FR2706084A1 - Filtre passif et procédé de fabrication d'un tel filtre. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un filtre passif et le procédé de fabrication d'un tel filtre. Le filtre passif constitué de deux substrats (1, 2) en matériau électriquement isolant, recouverts sur chaque face de couches conductrices dont une face est sérigraphiée pour constituer une pluralité (411, 417) de lignes micro-bandes conductrices parallèles entre elles, dont toutes les extrémités sont réunies par un même bord au plan de masse formé par la face opposée (3) du substrat (1, 2) uniformément recouverte de métal conducteur, est caractérisé en ce que les deux substrats (1, 2) sont disposés faces sérigraphiées en vis-à-vis à une distance déterminée par une entretoise métallique (6) et en ce qu'un au moins des substrats comporte des lignes (5) de couplage et d'adaptation.

Description

FILTRE PASSIF ET PROCEDE DE FABRICATION

D'UN TEL FILTRE

La présente invention concerne un filtre passif et le procédé de fabrication d'un tel filtre. Cette invention s'applique plus particulièrement à des filtres fonctionnant dans le domaine des radiofréquences et hyperfréquences. Les filtres passifs sont réalisés actuellement en technologie soit cylindrique, soit à micro-ruban, soit

triplaque, c'est-à-dire avec deux substrats accolés.

Les technologies avec résonateur cylindrique ont l'inconvénient d'être lourdes et encombrantes et nécessitent des réseaux d'adaptation et de couplage externes. La technologie à micro-ruban permet de réaliser sur un même substrat des résonateurs et des éléments de couplage et d'adaptation, ceci sur une faible épaisseur, comme cela est connu par la demande de brevet français déposée sous le numéro 90 14514 au nom de VALTRONIC. Ces filtres en technologie micro-ruban ne sont pas blindés, sont sensibles aux rayonnements parasites, et nécessitent donc des précautions d'utilisation ou la mise en place d'un blindage externe qui augmente le coût de la fabrication. Les filtres en technologie triplaque sont légèrement plus épais que les filtres en technologie micro-ruban, en particulier à cause de la présence d'un second substrat, mais présentent l'avantage d'être blindés. Toutefois cette réalisation triplaque nécessite d'avoir le même dessin sur les deux faces en regard des substrats accolés ou, le cas échéant, une piste ne

présentant pas de vis-à-vis.

Un premier but de l'invention est de permettre la réalisation de filtres qui soient peu sensibles aux rayonnements, donc naturellement blindés, ne nécessitant pas de réseau d'adaptation et de couplage externe et permettant d'avoir, sur les faces de circuit en regard, des configurations de circuit différentes, sans risquer de provoquer des dysfonctionnements électriques. Ce but est atteint par le fait que le filtre constitué de deux substrats en matériau électriquement isolant, recouverts sur chaque face de couches conductrices dont une face est sérigraphiée pour constituer une pluralité de lignes microbandes conductrices parallèles entre elles et dont toutes les extrémités sont réunies par un même bord au plan de masse formé par la face opposée du substrat uniformément recouverte de métal conducteur, est caractérisé en ce que les deux substrats sont disposés faces sérigraphiées en vis-à-vis à une distance déterminée par une entretoise métallique et en ce qu'un au moins des substrats comporte

des lignes de couplage et d'adaptation.

Selon une autre particularité, au moins deux résonateurs non voisins sont couplés par une impédance

selfique et/ou capacitive rapportée.

Selon une autre particularité, les lignes de couplages appartiennent au premier substrat tandis que les lignes d'adaptation appartiennent au second substrat

ou vice versa.

Selon une autre particularité, un premier élément d'entretoise est disposé selon chaque ligne de symétrie de chaque micro-bande contribuant à la formation d'un résonateur Selon une autre particularité, chaque micro-bande contribuant à la formation d'un résonateur comporte à son extrémité reliée au plan de masse un second élément d'entretoise formant blindage pour réduire les pertes d'insertion, ledit second élément d'entretoise étant

orienté dans une direction perpendiculaire à la direction du premier élément orienté selon l'axe de symétrie.

Selon une autre particularité, des troisièmes éléments d'entretoise constituent des éléments de blindage. Un autre but de l'invention est de permettre par cette technique de modifier la position des broches de sortie sans intervenir sur la conception du filtre, de cet avantage résulte un gain sur la surface de substrat

occupée et sur les caractéristiques électriques.

Ce but est atteint par le fait que des quatrièmes

éléments d'entretoise sont également reliés électri-

quement à des plages de connexion formées sur la couche

conductrice sérigraphiée de chaque substrat.

Selon une autre particularités, les broches de sorties réalisées à partir de l'entretoise sont utilisées comme pattes de report et élément d'amortissement de contrainte. Selon une autre particularité, le filtre est constitué d'une première pluralité de micro-bandes couplées par une impédance selfique et/ou capacitive pour former un filtre de réception et d'une seconde pluralité de micro-bandes couplée par une impédance selfique et/ou

capacitive pour former un filtre de transmission.

Selon une autre particularité, les plages de connexion constituent des points d'entrée du signal d'antenne et du signal de transmission et le point de

sortie du signal de transmission.

Selon une autre particularité, les lignes micro-

bandes sont de forme trapézoïdale.

Selon une autre particularité, les lignes

microbandes sont de forme rectangulaire.

Un dernier but de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'un filtre de type pseudo-

triplaque. Ce but est atteint par le fait que le procédé comporte les étapes suivantes: - préparation de deux substrats sérigraphies avec les formes de conducteurs nécessaires à l'obtention du filtre; - découpe dans une plaque métallique d'un cadre auquel sont rattachés les quatrièmes éléments associés aux connexions, et, par des éléments de jonction, les deuxièmes et troisièmes éléments de blindage et les premiers éléments d'entretoise associés aux résonateurs; - dépose par sérigraphie sur les formes conductrices des substrats d'une crème à braser aux emplacements correspondant aux zones de contact des différents éléments de l'entretoise sur les substrats; - mise en place du premier substrat dans un gabarit; positionnement de la plaque d'entretoise sur le premier substrat; - mise en place du second substrat dans le gabarit; - chauffage de l'ensemble pour provoquer la soudure des substrats sur les parties utiles d'entretoise - découpe des éléments de connexion et des

éléments de jonction et retrait du cadre.

Selon une autre particularité, la découpe des éléments de jonction est effectuée au ras des substrats et la découpe des éléments de connexion est effectuée à

une distance donnée du substrat.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la

lecture de la description d'une forme de réalisation de

l'invention choisie à titre d'exemple mais nullement limitative, cette forme de réalisation étant représentée aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente en coupe un filtre réalisé selon le principe de l'invention; - la figure 2 représente une vue de dessus, les parties sérigraphiées des deux substrats constituant le filtre de l'invention; la figure 3 représente une vue de dessus de la plaque métallique d'entretoise; - la figure 4 représente une vue de dessus du premier substrat associé à la plaque d'entretoise; - la figure 5 représente un autre schéma de

réalisation d'un autre filtre.

Un filtre en technologie pseudo-triplaque est représenté à la figure 1 et sa réalisation comporte deux substrats céramiques (1) et (2) formant un diélectrique sur lequel sont déposées des couches conductrices servant, pour les faces externes des substrats, de blindage externe (3). Sur les faces des deux substrats en

vis-à-vis, des portions conductrices forment des micro-

bandes (4) constituant des résonateurs, des lignes d'adaptation et de couplage (5), des plages de connexion (8) ainsi que des zones de blindage se prolongeant sur la tranche par une métallisation (9) de façon à réaliser une connexion avec la couche conductrice externe de blindage (3). Entre les deux substrats (1, 2) est disposée une entretoise métallique (6) obtenue à partir d'une plaque découpée dont les différents éléments, comme représenté à la figure 3, sont constitués d'un cadre (61) auquel sont reliés des éléments de connexion (68) et des éléments de jonction (62). Les éléments de connexion (68) relient le cadre (61), soit à des plages de connexion (8), soit à des éléments de blindage (69), comme représenté sur la figure 3. Les éléments de jonction (62) relient au cadre (61) des entretoises (64) orientées selon l'axe principal des micro-bandes formant les résonateurs, comme représenté à la figure 2, et des éléments de blindage (69) disposés selon une direction perpendiculaire à ces

éléments d'entretoise (64).

L'entretoise (6) permet de réaliser ainsi trois fonctions pour, - séparer physiquement les substrats (1, 2) afin qu'il puissent avoir un dessin différent sur leur face en regard; - assurer une liaison électrique des résonateurs réalisés sur chacun des deux substrats afin d'éviter des phénomènes de résonance parasite, telle que par exemple la création de pôles supplémentaires; - servir également de prolongement des connexions de sortie; - et enfin contribuer au blindage complet de l'ensemble par des portions d'entretoise qui servent à

relier les masses.

L'entretoise de la figure 3 sert de liaison entre les éléments d'un filtre passif réalisé à l'aide de deux substrats (1, 2) disposés en vis- à-vis. Sur chacune des

faces respectives des substrats (1, 2) situées en vis-à-

vis on réalise par sérigraphie un premier ensemble de quatre micro- bandes (411 à 414) pour le premier substrat (1) et, respectivement (421 à 424) pour le second substrat (2), pour constituer les résonateurs d'un filtre de réception, d'une part relié en sortie par un élément d'adaptation et de couplage (8110) à la plage de connexion (811) délivrant le signal de réception et, d'autre part, relié en entrée par une ligne de couplage et d'adaptation (8141) qui est formée d'une surface conductrice débouchant sur une plage (814) de connexion à l'antenne (ANT). La même plage conductrice (814) est également reliée par une deuxième liaison conductrice (8142) comportant des plots de couplage selfiques et/ou capacitifs (8143) à un deuxième ensemble de micro-bandes disposé sur chacun des substrats (1, 2) et formé de trois micro-bandes (415 à 417) sur le premier substrat (1) et respectivement (425 à 427) sur le second substrat (2). La dernière des trois micro- bandes (417) sur le premier substrat est reliée par une micro-bande (8271) à une plage de connexion (827) assurant l'entrée du signal à transmettre (TX). Le premier ensemble (411 à 414) de

micro-bandes du premier substrat (1) comporte un micro-

ruban (511) de couplage capacitif entre la première (411) et la quatrième (414) micro-bande et le deuxième ensemble de micro-bandes (415 à 417) du premier substrat (1) comporte un micro-ruban (512) de couplage capacitif interdigité entre la première (415) et la troisième (417) microbande du premier substrat (1). Les micro-bandes (421 à 427) du second substrat (2) ne comportent pas de capacité de couplage, mais pour certaines réalisations cela pourrait être envisagé grâce à l'invention. Des plots de mise à la masse (812, 813, 816, 822, 823, 826) et des bandes de blindage (911, 912) sont disposées aux extrémités de chaque plaque de substrat et des plots de couplage selfique (815) avec le deuxième micro-ruban (812) sont reliés à la masse par le blindage (6915) et les éléments de liaison (62), comme représenté à la figure 4, sur laquelle l'entretoise (6) est représentée en projection sur la face sérigraphiée du premier substrat (1). Sur cette figure les éléments d'entretoise (64) séparant les micro-bandes (411, 421, 412, 422, etc) formant les résonateurs sont orientés selon l'axe longitudinal des résonateurs et comportent à l'extrémité la plus large de chaque micro-bande formant le résonateur, c'est-à-dire l'extrémité à proximité des bords du substrat, une bande d'entretoise (69) de direction perpendiculaire aux bandes d'entretoise (64), cette bande d'entretoise (69) constituant un blindage. La face sérigraphiée du deuxième substrat (2) est disposée en vis-à-vis de l'ensemble représenté à la figure 4, de façon que la première micro-bande (421) du premier ensemble formant le résonateur soit disposée en face de la première micro-bande (411) de l'entretoise (64) correspondante et que la dernière micro-bande du premier ensemble (424) soit disposée en vis-àvis de la dernière micro-bande (414) du premier substrat (1), de même pour

les micro-bandes du second ensemble résonateur.

Dans le procédé de fabrication, après avoir sérigraphie les deux substrats (1, 2) avec les micro- bandes de portion conductrice souhaitée de façon à former le schéma électronique constituant le filtre, on dépose par sérigraphie de la crème à braser sur chacun des éléments conducteur de chacun des substrats (1, 2) dans les zones correspondant aux emplacements des éléments d'entretoise (6). Ensuite le premier substrat est disposé dans un gabarit qui comporte des doigts cylindriques sur lesquels le cadre (61) est monté grâce aux deux perçages (631, 632) dont le deuxième est oblong de façon à assurer un centrage précis de l'ensemble des éléments d'entretoise (6) et tolérer une dilatation de l'entretoise lors de la refusion en température. Sur cet ensemble est alors monté le deuxième substrat (2) avec la face sérigraphiée orientée vers l'ensemble entretoise (6). L'ensemble est serré et chauffé de façon à assurer la fusion de la crème à braser et la soudure des éléments conducteurs sur les éléments d'entretoise. Cette soudure

est représentée par la référence (7) sur la figure 1.

Ensuite, comme représenté à la figure 3, on découpe les éléments de connexion (6811, 6814, 6827) de l'entretoise reliés aux plages de connexion (811, 814, 827) du premier substrat sérigraphie selon la ligne pointillée (AA) de façon à avoir des éléments d'entretoise qui dépassent de l'ensemble des deux substrats (1, 2), ces éléments de connexion étant éventuellement pliés pour permettre de réaliser la connexion avec un autre ensemble électronique à un emplacement souhaité. Les autres éléments de connexion (68) reliant les masses (69) ou les éléments de liaison (62) reliant les blindages (69) sont découpés selon les lignes (B B) au ras des substrats (1, 2) et les substrats (1, 2) sont métallisés sur la tranche pour former le court-circuit à la masse dans le cas de résonateurs de

type À/4 et pour réaliser le blindage latéral.

Comme représenté à la figure 5, le fait que les substrats (1, 2) ne soient pas accolés permet de réaliser un dessin différent des lignes sur chacun des substrats sans pour autant venir influencer sur le fonctionnement électrique. Ainsi, les micro-bandes du deuxième ensemble résonateur (425 à 427) du deuxième substrat (2) sont reliées par un micro-ruban (523) de couplage alors que sur le premier substrat (1) les micro-bandes constituant les éléments de résonateur en vis-à-vis (415a à 427a) ne sont pas couplés entre eux pour ce qui est de la première et de la troisième micro-bandes. La troisième micro-bande (417a) est reliée par une plage de connexion (828) et une capacité interdigitée. La première micro-bande (415a) est reliée par une capacité interdigitée et une ligne d'adaptation et de couplage (8144) comportant un élément selfique (8143) à la plage de connexion d'entrée (814a)

de l'antenne. Sur le premier ensemble d'élément micro-

bande (411 à 414) du premier substrat (1) formant les résonateurs, le premier élément (411) est relié aux troisième et quatrième par des lignes de couplage

capacitives interdigitées (515, respectivement 514).

On constate également que les micro-bandes (415a à 417a) du deuxième ensemble de résonateurs sur le

premier substrat (1) sont plus longues que les micro-

bandes (425 à 427) formant le deuxième ensemble sur le

deuxième substrat (2).

De même, pour certains filtres il sera possible, par exemple, de réaliser les éléments de couplage sur le premier substrat et les éléments d'adaptation sur le second substrat en vis-à-vis. Enfin, cette technique permet également de modifier la position des broches de sortie sans

intervenir sur la conception du filtre.

Il est bien évident que le premier ensemble de résonateurs est constitué de quatre micro-bandes dont les couplages peuvent être modifiés selon les types de filtre souhaités; de même, le deuxième ensemble est constitué de trois micro-bandes mais l'invention s'adapte également à des filtres comportant un seul ensemble de micro-bandes ou plusieurs ensembles de micro-bandes dont le nombre de micro-bandes peut être différent de ceux représentés sur les figures et dont les couplages peuvent également être

différents.

Ce type de solution de l'invention est utilisé de façon avantageuse dans les systèmes de traitement de l'information, comme par exemple les radiotéléphones qui fonctionnent dans la gamme de fréquences de 0,5 à 10 GHz

avec une bande passante de 20 MHz à 1 GHz.

Naturellement l'invention n'est en rien limitée par les particularités spécifiées dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes20 peuvent être apportées à la réalisation paticulière qui a été décrite à titre d'exemple et à ces éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention qui englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que

leur combinaison.

Claims (13)

REVENDICATIONS

1. Filtre passif constitué de deux substrats (1, 2) en matériau électriquement isolant, recouverts sur chaque face de couches conductrices dont une face est sérigraphiée pour constituer une pluralité (411, 417) de lignes micro-bandes conductrices parallèles entre elles, dont toutes les extrémités sont réunies par un même bord au plan de masse formé par la face opposée (3) du substrat (1, 2) uniformément recouverte de métal conducteur, caractérisé en ce que les deux substrats (1, 2) sont disposés faces sérigraphiées en vis-à-vis à une distance déterminée par une entretoise métallique (6) et en ce qu'un au moins des substrats comporte des lignes

(5) de couplage et d'adaptation.

2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins deux lignes micro-bandes (411, 414 ou 415, 417) non voisines sont couplées par une impédance

selfique et/ou capacitive rapportée (511, 512).

3. Filtre selon la revendication 1 ou 2, caracté-

risé en ce que les lignes de couplages appartiennent au premier substrat (1) tandis que les lignes d'adaptation

appartiennent au second substrat (2) ou vice versa.

4. Filtre selon une des revendications 1 à 3,

caractérisé en ce qu'un premier élément (64) d'entretoise est disposé selon chaque ligne de symétrie de chaque micro-bande (411 à 417) contribuant à la formation d'un résonateur

5. Filtre selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque micro-bande contribuant à la formation d'un résonateur comporte à son extrémité reliée au plan de masse un deuxième élément d'entretoise (69) formant blindage pour réduire les pertes d'insertion, ledit deuxième élément d'entretoise (69) étant orienté dans une direction perpendiculaire à la direction du premier

élément (64) orienté selon l'axe de symétrie.

6. Filtre selon la revendication 1 ou 4 ou 5, caractérisé en ce que des troisièmes éléments

d'entretoise (69) constituent des éléments de blindage.

7. Filtre selon une des revendications 1 à 6,

caractérisé en ce que des quatrièmes éléments (68) d'entretoise sont également reliés électriquement à des plages (8) de connexion formées sur la couche conductrice

sérigraphiée de chaque substrat (1, 2).

8. Filtre selon la revendication 7, caractérisé en ce que le filtre est constitué d'une première pluralité (411 à 414) de micro-bandes couplées par une impédance selfique et/ou capacitive pour former le filtre de réception et d'une seconde pluralité (415 à 417) de micro-bandes couplée par une impédance selfique et/ou

capacitive pour former le filtre de transmission.

9. Filtre selon la revendication 8, caractérisé en ce que les plages de connexion (811, 814, 817) sont des points d'entrée du signal d'antenne (ANT) et du signal de transmission (TX) et le point de sortie du

signal de réception (RX).

10. Filtre selon la revendication 1 ou 8, caractérisé en ce que les lignes micro-bandes sont de

forme trapézoïdale.

11. Filtre selon la revendication 1 ou 8, caractérisé en ce que les lignes micro-bandes sont de

forme rectangulaire.

12. Procédé de fabrication d'un filtre passif

selon les revendications précédentes, caractérisé en ce

qu'il comporte les étapes suivantes: - préparation de deux substrats (1, 2) sérigraphies avec les formes de conducteurs nécessaires à l'obtention du filtre; - découpe dans une plaque métallique (6) d'un cadre (61) auquel sont rattachés les quatrièmes éléments (68) associés aux connexions, et, par des éléments de jonction (62), les deuxièmes et troisièmes éléments (69) de blindage et les premiers éléments d'entretoise (64) associés aux résonateurs; - dépose par sérigraphie sur les formes conductrices des substrats (1, 2) d'une crème à braser aux emplacements correspondant aux zones de contact des différents éléments (64, 68, 69) de l'entretoise sur les substrats (1, 2); - mise en place du premier substrat (1) dans un gabarit; - positionnement de la plaque d'entretoise (6) sur le premier substrat (1); - mise en place du second substrat (2) dans le gabarit; chauffage de l'ensemble pour provoquer la soudure des substrats (1, 2) sur les parties utiles d'entretoise; - découpe des éléments de connexion (68) et des

éléments de jonction (62) et retrait du cadre (61).

13. Procédé de fabrication d'un filtre passif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la découpe des éléments de jonction (62) est effectuée au ras des substrats (1, 2) et la découpe des éléments de connexion (68) est effectuée à une distance donnée des

substrats (1, 2).