EP0423667A1 - Filtre de bande pour hyperfréquences du type filtre en peigne - Google Patents

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EP0423667A1
EP0423667A1 EP90119681A EP90119681A EP0423667A1 EP 0423667 A1 EP0423667 A1 EP 0423667A1 EP 90119681 A EP90119681 A EP 90119681A EP 90119681 A EP90119681 A EP 90119681A EP 0423667 A1 EP0423667 A1 EP 0423667A1
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EP
European Patent Office
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line
filter
low impedance
band filter
comb
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP90119681A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Claude Cruchon
Jean-Denis Schubert
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.)
Alcatel CIT SA
Alcatel Lucent NV
Original Assignee
Alcatel Telspace SA
Alcatel Transmission par Faisceaux Hertziens SA
Alcatel NV
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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
    • H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/205—Comb or interdigital filters; Cascaded coaxial cavities

Definitions

  • the present invention relates to a band filter for microwave frequencies, this band filter being of the comb filter or "COMB-LINE" type.
  • the comb filter or "Comb-Line” is the distributed constant filter which offers the best compromise, for a reduced bulk, between insertion losses and parasitic responses.
  • This type of filter has the disadvantage of having a band frozen once and for all according to its particular physical realization.
  • it is generally necessary to have two bandwidths (in general 36 and 72 MHz), which means that two types of comb filters of radically dimensions must be provided. different.
  • the use of comb filters is strongly desired, because of the reduced dimensions of this kind of filter, necessary for the integration of the frequency transpositions used in C and KU bands.
  • the invention aims to remedy this drawback.
  • a band filter for microwave of the comb filter type comprising several portions of parallel line of equal lengths, each having a first end short-circuited to ground along a first line perpendicular to the direction of said portions of line, characterized in that these line portions each have their second end, free, connected to ground by a tuning capacity, coupling capacities constituting respectively the input and output members of this filter, and in this that said filter comprises a low impedance common line which connects the first ends of these line portions along a second line parallel to the first such that the edge farthest from said common line with respect to the first line is at a determined distance from this one.
  • the filter represented in FIG. 2 is derived from the conventional comb filter of FIG. 1 by interposing, at the ground feet of the five fingers 1 to 5 of this filter, a common line 9 at low impedance between these fingers 1 to 5 and the mass.
  • the line 9 has a width L substantially equal to that of the filter, and a length l of the same order of magnitude as the width of each of the fingers 1 to 5.
  • This line 9 is, in this embodiment, reported by welding on the ground feet of the five fingers 1 to 5. It is then observed that the pass band of the comb filter, which was for example (in the case of FIG. 1) of the order of 15 to 17 MHz, passes (in the case of Figure 2) at about 36 Megahertz. It is observed that with this new filter (FIG. 2), the performance of adaptation to the accesses is preserved, a readjustment of the frequency tuning capacities 6 being however necessary due to the decrease in the characteristic impedance of the fingers 1 to 5.
  • FIG. 3 shows a filter produced in the same way as that of FIG. 2, but this time interposing a low-impedance line 10 of the same width L but of length l ′ double that of, 9, of this FIG. 2 We then observe that the bandwidth of this other new filter is even wider, reaching around 72 Megahertz.
  • FIG. 4 A very convenient embodiment of a filter with the same performance as that of FIG. 2 is shown in FIG. 4: it is simply produced by welding together, at a distance l from the mass, on the side of the "feet of mass "of the fingers 1 to 5, a tinned wire 11 parallel to the ground plane, the wire 11 replacing, from the electrical point of view, the metal strip 9 of FIG. 2.
  • FIG. 5 shows that it is possible to simply produce a filter of the same performance as that of FIG. 3 by relating this same wire 11 to the distance l ′ with respect to the mass.
  • FIGS. 6 and 7 respectively show an embodiment of the filters according to FIGS. 2 and 3, by total integration of the low impedance lines 9 and 10 into the structure of the filter, without discontinuities, the assemblies (1 to 5 and 9 ) and (1 to 5 and 10) each being made of a single block.
  • This type of filter lends itself as well to production by ribbon lines, by tri-plate technology, as by integrated technology (possible application in MMIC).
  • the attached tapes 9, 10 can be welded, screwed, or thermocompressed.
  • FIGS. 8 and 9 show a practical embodiment in tri-plate technology.
  • a box 15 is conventionally provided both for this comb filter and for the remaining part of the circuit (such as for example a Group Propagation Time Corrector).
  • the comb filter itself is closed by a screwed cover 16 (screws 17 and 18), while a cover 20 closes, thanks to the screws 18 and 19, the housing itself 15.
  • the filter which has just been described allows: - the choice of the location of a specific band; - easy modification of bandwidth during the life of the product; - to achieve the best compromise, for very wide bandwidths, between the sensitivity of the couplings, linked to the positioning accuracy of two fingers, and the physical production of the line at low impedance (for a maximum capacity value).
  • MMIC application is especially interesting for the realization of integrated filters (from 500 MHz to 3 GHz in bandwidth), for future integrations between 3 and 20 GHz.

Landscapes

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  • Electromagnetism (AREA)
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Abstract

Filtre de bande pour hyperfréquences, du genre filtre en peigne, incluant un organe d'élargissement de sa bande passante. Cet organe est constitué d'une ligne à basse impédance (9) qui est interposée, aux pieds de masse des doigts (1 à 5), entre ces pieds de masse et la masse. On obtient ainsi un élargissement de bande passante qui dépend de la longueur (l) de cette ligne à basse impédance.

Description

  • La présente invention se rapporte à un filtre de bande pour hyperfréquences, ce filtre de bande étant du genre filtre en peigne ou "COMB-LINE".
  • Parmi les filtres de bande pour hyperfréquences, le filtre en peigne, ou "Comb-Line" est le filtre à constantes réparties qui offre le meilleur compromis, pour un encombrement réduit, entre les pertes d'insertion et les réponses parasites.
  • Sa conception, en technique tri-plaque ou à ruban (micro-strip), le rend directement transposable aux techniques de circuits intégrés dits "MMIC", et fournit une réponse à certains problèmes de filtrage.
    • La figure 1 jointe montre schématiquement un filtre Comb-Line de type connu. Ce filtre, qui dans cet exemple est à cinq pôles, est constitué de cinq portions de ligne parallèles 1 à 5, de longueur égale au huitième de la longueur d'onde centrale de fonctionnement dans la bande. Ces lignes, ou "doigts", ont chacune une de leurs deux extrémités court-circuitée à la masse, et leur autre extrémité est libre et est reliée à la masse par une capacité d'accord 6 qui a pour but de régler la fréquence de résonance de chacun des résonateurs tel que 1, 6. Des capacités de couplage 7, 8 constituent respectivement les organes d'entrée et de sortie de ce filtre.
  • Ce genre de filtre a pour inconvénient d'avoir une bande figée une fois pour toutes en fonction de sa réalisation physique particulière. Or, en particulier dans les systèmes de télécommunications par satellite, il est en général nécessaire d'avoir deux largeurs de bande (en général 36 et 72 MHz), ce qui oblige à prévoir deux types de filtres en peigne de dimensions radicalement différentes. Or, l'utilisation de filtres en peigne est vivement souhaitée, en raison des dimensions réduites de ce genre de filtre, nécessaires à l'intégration des transpositions de fréquences utilisées en bandes C et KU.
  • L'invention vise à remédier à cet inconvénient.
  • Elle se rapporte à cet effet à un filtre de bande pour hyperfréquences du type filtre en peigne comprenant plusieurs portions de ligne parallèle de longueurs égales, ayant chacune une première extrémité court-circuitée à la masse suivant une première ligne perpendiculaire à la direction desdites portions de ligne, caractérisé en ce que ces portions de lignes on chacune leur seconde extrémité, libre, reliée à la masse par une capacité d'accord, des capacités de couplage constituant respectivement les organes d'entrée et de sortie de ce filtre, et en ce que ledit filtre comporte une ligne commune basse impédance qui relie les premières extrémités de ces portions de lignes suivant une seconde ligne parallèle à la première telle que le bord le plus éloigné de ladite ligne commune par rapport à la première ligne soit à une distance déterminée de celle-ci.
  • L'invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante de quelques exemples non limitatifs de réalisation, en référence au dessin schématique annexé dans lequel :
    • - Figures 2 à 7 sont des schémas de principe de six exemples d'exécution de ce filtre ;
    • - Figure 8 est une vue perspective éclatée partielle d'une réalisation tri-plaque de ce filtre et ;
    • - Figure 9 est une vue en coupe du filtre de la figure 8.
  • Le filtre représenté à la figure 2 est dérivé du filtre en peigne classique de la figure 1 en interposant, aux pieds de masse des cinq doigts 1 à 5 de ce filtre, une ligne commune 9 à basse impédance entre ces doigts 1 à 5 et la masse. Dans cet exemple, la ligne 9 a une largeur L sensiblement égale à celle du filtre, et une longueur l du même ordre de grandeur que la largeur de chacun des doigts 1 à 5. Cette ligne 9 est, dans cet exemple de réalisation, rapportée par soudage sur les pieds de masse des cinq doigts 1 à 5. On observe alors que la bande passante du filtre en peigne, qui était par exemple (dans le cas de la figure 1) de l'ordre de 15 à 17 Mégahertz, passe (dans le cas de la figure 2) à 36 Mégahertz environ. On observe qu'avec ce nouveau filtre (figure 2), les performances d'adaptation aux accès sont conservées, un réajustement des capacités 6 d'accord en fréquence étant toutefois nécessaire en raison de la diminution de l'impédance caractéristique des doigts 1 à 5.
  • La figure 3 montre un filtre réalisé de la même façon que celui de la figure 2, mais en interposant cette fois-ci une ligne basse-impédance 10 de même largeur L mais de longueur l′ double à celle, 9, de cette figure 2. On observe alors que la bande passante de cet autre nouveau filtre est encore plus élargie, pour atteindre environ 72 Mégahertz.
  • En augmentant cette longueur l, la bande passante augmente encore, et l'on peut ainsi faire varier cette dernière dans un rapport de 1 à 10.
  • Une forme de réalisation très commode d'un filtre de mêmes performances que celui de la figure 2 est représenté à la figure 4 : il est simplement réalisé en rapportant par soudure, à une distance l par rapport à la masse, du côté des "pieds de masse" des doigts 1 à 5, un fil étamé 11 parallèlement au plan de masse, le fil 11 remplaçant du point de vue électrique la bande métallique 9 de la figure 2.
  • De même, la figure 5 montre qu'il est possible de réaliser simplement un filtre de mêmes performances que celui de la figure 3 en rapportant ce même fil 11 à la distance l′ par rapport à la masse.
  • Enfin, les figures 6 et 7 montrent respectivement une forme de réalisation des filtres selon les figures 2 et 3, par intégration totale des lignes à basse impédance 9 et 10 à la structure du filtre, sans discontinuités, les ensembles (1 à 5 et 9) et (1 à 5 et 10) étant réalisés chacun d'un seul bloc.
  • Ce type de filtre se prête aussi bien à une réalisation par lignes à ruban, par technologie tri-­plaque, que par technologie intégrée (application possible en MMIC). Les rubans rapportés 9, 10 peuvent être soudés, vissés, ou thermocompressés.
  • A titre d'exemple de réalisation, les figures 8 et 9 montrent une réalisation pratique en technologie tri-­plaque.
  • On distingue sur ces figures les doigts 12 et la ligne basse impédance 13, qui sont réalisés d'un seul tenant, des trous taraudés 14 étant prévus pour pouvoir rapporter, par vissage, une autre plaque transversale pour élargir, si besoin est, le bande passante de ce filtre. Un boîtier 15 est classiquement prévu aussi bien pour ce filtre en peigne que pour la partie restante du circuit (tel que par exemple un Correcteur de Temps de Propagation de Groupe).
  • Le filtre en peigne lui-même est refermé par un couvercle vissé 16 (vis 17 et 18), tandis qu'un couvercle 20 vient refermer, grâce aux vis 18 et 19, le boîtier lui-­même 15.
  • Le filtre qui vient d'être décrit permet :
    - le choix de l'implantation d'une bande spécifique;
    - la modification facile de la bande passante au cours de la vie du produit;
    - d'atteindre le meilleur compromis, pour les très larges bandes passantes, entre la sensibilité des couplages, liée aux précisions de positionnement de deux doigts, et la réalisation physique de la ligne à basse impédance (pour une valeur maximale de capacité).
  • Les techniques de réalisation par lignes à ruban ou par technologie tri-plaque autorisent des réalisations similaires de 100 MHz à 10 GHz.
  • D'autres supports de propagation sont utilisables, mais est surtout intéressante l'application MMIC pour la réalisation de filtres intégrés (de 500 MHz à 3 GHz en bande passante), pour les intégrations futures entre 3 et 20 GHz.
  • Comme il va de soi, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, mais est au contraire susceptible d'être réalisée sous d'­autres formes équivalentes.

Claims (5)

1/ Filtre de bande pour hyperfréquence du type filtre en peigne comprenant plusieurs portions de ligne parallèle (1 à 5) de longueurs égales, ayant chacune une première extrémité court-circuitée à la masse suivant une première ligne perpendiculaire à la direction desdites portions de ligne, caractérisé en ce que ces portions de lignes ont chacune leur seconde extrémité, libre, reliée à la masse par une capacité d'accord (6), des capacités de couplage (7, 8) constituant respectivement les organes d'entrée et de sortie de ce filtre, et en ce que ledit filtre comporte une ligne commune basse impédance (9, 10) qui relie les premières extrémités de ces portions de lignes suivant une seconde ligne parallèle à la première telle que le bord le plus éloigné de ladite ligne commune par rapport à la première ligne soit à une distance déterminée (1) de celle-ci.
2/ Filtre de bande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur (L) de cette ligne commune à basse impédance (9, 10) est sensiblement égale à la largeur du filtre.
3/ Filtre de bande selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la ligne à basse impédance (9, 10) est rapportée sur les pieds de masse des doigts (1 à 5) du filtre.
4/ Filtre de bande selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ligne à basse impédance est réalisée en rapportant par soudure, à une distance (l, l′) déterminée par rapport à la masse, du côté des pieds de masse des doigts (1 à 5) du filtre et parallèlement au plan de masse, un fil étamé (11).
5/ Filtre de bande selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la ligne à basse impédance (9 à 10) est intégrée sans discontinuités à la structure du filtre, les doigts du filtre (1 à 5) de cette ligne (9, 10) étant réalisés d'un seul bloc.
EP90119681A 1989-10-20 1990-10-15 Filtre de bande pour hyperfréquences du type filtre en peigne Withdrawn EP0423667A1 (fr)

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