FR2890787A1 - Filtre a guide d'onde pour micro-ondes a parois non paralleles. - Google Patents

Abstract

Filtre (200<NP>) à guide d'onde pour micro-ondes, caractérisé en ce qu'il a, sur au moins une partie de sa longueur, une section transversale présentant deux côtés opposés (111', 111") non parallèles entre eux, par exemple en forme de trapèze.L'utilisation de cette géométrie permet d'augmenter sensiblement le seuil de puissance pour la formation de décharges auto-entretenues à avalanche d'électrons, tout en permettant d'obtenir des propriétés de filtrage satisfaisantes.Utilisation d'un tel filtre dans un émetteur à micro-ondes de haute puissance opérant dans les bandes X à Ka, particulièrement pour des applications spatiales.

Description

FILTRE A GUIDE D'ONDE POUR MICRO-ONDES A PAROIS NON

PARALLELES

L'invention porte sur un filtre à guide d'onde pour micro-ondes présentant une géométrie modifiée de manière à le rendre plus résistant aux décharges auto-entretenues à avalanche d'électrons, ainsi que sur un émetteur à micro-ondes, particulièrement pour des applications spatiales, équipé d'un tel filtre.

Par le terme micro-ondes on désigne ici les rayonnements électromagnétiques ayant une fréquence comprise entre 1 et 100 GHz 10 environ.

La décharge auto-entretenue à avalanche d'électrons (appelée multipactor , multipaction ou encore multipacting dans la littérature en langue anglaise) est un phénomène non souhaité susceptible de se produire dans les dispositifs à guide d'onde pour micro-ondes fonctionnant dans le vide en conditions de forte puissance (typiquement au-dessus d'l kW). Cette décharge est provoquée par des électrons libres qui, accélérés par le champ électrique oscillant à hyperfréquence, percutent les parois du guide et provoquent ainsi l'émission d'électrons secondaires. Lorsque la fréquence d'oscillation des électrons entre en résonance avec la fréquence du champ électrique, le nombre d'électrons croît exponentiellement, ce qui induit des effets gênants tels que des pertes et un niveau de bruit important, voire même un endommagement du guide. Une discussion plus approfondie de ce phénomène peut être trouvée dans l'article de M. Ludovico, G. Zarba, L. Accatino et D. Raboso Multipaction Analysis and Power Handling Evaluation in Waveguide Components for Satellite Antenna Applications , exp, Vol. 1, n 1, décembre 2001.

Les filtres à guide d'onde pour micro-ondes utilisés dans les satellites, en particulier dans les sections de sortie des émetteurs multicanaux, mais également dans les section d'entrée des récepteurs, dans les diplexeurs, les jonctions orthomodes, les chaînes d'alimentation des antennes, etc., sont fortement affectés par les décharges auto- entretenues à avalanche d'électrons. La prévention de ces décharges présente donc un grand intérêt pour l'industrie spatiale et des télécommunications, d'autant plus qu'il existe une tendance à augmenter le niveau de puissance des signaux devant être transmis à l'intérieur d'un même dispositif à guide d'onde.

Plusieurs solutions à ce problème ont été proposées, mais aucune ne donne pleine satisfaction.

Une première solution, connue depuis l'article High Frequency Breakdown characteristics of Various Electrode Geometries in Air , de W. G. Dunbar, D. L. Schweickart, J, C. Hotwath et L. C. Walk, Conference Record of the 1998 Twenty-Third International Power Modulator Symposium, 1998, 22-25 juin 1998, pages 221 224, consiste simplement à utiliser des guides d'onde présentant un écartement minimal entre les plans E relativement important: de cette façon le champ électrique maximal dans le guide est maintenu au-dessous d'une valeur de seuil de la décharge. Malheureusement, cette solution dégrade les propriétés de filtrage des dispositifs; en outre elle conduit à augmenter leur masse et leur encombrement, ce qui est très gênant dans le cadre des applications spatiales.

Une autre solution consiste à maintenir à l'intérieur du guide un gaz à une pression suffisamment élevée, de façon à réduire le libre parcours moyen des électrons, ce qui augmente la puissance de seuil pour l'apparition des décharges auto-entretenues à avalanche d'électrons. Cette solution présente également des inconvénients, car la présence de gaz peut induire des effluves et constitue une source potentielle d'intermodulation passive (PIM). En outre, les équipements de pressurisation augmentent d'une manière importante la masse, l'encombrement et le coût du système.

Pour réduire le libre parcours moyen des électrons il est également possible de remplir le guide d'un diélectrique solide ou sous la forme d'une mousse, mais cela augmente le niveau des pertes. Voir à ce propos l'article de R. A. Kishek et Y. Y. Lau "Multipactor discharge on a dielectric", Proceedings of the 1997 Particle Accelerator Conference, Volume 3, 12-16 mai 1997, pages 3198 3200, volume 3.

R. L. Geng et H. Padamsee (PAC[13], 1999, page 429) ont proposé d'utiliser des champs électriques et/ou magnétiques constants pour perturber la trajectoire des électrons et les empêcher d'entrer en résonance avec le champ hyperfréquence. Malheureusement cette solution nécessite des équipements spécifiques pour générer les champs constants, ce qui augmente la masse, l'encombrement et le coût du système.

Les mêmes auteurs ont également proposé d'ouvrir des fentes dans les parois du guide ( Multipacting in a rectangular waveguide , R. Geng, H. Padamsee, V.Shemelin, Proceedings of the Particle Accelerator Conference, Chicago 2001). Un inconvénient de cette solution est le risque de perte de rayonnement à travers lesdites fentes.

Une autre solution connue de l'art antérieur, proposée par exemple par Y. Saito ( Surface Breakdown Phenomena in Alumina RF Windows , IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation Vol. 2 No. 2, Avril 1995) et par K. Primdahl et collaborateurs ( Reduction of multipactor in RF ceramic windows using a simple titanium-vapor deposition system , Primdahl, K.; Kustom, R.; Maj, J.; Proceedings of the 1995 Particle Accelerator Conference, 1995) consiste à utiliser des revêtements et/ou des traitement de surface adaptés, qui sont cependant susceptibles d'introduire un niveau élevé de pertes.

Par conséquent, il existe un besoin pour augmenter la puissance pouvant être injectée dans un filtre pour micro-ondes sans risque d'induire une décharge auto-entretenue à avalanche d'électrons, tout en évitant de détériorer ses propriété électriques, telles que le niveau de pertes 2.5 en bande passante, la largeur de bande, l'atténuation en bande de coupure et/ou les niveaux de bruit et d'intermodulation, ou tout de moins en maintenant ces dégradations à un niveau acceptable, et sans augmenter excessivement le coût, la masse et/ou l'encombrement du filtre.

L'invention fournit une solution à au moins un des problèmes 30 mentionnés ci-dessus.

Le principe à la base de l'invention est que l'utilisation d'un guide d'onde présentant deux parois opposées non parallèles entre elles, mais une section transversale au moins localement constante, c'est-à-dire constante sur une certaine longueur, permet de modifier les trajectoires des électrons secondaires de manière à augmenter fortement le seuil d'apparition des décharges auto-entretenues à avalanche d'électrons. Cet effet a été observé pour la première fois par E. Chojnacki (Physical Review Special Topics Accelerators and Beams, Vol. 3, 032001 -2000) dans le cas de guides d'ondes à section constante, opérant à radiofréquence (500 MHz) en régime continu ou quasi-continu.

En général, il est attendu qu'une modification de la géométrie d'un guide d'onde perturbe fortement les propriété électriques d'un dispositif construit à partir dudit guide, et en particulier sa réponse en fréquence: voir à ce propos le cas, discuté plus haut, de l'augmentation de l'écart minimal. Cela ne pose pas de problèmes particuliers dans le cas de l'application considérée par Chojnacki, c'est-à-dire la transmission en régime continu ou quasi-continu et sensiblement mono- fréquentiel, mais peut être rédhibitoire dans le cas d'un filtre.

Cependant, les inventeurs ont découvert qu'en remplaçant dans un filtre pour micro-ondes des tronçons d'un guide d'onde rectangulaire conventionnel par des tronçons d'un guide d'onde dont la section transversale présente deux côtés opposés non parallèles entre eux, et en modifiant d'une façon opportune certaines dimensions des différents éléments dudit filtre, il est possible d'obtenir une fonction de transfert substantiellement identique à celle du filtre de départ, au moins à l'intérieur d'une bande utile. De cette façon il est possible d'augmenter la résistance du filtre aux décharges auto- entretenues à avalanche d'électrons tout en conservant ses propriétés de filtrage. En outre, la solution de l'invention permet de maintenir sensiblement constants l'encombrement et la masse du filtre. Même si le coût de la fabrication, effectuée de préférence par électroformage plutôt que par fraisage, est susceptible d'augmenter par rapport au cas d'un filtre conventionnel, ce surcoût reste inférieur à celui associé à la plupart des solutions connues de l'art antérieur.

Les inventeurs ont également développé un procédé de conception pour déterminer les modifications dimensionnelles à apporter au filtre conventionnel de départ de manière à maintenir ses propriétés de filtrage malgré le remplacement de tronçons de guide d'onde rectangulaire par des tronçons de guide d'onde à parois non parallèles.

Un objet de l'invention est donc un filtre à guide d'onde pour microondes, caractérisé en ce qu'il a, sur au moins une partie de sa longueur, une section transversale présentant deux côtés opposés non parallèles entre eux.

Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention: Lesdits côtés opposés non parallèles entre eux peuvent être les côtés de plus grande longueur; Ladite section transversale peut avoir une forme de triangle, de trapèze ou de secteur de cercle ou de couronne circulaire; Lesdits deux côtés opposés non parallèles peuvent être reliés entre eux par deux côtés opposés parallèles entre eux; Ladite section transversale peut présenter un axe de symétrie; Ladite section transversale peut être constante par 20 intervalles; Lesdits deux côtés opposés non parallèles peuvent former entre eux un angle compris entre 5 et 30 , de préférence entre 10 et 25 et d'une manière encore préférée entre 15 et 20 ; Ladite partie de la longueur du filtre où la section transversale présente deux côtés opposés non parallèles entre eux peut comprendre au moins le ou les tronçons à l'intérieur desquels l'intensité maximale du champ électrique est la plus élevée; Le filtre peut être du type à iris et cavités résonantes; Le filtre peut présenter au moins une fréquence de coupure dans l'une des bandes X, Ku, K ou Ka. Selon la convention britannique, adoptée ici, la bande X s'étend de 8 à 12 GHz, la bande Ku de 12 à 18 GHz, la bande K de 18 à 26 GHz et la bande Ka de 26 à 40 GHz.

Un autre objet de l'invention est un émetteur à micro-ondes comportant au moins un tel filtre, en particulier un émetteur présentant une puissance de pic d'au moins 0,5 kW dans les bandes X à Ka. En effet, des valeurs typiques pour le seuil de formation des décharges auto-entretenues à avalanche d'électrons dans les bandes considérées sont d'environ 500 W à 2 kW pour des filtres passe-bande et de 4 kW ou plus pour des filtres passe-bas.

D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple et qui représentent, respectivement: - La figure 1, une section transversale d'un filtre selon un mode de réalisation de l'invention; - Les figure 2A et 2B, respectivement, des vues en 15 élévation d'un filtre conventionnel et du filtre correspondant selon un mode de réalisation de l'invention; - La figure 3, un graphique illustrant la dépendance fréquentielle des paramètres S des filtres des figures 2A et 2B; et - La figure 4, la distribution de l'amplitude du champ électrique à centre bande dans le filtre selon l'invention de la figure 2B.

La figure 1 montre la section transversale d'un tronçon de guide d'onde à parois non parallèle prévu pour remplacer, conformément à l'invention, un tronçon de guide d'onde rectangulaire à l'intérieur d'un filtre pour micro-ondes. La section transversale du guide d'onde rectangulaire de référence, représentée en trait pointillé et identifié par le signe de référence 100, présente un premier côté 101 d'une longueur a=22,86 mm ( largeur du guide) et un deuxième côté 102 d'une longueur b=4 mm ((< hauteur du guide). D'une manière conventionnelle, le champ électrique des ondes se propageant dans le guide est perpendiculaire au côté le plus long 101. Dans le guide 110 à parois non parallèles, les côtés 101 de la section transversale du guide rectangulaire 100 sont remplacés par deux côtés 111' et 111" formant entre eux un angle a=19 , et les côtés 102 par des côtés 112' et 112" parallèles entre eux, mais d'une longueur différente. En particulier, le côté 112' présente une longueur bmax=7,8 mm et le côté 112" une longueur bmin=0,2 mm: de cette façon la hauteur moyenne du guide 110, (bmax+ bmin)/2, est égale à celle du guide rectangulaire de référence 100, c'est-à-dire 4 mm.

Le signe de référence 120 indique les vecteurs représentant le champ électrique à l'intérieur du guide 110. On peut observer que le champ est plus intense dans la région centrale dudit guide et que ses lignes de force 121 ont une forme approximativement circulaire. Même dans le domaine fréquentiel considéré ici (bandes X à Ka, c'est-à-dire de 8 à 40 GHz environ), cette distribution du champ électrique supprime efficacement les décharges auto-entretenues en déviant les trajectoires des électrons, comme observé par Chojnacki à des fréquences beaucoup plus basses (500 MHz).

Il est entendu que les dimensions données ici le sont uniquement à titre d'exemple et peuvent être modifiées pour les adapter aux différentes applications de l'invention. En particulier, l'angle a formé par les côtés non parallèles 111' et 111" ne doit pas nécessairement avoir une valeur de 19 : en règle générale, plus la valeur de l'angle a est grande, plus l'effet de suppression des décharges auto-entretenues est efficace, mais plus les caractéristiques électriques du filtre modifié s'écartent de celles du filtre de référence à section rectangulaire. Typiquement, des valeurs acceptables pour l'angle a sont compris entre 5 et 30 , de préférence entre 10 et 25 et d'une manière encore préférée entre 15 et 20 .

Dans l'exemple de la figure 1, la section transversale du guide d'onde 110 a une forme trapézoïdale, presque triangulaire. Il est entendu que cela ne constitue pas non plus une limitation: une section transversale selon l'invention peut par exemple avoir une forme de trapèze, de triangle ou de secteur de cercle ou de couronne circulaire. Ce dernier cas, bien que plus difficile à fabriquer, est plus facile à analyser, car les modes de propagation peuvent être exprimés dans une forme analytique. L'invention couvre également le cas où l'un des côtés non parallèles de ladite section transversale, voir les deux, ne serait pas rectiligne mais présenterait une forme courbe ou ondulée.

Dans le mode de réalisation de la figure 1, les côtés 112' et 112" sont parallèles entre eux et le guide 110 présente un plan de symétrie 130. Bien que préférées, ces caractéristiques ne sont pas essentielles.

Il est également possible de concevoir un guide dans lequel les côtés les plus courts ne sont pas parallèles entre eux, alors que les côtés les plus long le sont. Dans ce cas, cependant, afin de préserver l'effet de suppression des décharges auto-entretenues, il est nécessaire que le champ électrique des ondes se propageant dans le guide soit perpendiculaire au côté le plus long, ce qui est inhabituel.

Le principe du guide d'onde à parois non parallèles est maintenant appliqué, à titre d'exemple non limitatif, à la réalisation d'un filtre passe-bande du 4e ordre du type symétrique à cavités résonantes et iris. Le cahier des charge requiert une atténuation d'au moins 25 dB sur une bande d'une largeur de 100 MHz autour d'une fréquence centrale f,=9,5 GHz (9,45 GHz 9,55 GHz). Le filtre de référence, constitué par des éléments de guide d'onde à section rectangulaire, est représenté sur la figure 2A. Un tel filtre 200 est constitué de quatre cavités en forme de parallélépipède 201, 202, 203 et 204, ayant la même largeur acav=22,86 mm et la même hauteur b=4 mm, mais des longueurs LP201, LP202, LP203 et LP204 différentes. Les cavités sont reliées entre elles et à des guides d'onde d'entrée 231 et de sortie 232 par cinq sections plus étroites, dites iris , 211 (entre le guide d'entrée 231 et la première cavité 201), 212 (entre les cavités 201 et 202), 213 (entre les cavités 202 et 203), 214 (entre les cavités 203 et 204) et 213 (entre la cavité 204 et le guide de sortie 232). Les iris présentent tous la même hauteur b=4 mm, mais des largeurs a"211, a"212, a"213, a"214, a"215 et des longueurs LP211, LP212, LP213, LP214, LP215 différentes. Le filtre est symétrique dans le sens que les deux cavités externes 201 et 204 sont égales entre elles, ainsi que les deux cavités internes 202 et 203, les deux iris externes 211 et 215 et les deux iris moyens 212 et 214: un plan de symétrie du filtre traverse donc l'iris central 213. Les dimensions des cavités et des iris sont les suivantes: LP201= LP204= 17, 825 mm LP202= LP203= 20,47 mm LP211= LP212= LP213= LP214=LP215= 3 mm aPcav=22,86 mm pour les quatre cavités 201, 202, 203, 204 P211=aP a 215= 1 1,8 3 mm

P P

a 212= a 214= 6,78 mm aP213= 6,22 mm b = 4 mm pour tous les éléments.

L'exposant P rappelle qu'il s'agit des dimensions du filtre de référence, ayant une section transversale rectangulaire, c'est-à-dire à côtés parallèles.

Les guides d'onde d'entrée 221 et de sortie 222 sont des 15 tronçons de guides standard à section rectangulaire, du type WR90 (aguide=22,86 mm, bguide=10,16 mm), d'une longueur de 10 mm.

On observe qu'aussi bien les cavités 201 204 que les iris 211 215 sont en fait constitués de tronçons de guide d'onde à section rectangulaire, présentant tous la même hauteur b et des largeurs a et 2 0 longueurs L différentes.

La dépendance de la fréquence des paramètres S11 (transmission du guide d'onde d'entrée 231 au guide d'onde de sortie 232) et S12 (réflexion des ondes injectées dans le filtre à partir du guide d'onde d'entrée 231) du filtre 200 est représentée sur la figure 3 (courbes S11P et S21P).

Pour modifier le filtre 200, d'un type connu de l'art antérieur, de manière à parvenir à un filtre selon l'invention, on commence par remplacer chaque tronçon de guide d'onde à section rectangulaire par un tronçon de guide d'onde à parois non parallèles ayant la même hauteur moyenne: (borax+ borin)/2 = b. Plus précisément, on choisit la même géométrie que dans le cas de la figure 1, c'est-à-dire une section en forme de trapèze isocèle. La valeur de l'angle a est choisie, d'une manière arbitraire, égale à 10 ]o 19 . Dans un cas réel, on prendra la valeur de a la plus petite possible telle qu'elle permette d'éliminer les décharges auto-entretenues à avalanche d'électrons. La détermination de la valeur optimale de a pour une application déterminée pourra, par exemple, être effectuée par essais successifs.

La modification des sections transversales des différents éléments du filtre ne laisse pas inchangées les caractéristiques électriques du dispositif. Cependant, les inventeurs ont découvert qu'un procédé systématique d'ajustement de certaines dimensions permet de retrouver, d'une manière simple et relativement rapide, une fonction de transfert très proche de celle d'origine.

Le filtre 200NP selon l'invention obtenu en appliquant ce procédé est représenté sur la figure 2B. Les différents éléments du filtre et les dimensions correspondantes sont identifiés par les mêmes signes de référence utilisés pour le filtre de type conventionnel 200 de la figure 2A, avec un exposant NP , pour côtés non parallèles .

La première étape de ce procédé d'ajustement dimensionnel consiste à modifier la largeur des iris modifiées aNP211, aNP212 aNP213, aNP214 et NP 215 j a usqu'à que le module du paramètre S21 à centre bande de chaque iris modifié soit le même que celui de l'iris à section rectangulaire correspondante. Cela peut être fait à l'aide de simulations numériques, effectuées par exemple en utilisant le simulateur FEST3D, développé par I'ESTEC, ou HFSS, distribué par Ansoft Corp. Ensuite, les iris modifiés 211 NP, 212NP2213NP2214NP et 215NP sont analysés, toujours à l'aide de simulations numériques, afin de calculer la phase de leurs paramètres S11 et S22. Enfin, ces valeurs sont utilisées pour déterminer la longueur des cavités 201NP 204NP afin de retrouver la réponse fréquentielle voulue. D'une manière conventionnelle, la détermination de la longueur de chaque cavité comporte deux étapes: initialement la longueur de toutes les cavités est posée égale à ?,.c/2, où ?,G est la longueur d'onde à centre bande dans le guide, ensuite on procède à un réglage des longueurs pour prendre en compte les effets de bord (déformation des lignes de force des champs) au niveau des discontinuités entre les cavités et les iris. Cette étape de réglage est connue, pour différents types de filtres à guide d'onde, depuis les publications suivantes: J. Kocbach et K. Folgero, "Design procedure for waveguide filters with cross-couplings", 2002 International Microwave Symposium Digest, IEEE MTT-S, volume 3, 2-7 juin 2002, pages 1449 - 1452; F. M. Vanin, D. Schmitt et R. Levy, "Dimensional synthesis for wideband waveguide filters"; 2004 International Microwave Symposium Digest, IEEE MTT-S, volume 2, 6-11 juin 2004, pages 463 - 466; et L. Young, "Stepped-Impedance Transformers and Filter Prototypes"; IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, volume 10, n 5, septembre 1962, pages 339 - 359.

En général, 2kG est donné par: Ào ( 2o 2 canp / où 2,0 est la longueur d'onde à centre bande dans le filtre et est la longueur d'onde de coupure du guide, obtenu au moyen de simulations numériques dans le cas du guide à parois non parallèles. Dans le cas du mode fondamental TE10 d'un guide d'onde rectangulaire, 2,coup peut être exprimé sous une forme analytique et l'expression précédente se simplifie: où c est la vitesse de la lumière et f la fréquence à centre bande. On observe que 2\,G n'est pas exactement la même pour le filtre de référence à section rectangulaire et pour le filtre à parois non parallèles.

La largeur acav des cavités n'est pas modifiée.

Les dimensions en millimètres des cavités et des iris du filtre modifié conformément à l'invention sont données dans le tableau suivant: 2'coup a borax borin L Iris 211 et 215 13,038 6,167 1,833 3 Cavités 201 et 204 22, 86 7,8 0,2 21,97 Iris 212 et 214 8,086 5,344 2,656 3 Cavités 202 et 204 22,86 7,8 0,2 25,455 Iris 213 7,423 5,234 2,766 3 Les tolérances sur ces dimensions doivent être assez étroites (inférieures à 10 pm dans cet exemple; la valeur exacte dépend de l'application spécifique considérée). Pour cette raison, et à cause de la forme relativement complexe du filtre, la technique de fabrication préférée est l'électroformage, malgré son coût plus élevé par rapport au fraisage.

La figure 3 montre la dépendance fréquentielle des paramètres de diffusion du filtre 200 de référence (courbes SP11 et SP21) et du filtre modifié 200NP (courbes SNP 11 et SNP21). On peut observer que les propriétés de filtrage des deux dispositifs sont très similaires, sauf pour un léger décalage de la fréquence centrale de la bande passante, de l'ordre de 7 MHz. Pour éliminer ce décalage il est possible de recommencer le procédé d'ajustement dimensionnel à partir d'un filtre de référence légèrement modifié, en procédant par essais successifs. En outre, l'atténuation du filtre modifié 200NP est légèrement moins élevée aux hautes fréquences: cela est dû au fait que le filtre à parois non parallèles présente des modes d'ordre supérieur à des fréquences plus basses que le filtre de référence à section rectangulaire. Une analyse étendue à des fréquence plus élevées montre que le filtre modifié 200NP présente la première bande passante parasite, due aux modes d'ordre supérieur, à environ 13,2 GHz, alors que cette bande est située à environ 15 GHz pour le filtre de référence. La fréquence des modes d'ordre supérieur est d'autant plus basse que l'angle a est grand: on comprend dès lors l'intérêt de maintenir aussi petite que possible la valeur de a.

La figure 4 montre la distribution d'amplitude du champ électrique à l'intérieur du filtre 200"P selon l'invention pour une puissance injectée normalisée à 1 W à 9,5 GHz. On peut observer que le pic d'amplitude du champ est localisé dans les cavités de résonance centrales, 202"P et 203"P. Ces cavités sont donc les seules parties du filtre dans lesquelles le risque d'apparition d'une décharge auto-entretenue d'électrons est significatif. Par conséquent, il aurait été possible de limiter l'application du principe du guide d'onde à parois non parallèles seulement aux cavités centrales, en gardant une section rectangulaire pour les cavités externes et les iris.

Cependant, l'utilisation d'une structure à parois non parallèles sur toute la longueur du dispositif a été préférée pour en simplifier la fabrication.

Le procédé d'ajustement dimensionnel a été décrit en référence au cas particulier d'un filtre inductif à cavités résonantes et iris, mais il peut être facilement généralisé à d'autres familles de filtres, par exemple aux filtres passe-bas capacitifs. Dans tous les cas il est nécessaire de calculer, généralement à l'aide de simulations numériques, la fréquence de coupure du guide et les paramètres S de chaque cavité ou discontinuité. Ensuite, on modifie les différentes dimensions de la structure comme dans l'exemple.

Le filtre à parois non parallèles 200"P de la figure 2B et son filtre de référence 200 de la figure 2A ont été fabriqués et leur puissance de seuil pour l'apparition d'une décharge auto-entretenue à avalanche d'électrons a été mesurée à centre bande (9,5 GHz). Il a été trouvé que ladite puissance de seuil passe de 690 W pour le filtre conventionnel 200 à 850 W 2.5 pour le filtre de l'invention 200"P. L'utilisation d'une géométrie selon l'invention permet donc d'augmenter la puissance maximale pouvant être transmise dans un filtre à micro-ondes d'environ 23 %, soit presque 1 dB. Une puissance de seuil encore plus élevée peut être obtenue en optimisant la forme du guide d'onde, et en particulier la valeur de l'angle a.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1 Filtre (200"P) à guide d'onde pour micro-ondes, caractérisé en ce qu'il a, sur au moins une partie de sa longueur, une section transversale présentant deux côtés opposés (111', 111") non parallèles entre eux.

2. Filtre selon la revendication 1 dans lequel lesdits côtés opposés (111', 111") non parallèles entre eux sont les côtés de plus grande longueur.

3. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel ladite section transversale a une forme de triangle, de trapèze ou de secteur de cercle ou de couronne circulaire.

4. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel lesdits deux côtés opposés (111', 111") non parallèles sont reliés entre 15 eux par deux côtés opposés (112', 112") parallèles entre eux.

5. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel ladite section transversale présente un axe de symétrie.

6. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel ladite section transversale est constante au moins localement.

7. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel lesdits deux côtés opposés non parallèles forment entre eux un angle (a) compris entre 5 et 30 , de préférence entre 10 et 25 et d'une manière encore préférée entre 15 et 20 .

8. Filtre selon l'une des revendications précédentes dans lequel ladite partie de sa longueur où la section transversale présente deux côtés opposés non parallèles entre eux comprend au moins le ou les tronçons (201"P, 202"P, 203"P, 204"P) à l'intérieur desquels l'intensité maximale du champ électrique est la plus élevée.

9. Filtre selon l'une des revendications précédentes 30 présentant au moins une fréquence de coupure dans l'une des bandes X, Ku, K ou Ka.

10. Filtre selon l'une des revendications précédentes, du type à iris et cavités résonantes.

11. Emetteur à micro-ondes comportant au moins un filtre selon l'une des revendications précédentes.

12. Emetteur selon la revendication 11 présentant une puissance de pic d'au moins 0,5 kW dans les bandes X à Ka.