EP0296007A1 - Whispering-gallery mode microwave resonator - Google Patents

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EP0296007A1
EP0296007A1 EP88401343A EP88401343A EP0296007A1 EP 0296007 A1 EP0296007 A1 EP 0296007A1 EP 88401343 A EP88401343 A EP 88401343A EP 88401343 A EP88401343 A EP 88401343A EP 0296007 A1 EP0296007 A1 EP 0296007A1
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EP
European Patent Office
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disc
dielectric
resonator
substrate
resonator according
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EP88401343A
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German (de)
French (fr)
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EP0296007B1 (en
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Alain Thomson-Csf-Scpi Bert
Narguise Thomson-Csf-Scpi Mamodaly-Quentin
Pierre Thomson-Csf-Scpi Guillon
Luis Thomson-Csf-Scpi Bermudez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
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Publication date
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Publication of EP0296007B1 publication Critical patent/EP0296007B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10—Dielectric resonators

Definitions

  • the present invention relates to a dielectric resonator for microwave frequencies: this resonator is of the planar type, that is to say it is in the form of a flat disc, which is either physically distinct from the components with which it cooperates , or integrated into a dielectric plate in which the flat disc is defined by a magnetic wall.
  • This resonator works in "whisper mode”, better known by the acronym “whispering-gallery mode”.
  • the mode of whispering was discovered by Lord Rayleigh, in the acoustic field: in a building having a vaulted architecture in a gallery, a noise as low as a whisper is transmitted along the vault, and is easily transmitted at great distance, without loss of energy.
  • the resolution of the propagation equation makes it possible to define the longitudinal and transverse components of the modes liable to propagate. These modes are defined by an azimuth number (propagation along the cylinder axis) and a radial number (propagation along a radius of the cylinder). For the modes with high azimuth number, the electric fields E and magnetic H which maintain the wave are confined between a surface known as caustic and the lateral surface of the dielectric cylinder: there is thus a radial confinement.
  • a the radius of the cylinder
  • a c the radius of the caustic surface
  • R the radius of a point whose waveform is considered
  • R ⁇ a c the wave is evanescent
  • a c ⁇ R ⁇ a the wave is oscillating
  • R> a the wave is evanescent.
  • the invention therefore proposes to produce the resonators for microwave devices no longer, as in the known art, by means of a cylinder of dielectric material, the length of which is of the same order of magnitude as the diameter, but by means of a disc of dielectric or metallic material, of small thickness compared to its diameter, operating in whisper mode, the frequency of the whisper wave being related to the radius of the disc, the radius of the caustic surface and the material of the material.
  • a resonator according to the invention operates on any support, whether dielectric or metallic.
  • this resonator in whisper mode is a flat disc, it can either be deposited by screen printing or any other similar process, or engraved in a ceramic plate.
  • the invention consists of a microwave resonator, in gallery whisper mode, characterized in that the resonant element is a flat disc, of diameter much greater than its thickness and whose beam is the seat of propagation of electromagnetic waves whose resonant frequencies are related to the diameter of the disc, said electromagnetic waves being confined, by the whisper in gallery mode, between the periphery of the disc and an internal surface called caustic.
  • FIG. 1 represents a dielectric cylinder in which an electromagnetic wave is created, by suitable external coupling means.
  • This cylinder 1, of axis z has a diameter 2a, and, to trap the confined wave according to the whisper mode, a region of this cylinder, of length 2d, is defined, by reducing the diameter of the cylinder to 2 outside of said region.
  • Resonance in gallery whisper mode - better known by the acronym "WG mode” - can be described as a wave which is reflected against the concave wall of a cylinder, at the curved interface between the dielectric medium and the 'ambiant air.
  • the wave moves in the plane of a circle of radius "a”, perpendicular to the z axis, and it is confined by the dielectric discontinuity air, but also by a cylindrical surface 3 called caustic, of radius a c , coaxial with the dielectric cylinder, of radius a> a c .
  • FIG. 2 gives, in a plane perpendicular to the z axis, the representation, in the form of an optical ray, of the phenomenon of whisper mode in the gallery.
  • a light ray from A is reflected on the concave surface 1, at B, C, D ..., and thus defines a caustic surface 3 against which it always remains tangent.
  • the process is exactly the same with a microwave electromagnetic wave.
  • a wave that travels in a medium is governed by a propagation equation, which includes the longitudinal (along the z axis) and transverse (along a radius a) components of the modes likely to propagate. With these components are associated a number of azimuth mode n, a number of radial mode ⁇ and a propagation constant h along the axis.
  • h 0
  • the number n of azimuth mode must be large, and in this case the excitation fields of the electromagnetic wave are confined between a caustic of radius a c and the lateral surface of the cylinder, of radius a.
  • the axial confinement is improved if, as in FIG. 1, the dielectric cylinder 1 is reduced in diameter in the regions 2 external to the region in which the wave is created in whisper mode.
  • the field of the resonant mode decreases exponentially in the axial direction z, outside the region of large diameter.
  • Curve 4 which gives the variation of the transverse field, shows that the wave oscillates between a c and a, and is evanescent inside the caustic of radius a c and outside the cylinder of radius a.
  • Curve 5 which gives the variation of the axial field, shows that the wave oscillates in the region of length 2d of cylinder 1, and is evanescent outside this region.
  • n is called the number of periods along the circle, in radial section, that is to say the number of reflections in B, C, D, E ... in the optical representation of FIG. 2.
  • the frequency of the whisper wave depends on a c , a, on the nature of the material, therefore on its dielectric constant ⁇ r , and a little on the length 2d of region 1 of the cylinder.
  • these types of gallery whispering modes allow easy removal of parasitic, axially evanescent modes which are easily absorbed without disturbing the other modes.
  • whisper gallery modes can exist in a metal guide.
  • the object of the invention is to apply the mode of whispering in a gallery, known for cylinders of dielectric materials, to the production of resonators, in microwave electronics in particular.
  • a gallery known for cylinders of dielectric materials
  • resonators in microwave electronics in particular.
  • the resonators in whisper mode are in the form of a flat disc, very thin, which can be screen printed on a substrate or delimited in a plate of larger dimensions.
  • FIG. 3 represents a first type of planar resonator in whisper mode according to the invention, seen from 3/4 in space.
  • the disc 7 consists of a small disc 7 of isotropic, anisotropic or piezoelectric dielectric material, placed on a substrate 6, which can be insulating or metallic since the resonator does not radiate.
  • the disc 7 has a diameter 2a, defined above, a very small thickness 2d and the material has a permittivity ⁇ r .
  • the disc 7 can be covered by a metal disc 8 whose usefulness will be detailed later, and it is excited and coupled to the outside by at least one waveguide or a microstrip line 9 and its ground plane 10.
  • the diameter 2a is of the order of 8 to 19 mm
  • the thickness 2d is of the order of 0.2 to 1.3 mm
  • the permittivity is between 9 and 36.
  • the modes of whispering in the gallery are classified into: - WGE modes, having an electric field E radial, - WGH modes, having an axial electric field E, depending on how they are excited. It is observed that, for the same resonator, the quality factors Q are higher for the WGE modes than for the WGH modes as shown in Table III.
  • the excitation and coupling of the whisper modes in the gallery are obtained by synchronizing an external mode with the wave in whisper mode in the resonator disc.
  • This coupling can be carried out: - Either by means of microelectronic lines: microstrip line as shown in Figure 3, or slotted line. - either by means of a metal waveguide provided with a slot, - either by means of a dielectric image guide whose permittivity is identical to that of the planar resonator in WG mode.
  • Figure 4 gives a representation of the arrangement made to measure n, F and Q which are given in Tables I to IV.
  • the resonator disc 7 is held near a bar 11 operating as a dielectric waveguide, provided with transitions 12 to a metal waveguide, not shown.
  • the excitation of the whisper in gallery mode can also be done according to FIGS. 5 and 6.
  • a resonator 7, placed flat on a substrate 6, is excited by two microstrip lines 9 oriented along a diameter of the resonator 7
  • the equivalent in dielectric image guide is given in figure 6.
  • a whisper mode resonator can operate on a metal substrate: in this case, it is understood that the microstrip line or lines 9 must be isolated from the substrate which can then serve as a ground plane.
  • a whisper mode resonator therefore consists of a flat disc in which waves are trapped between a caustic surface and a lateral surface.
  • This disc can be produced: - either by cutting a dielectric cylinder, if the thickness 2d of the disc is sufficient, and of the order of 0.2 mm or more, - or by screen printing of a dielectric paste, on a ceramic, metallic or resistive substrate, if the thickness is small enough to allow screen printing ( ⁇ 0.5 mm).
  • the deposition of a paste is particularly convenient, because it is possible to vary, by mixing, the permittivity of the paste, and, through the screens, the diameter and the thickness of the resonator disc.
  • the invention also includes a pseudo-planar resonator, operating in whisper mode, the structure of which is easily integrated into hybrid or monolithic circuits.
  • a pseudo-planar resonator is shown in section in FIG. 7. Or a dielectric substrate 6, metallized at 10 on a lower face.
  • the pseudo-planar resonator is defined at 12 by a metal ring 13 of width w, deposited on the upper face of the substrate 6.
  • the ring 13 and the metallization 10 simulate a magnetic short circuit 14 in the body of the substrate 6, and this short circuit constitutes an interface equivalent to the side wall of a cylinder.
  • the flat disc of a whisper mode resonator is therefore integrated into a substrate and is defined magnetically.
  • FIG. 8 two microstrip lines 9, on the substrate 6 are coupled along a diameter to a metal ring 13 which defines the resonator 12.
  • FIG. 9 two dielectric image guides 11, placed on the substrate 6, are coupled along a diameter to a dielectric ring 15, itself placed on a metal ring which defines the resonator 12.
  • Resonators planar or pseudo-planar, in gallery whisper mode can be achieved in other ways as well. For example by engraving a flat disc in relief on a main surface of a substrate, comparable to the mesas of semiconductors. Or by etching a circular groove in a substrate, the disc being coplanar with the substrate.
  • a resonator in WG mode can be produced by means of a disc or a metal ring, but the substrate is in this case necessarily a dielectric.
  • a resonator can in certain embodiments be in the form of a ring of material, of thickness 2d.
  • This space can be used to integrate other components, such as semiconductor chips, without altering the properties of the whisper modes.
  • a resonator in WG mode can therefore constitute the encapsulation box of a semiconductor device, this box being formed by a metal cover, which we have seen that it does not disturb the whisper modes since they do not radiate.
  • Figures 10 to 21 show several examples of embodiments of resonators in whisper mode in gallery, planar and pseudo-planar. For each figure is given a view in section associated with a plan view.
  • microwave electronics in particular: - for frequency stabilization of the oscillators. - for the design of millimeter power combiners. - for passive or active microwave filtering.

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

The resonator consists of a resonating element contained in a flat disc (7), of diameter (2a) much greater than its thickness (2d). An electromagnetic wave propagates therein, confined between the perimeter of the disc (7) and a so-called caustic surface (3) of lesser radius (ac). The wave does not radiate outside, and the resonator can be placed on a dielectric (6) or metal (26) substrate. The disc can be hollowed out inside (22) the caustic (3). A resonator can be simulated, through the thickness of a dielectric substrate (6), by at least one metal ring (13) which forms, with the earth plane (10), a magnetic short-circuit (14). Excitation by microstrips (9) or by dielectric image guides (11). <??>Application to the frequency-stabilising of microwave oscillators, and to the combining of power with passive or active microwave filtering. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un résonateur diélectrique pour les hyperfréquences: ce résonateur est de type planaire, c'est-­à-dire qu'il se présente sous la forme d'un disque plat, qui est soit physiquement distinct des composants avec lesquels il coopère, soit integré dans une plaquette de diélectrique dans laquelle le disque plat est défini par un mur magnétique. Ce résonateur fonctionne en "mode de chuchotement", plus connu sous le sigle "whispering-­gallery mode".The present invention relates to a dielectric resonator for microwave frequencies: this resonator is of the planar type, that is to say it is in the form of a flat disc, which is either physically distinct from the components with which it cooperates , or integrated into a dielectric plate in which the flat disc is defined by a magnetic wall. This resonator works in "whisper mode", better known by the acronym "whispering-gallery mode".

Le mode de chuchotement à été découvert par lord Rayleigh, dans le domaine acoustique: dans un édifice ayant une architecture voûtée en galerie, un bruit aussi faible qu'un chuchotement se transmet le long de la voûte, et est facilement transmis à grande distance, sans perte d'énergie.The mode of whispering was discovered by Lord Rayleigh, in the acoustic field: in a building having a vaulted architecture in a gallery, a noise as low as a whisper is transmitted along the vault, and is easily transmitted at great distance, without loss of energy.

Ce type de propagation s'applique également à d'autres domaines dont celui des hyperfréquences, et la théorie a été étudiée par Vedrenne et Arnaud, dans un article "Whispering-gallery modes of dielectric résonators" paru dans IEE Proc. vol. 129, N° 4, pages 183-187 d'août 1982.This type of propagation also applies to other fields including that of microwaves, and the theory was studied by Vedrenne and Arnaud, in an article "Whispering-gallery modes of dielectric resonators" published in IEE Proc. flight. 129, N ° 4, pages 183-187 of August 1982.

Pour un cylindre en matériau diélectrique dans lequel se propage une onde électromagnétique, la résolution de l'équation de propagation permet de définir les composantes longitudinales et transversales des modes susceptibles de se propager. Ces modes sont définis par un nombre azimutal (propagation le long de l'axe du cylindre) et un nombre radial (propagation le long d'un rayon du cylindre). Pour les modes à nombre azimutal élevé, les champs électriques E et magnétique H qui entretiennent l'onde sont confinés entre une surface dite caustique et la surface latérale du cylindre diélectrique: il y a donc un confinement radial.For a cylinder of dielectric material in which an electromagnetic wave propagates, the resolution of the propagation equation makes it possible to define the longitudinal and transverse components of the modes liable to propagate. These modes are defined by an azimuth number (propagation along the cylinder axis) and a radial number (propagation along a radius of the cylinder). For the modes with high azimuth number, the electric fields E and magnetic H which maintain the wave are confined between a surface known as caustic and the lateral surface of the dielectric cylinder: there is thus a radial confinement.

Si on appelle:
a: le rayon du cylindre,
ac: le rayon de la surface caustique,
R: le rayon d'un point dont on considère la forme d'onde,
    pour R < ac : l'onde est évanescente,
    pour ac < R < a : l'onde est oscillante,
    pour R > a : l'onde est évanescente.If we call:
a: the radius of the cylinder,
a c : the radius of the caustic surface,
R: the radius of a point whose waveform is considered,
for R <a c : the wave is evanescent,
for a c <R <a: the wave is oscillating,
for R> a: the wave is evanescent.

En outre, on sait piéger ces ondes en mode de chuchotement en diminuant le diamètre du cylindre diélectrique de part et d'autre de la région disquaire dans laquelle existe une onde confinée par mode de chuchotement. En effet, le rayonnement extérieur est très faible, puisque une onde de chuchotement est confinée dans un disque d'épaisseur 2d pour un mode à nombre azimutal élevé.In addition, it is known to trap these waves in whisper mode by reducing the diameter of the dielectric cylinder on either side of the record region in which there is a wave confined by whisper mode. Indeed, the external radiation is very weak, since a whisper wave is confined in a disk of thickness 2d for a mode with high azimuth number.

L'invention propose donc de réaliser les résonateurs pour dispositifs hyperfréquences non plus, comme dans l'art connu, au moyen d'un cylindre de matériau diélectrique, dont la longueur est de même ordre de grandeur que le diamètre, mais au moyen d'un disque de matériau diélectrique ou métallique, d'épaisseur faible devant son diamètre, fonctionnant en mode de chuchotement, la fréquence de l'onde de chuchotement étant liée au rayon du disque, au rayon de la surface caustique et à la matière du matériau.The invention therefore proposes to produce the resonators for microwave devices no longer, as in the known art, by means of a cylinder of dielectric material, the length of which is of the same order of magnitude as the diameter, but by means of a disc of dielectric or metallic material, of small thickness compared to its diameter, operating in whisper mode, the frequency of the whisper wave being related to the radius of the disc, the radius of the caustic surface and the material of the material.

Du fait que l'onde électromagnétique est confinée, et que le rayonnement extérieur est très faible, un résonateur selon l'inven­tion fonctionne sur n'importe quel support, qu'il soit diélectrique ou métallique.Because the electromagnetic wave is confined, and the external radiation is very weak, a resonator according to the invention operates on any support, whether dielectric or metallic.

Du fait que ce résonateur en mode de chuchotement est un disque plat, il peut être soit déposé par sérigraphie ou tout autre procédé analogue, soit gravé dans une plaque de céramique.Because this resonator in whisper mode is a flat disc, it can either be deposited by screen printing or any other similar process, or engraved in a ceramic plate.

De façon plus précise, l'invention consiste en un résonateur hyperfréquence, en mode de chuchotement en galerie, caractérisé en ce que l'élément résonant est un disque plat, de diamètre très supérieur à son épaisseur et dont le poutour est le siège d'une propagation d'ondes électromagnétiques dont les fréquences de réso­nances sont liées au diamètre du disque, lesdites ondes électroma­gnétiques étant confinées, par le mode de chuchotement en galerie, entre le pourtour du disque et une surface interne dite caustique.More specifically, the invention consists of a microwave resonator, in gallery whisper mode, characterized in that the resonant element is a flat disc, of diameter much greater than its thickness and whose beam is the seat of propagation of electromagnetic waves whose resonant frequencies are related to the diameter of the disc, said electromagnetic waves being confined, by the whisper in gallery mode, between the periphery of the disc and an internal surface called caustic.

L'invention sera mieux comprise par la description plus détail­ lée du mode de fonctionnement et de plusieurs exemples de réali­sation, et les avantages détaillés au cours de cette description qui s'appuie sur les figures jointes en annexe, représentant:

  • - fig. 1 : schéma d'un cylindre en matériau diélectrique, dans lequel une onde électromagnétique est confinée selon le mode de chuchotement, selon l'art connu,
  • - fig. 2 : représentation, sous forme de rayons optiques, du confinement d'une onde par mode de chuchotement, selon l'art connu,
  • - fig. 3 : vue de 3/4 dans l'espace d'un résonateur planaire fonctionnant en mode de chuchotement en galerie (WG mode) selon l'invention,
  • - fig. 4, 5, 6 : différents moyens d'excitation et de couplage à une onde extérieure d'un résonateur planaire en mode de chucho­tement selon l'invention,
  • - fig. 7 : vue en coupe d'un résonateur pseudo-planaire, fonctionnant en mode de chuchotement en galerie, selon l'invention,
  • -fig. 8, 9 : moyens d'excitation et de couplage à une onde extérieure d'un résonateur pseudo-planaire en mode de chucho­tement selon l'invention.
  • - fig. 10 à 21 : exemples de réalisations de résonateurs planaires ou pseudo-planaires, selon l'invention.
The invention will be better understood from the more detailed description. lée of the mode of operation and several examples of realization, and the advantages detailed during this description which is based on the attached figures, representing:
  • - fig. 1: diagram of a cylinder made of dielectric material, in which an electromagnetic wave is confined according to the whisper mode, according to known art,
  • - fig. 2: representation, in the form of optical rays, of the confinement of a wave by whisper mode, according to known art,
  • - fig. 3: 3/4 view in space of a planar resonator operating in gallery whisper mode (WG mode) according to the invention,
  • - fig. 4, 5, 6: different means of excitation and coupling to an external wave of a planar resonator in whisper mode according to the invention,
  • - fig. 7: sectional view of a pseudo-planar resonator, operating in gallery whisper mode, according to the invention,
  • -fig. 8, 9: means of excitation and coupling to an external wave of a pseudo-planar resonator in whisper mode according to the invention.
  • - fig. 10 to 21: examples of embodiments of planar or pseudo-planar resonators, according to the invention.

La figure 1 représente un cylindre diélectrique dans lequel est créée une onde électromagnétique, par des moyens appropriés de couplage extérieur. Ce cylindre 1, d'axe z, a un diamètre 2a, et, pour piéger l'onde confinée selon le mode de chuchotement, on définit une région de ce cylindre, de longueur 2d, en diminuant en 2 le diamètre du cylindre à l'extérieur de ladite région.FIG. 1 represents a dielectric cylinder in which an electromagnetic wave is created, by suitable external coupling means. This cylinder 1, of axis z, has a diameter 2a, and, to trap the confined wave according to the whisper mode, a region of this cylinder, of length 2d, is defined, by reducing the diameter of the cylinder to 2 outside of said region.

La résonance en mode de chuchotement en galerie - plus connue sous le sigle anglais "W-G mode" - peut être décrite comme étant une onde qui se réfléchit contre la paroi concave d'un cylindre, à l'interface courbée entre le milieu diélectrique et l'air ambiant. L'onde se déplace dans le plan d'un cercle de rayon "a", perpendicu­laire à l'axe z, et elle est confinée par la discontinuité diélectrique­ air, mais également par une surface cylindrique 3 dite caustique, de rayon ac, coaxiale au cylindre de diélectrique, de rayon a > ac.Resonance in gallery whisper mode - better known by the acronym "WG mode" - can be described as a wave which is reflected against the concave wall of a cylinder, at the curved interface between the dielectric medium and the 'ambiant air. The wave moves in the plane of a circle of radius "a", perpendicular to the z axis, and it is confined by the dielectric discontinuity air, but also by a cylindrical surface 3 called caustic, of radius a c , coaxial with the dielectric cylinder, of radius a> a c .

La figure 2 donne, dans un plan perpendiculaire à l'axe z, la représentation, sous forme d'un rayon optique, du phénomène de mode de chuchotement en galerie. Un rayon lumineux issu de A se réfléchit sur la surface concave 1, en B, C, D..., et définit ainsi une surface caustique 3 contre laquelle il reste toujours tangent. Le processus est exactement le même avec une onde électromagnétique hyperfréquence.FIG. 2 gives, in a plane perpendicular to the z axis, the representation, in the form of an optical ray, of the phenomenon of whisper mode in the gallery. A light ray from A is reflected on the concave surface 1, at B, C, D ..., and thus defines a caustic surface 3 against which it always remains tangent. The process is exactly the same with a microwave electromagnetic wave.

Une onde qui se déplace dans un milieu est régie par une équation de propagation, qui comprend les composantes longitu­dinale (selon l'axe z) et transversale (selon un rayon a) des modes susceptibles de se propager. A ces composantes sont associés un nombre de mode azimutal n, un nombre de mode radial α et une constante de propagation h le long de l'axe. Pour obtenir une onde confinée par mode de chuchotement, il faut que h = 0 et que le nombre n de mode azimutal soit grand, et dans ce cas les champs d'excitation de l'onde électromagnétique sont confinés entre une caustique de rayon ac et la surface latérale du cylindre, de rayon a. Si l'on considère un point distant de R de l'axe z,
- l'onde est oscillante si ac < R < a
- l'onde est évanescente si R < ac ou si R > aA wave that travels in a medium is governed by a propagation equation, which includes the longitudinal (along the z axis) and transverse (along a radius a) components of the modes likely to propagate. With these components are associated a number of azimuth mode n, a number of radial mode α and a propagation constant h along the axis. To obtain a wave confined by whispering mode, h = 0 and the number n of azimuth mode must be large, and in this case the excitation fields of the electromagnetic wave are confined between a caustic of radius a c and the lateral surface of the cylinder, of radius a. If we consider a point distant from R from the z axis,
- the wave is oscillating if a c <R <a
- the wave is evanescent if R <a c or if R> a

De plus, le confinement axial est amélioré si, comme en figure 1, le cylindre diélectrique 1 est diminué de diamètre dans les régions 2 externes à la région dans laquelle est créée l'onde en mode de chuchotement. Ainsi, le champ du mode résonant décroît exponen­tiellement dans la direction axiale z, en dehors de la région de large diamètre.In addition, the axial confinement is improved if, as in FIG. 1, the dielectric cylinder 1 is reduced in diameter in the regions 2 external to the region in which the wave is created in whisper mode. Thus, the field of the resonant mode decreases exponentially in the axial direction z, outside the region of large diameter.

Ceci se traduit sur la figure 1 par les deux courbes 4 et 5 qui ont été superposées à la coupe géométrique. La courbe 4, qui donne la variation du champ transversal, montre que l'onde oscille entre ac et a, et est évanescente à l'intérieur de la caustique de rayon ac et à l'extérieur du cylindre de rayon a. La courbe 5, qui donne la variation du champ axial montre que l'onde oscille dans la région de longueur 2d du cylindre 1, et est évanescente en dehors de cette région. On a donc bien un résonateur, en forme de disque, dans lequel une onde électromagnétique est confinée par mode de chuchotement en galerie.This is shown in FIG. 1 by the two curves 4 and 5 which have been superimposed on the geometric section. Curve 4, which gives the variation of the transverse field, shows that the wave oscillates between a c and a, and is evanescent inside the caustic of radius a c and outside the cylinder of radius a. Curve 5, which gives the variation of the axial field, shows that the wave oscillates in the region of length 2d of cylinder 1, and is evanescent outside this region. We therefore have a disc-shaped resonator, in which an electromagnetic wave is confined by whispering mode in the gallery.

En outre, on appelle n le nombre de périodes le long du cercle, en coupe radiale, c'est-à-dire le nombre de réflexions en B, C, D, E... dans la représentation optique de la figure 2. La fréquence de l'onde de chuchotement dépend de ac, a, de la nature du matériau, donc de sa constante diélectrique εr, et un peu de la longueur 2d de la région 1 du cylindre.In addition, n is called the number of periods along the circle, in radial section, that is to say the number of reflections in B, C, D, E ... in the optical representation of FIG. 2. The frequency of the whisper wave depends on a c , a, on the nature of the material, therefore on its dielectric constant ε r , and a little on the length 2d of region 1 of the cylinder.

Les champs des modes en chuchotement de galerie étant confinés entre la caustique et le rayon extérieur du cylindre dans lequel existe une onde, ils sont très peu rayonnants. C'est pourquoi les facteurs de qualité Q associés à ces dispositifs sont élevés, proches des facteurs de qualité intrinsèques du matériau, et limités uniquement par les pertes dans le matériau.The fields of whispering gallery modes being confined between the caustic and the outside radius of the cylinder in which there is a wave, they are very weak. This is why the quality factors Q associated with these devices are high, close to the intrinsic quality factors of the material, and limited only by the losses in the material.

De plus, ces types de modes de chuchotement en galerie permettent une facile suppression des modes parasites, évanescents axialement qui sont facilement absorbés sans perturbation des autres modes.In addition, these types of gallery whispering modes allow easy removal of parasitic, axially evanescent modes which are easily absorbed without disturbing the other modes.

Enfin, les modes à chuchotement de galerie peuvent exister dans un guide métallique.Finally, whisper gallery modes can exist in a metal guide.

L'objet de l'invention est d'appliquer le mode de chuchotement en galerie, connue pour des cylindres de matériaux diélectriques, à la réalisation de résonateurs, en électronique hyperfréquence notamment. En effet, alors que, pour les fréquences très élevées, par exemple 10 à 100GHz, les résonateurs classiques cylindriques ont des dimensions si petites qu'ils deviennent difficilement manipu­lables, les résonateurs en mode de chuchotement se présentent sous forme d'un disque plat, de très faible épaisseur, qui peut être sérigraphié sur un substrat ou délimité dans une plaque de plus grandes dimensions.The object of the invention is to apply the mode of whispering in a gallery, known for cylinders of dielectric materials, to the production of resonators, in microwave electronics in particular. Indeed, whereas, for very high frequencies, for example 10 to 100 GHz, conventional cylindrical resonators have dimensions so small that they become difficult to handle, the resonators in whisper mode are in the form of a flat disc, very thin, which can be screen printed on a substrate or delimited in a plate of larger dimensions.

La figure 3 représente un premier type de résonateur planaire en mode de chuchotement selon l'invention, vu de 3/4 dans l'espace.FIG. 3 represents a first type of planar resonator in whisper mode according to the invention, seen from 3/4 in space.

Il consiste en un petit disque 7 de matériau diélectrique isotrope, anisotrope ou piézoélectrique, posé sur un substrat 6, qui peut être isolant ou métallique puisque le résonateur ne rayonne pas. Le disque 7 a un diamètre 2a, défini précédemment, une très faible épaisseur 2d et le matériau a une permittivité εr. Le disque 7 peut être recouvert par un disque métallique 8 dont l'utilité sera détaillée ultérieurement, et il est excité et couplé à l'extérieur par au moins un guide d'ondes ou une ligne microbande 9 et son plan de masse 10.It consists of a small disc 7 of isotropic, anisotropic or piezoelectric dielectric material, placed on a substrate 6, which can be insulating or metallic since the resonator does not radiate. The disc 7 has a diameter 2a, defined above, a very small thickness 2d and the material has a permittivity ε r . The disc 7 can be covered by a metal disc 8 whose usefulness will be detailed later, and it is excited and coupled to the outside by at least one waveguide or a microstrip line 9 and its ground plane 10.

A titre d'exemples non limitatifs, pour un résonateur en mode de chuchotement en galerie:
- le diamètre 2a est de l'ordre de 8 à 19 mm, pour des fréquences de l'ordre de 10 à 20 GHz,
- l'épaisseur 2d est de l'ordre de 0,2 à 1,3 mm,
- la permittivité est comprise entre 9 et 36.By way of nonlimiting examples, for a resonator in gallery whisper mode:
- the diameter 2a is of the order of 8 to 19 mm, for frequencies of the order of 10 to 20 GHz,
the thickness 2d is of the order of 0.2 to 1.3 mm,
- the permittivity is between 9 and 36.

Les fréquences de résonance des modes de chuchotement excités dans ces résonateurs sont pratiquement indépendants de l'épaisseur du disque 7, seules intervenant les valeurs du diamètre 2a et de la permittivité εr comme le montre le tableau I dans lequel on constate également que les facteurs de qualité Q suivent une évolution comparable avec la fréquence et indépendamment de l'épaisseur.The resonant frequencies of the whispering modes excited in these resonators are practically independent of the thickness of the disc 7, only the values of the diameter 2a and the permittivity ε r intervening as shown in Table I in which we also note that the factors Q quality follow an evolution comparable with the frequency and independently of the thickness.

Cette indépendance de la fréquence de résonance par rapport à l'épaisseur 2d du disque peut être confirmée en plaçant le résonateur 7 en sandwich entre deux rondelles de matériaux absor­bants : les fréquences de résonance et les facteurs de qualité sont les mêmes.This independence of the resonance frequency with respect to the thickness 2d of the disc can be confirmed by placing the resonator 7 sandwiched between two rings of absorbent materials: the resonance frequencies and the quality factors are the same.

Par contre, on observe que le facteur de qualité Q croît avec l'ordre n du mode, c'est-à-dire avec la fréquence. En effet, le rayonnement diminuant lorsque la fréquence croît, le facteur de qualité tend vers la valeur intrinsèque du facteur de qualité du matériau. C'est ce que montre le tableau II, par comparaison avec la partie droite du tableau 1.On the other hand, we observe that the quality factor Q increases with the order n of the mode, that is to say with the frequency. Indeed, the radiation decreasing when the frequency increases, the quality factor tends towards the intrinsic value of the quality factor of the material. This is shown in Table II, by comparison with the right part of Table 1.

Les modes de chuchotement en galerie sont classés en:
- modes WGE, possédant un champ électrique E radial,
- modes WGH, possédant un champ électrique E axial, selon la façon dont ils sont excités. On observe que, pour un même résonateur, les facteurs de qualité Q sont plus élevés pour les modes WGE que pour les modes WGH comme le montre le tableau III.The modes of whispering in the gallery are classified into:
- WGE modes, having an electric field E radial,
- WGH modes, having an axial electric field E, depending on how they are excited. It is observed that, for the same resonator, the quality factors Q are higher for the WGE modes than for the WGH modes as shown in Table III.

Enfin, la comparaison entre le tableau II et le tableau IV montre que la fréquence de résonance diminue lorsque la permit­tivité εr augmente.Finally, the comparison between Table II and Table IV shows that the resonant frequency decreases when the permittivity ε r increases.

L'excitation et le couplage des modes de chuchotement en galerie sont obtenus en synchronisant une mode extérieure avec l'onde en mode chuchotement dans le disque résonateur.The excitation and coupling of the whisper modes in the gallery are obtained by synchronizing an external mode with the wave in whisper mode in the resonator disc.

Ce couplage peut être réalisé:
- soit au moyen de lignes microélectroniques: ligne microbande telle que représentée en figure 3, ou ligne à fente.
- soit au moyen d'un guide d'onde métallique muni d'une fente,
- soit au moyen d'un guide image diélectrique dont la permittivité est identique à celle du résonateur planaire en WG mode. La figure 4 donne une représentation du montage réalisé pour mesurer n, F et Q qui sont donnés dans les tableaux I à IV. Le disque résonateur 7 est maintenu à proximité d'un barreau 11 fonctionnant en guide d'onde diélectrique, muni de transitions 12 vers un guide d'onde métallique non représenté.This coupling can be carried out:
- Either by means of microelectronic lines: microstrip line as shown in Figure 3, or slotted line.
- either by means of a metal waveguide provided with a slot,
- either by means of a dielectric image guide whose permittivity is identical to that of the planar resonator in WG mode. Figure 4 gives a representation of the arrangement made to measure n, F and Q which are given in Tables I to IV. The resonator disc 7 is held near a bar 11 operating as a dielectric waveguide, provided with transitions 12 to a metal waveguide, not shown.

L'excitation du mode du chuchotement en galerie peut égale­ment se faire selon les figures 5 et 6. En figure 5, un résonateur 7, posé à plat sur un substrat 6, est excité par deux lignes microbandes 9 orientées selon un diamètre du résonateur 7. L'équivalent en guide image diélectrique en est donné en figure 6.The excitation of the whisper in gallery mode can also be done according to FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, a resonator 7, placed flat on a substrate 6, is excited by two microstrip lines 9 oriented along a diameter of the resonator 7 The equivalent in dielectric image guide is given in figure 6.

Il a été dit précédemment qu'un résonateur en mode de chuchotement peut fonctionner sur un substrat métallique: dans ce cas, il est bien entendu que la ou les lignes microbandes 9 doivent être isolées du substrat pouvant alors servir de plan de masse.It has been said previously that a whisper mode resonator can operate on a metal substrate: in this case, it is understood that the microstrip line or lines 9 must be isolated from the substrate which can then serve as a ground plane.

Un résonateur en mode de chuchotement, tel qu'il a été défini jusqu'à présent dans le cadre de l'invention, consiste donc en un disque plat dans lequel des dondes sont piégées entre une surface caustique et une surface latérale. Ce disque peut être réalisé:
- soit par découpe d'un cylindre diélectrique, si l'épaisseur 2d du disque est suffisante, et de l'ordre de 0,2mm ou davantage,
- soit par sérigraphie d'une pâte diélectrique, sur un substrat céramique, métallique ou résistif, si l'épaisseur est suffisamment faible pour permettre la sérigraphie ( < 0,5 mm). Le dépôt d'une pâte est particulièrement commode, car on peut faire varier, par mélanges, la permittivité de la pâte, et, par les écrans, le diamètre et l'épaisseur du disque de résonateur.A whisper mode resonator, as defined up to now in the context of the invention, therefore consists of a flat disc in which waves are trapped between a caustic surface and a lateral surface. This disc can be produced:
- either by cutting a dielectric cylinder, if the thickness 2d of the disc is sufficient, and of the order of 0.2 mm or more,
- or by screen printing of a dielectric paste, on a ceramic, metallic or resistive substrate, if the thickness is small enough to allow screen printing (<0.5 mm). The deposition of a paste is particularly convenient, because it is possible to vary, by mixing, the permittivity of the paste, and, through the screens, the diameter and the thickness of the resonator disc.

Cependant, l'invention comporte également un résonateur pseudo-planaire, fonctionnant en mode de chuchotement, dont la structure est facilement intégrable aux circuits hybrides ou monoli­thiques.However, the invention also includes a pseudo-planar resonator, operating in whisper mode, the structure of which is easily integrated into hybrid or monolithic circuits.

Dans un résonateur planaire, l'interface diélectrique-air sur le pourtour du disque, satisfait approximativement aux conditions aux limites d'un circuit ouvert. Pour réaliser un résonateur pseudo-­planaire, il suffit de simuler une telle condition de circuit ouvert sur un substrat diélectrique.In a planar resonator, the dielectric-air interface around the periphery of the disk roughly satisfies the boundary conditions of an open circuit. To make a pseudo-planar resonator, it suffices to simulate such an open circuit condition on a dielectric substrate.

Un résonateur pseudo-planaire est représenté en coupe en figure 7. Soit un substrat diélectrique 6, métallisé en 10 sur une face inférieure. Le résonateur pseudo-planaire est défini en 12 par un anneau métallique 13 de largeur w, déposé sur la face supérieure du substrat 6. L'anneau 13 et la métallisation 10 simulent un court-­circuit magnétique 14 dans le corps du substrat 6, et ce court-­circuit constitue un interface équivalent à la paroi latérale d'un cylindre. Le disque plat d'un résonateur à mode de chuchotement est donc intégré dans un substrat et il est défini magnétiquement.A pseudo-planar resonator is shown in section in FIG. 7. Or a dielectric substrate 6, metallized at 10 on a lower face. The pseudo-planar resonator is defined at 12 by a metal ring 13 of width w, deposited on the upper face of the substrate 6. The ring 13 and the metallization 10 simulate a magnetic short circuit 14 in the body of the substrate 6, and this short circuit constitutes an interface equivalent to the side wall of a cylinder. The flat disc of a whisper mode resonator is therefore integrated into a substrate and is defined magnetically.

Les modes de chuchotement en galerie excités dans ces résonateurs sont de même type que ceux présentés précédemment. Le tableau V donne les fréquences de résonnance et les facteurs de qualité pour deux résonateurs pseudo-planaires.The gallery whispering modes excited in these resonators are of the same type as those presented above. Table V gives the resonance frequencies and the quality factors for two pseudo-planar resonators.

Les fréquences de résonance sont en bon accord avec celles du tableau I pour deux résonateurs planaires.The resonant frequencies are in good agreement with those of table I for two planar resonators.

On constate aussi que les facteurs de qualité sont plus élevés lorsque la largeur w de l'anneau métallique 13 est plus grande, parce que la condition de court-circuit magnétique est mieux respectée.It can also be seen that the quality factors are higher when the width w of the metal ring 13 is greater, because that the magnetic short-circuit condition is better respected.

Les résultats obtenus l'ont été avec le même type d'excitation que pour les résonateurs planaires, et les figures 8 et 9 en donnent deux exemples. En figure 8, deux lignes microbandes 9, sur le substrat 6 sont couplées selon un diamètre à un anneau métallique 13 qui définit le résonateur 12. En figure 9, deux guides image diélectriques 11, posés sur le substrat 6, sont couplés selon un diamètre à un anneau diélectrique 15, lui-même posé sur un anneau métallique qui définit le résonateur 12.The results obtained were with the same type of excitation as for the planar resonators, and Figures 8 and 9 give two examples. In FIG. 8, two microstrip lines 9, on the substrate 6 are coupled along a diameter to a metal ring 13 which defines the resonator 12. In FIG. 9, two dielectric image guides 11, placed on the substrate 6, are coupled along a diameter to a dielectric ring 15, itself placed on a metal ring which defines the resonator 12.

Les résonateurs, planaires ou pseudo-planaires, en mode de chuchotement en galerie peuvent être réalisés d'autres façons encore. Par exemple en gravant un disque plat en relief sur une surface principale d'un substrat, comparable aux mésas des semi-­conducteurs. Ou bien en gravant une rainure circulaire dans un substrat, le disque étant coplanaire avec le substrat.Resonators, planar or pseudo-planar, in gallery whisper mode can be achieved in other ways as well. For example by engraving a flat disc in relief on a main surface of a substrate, comparable to the mesas of semiconductors. Or by etching a circular groove in a substrate, the disc being coplanar with the substrate.

Il a été dit que le phénomène de chuchotement en galerie se développe aussi dans les métaux: un résonateur en WG mode peut être réalisé au moyen d'un disque ou d'un anneau métallique, mais le substrat est dans ce cas obligatoirement un diélectrique.It has been said that the phenomenon of gallery whispering also develops in metals: a resonator in WG mode can be produced by means of a disc or a metal ring, but the substrate is in this case necessarily a dielectric.

Enfin, puisque les modes de chuchotement sont confinés entre une surface caustique de rayon ac et une surface extérieure à la caustique, de rayon a, l'espace à l'intérieur de la caustique, de rayon inférieur à ac, n'intervient pas, ce qui justifie qu'un résonateur peut dans certaines réalisations se présenter sous forme d'un anneau de matière, d'épaisseur 2d. Cet espace peut être utilisé pour intégrer d'autres composants, tels que puces semiconductrices, sans altérer les propriétés des modes de chuchotement. Un résonateur en WG mode peut donc constituer le boîtier d'encapsulation d'un dispositif semiconducteur, ce boîtier étant formé par un couvercle métallique, dont on a vu qu'il ne perturbe pas les modes en chuchotement puisqu'ils ne rayonnent pas.Finally, since the modes of whispering are confined between a caustic surface of radius a c and a surface external to the caustic, of radius a, the space inside the caustic, of radius less than a c , does not intervene. not, which justifies that a resonator can in certain embodiments be in the form of a ring of material, of thickness 2d. This space can be used to integrate other components, such as semiconductor chips, without altering the properties of the whisper modes. A resonator in WG mode can therefore constitute the encapsulation box of a semiconductor device, this box being formed by a metal cover, which we have seen that it does not disturb the whisper modes since they do not radiate.

Les figures 10 à 21 représentent plusieurs exemples de réali­sations de résonateurs en mode de chuchotement en galerie, planair es et pseudo-planaires. Pour chaque figure est donnée une vue en coupe associée à une vue en plan. Les numéros des repères sont constants pour toutes ces figures et comprennent notamment:
- 6 = le substrat de permittivité εr
-10 = le plan de masse
- 9 = au moins une microbande de couplage
- 11 = au moins un guide image diélectrique.Figures 10 to 21 show several examples of embodiments of resonators in whisper mode in gallery, planar and pseudo-planar. For each figure is given a view in section associated with a plan view. The reference numbers are constant for all these figures and include in particular:
- 6 = the permittivity substrate ε r
-10 = the ground plane
- 9 = at least one coupling microstrip
- 11 = at least one dielectric image guide.

Selon les cas, on a:

  • - fig. 10 : résonateur planaire,tel que décrit en figure 3 constitué par un disque diélectrique plat 7 rapporté sur un substrat 6,
  • - fig. 11 : résonateur planaire, constitué par un disque plat 17 taillé en mésa dans un substrat 16, de permittivité différente de celle du substrat 6,
  • - fig. 12 : résonateur planaire, constitué par un disque plat métal­lique 18 rapporté sur un substrat diélectrique,
  • - fig. 13 : résonateur planaire, constitué par un anneau métallique 19 rapporté sur un substrat diélectrique,
  • - fig. 14 : résonateur pseudo-planaire, défini dans un substrat diélectrique par un anneau métallique 20, très fin, pour simuler la surface extérieure du résonateur et un anneau métallique 21, très fin et concentrique, pour simuler la surface caustique,
  • - fig. 15 : résonateur pseudo-planaire, défini dans un substrat diélectrique par un anneau métallique 20, très fin, pour simuler la surface extérieure du résonateur, et un trou 22 dans le substrat, de diamètre égal à celui de la caustique,
  • - fig. 16 : résonateur pseudo-planaire, constitué par un disque 23 découpé dans un substrat diélectrique par une rainure circulaire 24,
  • - fig. 17 : résonateur pseudo-planaire, défini dans un substrat diélectrique par un anneau métallique 20, très fin, et par une rainure circulaire 25, pratiquée dans la face du substrat qui porte le plan de masse,
  • - figure 18 : résonateur planaire 17, couplé à un guide image diélectrique 11, les deux étant taillés en mésa dans un substrat diélectrique 16.
  • - fig. 19 : résonateur planaire constitué par un disque diélectrique 7, couplé à un guide image diélectrique 11 rapportés sur un substrat métallique 26.
  • - fig. 20 : résonateur constitué par un disque ou anneau 21 métallique, placé dans une ligne triplaque et couplé à une micro­bande 9,
  • - fig. 21 : résonateur constitué par un disque diélectrique 7, placé dans un guide d'onde métallique 10, et couplé à une microbande 9 déposée sur un substrat diélectrique 6.
Depending on the case, we have:
  • - fig. 10: planar resonator, as described in FIG. 3 consisting of a flat dielectric disc 7 attached to a substrate 6,
  • - fig. 11: planar resonator, constituted by a flat disc 17 cut in mesa in a substrate 16, with a permittivity different from that of the substrate 6,
  • - fig. 12: planar resonator, consisting of a flat metal disc 18 attached to a dielectric substrate,
  • - fig. 13: planar resonator, consisting of a metal ring 19 attached to a dielectric substrate,
  • - fig. 14: pseudo-planar resonator, defined in a dielectric substrate by a very thin metal ring 20, to simulate the external surface of the resonator and a very thin and concentric metal ring 21, to simulate the caustic surface,
  • - fig. 15: pseudo-planar resonator, defined in a dielectric substrate by a very thin metal ring 20, to simulate the exterior surface of the resonator, and a hole 22 in the substrate, of diameter equal to that of the caustic,
  • - fig. 16: pseudo-planar resonator, consisting of a disc 23 cut from a dielectric substrate by a circular groove 24,
  • - fig. 17: pseudo-planar resonator, defined in a dielectric substrate by a very thin metal ring 20, and by a circular groove 25, formed in the face of the substrate which carries the ground plane,
  • FIG. 18: planar resonator 17, coupled to a dielectric image guide 11, the two being cut in mesa in a dielectric substrate 16.
  • - fig. 19: planar resonator constituted by a dielectric disc 7, coupled to a dielectric image guide 11 attached to a metal substrate 26.
  • - fig. 20: resonator constituted by a metal disc or ring 21, placed in a triplate line and coupled to a microstrip 9,
  • - fig. 21: resonator constituted by a dielectric disc 7, placed in a metal waveguide 10, and coupled to a microstrip 9 deposited on a dielectric substrate 6.

D'autres variantes sont évidentes pour l'homme de l'art, par combinaisons entre les différents substrats et les différentes formes de résonateurs et de moyens de couplage. Entre autres, tous les résonateurs représentés peuvent être couplés à deux microbandes 9 ou deux guide-image diélectrique 11.Other variants are obvious to a person skilled in the art, by combinations between the different substrates and the different forms of resonators and coupling means. Among other things, all the resonators shown can be coupled to two microstrips 9 or two dielectric image guides 11.

Ces résonateurs en mode de chuchotement en galerie ont de très intéressantes propriétés dans le domaine des fréquences milli­métriques pour la conception des circuits hybrides ou monolithiques, mais également dans le domaine des fréquences optiques. Ils ont des caractéristiques proches de celles des meilleures réalisations en techniques non planaires, telles que les cavités métalliques.These gallery whisper resonators have very interesting properties in the field of millimeter frequencies for the design of hybrid or monolithic circuits, but also in the field of optical frequencies. They have characteristics close to those of the best realizations in non-planar techniques, such as metal cavities.

Ils sont utilisés en électronique hyperfréquence, notamment:
    - pour la stabilisation en fréquence des oscillateurs.
    - pour la conception de combineurs de puissance millimétrique.
    - pour le filtrage micro-onde passif ou actif.

Figure imgb0001
Figure imgb0002
Figure imgb0003
 They are used in microwave electronics, in particular:
- for frequency stabilization of the oscillators.
- for the design of millimeter power combiners.
- for passive or active microwave filtering.
Figure imgb0001
Figure imgb0002
Figure imgb0003

Claims (18)

1. Résonateur hyperfréquence, en mode de chuchotement en galerie, caractérisé en ce que l'élément résonant est compris dans un disque plat (7), de diamètre (2a) très supérieur à son épaisseur (2d), et dont le pourtour est le siège d'une propagation d'onde électromagnétique dont les fréquences de résonances sont liées au diamètre (2a) du disque (7), ladite onde électromagnétique étant confinée, par le mode de chuchotement en galerie entre le pourtour du disque (7) et une surface interne dite caustique (3), de rayon inférieur (ac).1. Microwave resonator, in gallery whisper mode, characterized in that the resonant element is included in a flat disc (7), of diameter (2a) much greater than its thickness (2d), and the periphery of which is the seat of an electromagnetic wave propagation whose resonant frequencies are related to the diameter (2a) of the disc (7), said electromagnetic wave being confined, by the mode of whispering in gallery between the periphery of the disc (7) and a internal surface called caustic (3), of lower radius (a c ). 2. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fréquences de résonance sont indépendantes de l'épaisseur (2d) du disque plat (7).2. Resonator according to claim 1, characterized in that the resonant frequencies are independent of the thickness (2d) of the flat disc (7). 3. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fréquences de résonance sont déterminées par le mode (n), ou nombre de réflexions de l'onde électromagnétique sur le pourtour du disque plat (7), ce nombre (n) étant lui-même fixé par l'excitation extérieure du résonateur qui est couplé à une ligne microbande (9) ou à un guide image diélectrique (11).3. Resonator according to claim 1, characterized in that the resonant frequencies are determined by the mode (n), or number of reflections of the electromagnetic wave on the periphery of the flat disc (7), this number (n) being itself fixed by the external excitation of the resonator which is coupled to a microstrip line (9) or to a dielectric image guide (11). 4. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'onde électromagnétique étant confinée par le mode de chucho­tement en galerie, le résonateur (7) ne rayonne pas à l'extérieur et en ce que le substrat qui supporte le résonateur (7) est en matériau diélectrique (6) isotrope, anisotrope ou piézoélectrique, métallique (26) ou résistif.4. Resonator according to claim 1, characterized in that, the electromagnetic wave being confined by the mode of whispering in gallery, the resonator (7) does not radiate outside and in that the substrate which supports the resonator ( 7) is made of an isotropic, anisotropic or piezoelectric, metallic (26) or resistive dielectric material (6). 5. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que, l'onde électromagnétique étant confinée entre le pourtour (rayon a) du résonateur et la surface caustique (rayon ac), le résonateur est un anneau (19) de rayon externe (a) égal à celui du disque (7) et de rayon interne (ac) égal à celui de la caustique (3).5. Resonator according to claim 1, characterized in that, the electromagnetic wave being confined between the periphery (radius a) of the resonator and the caustic surface (radius a c ), the resonator is a ring (19) of external radius ( a) equal to that of the disc (7) and of internal radius (a c ) equal to that of the caustic (3). 6. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le disque plat de l'élément résonant est simulé, dans l'épaisseur d'un substrat diélectrique (6) muni d'une métallisation de plan de masse (10) par au moins un anneau métallique (13) qui, en combinaison avec le plan de masse (10), crée un court-circuit magnétique (14), de rayon intérieur égal au rayon extérieur (a) du résonateur (12).6. Resonator according to claim 1, characterized in that the flat disc of the resonant element is simulated, in the thickness of a dielectric substrate (6) provided with a ground plane metallization (10) by at least one metal ring (13) which, in combination with the ground plane (10), creates a magnetic short circuit (14), of internal radius equal to the external radius (a) of the resonator (12) . 7. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un disque diélectrique (7) rapporté sur un substrat diélectrique (6) ou métallique (26).7. Resonator according to claim 1, characterized in that it is constituted by a dielectric disc (7) attached to a dielectric (6) or metallic (26) substrate. 8. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un disque (18) ou un anneau (19) métallique rapporté sur un substrat diélectrique (6).8. Resonator according to claim 1, characterized in that it is constituted by a disc (18) or a metal ring (19) attached to a dielectric substrate (6). 9. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un disque (17) taillé en mésa dans un substrat diélectrique (16).9. Resonator according to claim 1, characterized in that it consists of a disc (17) cut in mesa in a dielectric substrate (16). 10 Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par deux métallisations fines (20, 21) concentriques déposées sur un substrat diélectrique (6), la métallisation extérieure (20) (rayon a) simulant dans le substrat (6) le pourtour du disque de l'élément résonant, la métallisation intérieure (21) (rayon ac) simu­lant la caustique.10 Resonator according to claim 1, characterized in that it is constituted by two fine metallizations (20, 21) concentric deposited on a dielectric substrate (6), the exterior metallization (20) (radius a) simulating in the substrate (6 ) the periphery of the disc of the resonant element, the interior metallization (21) (radius a c ) simulating the caustic. 11. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par une métallisation fine (20) (rayon a) déposée sur un substrat diélectrique (6) et par un trou (22) (rayon ac) creusé dans le substrat (6) concentriquement à la métallisation (20), ce trou (22) simulant la caustique.11. Resonator according to claim 1, characterized in that it is constituted by a fine metallization (20) (radius a) deposited on a dielectric substrate (6) and by a hole (22) (radius a c ) dug in the substrate (6) concentric to the metallization (20), this hole (22) simulating the caustic. 12. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un disque (23) défini dans un substrat diélectrique (6) par une rainure circulaire (24).12. Resonator according to claim 1, characterized in that it is constituted by a disc (23) defined in a dielectric substrate (6) by a circular groove (24). 13. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un anneau métallique (20) déposé sur une première face principale d'un substrat diélectrique (6), et par une rainure (25) creusée dans une deuxième face principale dudit substrat, et à l'aplomb de l'anneau métallique (20).13. Resonator according to claim 1, characterized in that it is constituted by a metal ring (20) deposited on a first main face of a dielectric substrate (6), and by a groove (25) hollowed out in a second face main of said substrate, and perpendicular to the metal ring (20). 13. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un disque plat ou un anneau (21), en matériau diélectrique ou métallique, noyé dans un substrat diélectrique (6) métallisé sur ses deux faces (10) et constituant une ligne triplaque, une ligne microbande (9) étant de plus noyée dans le substrat (6) dans le plan du disque (21).13. Resonator according to claim 1, characterized in that it consists of a flat disc or a ring (21), made of dielectric or metallic material, embedded in a dielectric substrate (6) metallized on its two faces (10) and constituting a triplate line, a microstrip line (9) being further embedded in the substrate (6) in the plane of the disc (21). 15. Résonateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un disque (7), en matériau diélectrique ou métal­lique, placé à l'intérieur d'un guide d'onde métallique, parallèlement à l'une de ses faces principales, une ligne microbande (9) étant de plus déposée sur un substrat diélectrique (6), sur une face interne du guide d'onde.15. Resonator according to claim 1, characterized in that it consists of a disc (7), of dielectric or metallic material, placed inside a metallic waveguide, parallel to one of its main faces, a microstrip line (9) being further deposited on a dielectric substrate (6), on an internal face of the waveguide. 16. Résonateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est couplé à au moins une ligne microbande (9) métallique, déposée sur le substrat (6) à proximité du disque de l'élément résonant (7).16. Resonator according to any one of the preceding claims, characterized in that it is coupled to at least one metallic microstrip line (9), deposited on the substrate (6) near the disc of the resonant element (7) . 17. Résonateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est couplé à au moins un guide image diélectrique (11), inséré dans le substrat diélectrique (16) ou déposé sur le substrat métallique (26).17. Resonator according to any one of the preceding claims, characterized in that it is coupled to at least one dielectric image guide (11), inserted in the dielectric substrate (16) or deposited on the metal substrate (26). 18. Résonateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le disque (7) ou l'anneau (19), diélectrique ou métallique, et déposé sur le substrat par séri­graphie.18. Resonator according to any one of the preceding claims, characterized in that the disc (7) or the ring (19), dielectric or metallic, and deposited on the substrate by screen printing.
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