EP0045242A1 - Filtre passe-bande hyperfréquence réalisé en guide d'ondes - Google Patents

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EP0045242A1
EP0045242A1 EP81401153A EP81401153A EP0045242A1 EP 0045242 A1 EP0045242 A1 EP 0045242A1 EP 81401153 A EP81401153 A EP 81401153A EP 81401153 A EP81401153 A EP 81401153A EP 0045242 A1 EP0045242 A1 EP 0045242A1
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EP
European Patent Office
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bandpass filter
waveguide
section
filter
resonant
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP81401153A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gilles Sillard
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Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters

Definitions

  • the invention relates to a microwave bandpass filter made as a waveguide and having a very small footprint.
  • a bandpass filter is a device allowing the transmission, without power attenuation, of a signal whose frequency is located in a determined frequency band, but strongly attenuating the power of signals whose frequency is outside this band.
  • a microwave bandpass filter produced as a waveguide is constituted either by a series of resonators coupled together or by a series of resonant iris generally connected together.
  • these are coupled either by transmission lines or directly.
  • a resonator being produced from a transmission line closed at its two ends by susceptances, the value and the length of the line are determined as a function of the overvoltage coefficient, the different resonators constituting the filter are coupled either by transmission lines each placed between the susceptances of two resonators and of length equal to a quarter of the wavelength at the resonant frequency, or directly.
  • a resonator is coupled to the adjacent resonator by a single susceptance of determined value equivalent to the two extreme susceptances of the two resonators and to the coupling line.
  • a susceptance is achieved using bars or metal shutters located in a straight section of the guide, symmetrically on either side of the median axis of the section or by a central flap.
  • the frequency response of the filter is fixed by the distribution of the overvoltage coefficients of the various resonators constituting it.
  • a bandpass filter can also be constituted by a series of resonant irises, as has been said before, coupled together by transmission lines of length equal to a quarter of the wavelength at the center frequency of the filter operating band.
  • the dimensions of these irises are such that at their resonant frequency, the largest of these dimensions is equal to half the wavelength ⁇ .
  • a drawback of this kind of filter is the excessively large dimensions due to the transmission lines which the object of the invention aims to remedy.
  • the microwave bandpass filter produced as a waveguide is formed in a single cross section of the guide by at least one resonant window whose dimensions and position relative to two orthogonal planes of symmetry of the window depends on the width of the filter bandwidth.
  • This kind of filter is very bulky. This is why the invention aims to remedy this by producing a bandpass filter of considerably reduced dimensions as shown in FIG. 2, for example.
  • This waveguide filter consists, in a single cross section 8 of the guide 9, by a resonant window 10 whose shape is given by way of example and is not limiting.
  • the dimensions, in this case I 1 , I 2 , I 3 , h 1 and h 2 , as well as the position of the window relative to the two orthogonal planes of symmetry ⁇ 3 and ⁇ 4 determine the filter overvoltage coefficient .
  • This resonant window 10 therefore plays the role of a series of conventional resonators coupled together, or of resonant irises also coupled together by transmission lines, of the prior art.
  • FIG. 6 represents the response curves of two filters, produced according to the invention, the curve CI corresponding to a filter produced with a single resonant window and the curve C 2 corresponding to a filter having two windows in the same cross section of the guide. It can be seen that the width of the passband is greater in the case of the curve C2.

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Abstract

Filtre passe-bande hyperfréquence réalisé en guide d'ondes et constitué, dans une seule section droite (8) du guide par au moins une fenêtre résonnante (10) dont la forme détermine la largeur de la bande passante du filtre.
Application à des filtres passe-bande à circuits décalés.

Description

  • L'invention concerne un filtre passe-bande hyperfréquence réalisé en guide d'ondes et présentant un très faible encombrement.
  • Un filtre passe-bande est un dispositif permettant la transmission, sans atténuation de puissance, d'un signal dont la fréquence se situe dans une bande de fréquences déterminée, mais atténuant fortement la puissance de signaux dont la fréquence est hors de cette bande.
  • Généralement, un filtre passe-bande hyperfréquence réalisé en guide d'ondes est constitué soit par une série de résonateurs couplés entre eux soit par une série d'iris résonnants généralement reliés entre eux. Dans le cas où il est constitué par des résonateurs, ceux- ci sont couplés soit par des lignes de transmission soit directement. En effet, un résonateur étant réalisé à partir d'une ligne de transmission fermée à ses deux extrémités par des susceptances, dont la valeur ainsi que la longueur de la ligne sont déterminées en fonction du coefficient de surtension, les différents résonateurs constituant le filtre sont couplés soit par des lignes de transmission placées chacune entre les susceptances de deux résonateurs et de longueur égale au quart de la longueur d'onde à la fréquence de résonance, soit directement. Dans ce dernier cas, un résonateur est couplé au résonateur adjacent par une seule susceptance de valeur déterminée équivalente aux deux susceptances extrêmes des deux résonateurs et à la ligne de couplage. Une susceptance est réalisée à l'aide de barreaux ou de volets métalliques situés dans une section droite du guide, symétriquement de part et d'autre de l'axe médian de la section ou par un volet central. La réponse en fréquence du filtre est fixée par la répartition des coefficients de surtension des différents résonateurs le constituant.
  • Un filtre passe-bande peut aussi être constitué par une série d'iris résonnants, comme cela a été dit auparavant, couplés entre eux par des lignes de transmission de longueur égale au quart de la longeur d'onde à la fréquence centrale de la bande de fonctionnement du filtre.
  • Les dimensions de ces iris sont telles qu'à leur fréquence de résonance, la plus grande de ces dimensions est égale à la moitié de la longueur d'onde À.
  • Un inconvénient de ce genre de filtre est le trop fort encombrement dû aux lignes de transmission que l'objet de l'invention vise à remédier.
  • Suivant une caractéristique de l'invention, le filtre passe-bande hyperfréquence réalisé en guide d'ondes est constitué dans une seule section droite du guide par au moins une fenêtre résonnante dont les dimensions et la position par rapport à deux plans de symétrie orthogonaux de la fenêtre sont fonction de la largeur de la bande passante du filtre.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui suit illustrée par les figures suivantes représentant :
    • - la figure 1 : Un filtre passe-bande constitué par une série de résonateurs couplés entre eux, selon l'art antérieur ;
    • - Les figures 2 à 5 : Plusieurs types de réalisation d'un filtre passe-bande selon l'invention.
    • - La figure 6 : Les courbes de résonance de plusieurs filtres selon l'invention.
    • - La figure 1 représente un filtre passe-bande hyperfréquence, selon l'art antérieur. Il est constitué par au moins deux résonateurs 1 et 2 couplés entre eux par une ligne de transmission 3 de longueur L égale àλ/4 à la fréquence centrale de la bande de fonctionnement du filtre. Chaque résonateur 1 ou 2 est constitué par une ligne de transmission 4 OU 5 fermée à ses deux extrémités par des susceptances réalisées à l'aide de volets 6 métalliques. Sur la figure 1, le guide d'ondes 7 a une section droite rectangulaire et les volets sont placés symétriquement par rapport aux deux plans de symétrie π1 et π2 orthogonaux.
  • Comme cela a été déjà mentionné, ce genre de filtre est très encombrant. C'est pourquoi l'invention vise à y remédier en réalisant un filtre passe-bande de dimensions considérablement réduites comme le montre la figure 2, par exemple. Ce filtre en guide d'ondes est constitué, dans une seule section droite 8 du guide 9, par une fenêtre résonnante 10 dont la forme est donnée à titre d'exemple et n'est pas limitative. Les dimensions, en l'occurence I1, I2, I3, h1 et h2, ainsi que la position- de la fenêtre par rapport aux deux plans de symétrie π3 et π4 orthogonaux déterminent le coefficient de surtension du filtre. Cette fenêtre résonnante 10 joue donc le rôle d'une série de résonateurs classiques couplés entre eux, ou d'iris résonnants couplés également entre eux par des lignes de transmission, de l'art antérieur.
  • Pour élargir la bande passante du filtre, il est possible d'abaisser le coefficient de surtension en réalisant au moins deux fenêtres résonnantes 11 et 12 dans la même section droite du guide d'ondes, comme le montre la figure 3. Les remarques concernant la forme et la position des fenêtres restent les mêmes que pour la figure précédente et pour les figures suivantes. Les figures 4 et 5 donnent d'autres exemples non limitatifs de fenêtres résonnantes, dont la forme et les dimensions sont fonction de la bande passante. choisie pour le filtre.
  • On peut également réaliser un filtre passe-bande à circuits décalés en plaçant toujours dans une seule et même section-droite du guide, plusieurs fenêtres résonnantes présentant des fréquences de résonance différentes. La courbe de transmission d'un tel filtre est alors l'enveloppe des courbes de réponse des différentes fenê- tres.
  • A titre d'exemple, la figure 6 représente les courbes de réponse de deux filtres, réalisés selon l'invention, la courbe CI correspondant à un filtre réalisé avec une seule fenêtre résonnante et la courbe C2 correspoindant à un filtre ayant deux fenêtres dans la même section droite du guide. On constate que la largeur de la bande passante est supérieure dans le cas de la courbe C2.
  • Ainsi, on a décrit un filtre passe-bande réalisé en guide d'ondes, d'une réalisation mécanique très simple et d'un encombrement très réduit par rapport à ceux de l'art antérieur, puisqu'il ne comporte plus de 'lignes de transmission situées entre les résonateurs, et que les fenêtres résonnantes le constituant peuvent être réalisées dans une plaque métallique ayant une épaisseur de quelques dizièmes de millimètres.
  • A cela, s'ajoute le fait que les pertes de puissance sont réduites et que la réalisation de tels filtres peut se faire dans des guides d'ondes rectangulaires ou circulaires et dans toutes les gammes de fréquence.

Claims (4)

1. Filtre passe-bande hyperfréquence réalisé en guide d'ondes caractérisé en ce qu'il est constitué dans une seule section droite (8) du guide (9) par au moins une fenêtre résonnante (10) dont les dimensions et la position par rapport à deux plans de symétrie orthogonaux de la fenêtre sont déterminées par la largeur de la bande passante du filtre.
2. Filtre passe-bande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différentes fenêtres résonnantes (11 et 12) placées dans la section droite du guide sont telles qu'elles ont la même fréquence de résonance.
3. Filtre passe-bande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les différentes fenêtres résonnantes placées dans la section droite du guide ont des fréquences de résonance différentes, réalisant un filtre passe-bande à circuits décalés.
4. Filtre passe-bande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le guide d'onde (9) à une section droite rectangulaire ou circulaire.
EP81401153A 1980-07-22 1981-07-21 Filtre passe-bande hyperfréquence réalisé en guide d'ondes Withdrawn EP0045242A1 (fr)

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