaison 60A de la partie divergente 62 de la deuxième frontière latérale 36 est ici aligné selon la direction transverse Y-Y avec le point de liaison 60A de la partie divergente 52 de la première frontière latérale 34. En variante, ces points de liaison 60A sont disposés, en projection sur l’axe de propagation X-X, à des positions différentes, c’est-à-dire ne sont pas alignés selon la direction Y-Y.
De même, le point de liaison 60B de la partie convergente 64 de la deuxième frontière latérale 36 est ici aligné selon la direction transverse Y-Y avec le point de liaison 60B de la partie convergente 54 de la première frontière latérale 34. En variante, ces points de liaison 60B sont disposés, le long de l’axe de propagation X-X, à des positions différentes.
En outre, dans ce septième mode de réalisation, le deuxième bord latéral 40B comprend un bord divergent 68, un bord convergent 70, et un bord rectiligne 72 parallèle à l’axe de propagation X-X, et s’étendant entre le bord divergent 68 et le bord convergent 70 du deuxième bord latéral 40B.
Le bord divergent 68 du deuxième bord latéral 40B s’étend dans cet exemple, à partir d’une portion amont du deuxième bord latéral 40B, à l’opposé de la première frontière latérale 34. Au contraire, le bord convergent 70 du deuxième bord latéral 40B s’étend, à partir du bord rectiligne 72 du deuxième bord latéral 40B, vers la première frontière latérale 34.
En d’autres termes, le deuxième bord latéral 40B forme un creux dans la couche centrale 18, dans le plan XY.
Le bord divergent 68 du deuxième bord latéral 40B longe une partie de la partie divergente 62 de la deuxième frontière latérale 36 et le bord convergent 70 longe une partie de la partie convergente 64 de la deuxième frontière latérale 36.
Le bord rectiligne 72 du deuxième bord latéral 40B est disposé, le long de la direction transverse Y-Y, entre la deuxième frontière latérale 36 et la première frontière latérale 34, à l’écart de la deuxième frontière latérale 36.
Un huitième mode de réalisation du composant micro-ondes 10 selon l’invention est illustré sur la figure 11.
Ce mode de réalisation diffère du troisième mode de réalisation de la figure 6 au niveau de la première frontière latérale 34.
La première frontière latérale 34 fait en effet saillie vers la deuxième frontière latérale 36 selon un axe transverse à l’axe de propagation X-X depuis la frontière latérale adjacente 30.
La partie divergente 52 de la première frontière latérale 34 s’étend ainsi, à partir d’une portion amont de la frontière latérale adjacente 30 de la première frontière latérale 34, vers la deuxième frontière latérale 36.
Au contraire, la partie convergente 54 de la première frontière latérale 34 s’étend, à partir de la partie rectiligne 56, à l’opposé de la deuxième frontière latérale 36.
En outre, dans ce huitième mode de réalisation, le premier bord latéral 40A comprend un bord divergent 74, un bord convergent 76, et un bord rectiligne 78 parallèle à l’axe de propagation X-X, et s’étendant entre le bord divergent 74 et le bord convergent 76.
Le bord divergent 74, le bord convergent 76 et le bord rectiligne 78 du premier bord latéral 40A longent ici respectivement la partie divergente 52, la partie convergente 54 et la partie rectiligne 56 de la première frontière latérale 34.
Dans ce huitième mode de réalisation, la variation de distance entre la première frontière latérale 34 et le deuxième bord latéral 40B selon la direction transverse Y-Y modifie la constante de propagation d’un des modes de propagation.
Un neuvième mode de réalisation du composant micro-ondes 10 selon l’invention est illustré sur la figure 12.
Ce mode de réalisation diffère du huitième mode de réalisation de la figure 11 au niveau du premier bord latéral 40A et du deuxième bord latéral 40B.
Le deuxième bord latéral 40B longe la deuxième frontière latérale 36 et est en particulier parallèle à l’axe de propagation X-X sur toute sa longueur.
En outre, le premier bord latéral 40A fait saillie par rapport à la première frontière latérale 34 vers la deuxième frontière latérale 36.
Plus précisément, le bord rectiligne 78 du premier bord latéral 40A est disposé, le long de la direction transverse Y-Y, entre la première frontière latérale 34 et la deuxième frontière latérale 36, à l’écart de la première frontière latérale 34, le bord divergent 74 et le bord convergent 76 du premier bord latéral 40A longeant respectivement la partie divergente 52 et la partie convergente 54 de la première frontière latérale 34.
Un dixième mode de réalisation du composant micro-ondes 10 selon l’invention est illustré sur la figure 13.
Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation de la figure 12 en ce que le bord divergent 74 et le bord convergent 76 du premier bord latéral 40A ne longent pas respectivement la partie divergente 52 et la partie convergente 54 de la première frontière latérale 34.
Un onzième mode de réalisation du composant micro-ondes 10 selon l’invention est illustré sur la figure 14.
Ce mode de réalisation diffère du mode de réalisation de la figure 1, en ce que le profil prédéterminé de la partie divergente 52 et de la partie convergente 54 de la première frontière latérale 34 est un profil exponentiel.
Dans une autre variante de ce onzième mode de réalisation, non représentée, ledit profil prédéterminé est un profil sinusoïdal.
Dans encore une autre variante de ce onzième mode de réalisation, non représentée, ledit profil prédéterminé est un profil dit de Klopfenstein.
Dans une autre variante non illustrée du premier mode de réalisation et du onzième mode de réalisation, le profil prédéterminé est différent pour la partie divergente 52 et pour la partie convergente 54 de la première frontière latérale 34.
En variante non représentée, la première frontière latérale 34 fait saillie à l’écart de la deuxième frontière latérale 36 selon la direction transverse Y-Y depuis sa frontière latérale adjacente 30, et la deuxième frontière latérale 36 fait saillie vers la première frontière latérale 34 selon la direction transverse Y-Y depuis sa frontière latérale adjacente 30.
Dans une variante des modes de réalisation précédents, la première frontière latérale 34 est dépourvue de partie rectiligne s’étendant entre la partie divergente 52 et la partie convergente 54. La partie convergente 54 et la partie divergente 52 de la première frontière se joignent alors.
En variante des modes de réalisation précédents, la couche supérieure 14 et/ou la couche inférieure 16 est(sont) formée(s) par une couche monobloc venue de matière, électriquement conductrice.
Dans encore une autre variante des modes de réalisation précédents, illustrée sur la figure 15, la couche supérieure 14 et la couche inférieure 16 sont formées par une couche monobloc venue de matière, électriquement conductrice, et la couche centrale 18 est formée par une couche diélectrique monobloc venue de matière, la couche centrale 18 présentant la première constante diélectrique.
Le guide d’onde 12 est alors de type « intégré au substrat », la couche supérieure 14, la couche inférieure 16 et la couche centrale 18 formant ensemble un substrat.
La couche centrale 18 définit alors une pluralité de trous traversant 86 disposés entre les frontières latérales 34, 36 de la chambre asymétrique 32.
Chaque trou traversant 86 est dépourvu de revêtement électriquement conducteur.
La partie de la couche centrale 18, délimitée latéralement par les frontières latérales 34, 36 de la chambre asymétrique 32, présente ainsi une quatrième constante diélectrique équivalente inférieure à la première constante diélectrique.
En variante des modes de réalisation précédents, illustrée sur la figure 16, le guide d’onde 12 est du type « guide d’onde métallique ».
Le guide d’onde 12 comprend une couche supérieure 14, une couche inférieure 16 et des parois latérales 88 électriquement conductrices, par exemple réalisées en métal.
Les parois latérales 88 définissent une cavité interne 38, une couche centrale 18 diélectrique étant disposée dans la cavité interne 38 au contact d’une des parois latérales 88.
Dans une autre variante, le composant 10 est un multiplexeur. Le composant 10 comprend alors une autre chambre asymétrique similaire à la chambre asymétrique 32 d’un des modes de réalisation décrit plus haut. Les deux chambres asymétriques sont alors disposées à l’entrée 13A et à la sortie 13B du guide d’onde 12.
Les modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent être combinés suivant toutes combinaisons techniquement possibles.
Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, le composant micro-ondes 10 est simple et permet d’assurer une fonction de filtrage d’une onde électromagnétique présentant une bonne réjection hors bande passante tout étant compact et de faible coût. Le temps de conception d’un tel composant est de plus réduit.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. - Composant micro-ondes (10) comportant un guide d’onde (12) comprenant au moins une couche supérieure (14) présentant une surface inférieure électriquement conductrice, une couche inférieure (16) présentant une surface supérieure électriquement conductrice, et une couche centrale (18) définissant une zone de propagation (19) d’une onde électromagnétique, la zone de propagation (19) s’étendant le long d’un axe de propagation (X-X), la zone de propagation (19) comprenant au moins une chambre symétrique (28) de propagation délimitée par la surface inférieure de la couche supérieure (14), la surface supérieure de la couche inférieure (16) et deux frontières latérales symétriques espacées, les frontières latérales de la chambre symétrique (28) étant propres à empêcher le passage d’une onde électromagnétique présentant une longueur d’onde supérieure ou égale à une longueur d’onde minimale prédéterminée, les frontières latérales de la chambre symétrique (28) présentant un plan de symétrie parallèle à l’axe de propagation (X-X) et orthogonal à la surface inférieure de la couche supérieure (14) et à la surface supérieure de la couche inférieure (16), caractérisé en ce que la zone de propagation (19) comprend en outre une chambre asymétrique (32) de propagation délimitée par la surface inférieure de la couche supérieure (14), la surface supérieure de la couche inférieure (16) et deux frontières latérales espacées (34, 36) propres à empêcher le passage d’une onde électromagnétique présentant une longueur d’onde supérieure ou égale à la longueur d’onde minimale prédéterminée, les frontières latérales (34, 36) de la chambre asymétrique (32) étant dépourvues de symétrie par rapport à tout plan parallèle audit plan de symétrie.
- 2. - Composant selon la revendication 1, dans lequel chaque frontière latérale (34, 36) de la chambre asymétrique (32) est raccordée à une frontière latérale adjacente (30) de la chambre symétrique (28).
- 3. - Composant selon la revendication 2, dans lequel au moins une des frontières latérales (34, 36) de la chambre asymétrique (32) fait saillie depuis la frontière latérale adjacente (30) à l’écart de l’autre des frontières latérales (34, 36) de la chambre asymétrique (32) selon une direction (Y-Y) transverse à l’axe de propagation (X-X).
- 4. - Composant selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel au moins une des frontières latérales (34, 36) de la chambre asymétrique (32) fait saillie vers l’autre des frontières latérales (34, 36) de la chambre asymétrique (32) selon une direction transverse (Y-Y) à l’axe de propagation (X-X) depuis la frontière latérale adjacente (30).
- 5. - Composant selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel au moins une des frontières latérales (34, 36) de la chambre asymétrique (32) est alignée avec ladite frontière latérale adjacente (30).
- 6. - Composant selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel au moins une première des frontières latérales (34, 36) de la chambre asymétrique (32) comprend une partie divergente (52, 62).
- 7. - Composant selon la revendication 6, dans lequel ladite première frontière latérale (34, 36) comprend en outre une partie convergente (54, 64).
- 8. - Composant selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel la partie divergente (52, 62) et/ou la partie convergente (54, 64) présente(nt), en projection sur un plan orthogonal audit plan de symétrie, un profil prédéterminé choisi parmi : une droite, un profil exponentiel, un profil sinusoïdal, un profil dit de Klopfenstein.
- 9. - Composant selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel ladite première frontière latérale (34, 36) comprend en outre une partie rectiligne (56, 66), parallèle à l’axe de propagation (X-X).
- 10. - Composant selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel au moins une desdits frontières latérales (34, 36) de la chambre asymétrique (32) comprend une rangée de vias, aménagés à travers la couche centrale (18), l’écartement entre deux vias successifs de la rangée étant inférieur à la longueur d’onde minimale prédéterminée, par exemple inférieure ou égale à un cinquième de la longueur d’onde minimale déterminée.
- 11. - Composant selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel au moins une desdites frontières latérales (34, 36) de la chambre asymétrique (32) comprend une plaque électriquement conductrice.
- 12, - Composant selon l’une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel la couche centrale (18) est au moins en partie réalisée dans un matériau diélectrique, et la zone de propagation (19) comprend une cavité interne (38) délimitée par la surface inférieure de la couche supérieure (14), la surface supérieure de la couche inférieure (16) et des bords latéraux (40A, 40B) de la couche centrale (18), les frontières latérales (34, 36) de la chambre asymétrique (32) étant disposées en dehors de la cavité interne (38).
- 13. - Composant selon la revendication 12, dans lequel un des bords latéraux (40A, 40B) de la couche centrale (18), disposé dans la chambre asymétrique (32), fait saillie vers l’autre bord latéral de la couche centrale (18) selon une direction transverse à l’axe de propagation (X-X).
- 14, - Composant selon l’une quelconque des revendications 12 ou 13, dans lequel, dans la chambre asymétrique (32), la distance maximale entre un des bords latéraux (40A, 40B) de la cavité et la frontière latérale (34, 36) la plus proche dudit bord latéral, selon un axe orthogonal à l’axe de propagation (X-X), est supérieure à 0,25 mm.
- 15. - Composant selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel la chambre asymétrique (32) est disposée à une des extrémités de la zone de propagation (19), le long de l’axe de propagation (X-X).
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