Filtre pour ondes ultracourtes La présente invention est relative à un filtre pour ondes ultracourtes et concerne un perfec tionnement du filtre faisant l'objet du brevet principal N- 316532. .
Les systèmes de filtres pour ondes ultra- courtes se composaient jusqu'ici d'éléments onéreux comprenant des guides d'ondes et des tronçons de lignes coaxiales. Ces éléments exigent une très grande précision et, en consé quence, ils s'adaptent difficilement à la fabri cation économique d'un appareillage de filtre satisfaisant pour les bandes de fréquences des ondes ultracourtes.
Le brevet principal a pour objet un filtre pour ondes ultracourtes qui comprend un pre mier conducteur disposé de manière à présenter une configuration déterminée, un second con ducteur, au moins une partie du premier con ducteur étant disposée de manière pratiquement parallèle au second conducteur et la plus grande partie du premier conducteur étant disposée à une distance du second conducteur qui est égale à une fraction de la longueur d'ondes de la fré quence centrale des ondes ultracourtes, la lar geur dudit second conducteur étant supérieure à la largeur la plus grande de la configuration dudit premier conducteur,
de sorte que la dis tribution du champ électrique et magnétique entre les conducteurs est concentrée sensible- ment de la même manière que la distribution du champ entre l'un des conducteurs et le plan neutre d'un système à deux conducteurs paral lèles, d'où il résulte que la propagation des ondes ultracourtes a lieu pratiquement entière ment dans les régions du champ électromagné tique concentré délimitées par les surfaces oppo sées desdits premier et second conducteurs. Ce filtre est caractérisé en ce que la configuration dudit premier conducteur présente en combi naison avec ledit second conducteur de l'induc tion et de la capacité de manière à former une section de filtre résonnant.
Le filtre selon la présente invention est du type qui vient d'être défini et est en outre caractérisé en ce qu'il comprend au moins un troisième conducteur constitué par un couver cle disposé au-dessus du premier conducteur de façon à recouvrir au moins une partie dudit conducteur.
Des formes d'exécution de l'objet de la pré sente invention seront exposées, à titre d'exem ple, dans la description suivante faite en re gard du dessin annexé dans lequel La fi-. 1 montre une vue en plan d'un filtre. La fig. 2 montre une vue en coupe prise sui vant la ligne 2-2 de la fig. 1. La fig. 3 montre sous une forme schémati que un filtre pour ondes électriques équiva lant au filtre de la fig. 1: La fig. 4 montre une vue en coupe d'une forme modifiée d'inductance que l'on peut uti liser.
La fig. 5 montre une vue en élévation laté rale d'une autre forme modifiée d'inductance. Les fig. 6 et 7 montrent respectivement des vues en élévation latérale et en plan d'une for me de capacité pouvant être utilisée.
La fig. 8 montre une vue en plan d'une au tre forme de capacité.
Les fig. 9 et 10 sont des vues en élévation latérale d'autres formes d'inductances pou vant être utilisées dans les filtres décrits ; et la fig. 11 montre une vue en coupe trans versale d'un autre exemple de réalisation cor respondant de façon générale à l'exemple de réalisation montré à la fig. 1, la vue en coupe transversale étant similaire à celle prise sui vant la ligne 11-11 de la fig. 1.
Si l'on se réfère aux fig. 1 et 2, on voit une ligne coaxiale 1 qui alimente un filtre 2, 2a qui, à son tour, alimente un dispositif utili sateur 3. Le filtre 2, 2a est montré brisé de manière à présenter deux de ses parties, la par tie 2 comprenant un couvercle ou écran dans lequel les portions du conducteur de ligne sont noyées dans une substance diélectrique ainsi que le montre la vue en coupe de la fig. 2, tan dis que la partie 2a est montrée sans le cou vercle de manière à exposer le conducteur de ligne. Le filtre se compose essentiellement d'une plaque support conductrice ou conducteur de terre 4 et d'un conducteur de ligne 5 disposé suivant certaines configurations comme indiqué en 6, 7, 8, 9, 10 et 11.
La partie 6 com prend un conducteur en spirale qui est connec té au conducteur de ligne 5 en formant de pré férence avec celui-ci un angle aigu. La spirale 6 est noyée dans la substance diélectrique 12 ainsi que le montre la fig. 2. Cette spirale peut présenter une extrémité libre 13, ou bien celle- ci peut être connectée au conducteur de terre 4 à travers la couche de substance diélectrique. La spirale 6 peut affecter des longueurs diffé rentes, en fonction de la réactance que l'on dé sire obtenir.
Si l'on désire obtenir une réac tance à prépondérance inductive, la longueur de la spirale doit être raccourcie électriquement et inférieure à un quart de longueur d'onde, tan dis que si l'on désire obtenir une réactance à prépondérance capacitive, on doit prévoir une longueur supérieure à un quart de longueur d'onde, court-circuitée à son extrémité.
L'énergie alimentant le filtre à partir de la ligne de transmission 1 est appliquée en pre mier lieu à l'inductance en spirale 6 qui pos sède également une capacité répartie par rap port au conducteur de terre. La spirale 6 pro duit ainsi une inductance en parallèle avec la capacité répartie entre les conducteurs de ligne et de terre 5 et 4. Cette première section filtre comprend ainsi un circuit résonnant parallèle comme indiqué en 14 à la fig. 3, l'inductance répartie et la capacité en parallèle étant indi quées en 6a et 6b respectivement.
La configuration de la partie 7 est propre à produire une inductance en série avec le conducteur de ligne 5. La partie de conducteur 7 se présente sous une forme sinusoïdale de ma nière à produire l'inductance désirée. Les par ties 8 produisent des capacités en fonction des surfaces de leurs extrémités et de leur écarte ment. Les conducteurs 7 et 8 constituent un circuit résonnant parallèle en série avec le con ducteur 5 suivant la manière indiquée en 15, 7a et 8a correspondant aux éléments 7 et 8 de la fig. 1. Le filtre se continue par l'élément sui vant 9 qui constitue de même un circuit réson nant parallèle similaire à la spirale 6, l'équiva lent correspondant étant montré en 16 à la fig. 3.
La section de filtre suivante se compo sant des conducteurs 11 et 10 constitue un circuit résonnant parallèle en série avec le con ducteur de ligne de même que les conducteurs 7 et 8, l'équivalent étant indiqué en 17 à la fig. 3.
Le dispositif d'alimentation en énergie d'on des ultracourtes allant de la ligne coaxiale 1 au filtre peut comprendre un tronçon de ligne de transmission à conducteur de ligne sur con ducteur de terre comme il a été indiqué dans le brevet principal. On voit sur le dessin un tel système de transmission à conducteur de ligne sur conducteur de terre connectant les deux extrémités du filtre. Lorsque le conducteur 4 est constitué par l'une des parois d'un châssis, le conducteur de terre peut être constitué par un prolongement de cette paroi. On comprendra cependant que la ligne coaxiale 1 peut être connectée directement aux extrémités d'entrée et de sortie du filtre si on le désire.
A la fig. 1, où le filtre comporte un couvercle conducteur 4a dont les configurations du conducteur de ligne sont noyées dans la substance diélectrique 12, la ligne coaxiale peut être connectée direc tement au filtre, le conducteur intérieur étant situé dans le plan de la bande conductrice 5 et le conducteur extérieur étant connecté aux conducteurs 4 et 4a. Un tel prolongement est indiqué aux fig. 1 et 2 pour le système 5, 4 à conducteur de ligne sur conducteur de terre, ce prolongement étant obtenu au moyen de parois latérales de substance conductrice 18 et 19 dis posées au point de couplage entre la ligne de transmission et le filtre.
Les parois latérales 18 et 19 réduisent la perturbation des ondes et as surent une émission correcte depuis la ligne de transmission jusqu'au filtre. Lorsque la ligne coaxiale est connectée directement au filtre, le conducteur extérieur est connecté aux con ducteurs 4 et 4a, les portions latérales se pro longeant pratiquement comme indiqué pour les parois latérales 18 et 19.
La partie droite de la fig. 1 montre la con figuration du conducteur de ligne exposée, le couvercle 4a et la couche supérieure de substan ce diélectrique 12b ayant été omis dans ce but. Les conducteurs de ligne 5, 9, 10 et 11 sont supportés par une mince couche de substance diélectrique 12a.
Le filtre montré aux fig. 1 et 2 peut être construit aisément en utilisant la technique des circuits imprimés. La largeur du conducteur de base 4 est choisie de manière à être supérieure à la configuration totale du conducteur de ligne, y compris ses portions capacitives et inductives. Le conducteur de base 4 comporte une mince couche de substance diélectrique 12a sur la quelle ont été appliquées, suivant la technique des circuits imprimés, les configurations du con ducteur de ligne qui affecte des formes propres à produire les capacités et les inductances dé sirées.
Par exemple la couche diélectrique peut être constituée par du polystyrène, du poly éthylène, le produit de marque Teflon ou toute autre substance diélectrique flexible, et les con ducteurs peuvent être constitués par une pein ture ou une encre conductrice, ou bien la subs tance conductrice peut être déposée chimique ment, par placage ou par morsure à l'acide, ou pulvérisée à travers un pochoir ou encore sau poudrée sur des surfaces préparées et choisies. De même les bandes conductrices peuvent être constituées ou appliquées par étampage.
Afin d'augmenter le coefficient de surten sion du filtre, au moins une partie de ce der nier est blindée ainsi que le montrent les fig. 1 et 2, ce qui a pour effet de minimiser les per tes par rayonnement. Le couvercle 4a peut com prendre une feuille ou un rçvêtement de subs tance conductrice appliquée par pulvérisation ou par un autre procédé sur la surface exté rieure de la couche diélectrique 12b.
Afin que le couvercle 4a n'affecte pas électriquement la distribution du champ du système à conducteur de ligne sur conducteur de terre, l'écartement L,, entre le couvercle et le conducteur de ligne 5 doit être égal à plusieurs fois l'écartement<I>LI</I> entre les conducteurs de ligne et de terre.
Par exemple cet écartement L2 doit être égal ou supérieur à 10 fois l'écartement LI. En ce qui concerne les écartements<I>LI</I> et L2 il est à re marquer que si ces deux distances étaient éga les, la distribution du champ du système à con ducteur de ligne sur conducteur de terre serait alors entièrement modifiée et on obtiendrait une distribution de champ du type ligne coaxiale. Si ces distances étaient légèrement différentes il en résulterait une distribution de champ iné gale sur les faces opposées des conducteurs de ligne, ce qui produirait des radiations latérales indésirables à partir des bords de l'ensemble.
En maintenant l'écartement L2 à une valeur égale à plusieurs fois celle de<I>LI,</I> on est assuré d'obtenir une distribution de champ du type conducteur de ligne sur conducteur de terre et présentant un minimum de radiations qui sont arrêtées par le couvercle 4a. Si on le dé sire la surface inférieure du couvercle conduc teur 4a peut être recouverte d'une couche de substance à perte ainsi qu'il sera décrit ci-après en relation avec les fig. 4 et 11.
Bien que le filtre 2, 2a soit montré à la fig. 1 comme étant du type passe-bande, il est clair que d'autres filtres, par exemple des filtres passe-haut et passe-bas peuvent être construits en respectant les principes de la présente invention.
La fig. 4 montre une variante d'inductance dans laquelle l'air remplace la couche de subs tance diélectrique. Le conducteur de ligne peut se présenter sous la forme d'un fil 21 de section circulaire, rectangulaire ou autre, enroulé en spirale comme indiqué en 6 à la fig. 1, son ex trémité intérieure 22 étant connectée au con ducteur de terre 4. La spirale est maintenue dans un plan pratiquement parallèle à la plaque 4 et la connexion 22 lui tient lieu à la fois de court-circuit et de support. Cette connexion peut être disposée à l'endroit où la longueur de la spirale est pratiquement égale à un quart de longueur d'onde, ou supérieure ou inférieure à un quart de longueur d'onde comme on le dé sire.
Le filtre est au moins en partie recouvert, par un couvercle conducteur 23 séparé du con ducteur 21 par une distance L., égale à plu sieurs fois la distance<I>LI</I> comprise entre les con ducteurs 21 et 4, la surface intérieure dudit cou vercle étant recouverte d'une substance conduc trice à perte 24, par exemple de l'aquadag, de manière à minimiser la résonance de cavité Un tel couvercle tient lieu d'écran et réduit éga lement les pertes par rayonnement. Si on le dé sire un écran similaire peut être prévu pour le filtre tout entier ou pour l'un quelconque de ses éléments.
La fig. 5 montre une autre méthode pour la construction d'une inductance. Un conduc teur 25 enroulé en hélice 26 et constituant de ce fait une inductance est disposé auprès du conducteur de terre 4. La proximité entre le conducteur en hélice 26 et le conducteur de terre 4 détermine la capacité répartie de celui- ci par rapport au conducteur de terre. Si l'on désire que l'élément montré soit une inductance pure l'hélice 26 doit être éloignée du conduc teur de terre 4. Cependant si l'on désire que le circuit de la fig. 5 constitue un circuit résonnant parallèle, la spirale 26 doit alors être placée suffisamment près du conducteur de terre 4 pour produire la valeur désirée de capacité répartie.
Les fi-. 6 et 7 montrent le conducteur de ligne 25 de la fig. 5 constitué par une plaque 27. Si la dimension de la plaque 27 est faible par rapport à la longueur de l'onde qui se pro page à travers l'élément, la plaque constitue une capacité concentrée de grandeur proportion nelle à la surface de la plaque. Cependant si les dimensions de la plaque 27 sont de l'ordre de la longueur d'onde de l'énergie qui s'y pro page l'élément 27 constitue une inductance en série de même qu'une capacité et il apparaît clairement que la plaque peut constituer soit une capacité pure soit un circuit résonnant pa rallèle en fonction des dimensions de ladite pla que par rapport à la longueur d'onde.
La fig. 8 montre une autre capacité. Le con ducteur de ligne 25 comporte un conducteur 29 qui lui est fixé et qui présente une capacité par rapport au conducteur de terre. Le con ducteur 29 est disposé parallèlement au con ducteur de ligne 25 et au conducteur de terre 4. La valeur de cette capacité peut être réglée par la modification de la longueur du conducteur 29. Si le conducteur 29 est long par rapport à l'a longueur de l'onde qui se propage sur le conducteur 25, il peut constituer également une inductance en série auquel cas l'élément 28 représente un circuit résonnant en série par rap port au conducteur de terre 4.
On voit à la fig. 9 que le conducteur de ligne 25 comporte un conducteur 29 qui lui est fixé et qui est fixé également au conducteur de terre 4. Cette structure constitue une in ductance du fait que la longueur du conduc teur 29 peut être appréciable par rapport à une longueur de l'onde qui se propage sur le con ducteur 25. Si le conducteur 29 présente de plus une capacité appréciable par rapport au conducteur de terre 4, il peut constituer une inductance en parallèle avec une capacité, et ainsi un circuit résonnant parallèle.
La fig. 10 montre une capacité similaire à celle montrée à la fig. 8 mais comprenant des moyens permettant de régler la valeur de la capacité. Le conducteur de ligne 25 comporte un conducteur 30 qui lui est fixé et qui, selon les principes illustrés à la fig. 8, constitue une capacité entre le conducteur de ligne 25 et le conducteur de terre 4. On peut modifier la va leur de cette capacité en disposant une pla quette de substance diélectrique 31 entre le conducteur 30 et le conducteur de terre 4. La constante diélectrique ide cette substance déter mine la valeur de la capacité formée par l'élé ment 30 et, de ce fait, la valeur de cette capa cité peut être modifiée en changeant la nature du diélectrique 31.
Bien que le filtre illustré aux fig. 1 et 2 comporte une couche supérieure de substance diélectrique 12b entre les conducteurs de ligne et le couvercle conducteur 4a, on doit remar quer que cette couche 12b pourrait être omise. Dans l'exemple de réalisation montré à la fig. 11, la couche 12b a été omise, ménageant ainsi un espace rempli d'air au-dessus des conduc teurs de ligne 5. Le couvercle 32 de cet exem ple de réalisation se présente sous la forme d'un couvercle mobile qui peut être appliqué sur la couche de substance diélectrique l2a comme montré.
Ce couvercle est constitué de préfé rence par une substance conductrice suffisam ment rigide pour conserver sa forme et com porte un rebord latéral 23 dont la largeur est approximativement égale à un quart de lon gueur d'onde de manière qu'il constitue un arrêt à impédance élevée. Par exemple l'impé dance à la périphérie du rebord 23 est élevée et la caractéristique électrique du bord inté rieur 35 du rebord 23 constitue un court-circuit équivalant par rapport au conducteur de terre 4.
La relation entre les écartements Ll et L, est de préférence la même que celle indiquée pour les fig. 2 et 4, c'est-à-dire que la distance L2 doit être égale à plusieurs fois la distance L1 de manière à préserver la distribution de champ propre au système à conducteur de ligne sur conducteur de terre. La surface intérieure du couvercle 32 est de préférence recouverte d'une substance conductrice à perte 36 comme il a été décrit pour le couvercle montré à la fig. 4.
Il apparaît également à l'homme du métier que le couvercle 32 qui vient d'être décrit peut s'appliquer à des éléments composants et cir cuits du type conducteur de ligne sur conduc teur de terre autres que les filtres et éléments réactifs montrés et décrits dans la présente des cription.
On comprendra que les éléments de réac tance des fig. 4 à 10 peuvent être utilisés pour la construction d'un filtre suivant les principes exposés en relation avec les fig. 1, 2 et 11.