WO1986003890A1 - Filtre passe-bande accordable sur un nombre predetermine de frequences discretes reparties dans une large bande de frequences - Google Patents
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- WO1986003890A1 WO1986003890A1 PCT/FR1981/000158 FR8100158W WO8603890A1 WO 1986003890 A1 WO1986003890 A1 WO 1986003890A1 FR 8100158 W FR8100158 W FR 8100158W WO 8603890 A1 WO8603890 A1 WO 8603890A1
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- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
- H01P1/202—Coaxial filters
Definitions
- Bandpass filter tunable over a predetermined number of discrete frequencies distributed over a wide frequency band.
- the subject of the present invention is a bandpass filter tunable over a predetermined number of discrete frequencies distributed over a wide frequency band, comprising at least one coaxial resonant cavity defined by an external conductor and an internal conductor.
- bandpass filters made from at least one resonant cavity constituted by a coaxial line comprising an internal conductor and an external conductor and terminated by a short circuit, input coupling means or outlet being associated with the cavity.
- the passband of such a filter is very narrow and the tuning means on a determined frequency of this passband are constituted by mechanical adjustment means.
- Microwave bandpass filters have also been produced consisting of a single coaxial line divided into several adjacent resonant cavities separated by coupling members such as pistons, a tuning device being provided for each resonator and a coupling adjustment device. being associated with each coupling member between two successive resonant cavities.
- Such a type of filter can thus constitute a standard element which can be adapted to slightly different frequencies in a frequency band, by manual adjustments of the position of the pistons forming coupling members for example, or by action on other parameters of the geometry of the system.
- hyper filters tunable rod frequencies comprising waveguide sections divided into several adjacent resonators by curtains of conductive rods and comprising a mechanical tuning device for each resonator such as an adjustable position dielectric stick and a coupling setting for each rod curtain, such as a metal screw.
- a coaxial band-pass filter is thus essentially characterized in that at least one of the internal and external conductors of the coaxial cavity is divided into sections separated by cuts constituted by annular slots whose thickness is very small compared to the wavelength corresponding to the average frequency of the pass band and in that each section comprises at least one reactive tuning element and at least one switching element arranged in the vicinity of the cut of the section corresponding to selectively short-circuit this cutoff or perform the insertion of the reactive tuning element of the corresponding section in response to electronic control means.
- Each tuning reactive element consists of a portion of open or short-circuited coaxial line produced in an internal conductor or external conductor section.
- the cavities of revolution formed in sections of internal or external conductor for resuscitating an open or short-circuited coaxial line have transverse dimensions much greater than the thickness of a cut but small compared to the wavelength corresponding to the average frequency of bandwidth.
- N cuts the number of discrete frequencies for which it is possible to achieve a tuning of the resonant cavity amounts to 2 N , taking into account the possible combinations of states (open or closed) of the N cuts established using associated switches controlled by digital electronic tuning means.
- the switching elements are constituted by electromagnetic relays whose dimensions are small with respect to the average operating wavelength, and which are arranged in the immediate vicinity of the annular slots constituting the cuts between sections.
- the switching elements are constituted by PIN diodes arranged in the immediate vicinity of the annular slots constituting the cuts between sections.
- control of the switching elements is effected by direct current by means of isolated conductive wires decoupled from the high frequency and incorporated in the internal or external conductors.
- the dimensions of the coaxial cavity, those of the reactive elements of the N sections and the position of the N cuts are determined to define an approximately constant law ⁇ f, where f denotes any f of the 2 N frequencies discrete tuning obtained by the selective insertion of the N reactive elements and ⁇ f represents the average of the differences between this frequency f and the adjacent frequencies among the 2N possible frequencies.
- the bandpass filter according to the invention can be used in the most diverse applications but is advantageously applied to the connection to a single aerial, of several transmitters or receivers working on different frequencies.
- Fig. 1 is a schematic view in axial section of a first embodiment of a bandpass filter according to the invention
- FIG. 2 is a schematic view in axial section of a second embodiment of a bandpass filter according to the invention.
- - Fig 3 is a partial view in axial section showing the possible assembly of different components of the different sections of a filter according to the invention.
- FIG. 1 represents the basic configuration of a bandpass filter according to the invention divided, by way of example, into four sections S 1 to S 4 .
- the coaxial cavity of the filter in FIG. 1 has a body or external conductor 1 closed by a cover 2 which is screwed onto the body 1.
- the internal conductor 3 is divided into sections (S 1 to S 4 ) separated by cuts 11 to 14 having the form of annular slots whose thickness e is very small compared to the wavelength corresponding to the average frequency of the passband of the filter.
- This configuration is possible if the internal 3 and external 1 conductors are for example produced in several superposed sections such as 301,302,303 or 101,102,103 respectively (Fig 3) screwed into each other.
- a part 101 of external conductor can be connected to a part 102 by a screw connection 101a, 102b, the part 102 superimposed on a part 103 being itself connected to the latter by a screw connection 102a, 103b.
- the sections 301,302,303 of internal conductor 3 can be assembled together by parts 301a, 302b and 302a, 303b screwed into each other.
- the positions of the joint planes are only determined by machining conveniences and only intervene in the operation with respect to electromagnetic waves the location of the cuts such as 12,13,12 ', 13' as well as the forms cavities such as 22,23, 22 ', 23'. Consequently, in FIGS. 1 and 2, the lines of separation between the various parts constituting the internal 3 and external 1 conductors of the coaxial cavity have not been shown, but only the cuts such as 11 to 14, which define the different sections S 1 to S 4 .
- the external 1 and internal 3 metal conductors can be made, for example, of brass.
- the coaxial cavity behaves like a quarter-wave line at resonance substantially for the average frequency of the passband of the filter.
- each section S 1 to S 4 includes a tuning reactance 21 to 24 incorporated in the internal conductor
- a tuning reactance can be constituted by a short-circuited coaxial line (reactances 22, 23, 24) which is equivalent to a self-inductance or by an open line (reactance 21) which is equivalent to a capacity.
- the open coaxial line 21, which constitutes the tuning reactance of the first section S 1 is centered by means of a cylindrical sleeve 4 made of a dielectric material such as polytetrafluoroethylene, and bearing on the metallic background 6 of the coaxial cavity which short-circuits the external conductor 1.
- the tuning reactors of the second, third and fourth sections S 2 , S 3 , S 4 are themselves constituted by three portions of coaxial lines in the air short-circuits, defined by annular cavities whose shapes and dimensions can be various.
- the coaxial cavity of the filter in order for the coaxial cavity of the filter to have sufficiently high no-load overvoltage coefficients, it is necessary to reduce the losses of the circuits, and in particular those of the open or short-circuited transmission lines whose input impedances are identify with tuning reactances.
- the transverse dimensions of the cavities 21 to 24 must therefore have significant transverse dimensions, although always small compared to the wavelength to avoid parasitic modes of the TE or TM type.
- At least one switch 31, 32, 33, 34 is associated with each cut 11, 12, 13, 14 and makes it possible either to short-circuit this cut by closing a contact. 41,42,43,44, that is to allow the insertion of the tuning reactance 21,22,23,24 included in the section S 1 S 2 , S 3 , S 4 corresponding to this cut-off.
- the effective tuning frequency of the filter depends on the state of the switches 31 to 34 and can be chosen from a large number of discrete frequencies even for a relatively small number N of cuts, since the number of discrete frequencies d possible agreement depends on the combination of different states possible of the different cuts and is thus worth 2 N , each cut allowing the putting into service or not of a tuning reactance.
- a cavity can operate in the UHF band (225 to 400 MHz).
- the dimensions of the coaxial cavity constituting the filter, the position of the cutouts 11 to 14 and the dimensions of the reactances 21 to 24 can be optimized to achieve an approximately constant law ⁇ f f, denoting any of the N tuning frequencies and ⁇ f being the average of the differences between this frequency and the adjacent tuning frequencies.
- ⁇ f f the average of the differences between this frequency and the adjacent tuning frequencies.
- Table II lists the discrete tuning frequencies obtained with the example of a four-section filter defined above, as a function of the state of the cuts 11 to 14.
- the letter F represents a short-circuited closed cut while that the letter 0 represents an open cut ensuring the insertion of a tuning reactance.
- Table II indicates in MHz the theoretical frequency F t , the frequency F e obtained experimentally and the difference F e - F t .
- FIG. 1 shows an example of a filter with four sections S 1 to S 4 and four annular slots forming cuts 11 to 14, the invention naturally takes into account filters of this type having a different number of sections, and thus having a different number of tuning frequencies.
- FIG. 2 like FIG. 3, further shows that the cuts can be made both in the external conductor 1 and in the internal conductor 3 of the coaxial cavity.
- the annular cavities 22 ', 23', 24 'formed in the external conductor 1 for producing coaxial lines forming the tuning reactances associated with the cuts 12', 13 ', 14' respectively are not necessarily identical to those (12,13,14) formed in the corresponding internal part of the internal conductor 3.
- the cavities 12 ', 13', 14 'could also be used alone, independently of the cavities 11 to 14 of the internal conductor 3, the latter remaining for example short-circuited.
- the switches 31 to 34, 32 'to 34' actuating the contacts 41 to 44, 42 'to 44' to define the open or closed state of a cut 11 to 14, 12 'to 14' can be electromagnetic relays. However, preferably small PIN diodes are used. In general, the dimensions of the switching elements 31 to 34, 32 'to 34' must be small with respect to the operating wavelength and these switching elements must be placed in the cavity as close as possible of the slot ring to short-circuit.
- the switches (31 to 34, 32 'to 34') are controlled by direct current by means of insulated conductors (not shown) arranged either in the axis of the central element 3 or in the wall of the element outside 1 of the coaxial cavity of the filter.
- a system for decoupling conductors supplied with direct current, consisting of capacitors, allows the high frequency to be isolated from the outside.
- the switches (31 to 34, 32 'to 34') are preferably each composed of a plurality of elements regularly distributed along the corresponding cut (11 to 14, 12 'to 14') and supplied in parallel. Indeed, for each cut such that
- a plurality of short-circuit elements such as 31, 41 arranged symmetrically (for example four elements 31.41 distributed at 90 ° from each other) and supplied in parallel ensures a better distribution of the currents.
- the electronic circuits making it possible to determine the selective supply of the various switches 31 to 34, 32 'to 34' fixing the state of the cuts 11 to 14, 12 'to 14' according to the discrete frequency of tuning chosen, can be composed of very common logic circuits.
- FIG. 2 shows an example of an input or output coupling, produced by a small antenna 9 (capacitive coupling) connected to a coaxial base 10.
- the bandpass filter according to the invention makes it possible in particular to make the connection of several transmitters, or receivers working on different frequencies, at a single air.
- the field of application of such a filter is nevertheless much wider in the field of telecommunications, and another application may lie, for example, in the suppression of parasitic noise.
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Abstract
Filtre coaxial dont au moins l'un des conducteurs interne (3) et externe (1) est divisé en sections (S1 à S4) par des coupures (11 à 14) formées par des fentes annulaires dont l'épaisseur est très faible par rapport à la longueur d'onde. Chaque section S1 à S4 comprend au moins un élément réactif d'accord (21 à 24) tel qu'une portion de ligne coaxiale ouverte (21) ou court-circuitée (22 à 24) et au moins un élément commutateur (31 à 34) disposé au voisinage de la coupure (11 à 14) correspondante pour sélectivement court-circuiter cette coupure ou réaliser l'insertion de l'élément réactif d'accord correspondant en réponse à des moyens électroniques de commande. Application aux télécommunications.
Description
Filtre passe-bande accordable sur un nombre prédéterminé de fréquences discrètes réparties dans une large bande de fréquences.
La présente invention a pour objet un filtre passe-bande accordable sur un nombre prédéterminé de fréquences discrètes réparties dans une large bande de fréquences, comprenant au moins une cavité résonnante coaxiale définie par un conducteur externe et un conducteur interne. On connait déjà de nombreux exemples de filtres passe-bande réalisés à partir d'au moins une cavité résonnante constituée par une ligne coaxiale comprenant un conducteur interne et un conducteur externe et terminée par un court-circuit, des moyens de couplage d'entrée ou sortie étant associés à la cavité.
Généralement, la bande passante d'un tel filtre est très étroite et les moyens d'accord sur une fréquence déterminée de cette bande passante sont constitués par des moyens mécaniques de réglage. On a également réalisé des filtres passe-bande hyperfréquences constitués par une seule ligne coaxiale divisée en plusieurs cavités résonnantes adjacentes séparées par des organes de couplage tels que des pistons, un dispositif d'accord étant prévu pour chaque résonateur et un dispositif de réglage de couplage étant associé à chaque organe de couplage entre deux cavités résonnantes successives.
Un tel type de filtre peut ainsi constituer un élément standard pouvant être adapté à des fréquences légèrement différentes dans une bande de fréquences, par des réglages manuels de la position des pistons formant organes de couplage par exemple, ou par action sur d'autres paramètres de la géométrie du système. On connait également des filtres hyper
fréquences à tiges à accord réglable comportant des tronçons de guide d'onde divisés en plusieurs résonateurs adjacents par des rideaux de tiges conductrices et comportant un dispositif mécanique d'accord pour chaque résonateur tel qu'un bâtonnet de diélectrique à position réglable et un dispositif de réglage de couplage pour chaque rideau de tiges, tel qu'une vis métallique.
Avec un tel filtre, il est possible d'ajuster de l'extérieur les caractéristiques d'un élément standard, par action manuelle sur des éléments mécaniques de réglage, et d'adapter ainsi la bande passante à un canal prédéterminé à l'intérieur d'une plage de fréquences. Toutefois, il n'est pas possible de réaliser, en cours de fonctionnement, la modification des caractéristiques du filtre pour effectuer le passage instantané d'une fréquence discrète à une autre fréquence discrète définie à l'intérieur d'une large bande de fréquences d'une ou plusieurs octaves.
La présente invention vise précisément à permettre de réaliser un filtre passe-bande, essentiellement constitué par une cavité coaxiale, dont l'accord pratiquement instantané est possible pour un certain nombre de fréquences discrètes réparties dans une large bande de fréquences. Selon l'invention, un filtre passe-bande coaxial est ainsi essentiellement caractérisé en ce qu'au moins l'un des conducteurs interne et externe de la cavité coaxiale est divisé en sections séparées par des coupures constituées par des fentes annulaires dont l'épaisseur est très faible par rapport à la longueur d'onde correspondant à la fréquence moyenne de la bande passante et en ce que chaque section comprend au moins un élément réactif d'accord et au moins un élément commutateur disposé au voisinage de la coupure de la section correspondante pour sélectivement court-circuiter
cette coupure ou réaliser l' i n s e r t i o n de l'élément réactif d'accord de la section correspondante en réponse à des moyens électroniques de commande.
Chaque élément réactif d'accord est constitué par une portion de ligne coaxiale ouverte ou court-circuitée réalisée dans une section de conducteur interne ou de conducteur externe.
Les cavités de révolution ménagées dans des sections de conducteur interne ou externe pour réauser une ligne coaxiale ouverte ou court-circuitée présentent des dimensions transversales très supérieures à l'épaisseur d'une coupure mais petites par rapport à la longueur d'onde correspondant à la fréquence moyenne de la bande passante. Ainsi, selon la présente invention, grâce à une cavité résonnante coaxiale aux caractéristiques géométriques prédéterminées, il est possible de réaliser, sans action manuelle sur des éléments mécaniques de réglage, un accord quasi instantané de la cavité sur une fréquence discrète d'accord choisie parmi un grand nombre de fréquences prédéterminées réparties dans une large bande de fréquence, grâce à une action sélective pour chacun des commutateurs associés aux coupures, qui par une commande en tout ou rien permettent la fermeture d'une coupure ou son ouverture avec mise en service de l'élément réactif associé. Il en résulte qu'avec N coupures, le nombre de fréquences discrètes pour lesquelles il est possible de réaliser un accord de la cavité résonnante s'élève à 2N, compte tenu des combinaisons possibles des états (ouvert ou fermé) des N coupures établis à l'aide des commutateurs associés commandés par les moyens électroniques numériques d'accord.
De façon avantageuse, pour chaque section, plusieurs éléments commutateurs alimentés en
parallèle sont régulièrement répartis le long de la coupure pour réaliser la mise en court-circuit de ladite coupure ou l'insertion d'un élément réactif.
Selon un mode de réalisation, les éléments commutateurs sont constitués par des relais électromagnétiques dont les dimensions sont petites vis à vis de la longueur d'onde moyenne de fonctionnement, et qui sont disposés au voisinage immédiat des fentes annulaires constituant les coupures entre sections. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, les éléments commutateurs sont constitués par des diodes PIN disposées au voisinage immédiat des fentes annulaires constituant les coupures entre sections.
La commande des éléments commutateurs est effectuée en courant continu au moyen de fils conducteurs isolés découplés de la haute fréquence et incorporés dans les conducteurs interne ou externe.
La réalisation d'un filtre passe-bande selon l'invention est facilitée si les conducteurs interne et externe de la cavité coaxiale sont composés d'éléments métalliques superposés vissés les uns dans les autres.
Selon un mode de réalisation particulièrement intéressant, les dimensions de la cavité coaxiale, celles des éléments réactifs des N sections et la position des N coupures sont déterminées pour définir une loi Δf approximativement constante, où f désigne l'une f quelconque des 2N fréquences discrètes d'accord obtenues par l'insertion sélective des N éléments réactifs et Δf représente la moyenne des écarts entre cette fréquence f et les fréquences adjacentes parmi les 2N fréquences possibles.
Le filtre passe-bande selon l'invention peut être utilisé dans les applications les plus diverses mais est avantageusement appliqué à la connexion à
un aérien unique, de plusieurs émetteurs ou récepteurs travaillant sur des fréquences différentes.
D'autres caractéristiques ef avantages de l'invention ressortiront de la description qui fait suite de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Fig. 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un premier mode de réalisation d'un filtre passe-bande selon l'invention,
- la Fig.2 est une vue schématique en coupe axiale d'un second mode de réalisation d'un filtre passe-bande selon l'invention, et
- la Fig 3 est une vue partielle en coupe axiale montrant l'assemblage possible de différents éléments constitutifs des différentes sections d'un filtre selon l'invention.
On se référera d'abord à la figure 1 qui représente la configuration de base d'un filtre passe-bande selon l'invention divisé, à titre d'exemple, en quatre sections S1 à S4.
La cavité coaxiale du filtre de la Fig 1 présente un corps ou conducteur externe 1 fermé par un couvercle 2 qui est vissé sur le corps 1. Le conducteur interne 3 est divisé en sections (S1 à S4) séparées par des coupures 11 à 14 ayant la forme de fentes annulaires dont l'épaisseur e est très faible par rapport à la longueur d'onde correspondant à la fréquence moyenne de la bande passante du filtre. Cette configuration est possible si les conducteurs interne 3 et externe 1 sont par exemple réalisés en plusieurs tronçons superposés tels que 301,302,303 ou 101,102,103 respectivement (Fig 3) vissés les uns dans les autres. Ainsi, une partie 101 de conducteur externe peut être reliée à une partie 102 par une li aison à vis 101 a , 102b , la partie
102 superposée à une partie 103 étant elle-même reliée à cette dernière par une liaison à vis 102a, 103b. De même, les tronçons 301,302,303 de conducteur interne 3 peuvent être assemblés entre eux par des parties 301a, 302b et 302a, 303b vissées les unes dans les autres.
Dans ce cas, les positions des plans de joints ne sont déterminées que par des commodités d'usinage et seules interviennent dans le fonctionnement vis à vis des ondes électromagnétiques la localisation des coupures telles que 12,13,12', 13' ainsi que la forme des cavités telles que 22,23, 22', 23'. Par suite, sur les figures 1 et 2, on n'a pas représenté les lignes de séparation entre les diverses pièces constituant les conducteurs interne 3 et externe 1 de la cavité coaxiale, mais seulement les coupures telles que 11 à 14, qui définissent les différentes sections S1 à S4.
Les conducteurs métalliques externe 1 et interne 3 peuvent être réalisés par exemple en laiton. Un cylindre isolant 5, par exemple en polytétrafluoroéthylène, qui prend appui sur le couvercle 2, assure le centrage du conducteur interne 3 par rapport au corps 1 tout en exerçant une compression convenable sur les différents tronçons constituant le conducteur interne 3. D'une manière générale, la cavité coaxiale se comporte comme une ligne quart d'onde à la résonance sensiblement pour la fréquence moyenne de la bande passante du filtre. Comme on peut le voir sur la Fig 1, chaque section S1 à S4 comprend une réactance d'accord 21 à 24 incorporée dans le conducteur interne
3 et pouvant être mise en service au niveau de la coupure correspondante 11 à 14. Une réactance d'accord, peut être constituée par une ligne coaxiale court-circuitée (réactances 22, 23, 24) qui est équivalente à une self inductance ou par une ligne ouverte (réactance 21) qui est
équivalente à une capacité . Sur la Fig 1, la ligne coaxiale ouverte 21, qui constitue la réactance d'accord de la première section S1, est centrée au moyen d'un manchon cylindrique 4 réalisé en un matériau diélectrique tel que du polytétrafluoroéthylène, et prenant appui sur le fond métallique 6 de la cavité coaxiale qui réalise le court-circuit du conducteur externe 1. Les réactances d'accord des deuxième, troisième et quatrième sections S2, S3, S4 sont elles-mêmes constituées par trois portions de lignes coaxiales dans l'air court-circuitées, définies par des cavités annulaires dont les formes et les dimensions peuvent être diverses. Toutefois, pour que la cavité coaxiale du filtre présente des coefficients de surtension à vide suffisamment élevés, il est nécessaire de réduire les pertes des circuits, et en particulier celles des lignes de transmission ouvertes ou court-circuitées dont les impédances d'entrée s'identifient aux réactances d'accord. Les dimensions transversales des cavités 21 à 24 doivent donc présenter des dimensions transversales non négligeables, bien que toujours petites par rapport à la longueur d'onde pour éviter les modes parasites du type TE ou TM.
Comme cela sera expliqué plus en détail ci-dessous, au moins un commutateur 31,32,33,34 est associé à chaque coupure 11,12,13,14 et permet soit de court-circuiter cette coupure par la fermeture d'un contact 41,42,43,44, soit de permettre l'insertion de la réactance d'accord 21,22,23,24 incluse dans la section S1 S2, S3, S4 correspondant à cette coupure. On voit ainsi que là fréquence d'accord effective du filtre dépend de l'état des commutateurs 31 à 34 et peut être choisie parmi un grand nombre de fréquences discrètes même pour un nombre N de coupures relativement réduit, puisque le nombre de fréquences discrètes d'accord possibles dépend de la combinaison des différents états
possibles des différentes coupures et vaut ainsi 2N, chaque coupure permettant la mise en service ou non d'une réactance d'accord.
La Figure 1 montre un modèle de cavité qui correspond à N = 4 et présente 24 = 16 fréquences discrètes d'accord. A titre d'exemple une telle cavité peut fonctionner dans la bande UHF (225 à 400 MHz).
Les dimensions de la cavité coaxiale constituant lé filtre, la position des coupures 11 à 14 et les dimensions des réactances 21 à 24 peuvent être optimisées pour réaliser une loi Δf approximativement f constante, f désignant l'une quelconque des N fréquences d'accord et Δf étant la moyenne des écarts entre cette fréquence et les fréquences d'accord adjacentes. A titre d'exemple, on donne ci-dessous des valeurs numériques qui, appliquées à un filtre à quatre sections tel que celui représenté sur la figure
1, permettent d'obtenir une telle loi Δf approximatif vement constante : Pour un conducteur interne 3 de rayon ao = 32 mm, un conducteur externe 1 dont le rayon interne vaut bo = 41,1mm, des longueurs de cavité Pt = 245,8 mm et P't = 32mm (voir Fig 1), une capacité d'entrée de la ligne coaxiale ouverte (7) ce = 2,91 pF et une capacité d'extrémité 8 de la réactance capacitive 21 ramenée à la première coupure 11 de ce1 = 2,8 pF, le tableau I donne la position d(k) par rapport au fond de la cavité 6 de la coupure de rang "k", les dimensions ak et bk de la réactance d'accord correspondante (c'est-à-dire les rayons des faces coaxiales de la cavité annulaire définissant la réactance d'accord) et la capacité Cp (k) de la coupure "k" en pF qui permet d'ajuster au mieux les fréquences théoriques et expérimentales.
Le tableau II donne la liste des fréquences discrètes d'accord obtenues avec l'exemple de filtre à quatre sections défini ci-dessus, en fonction de l'état des coupures 11 à 14. La lettre F représente une coupure court-circuitée fermée tandis que la lettre 0 représente une coupure ouverte assurant l'insertion d'une réactance d'accord. Pour chaque combinaison différente des états des coupures 11 à 14, le tableau II indique en MHz la fréquence théorique Ft, la fréquence Fe obtenue expérimentalement et l'écart Fe - Ft.
La figure 2, comme la figure 3 montrent en outre que les coupures peuvent être réalisées aussi bien dans le conducteur externe 1 que dans le conducteur interne 3 de la cavité coaxiale. Par ailleurs, les cavités annulaires 22', 23', 24' ménagées dans le conducteur externe 1 pour réaliser des lignes coaxiales formant les réactances d'accord associées aux coupures 12', 13', 14' respectivement ne sont pas nécessairement identiques à celles (12,13,14) ménagées dans la partie interne correspondante du conducteur interne 3. Du reste, les cavités 12', 13', 14' pourraient également être utilisées seules, indépendamment des cavités 11 à 14 du conducteur interne 3, ces dernières restant par exemple court-circuitées.
Les commutateurs 31 à 34, 32' à 34' actionnant les contacts 41 à 44, 42' à 44' pour définir l'état ouvert ou fermé d'une coupure 11 à 14, 12' à 14' peuvent être des relais électromagnétiques. On utilise toutefois de préférence des diodes PIN de petites dimensions. D'une manière générale, les dimensions des éléments de commutation 31 à 34, 32' à 34' doivent être petites vis à vis de la longueur d'onde de fonctionnement et ces éléments de commutation doivent être disposes dans la cavité le plus près possible de la fente
annulaire à court-circuiter.
La commande des commutateurs (31 à 34, 32' à 34') se fait en courant continu au moyen de conducteurs isolés (non représentés) disposés soit dans l'axe de l'élément central 3, soit dans la paroi de l'élément extérieur 1 de la cavité coaxiale du filtre. Un système de découplage des conducteurs alimentés en courant continu, constitué par des condensateurs, permet d'isoler la haute fréquence de l'extérieur. Les commutateurs (31 à 34, 32' à 34') sont de préférence composés chacun d'une pluralité d'éléments régulièrement distribués le long de la coupure (11 à 14, 12' à 14') correspondante et alimentés en parallèle. En effet, pour chaque coupure telle que
11 une pluralité d'éléments de court-circuits tels que 31, 41 disposés de façon symétrique (par exemple quatre éléments 31,41 répartis à 90° les uns des autres) et alimentés en parallèle assure une meilleure répartition des courants.
Les circuits électroniques permettant de déterminer l'alimentation sélective des différents commutateurs 31 à 34, 32' à 34' fixant l'état des coupures 11 à 14, 12' à 14' en fonction de la fréquence discrête d'accord choisie, peuvent être composés de circuits logiques tout à fait communs.
Les liaisons du filtre vers l'entrée et la sortie (émetteur et récepteur) sont également réalisées de façon classique par des couplages selfiques ou capacitifs. On a représenté à titre d'exemple sur la figure 2 un couplage entrée ou sortie, réalisé par une petite antenne 9 (couplage capacitif) reliée à une embase coaxiale 10.
Le filtre passe-bande conforme à l'invention permet en particulier d'effectuer la connexion de
plusieurs émetteurs, ou récepteurs travaillant sur des fréquences différentes, à un aérien unique. Le domaine d'application d'un tel filtre est néanmoins beaucoup plus vaste dans le domaine des télécommunications, et une autre application peut résider par exemple dans la suppression de bruits parasites.
Claims
1. Filtre passe-bande accordable sur un nombre prédéterminé de fréquences discrètes réparties dans une large bande de fréquences, comprenant au moins une cavité résonnante coaxiale définie par un conducteur externe (1) et un conducteur interne (3) caractérisé en ce qu'au moins l'un des conducteurs interne et externe de la cavité coaxiale est divisé en sections (S1 à S4) séparées par des coupures (11 à 14, 12' à 14') constituées par des fentes annulaires dont l'épaisseur est très faible par rapport à la longueur d'onde correspondant à la fréquence moyenne de la bande passante et en ce que chaque section (S1 à S4) comprend au moins un élément réactif d'accord (21 à 24, 22' à 24'), constitué par une cavité de révolution ménagée dans des sections de conducteur interne ou externe pour réaliser une ligne coaxiale ouverte (21) ou court-circuitée (22 à 24, 22' à 24') présentant des dimensions transversales très supérieures à l'épaisseur d'une coupure, mais petites par rapport à la longueur d'onde correspondant à la fréquence moyenne de la bande passante, et au moins un élément commutateur (31 à 34, 32' à 34') disposé au voisinage de la coupure (11 à 14, 12' à 14') de la section correspondante pour sélectivement courtcircuiter cette coupure ou réaliser l'insertion de l'élément réactif d'accord de la section correspondante en réponse à des moyens électroniques de commande.
2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour chaque section plusieurs éléments commutateurs (31 à 34, 32' à 34') alimentés en parallèle sont régulièrement répartis le long de la coupure pour réaliser la mise en court-circuit de ladite coupure (11 à 14, 12' à 14') ou l'insertion d'un élément réactif (21 à 24, 22' à 24').
3. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments commutateurs (31 à 34, 32' à 34') sont constitués par des relais électromagnétiques dont les dimensions sont petites vis à-vis de la longueur d'onde moyenne de fonctionnement, et qui sont disposés au voisinage immédiat des fentes annulaires constituant les coupures entre sections.
4. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments commutateurs (31 à 34, 32' à 34') sont constitués par des diodes PIN disposées au voisinage immédiat des fentes annulaires constituant les coupures entre sections.
5. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la commande des éléments commutateurs (31 à 34, 32' à 34') est effectuée en courant continu au moyen de fils conducteurs isolés découplés de la haute fréquence et incorporés dans les conducteurs interne ou externe.
6. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à
5, caractérisé en ce que les conducteurs externe (1) et interne (3) de la cavité coaxiale sont composés d'éléments métalliques (101, 102; 301, 302, 303) superposés vissés les uns dans les autres.
7. Filtre selon l'une quelconque des revendications 1 à
6, caractérisé en ce que les dimensions de la cavité coaxiale, celles des éléments réactifs dés N sections et la position des N coupures sont déterminées pour définir une loi Δ f approximativement constante, où f désigne l'une f quelconque des 2N fréquences discrètes d'accord obtenues par l'insertion sélective des N éléments réactifs et Δf représente la moyenne des écarts entre cette fréquence f et les fréquences adjacentes parmi les 2N fréquences possibles.
Applications Claiming Priority (2)
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| FR80/26217 | 1980-12-10 | ||
| FR8026217A FR2495844A1 (fr) | 1980-12-10 | 1980-12-10 | Filtre passe-bande accordable sur un nombre predetermine de frequences discretes reparties dans une large bande de frequences |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1986003890A1 true WO1986003890A1 (fr) | 1986-07-03 |
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| US4472695A (en) | 1984-09-18 |
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