Filtre <B>pour ondes</B> ultracourtes La présente invention a pour objet un filtre pour ondes ultracourtes pouvant avantageu sement être utilisé dans les circuits du type imprimé.
Dans les brevets suisses Nos 307826, 314176 et 317717 on a décrit un type de ligne pour la transmission des ondes ultracourtes comprenant, dans sa forme la plus simple, deux conducteurs imprimés ou disposés de toute autre manière sur les faces opposées d'une bande ou d'une couche de substance diélec trique dont l'épaisseur est égale à. une petite fraction d'un quart de longueur d'onde, les deux conduéteurs étant pratiquement parallèles. Ces deux conducteurs peuvent être de même largeur, ou bien l'un peut être plus large que l'autre.
Dans les brevets N 9 316535 et 316536 on a décrit un filtre utilisant une section de ligne à bandes parallèles du type susmentionné. Dans l'un de ces filtres il est prévu des suscep- tances se présentant sous la forme d'obstacles conducteurs se prolongeant à travers tout ou partie de l'espace compris entre les conduc teurs en bande parallèle. Dans un autre filtre il est prévu des susceptances constituées par deux obstacles ou autres discontinuités disposés dans/ou sur l'un ou l'autre des conducteurs de ligne ou encore sur tous les deux, en des points espacés,
de manière à constituer une section résonnante entre lesdits points. Le but de la présente invention est de pré voir un autre filtre pour ondes ultracourtes, qui soit d'un faible encombrement, léger, et d'une fabrication relativement simple et peu onéreuse, utilisant également des éléments con ducteurs ou des sections d'une ligne type à conducteurs parallèles susmentionnée.
Le filtre selon l'invention qui comprend une paire de conducteurs en forme de bande, des moyens diélectriques grâce auxquels lesdits conducteurs sont disposés de façon sensible ment parallèle à une distance égale à une petite fraction d'une longueur d'onde l'un de l'autre, est caractérisé en ce que l'un desdits conduc teurs est interrompu en plusieurs points de manière à former des intervalles de susceptance entre les extrémités adjacentes dudit conduc teur,
la forme et les dimensions desdits inter vallés déterminant la valeur de susceptance et la distance entre deux intervalles \ adjacents étant déterminée de façon à former une section résonnante.
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 regard du dessin ci-annexé dans lequel La fig. 1 montre une vue en plan d'une première forme d'exécution du filtre. La fig. 2 montre une vue en coupe trans versale prise suivant la ligne 2-2 de la fig. 1.
La fig. 3 est un graphique représentant la grandeur des susceptances de shunt équiva lentes, le plan de référence étant pris suivant la ligne A-B de la fig. 1.
La fig. 4 montre une vue en plan d'une autre forme d'exécution.
La fig. 5 montre une vue en coupe trans versale prise suivant la ligne 5 - 5 de la fig. 4. Les fig. 6 et 7 montrent des vues en plan d'autres formes d'exécution.
La fig. 8 est un graphique montrant les valeurs du rapport énergie d'entrée sur éner gie de sortie en fonction de la longueur de l'espace pour la forme d'exécution montrée à la fig. 6 où la ligne est adaptée des deux côtés de l'espace.
La fig. 9 est une vue en plan d'une autre forme d'exécution.
La fig. 10 est un graphique montrant les courbes de réponse en fonction de la fréquence pour les filtres montrés aux fig. 1, 6 et 9.
La fig. 11 montre une vue en coupe longi tudinale d'une autre forme d'exécution, et les fig. 12 et 13 montrent des vues en plan d'autres formes d'exécution encore.
Les fig. 1 et 2 montrent un filtre pour ondes ultracourtes du type à circuit imprimé comprenant un premier conducteur 1 ou con ducteur de ligne et un second conducteur 2 ou conducteur de base (terre) séparés par une couche de substance diélectrique 3. La subs tance conductrice peut être appliquée et/ou formée ou décapée sur une couche de subs tance diélectrique telle que du polystyrène, du polyéthylène, du quartz, du Teflon (marque déposée), de la fibre de verre ou toute autre substance appropriée de qualité diélectrique élevée, selon la technique connue des circuits imprimés.
L'écartement entre les deux conduc teurs est choisi de préférence de manière à être égal à une petite fraction d'un quart de lon- gueur d'onde de l'énergie d'ondes ultracourtes qui s'y propage, une fraction convenable étant de l'ordre de 1/10 à 1/5 d'un quart de longueur d'onde.
Le filtre comprend une portion du con ducteur de base 2, une couche de substance diélectrique 3 et plusieurs sections résonnantes du conducteur de ligne, comme indiqué en 4, 5 et 6, couplées en quart d'onde. Des suscep- tances sont formées par les espaces 7 entre les extrémités de chaque section. L'écartement électrique des susceptances adjacentes est déter miné en grande partie par la longueur de la section de conducteur de ligne comprise entre celles-ci ; on pourra se référer à ce sujet au cir cuit équivalent montré à la fig. 3.
Les sections résonnantes 4, 5 et 6 sont chacune approxi mativement d'une demi-longueur d'onde ou d'un multiple de cette valeur, les sections réson nantes étant couplées par d'autres sections de la ligne par exemple 4a et 5a, longues approxi mativement d'un quart de longueur d'onde ou d'un multiple impair de cette valeur. La gran deur des susceptances est fonction de la lon gueur de l'espace et également de l'angle formé par l'espace avec l'axe longitudinal du conduc teur de ligne.
Il apparaîtra clairement à l'homme du métier que des espaces alternés peuvent être .disposés selon des angles différents et/ ou être de largeurs différentes et dirigés dans des direc tions différentes. Les espaces 7 en forme de V permettent un couplage haute fréquence plus important que celui obtenu au moyen d'es paces transversaux tel qu'indiqué aux fig. 6 et 7.
La largeur des espaces a une influence importante et doit être petite en fonction de la forme des portions des extrémités adja centes des sections de conducteurs. L'angle a (fig. 1) exerce également une influence impor tante sur la valeur de la susceptance. A la fig. 3 les éléments du circuit équivalent sont donnés en fonction de l'angle a par rapport à l'axe longitudinal du conducteur de ligne de la fig. 1.
Les valeurs illustrées par la courbe 8 de la fig. 3 ont été obtenues avec un espace d'une largeur égale à un millimètre, un conducteur de ligne 1 de six millimètres de large, un con- ducteur 2 de 26 millimètres de large et .un espace diélectrique entre les conducteurs 1 et 2 d'une épaisseur de 1,5 millimètre, le diélec trique utilisé étant de la fibre de verre.
Aux fig. 4 et 5 on voit que le conducteur de ligne la est divisé en sections indiquées en 9 et 10, les extrémités des sections successives étant couplées directement par des espaces en forme de V 11a, 11b, Ilc. Les espaces lla et 11c ont une largeur relativement faible et présentent des valeurs de susceptance rela tivement petites tandis que l'espace 11b est beaucoup plus large et présente une suscep- tance relativement plus élevée.
Dans cette forme d'exécution, on voit que les conducteurs la et 2a sont de même largeur, et, à titre d'exemple, cette largeur peut être de 5 mm tandis que la couche diélectrique peut avoir 6 mm de largeur. Que les conducteurs soient ou non de même largeur, on peut prévoir des espaces dans l'un ou l'autre bien qu'il soit plus pratique de ménager les espaces dans le plus étroit des deux conducteurs lorsque ceux-ci sont d'inégale largeur.
Les fig. 6 et 7 montrent deux formes d'exé cution de la présente invention ; dans la pre mière forme c'est le conducteur de ligne étroit qui est constitué par des sections et dans l'au tre forme c'est le conducteur de base qui est constitué par des sections. A la fig. 6 par exem ple on voit que le conducteur de ligne lc com prend des sections résonnantes 12 et<B>13</B> cou plées en quart d'onde par une section en quart d'onde 14. Les espaces formant susceptances 15 sont disposés transversalement par rapport à l'axe longitudinal du conducteur de ligne.
On voit que le conducteur de terre ou de base 2c est plus large que le conducteur de ligne 1c et qu'il occupe toute la longueur des sections résonnantes formées sur le conducteur de ligne. Une mince couche de substance diélectrique 3c maintient les conducteurs écartés l'un de l'autre.
A la fig. 7 on voit que le conducteur de ligne 1 c est continu tandis que le conducteur de terre 2c présente des espaces 16 ménagés en des points espacés,* formant ainsi entre eux une section résonnante 17, la longueur de cette section résonnante étant approximativement d'une demi-longueur d'onde entre les susceptances, bien qu'un multiple de cette valeur soit suffi sant, lorsqu'on le désire, ainsi qu'il a déjà été exposé en relation avec les formes d7exécu- tion décrites précédemment.
On doit également noter que les espaces 15 et 16 peuvent âtre de largeur variable en fonction des valeurs de sus- ceptance et du type de couplage que l'on désire obtenir.
La courbe 18 de la fig. 8 illustre la pro priété de transmission à travers un espace 15 d'un conducteur de ligne du type montré à la fig. 6. Les données de l'essai ayant permis de déterminer cette courbe ont été prises pour un espace formant susceptance de la forme montrée à la fig. 6 ;
dans cet exemple, le con ducteur de ligne avait une largeur de six milli- mètres, le conducteur de base 2c une largeur de 26 millimètres et l'écartement entre ceux-ci était de 1,5 millimètre. Les valeurs de la courbe ont été obtenues en faisant varier la largeur de l'espace de 1 à 20 millimètres.
Dans la forme d'exécution montrée à la fig. 9 on voit des sections résonnantes 19 et 20 constituées par le conducteur de ligne et ayant une longueur approximative d'une demi-lon gueur d'onde, entre les plans de référence X et Y des espaces associés, lesdites sections étant couplées par des sections d'environ un quart de longueur d'onde comme indiqué en 21. Ces sections sont déportées transversale ment à l'axe général et situées dans un plan parallèle au conducteur de terre 22. Les, sec tions sont supportées sur le conducteur de terre par une mince couche de substance diélectrique 23.
Les espaces 24 et. 25 peuvent varier à la fois en largeur et en longueur, en fonction de la valeur de susceptance désirée. A ce sujet, on doit noter que la longueur des sections 19, 20 et 21 peut varier considérablement en fonction de la largeur et- de la longueur des espaces 24 et 25. Par conséquent, les- sections 19 et 21 ne sont pas véritablement d'une demi-longueur d'onde de même que la section de couplage 20a n'est pas d'un quart de longueur d'onde.
Les trois courbes de réponse, en fonction de la fréquence, montrées à la fig. 10 Mus- tient les caractéristiques passe bande des filtres. La courbe 26 correspond à un filtre de la forme montrée à la fig. 1, dans lequel l'angle a de l'espace en forme de V est égal à 35 , les ,autres dimensions étant en accord avec celles données pour la courbe montrée à la fig. 3, c'est-à-dire que le conducteur de ligne a une largeur de 6 mm, le conducteur de terre une largeur de 26 mm, l'épaisseur de la couche diélectrique étant de 1,
5 mm.. La courbe 27 correspond à un filtre semblable à celui montré à la fig. 6, à cette exception près que l'espace à une extrémité de la section résonnante a une largeur de 0,1 mm et que l'espace à l'autre extrémité de la section a une largeur de 0,75 mm. Les dimensions des conducteurs et de la couche diélectrique sont semblables en tous autres points à celles du filtre ayant servi à établir la courbe 26.
La courbe 28 corres pond à une section d'un filtre conforme à la forme d'exécution montrée à la fig. 9, la lon gueur de la section correspondant à la section 19 étant de 54 mm, la largeur de l'espace de 0,2 mm et sa longueur de 18 mm. Le conduc teur de ligne a une largeur de 6 mm et le con ducteur de terre une largeur de 26 mm. La substance diélectrique utilisée dans ces trois formes d'exécution est de la fibre de verre.
Au lieu que les sections soient déportées dans un plan parallèle au conducteur de terre linéaire, ainsi qu'il a été indiqué pour les sec tions 19 et 20 de la fig. 9, cet espacement peut être réalisé dans une direction normale au plan des conducteurs. La fig. 11 montre une telle section résonnante. Les extrémités des conduc teurs de ligne 29 et 30 sont espacées l'une de l'autre et une section de ligne 31 les recouvre tout en étant séparée. d'elles par un espace.
La longueur électrique de la section résonnante entre les plans de référence<I>X</I> et<I>Y</I> est app,@oxi- mativement d'une demi-longueur d'onde. La largeur des espaces 32, aux points où la section 31 recouvre les portions d'extrémité du conduc teur de ligne, peut être réglée comme on le désire par l'épaisseur de la couche diélectrique 33. La couche diélectrique 33 peut faire partie intégrante de la couche diélectrique 34 disposée entre le conducteur de ligne et le conducteur de terre 35 ou bien elle peut en être séparée comme on le désire.
La couche diélectrique 33 peut également correspondre à la couche 34 en épaisseur, la valeur de la susceptance étant réglée dans ce cas par une modification de la distance sur laquelle elle recouvre les portions d'extrémités des conducteurs 29 et 31 par exemple.
De nombreuses variantes de la forme de l'espace compris entre les sections adjacentes du conducteur de ligne sont possibles, ainsi qu'il est montré ci-après ; la fig. 12 montre des sections alternées 36 et 37 de différentes lar geurs, les extrémités de la section la plus large étant disposées à faible distance des extrémités de la section la plus étroite.
Une disposition similaire est montrée à la fig. 13, les extré mités de la section la plus large 38 comportant cependant une échancrure 39 destinée à rece voir, à faible distance de ses bords, les extré mités 40 de la plus petite section 41.
Les sections résonnantes des diverses for mes d'exécution décrites peuvent être accor dées au moyen de l'une des méthodes décrites dans les brevets précités N 9 316535 et 316536.