CA1090893A - Filtre passe-haut pour ondes millimetriques - Google Patents
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Abstract
L'invention se réfère à un filtre passe-haut pour ondes millimétriques de type double guide d'ondes, dont les dimensions décroissent entre les deux extrémités et le centre du filtre. Selon l'invention, on compose le filtre de deux moitiés, dont le plan de jonction est perpendiculaire aux axes des guides. L'épaisseur de la lame centrale métallique décroit entre le plan de jonction et l'extrémité du filtre, ce qui permet de réaliser chaque moitié du filtre par moulage, les noyaux de moule pouvant être réemployés.
Description
1090~3 Llinvention se ré;Eare ~ un filtre passe-haut pour ondes millim~triques du type double guide d'ondes, comportant un corps métallique muni d~un canal, divisé par une lame métal-lique sur toute sa longueur et formant deux guides, les guides ayant des dimensions décroissantes entre chacune de leurs extrémités et le centre,.
Les filtres hyperfréquence sont constitués par un tronçon de guide d'onde de section r~duite, ne laissant passer que les fréquences hautes au-dessus d'une fréquence de coupure.
Pour les fr~quences basses, un tel filtre se comporte comme un court-circuit et réfl~chit toute l~énergie de retour vers l'entrée.
On trouve des filtres passe~haut à la coupure sous forme de guides rectangulaires, de guides circulaires, de guides semi-circulaires ou de guides d~ondes mixtes.
Un filtre du type double guide dlondes est constitué
par deux guides d'ondes, par exemple 5emi-circulaires, réunis dans un corps métallique ~ canal, ce canal étant divisé en deux par une lame métallique. Un tel filtre pe.ut etre utilisé par exemple dans un diplexeur tel qu'il est décrit dans le brevet français n 2.246.089 émis le 18 juin 1976 au nom de la Demanderesse, en combinaison avec des coupleurs semi-circulaires à l'entrée et à la sortie. La lame métallique qui sépare les deux guides d'un tel coupleur et qui comporte les trous de couplage, est tres mince. Pour relier un tel coupleur a un filtre du type double guide d'ondes semi-circulaires, l'épais-seur de la lame à l'entrée du filtre doit etre identique a l'épaisseur de la lame du coupleur.
On connait des procédés de fabrication d'un tel fil-tre ~ base d'un électro dép8t de cuivre sur un mandrin de formeadequate. Apr~s la formation d~une couche suffisamment épaisse de cuivre, on dissout le mandrin, Du fait de la forme etran-glée du filtre, il est impossible de l'extraire autrement. Ce Y'3 - 1 .`
. ~ ~
109~ 3 procédé est xel~ti~ement coQteu~ car on a besoin de mandrins de forme tras precise~ ces ~andr~ns ne pou~ant ~tre utilisés qu~une seule fois. Par contre, l'es filtres ainsi obtenus ont de tres bonnes performances électriques et une très faible perte de transmission, environ 0,1 dB.
., ~
Un procédé de fabrication d!un tel filtre par moulage semble 8tre non réalisable, car le moulage d'une lame tres fine est très délicat et le mandrin ou noyau doit être dissout chimiquement, et ne peut être réemployé. On pourrait alors pen-ser à mouler d~abord deux coquilles et à assembler ensuite cescoquilles avec une lame centrale. Un tel procédé permettrait le réemploi d ! un moule unique et donnerait des filtres à lames très minces. Toutefois, les pertes de transmission d'un tel filtre sont notablement plus importantes que dans le cas précédent, du fait de la non-continuite mécanique et électrique dans les angles des guides d~ondes semi~circulaires. Or, on sait que ces angles constituent dans un filtre passe-haut semi-circulaire des zones de courant électro-magnétique particu-lièrement intenses, plus intenses que dans un guide d'ondes semi-circulaires à rayon constant (un coupleur, par exemple).
Un objet de l'invention est donc de réaliser un filtre passe-haut du type indique, dont le prix de fabrication ~st peu élevé, et dont les caractéristiques électriques sont excellentes.
Le filtre passe-haut pour ondes millimétriques du type double guide d'ondes selon l'invention, comporte un corps métal-lique muni d~un canal, qui est divis~ par une lame métallique sur toute sa longueur et formant deux guides, les guides ayant des dimensions décroissantes entre chacune de leurs extrémités et le centre, Ce filtre passe~haut est'caractérisé par le fait qu'il est composé de deux moitiés, dont le plan de jonction est appro-ximati~ement perpendiculaire aux axes des guides et par le fait que la lame métallique fait partie intégrante des corps métalli-ques, son épaisseur décrois~nt entre le plan de jonction et les ~ 2 -~10~
ext~émités.
On obtient le filtre passe~haut selon l'invention enprévoyant dlabord un moule pour une moitié du filtre, le plan de séparation étant approximativement perpendiculaire aux axes des guides, puis en insérant dans ce moule deux noyaux correspondant aux deux morceaux de guide, ces morceaux ayant une distance entre eux qui décroit entre le plan de séparation et l'extrémité, en injectant dans ce moule du m~tal fondu, en enlevant les deux noyaux et le moule et en rassemblant enfin deux moitiés ainsi moulées pour constituer le filtre, L'invention sera décrite ci-apres plus en détail a l'aide d'un exemple de réalisation et de deux figures.
Figures la, lb et lc montrent une moitié d'un filtre selon l'invention, vue respectivement d'un côté, en coupe, et de l'autre coté.
Figure 2 montre le moule qui est uitlisé dans le procédé selon l'invention.
La figure lb montre en coupe une moitié d'un filtre du type double guide d'ondes semi-circulaires selon l'invention.
Chaque moitié de filtre comporte a chaque extrémité une bride 1 et 2 respectivement;la bride 1 sert a la jonction entre les deux moitiés du filtre, et la bride 2 a la jonction avec un élément quelconque d'un circuit de guides d'ondes, dans lequel le filtre en question doit être inséré.
La moitié de filtre représentée sur la figure lb est d'une seule pièce, elle est réalisée dans un moule selon la figure 2 comme il sera expliqué ci-dessous. Une particularité
du filtre selon l'invention est que la lame centrale 3, qui `` 109~ 3 constitue la base des deux guides d'ondes semi-circulaire 4 et 5, a une épaisseur linéairement croissante entre la bride d'extrémité 2 et la bride de jonction 1. Le rayon des deux gui-des, qui sont d'ailleurs de forme identique, décroit entre la bride 2 et la bride 1 selon une loi bien connue assurant un faible taux d'ondes stationnaires entre la bride 2 et la bride 1.
En figure la, on voit la bride 1 de face et les deux guides semi-circulaires 4 et 5. La bride 2 d'extrémité est représentée vue de face dans la figure lc.
L'épaisseur de la lame centrale qugmente de 0,2 mm, correspondant aux épaisseurs des lames de coupleurs, à 4 mm au niveau du plan de la séparation. Grâce à l'épaisseur accrue de la lame. le métal se répand bien lors de la coulée entre les deux noyaux. Grâce à la séparation du filtre au milieu de l'étranglement, l'extraction des noyaux après la coulée est facile, les noyaux étant en dépouille constante et la lame centrale étant moins fragile qu'une lame mince classique.
La figure 2 montre en coupe un moule dans lequel une moitié telle que représentée en figure lb est moulée. Ce moule est constitué de deux coquilles 6 et 7, qui définissent la forme extérieure de la moitié du filtre. A l'intérieur de ces coquilles, on fixe deux noyaux 8 et 9 entre deux têtes de fixation 10 et 11 respectivement. Ces tetes sont maintenues en place dans des cavités correspondantes qui sont ménagées dans les coquilles. Les deux noyaux sont de forme identique, et définissent la forme intérieure des deux guides d'onde semi-circulaires dans la moitié du filtre considérée.
Le procédé selon l'invention consiste donc ~ préparer un tel moule, de couler du métal fondu à basse pression dans le moule, de laisser refroidir le métal, d'ouvrir les deux coquilles, d'enlever les deux têtes de fixation 10 et 11, et d'extraire ensuite, vers la droite dans la figure 2, les deux lo9!D~
noyaux, Les noyaux peuvent donc être réutilisés, par exemple pour fabriquer la deuxième moitié du même filtre. Il est cependant évident que l'on peut, par un simple échange de noyaux, modifier les rayons des guides, et réaliser ainsi des filtres dont la rayon d'entrée diffère du rayon de sortie. Grâce au fait que les noyaux ne sont pas détruits après chaque coulée, les filtres ainsi réalisés se distinguent par une haute précision de reproduction. On note également que les brides sont réalisées en même temps, ce qui n'est pas le cas selon le procédé d'électro-dépôt~
En divisant le filtre selon un plan qui est perpendi-culaire à l'axe du filtre, les courants électromagn~tiques du guide sont moins gênés par les aléas de contact que si on divise le filtre le long d'un plan incluant l'axe.
La jonction de deux moitiés telle que représentée sur la figure lb introduit un coude dans les guides, mais le plan de ce coude semi-circulaire est tel qu'il ne crée pas de mondes parasites ~ condition que le rayon soit tel que la naissance des modes TE 12 et TE 22 se situ~ en dehors de la bande utile.
A titre d'exemple, on indique ci-après les dimensions d'un filtre selon l'invention, dont la coupure est à 38,75 Gtz :
Rayon à l'entrée 8,2 mm, rayon à la sortie 6,75 mm, rayon au niveau du plan de séparation 4,74 mm, épaisseur de la lame aux extrémités 0,2 mm, épaisseur de la lame au niveau du plan de séparation 4 mm, perte de transmission 0,1 dB~
On a observé qu'on obtient par le simple moulage basse pression en alliage d'aluminium avec 7 % de silicium une pre'~cislon des guides telle qu'un traitement mécanique des surfaces après coulée n'était plus nécessaire.
Bien que l'invention ait été décrite à l'aide d'un exemple de réalisation ayant deux guides semi-circulaires, l'invention n'est pas limitée à cet exemple. On peut, sans lOgO893 sortir du cadre de l'invention, concevoir des filtres, dont lés deux guides sont de section rectangulaire ou circulaire ou dont les deux guides sont de types différents.
Les filtres hyperfréquence sont constitués par un tronçon de guide d'onde de section r~duite, ne laissant passer que les fréquences hautes au-dessus d'une fréquence de coupure.
Pour les fr~quences basses, un tel filtre se comporte comme un court-circuit et réfl~chit toute l~énergie de retour vers l'entrée.
On trouve des filtres passe~haut à la coupure sous forme de guides rectangulaires, de guides circulaires, de guides semi-circulaires ou de guides d~ondes mixtes.
Un filtre du type double guide dlondes est constitué
par deux guides d'ondes, par exemple 5emi-circulaires, réunis dans un corps métallique ~ canal, ce canal étant divisé en deux par une lame métallique. Un tel filtre pe.ut etre utilisé par exemple dans un diplexeur tel qu'il est décrit dans le brevet français n 2.246.089 émis le 18 juin 1976 au nom de la Demanderesse, en combinaison avec des coupleurs semi-circulaires à l'entrée et à la sortie. La lame métallique qui sépare les deux guides d'un tel coupleur et qui comporte les trous de couplage, est tres mince. Pour relier un tel coupleur a un filtre du type double guide d'ondes semi-circulaires, l'épais-seur de la lame à l'entrée du filtre doit etre identique a l'épaisseur de la lame du coupleur.
On connait des procédés de fabrication d'un tel fil-tre ~ base d'un électro dép8t de cuivre sur un mandrin de formeadequate. Apr~s la formation d~une couche suffisamment épaisse de cuivre, on dissout le mandrin, Du fait de la forme etran-glée du filtre, il est impossible de l'extraire autrement. Ce Y'3 - 1 .`
. ~ ~
109~ 3 procédé est xel~ti~ement coQteu~ car on a besoin de mandrins de forme tras precise~ ces ~andr~ns ne pou~ant ~tre utilisés qu~une seule fois. Par contre, l'es filtres ainsi obtenus ont de tres bonnes performances électriques et une très faible perte de transmission, environ 0,1 dB.
., ~
Un procédé de fabrication d!un tel filtre par moulage semble 8tre non réalisable, car le moulage d'une lame tres fine est très délicat et le mandrin ou noyau doit être dissout chimiquement, et ne peut être réemployé. On pourrait alors pen-ser à mouler d~abord deux coquilles et à assembler ensuite cescoquilles avec une lame centrale. Un tel procédé permettrait le réemploi d ! un moule unique et donnerait des filtres à lames très minces. Toutefois, les pertes de transmission d'un tel filtre sont notablement plus importantes que dans le cas précédent, du fait de la non-continuite mécanique et électrique dans les angles des guides d~ondes semi~circulaires. Or, on sait que ces angles constituent dans un filtre passe-haut semi-circulaire des zones de courant électro-magnétique particu-lièrement intenses, plus intenses que dans un guide d'ondes semi-circulaires à rayon constant (un coupleur, par exemple).
Un objet de l'invention est donc de réaliser un filtre passe-haut du type indique, dont le prix de fabrication ~st peu élevé, et dont les caractéristiques électriques sont excellentes.
Le filtre passe-haut pour ondes millimétriques du type double guide d'ondes selon l'invention, comporte un corps métal-lique muni d~un canal, qui est divis~ par une lame métallique sur toute sa longueur et formant deux guides, les guides ayant des dimensions décroissantes entre chacune de leurs extrémités et le centre, Ce filtre passe~haut est'caractérisé par le fait qu'il est composé de deux moitiés, dont le plan de jonction est appro-ximati~ement perpendiculaire aux axes des guides et par le fait que la lame métallique fait partie intégrante des corps métalli-ques, son épaisseur décrois~nt entre le plan de jonction et les ~ 2 -~10~
ext~émités.
On obtient le filtre passe~haut selon l'invention enprévoyant dlabord un moule pour une moitié du filtre, le plan de séparation étant approximativement perpendiculaire aux axes des guides, puis en insérant dans ce moule deux noyaux correspondant aux deux morceaux de guide, ces morceaux ayant une distance entre eux qui décroit entre le plan de séparation et l'extrémité, en injectant dans ce moule du m~tal fondu, en enlevant les deux noyaux et le moule et en rassemblant enfin deux moitiés ainsi moulées pour constituer le filtre, L'invention sera décrite ci-apres plus en détail a l'aide d'un exemple de réalisation et de deux figures.
Figures la, lb et lc montrent une moitié d'un filtre selon l'invention, vue respectivement d'un côté, en coupe, et de l'autre coté.
Figure 2 montre le moule qui est uitlisé dans le procédé selon l'invention.
La figure lb montre en coupe une moitié d'un filtre du type double guide d'ondes semi-circulaires selon l'invention.
Chaque moitié de filtre comporte a chaque extrémité une bride 1 et 2 respectivement;la bride 1 sert a la jonction entre les deux moitiés du filtre, et la bride 2 a la jonction avec un élément quelconque d'un circuit de guides d'ondes, dans lequel le filtre en question doit être inséré.
La moitié de filtre représentée sur la figure lb est d'une seule pièce, elle est réalisée dans un moule selon la figure 2 comme il sera expliqué ci-dessous. Une particularité
du filtre selon l'invention est que la lame centrale 3, qui `` 109~ 3 constitue la base des deux guides d'ondes semi-circulaire 4 et 5, a une épaisseur linéairement croissante entre la bride d'extrémité 2 et la bride de jonction 1. Le rayon des deux gui-des, qui sont d'ailleurs de forme identique, décroit entre la bride 2 et la bride 1 selon une loi bien connue assurant un faible taux d'ondes stationnaires entre la bride 2 et la bride 1.
En figure la, on voit la bride 1 de face et les deux guides semi-circulaires 4 et 5. La bride 2 d'extrémité est représentée vue de face dans la figure lc.
L'épaisseur de la lame centrale qugmente de 0,2 mm, correspondant aux épaisseurs des lames de coupleurs, à 4 mm au niveau du plan de la séparation. Grâce à l'épaisseur accrue de la lame. le métal se répand bien lors de la coulée entre les deux noyaux. Grâce à la séparation du filtre au milieu de l'étranglement, l'extraction des noyaux après la coulée est facile, les noyaux étant en dépouille constante et la lame centrale étant moins fragile qu'une lame mince classique.
La figure 2 montre en coupe un moule dans lequel une moitié telle que représentée en figure lb est moulée. Ce moule est constitué de deux coquilles 6 et 7, qui définissent la forme extérieure de la moitié du filtre. A l'intérieur de ces coquilles, on fixe deux noyaux 8 et 9 entre deux têtes de fixation 10 et 11 respectivement. Ces tetes sont maintenues en place dans des cavités correspondantes qui sont ménagées dans les coquilles. Les deux noyaux sont de forme identique, et définissent la forme intérieure des deux guides d'onde semi-circulaires dans la moitié du filtre considérée.
Le procédé selon l'invention consiste donc ~ préparer un tel moule, de couler du métal fondu à basse pression dans le moule, de laisser refroidir le métal, d'ouvrir les deux coquilles, d'enlever les deux têtes de fixation 10 et 11, et d'extraire ensuite, vers la droite dans la figure 2, les deux lo9!D~
noyaux, Les noyaux peuvent donc être réutilisés, par exemple pour fabriquer la deuxième moitié du même filtre. Il est cependant évident que l'on peut, par un simple échange de noyaux, modifier les rayons des guides, et réaliser ainsi des filtres dont la rayon d'entrée diffère du rayon de sortie. Grâce au fait que les noyaux ne sont pas détruits après chaque coulée, les filtres ainsi réalisés se distinguent par une haute précision de reproduction. On note également que les brides sont réalisées en même temps, ce qui n'est pas le cas selon le procédé d'électro-dépôt~
En divisant le filtre selon un plan qui est perpendi-culaire à l'axe du filtre, les courants électromagn~tiques du guide sont moins gênés par les aléas de contact que si on divise le filtre le long d'un plan incluant l'axe.
La jonction de deux moitiés telle que représentée sur la figure lb introduit un coude dans les guides, mais le plan de ce coude semi-circulaire est tel qu'il ne crée pas de mondes parasites ~ condition que le rayon soit tel que la naissance des modes TE 12 et TE 22 se situ~ en dehors de la bande utile.
A titre d'exemple, on indique ci-après les dimensions d'un filtre selon l'invention, dont la coupure est à 38,75 Gtz :
Rayon à l'entrée 8,2 mm, rayon à la sortie 6,75 mm, rayon au niveau du plan de séparation 4,74 mm, épaisseur de la lame aux extrémités 0,2 mm, épaisseur de la lame au niveau du plan de séparation 4 mm, perte de transmission 0,1 dB~
On a observé qu'on obtient par le simple moulage basse pression en alliage d'aluminium avec 7 % de silicium une pre'~cislon des guides telle qu'un traitement mécanique des surfaces après coulée n'était plus nécessaire.
Bien que l'invention ait été décrite à l'aide d'un exemple de réalisation ayant deux guides semi-circulaires, l'invention n'est pas limitée à cet exemple. On peut, sans lOgO893 sortir du cadre de l'invention, concevoir des filtres, dont lés deux guides sont de section rectangulaire ou circulaire ou dont les deux guides sont de types différents.
Claims (3)
sont définies comme il suit;
1. Filtre passe-haut pour ondes millimétriques du type double guide d'ondes, comportant un corps métallique muni d'un canal, divisé par une lame métallique sur toute sa longueur et formant deux guides, les guides ayant des dimensions décrois-santes entre chacune de leurs extrémités et le centre, caracté-risé par le fait qu'il est composé de deux moitiés, dont le plan de jonction est approximativement perpendiculaire aux axes des guides et que la lame métallique fait partie intégrante des corps métalliques, son épaisseur décroissant entre le plan de jonction et les extrémités.
2. Filtre selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque moitié est munie d'une bride d'accès faisant partie intégrante du corps métallique.
3. Filtre selon la revendication 1 ou 2, caractérisé
par le fait que les deux guides sont des guides semi-circulaires de dimensions identiques.
par le fait que les deux guides sont des guides semi-circulaires de dimensions identiques.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |