<Desc/Clms Page number 1>
Elektromechanisches Bandfilter
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromechanisches Bandfilter, bei dem an eine als durchgehendes mechanisches Kopplungsglied ausgebildete mechanische Übertragungsleitung mehrere mechanische Resonatoren angekoppelt sind.
Elektromechanische Bandfilter bestehen aus mehreren mechanischen Resonatoren, die mechanisch untereinander gekoppelt sind und für die wenigstens ein Wandler zum Übergang von den elektrischen Schwingungen auf die mechanischen Schwingungen und umgekehrt vorgesehen ist. Ist nur ein Wandler vorgesehen, so kann das Filter wie ein Zweipol in der elektrischen Schaltung eingesetzt werden. Ist in Übertragungsrichtung der mechanischen Schwingungen am ersten und am letzten mechanischen Resonator ein Wandler vorgesehen, so lässt sich das Filter wie ein elektrischer Vierpol in eine Schaltung zur Erfüllung der vorgegebenen Forderungen einfügen.
In der Regel wird für elektrische Übertragungszwecke gefordert, dass das Filter eine Bandpasscharakteristik hat, d. h. dass das Filter elektrische Schwingungen, die dem Eingangswandler zugeführt werden, zum Ausgangswandler nur innerhalb eines bestimmten, begrenzten Frequenzbereiches überträgt. Dabei kommt es häufig darauf an, dass der Übergang vom Durchlassbereich auf zumindest einen der Sperrbereiche, frequenzmässig betrachtet, möglichst rasch erfolgt, u. zw. bei möglichst hohersperrdämpfung am Ende des Übergangsbereiches zum Sperrbereich hin. Man kann dies auch als die Forderung nach hoher Flankensteilheit des Filters bezeichnen.
Die meisten bisher bekanntgewordenen mechanischen Filteranordnungen besitzen eine Dämpfungscharakteristik, deren Flankensteilheit nur bei einer relativ hohen Anzahl von mechanischen Resonatoren hinreichend gross ist. Mit wenigen Resonatoren lässt sich eine hohe Flankensteilheit auch dann erreichen, wenn ein sogenannter Dämpfungspol am Ende des Übertragungsbereiches in den Sperrbereich gelegt wird. Für die Erzeugung eines derartigen Dämpfungspoles sind verschiedene Methoden bekannt. Beispielsweise lässt sich durch eine Kondensator- überbrückung vom ausgangsseitigen Wandler zum eingangsseitigen Wandler wenigstens ein Dämpfungspol erzeugen.
Nach dieser Methode lassen sich aber bestenfalls zwei Dämpfungspole in der gesamten Filtercharakteristik gewinnen, und wenn zwei Dämpfungspole vorgesehen werden, dann sind diese in ihrer Frequenzlage nicht mehr unabhängig voneinander. An Stelle einer elektrischen Überbrückung ist auch eine mechanische Überbrückung denkbar naheliegend, für die die Einschränkung der gegenseitigen Abhängigkeit der Pole ebenfalls gilt. Weiterhin ist bekannt, auf mechanische Weise Dämpfungspole mit Hilfe von zusätzlichen Resonatoren zu erzeugen, die aber in vielen Fällen einen sehr hohen zusätzlichen Aufwand darstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem elektromechanischen Filter Dämpfungspole im Übertragungsverhalten in beliebig wählbarer Frequenzlage zu erzwingen, u. zw. mit innerhalb gewisser Grenzen beliebig wählbarer Halbwertsbreite und gegenseitiger Unabhängigkeit. Dabei kommt es wesentlich auch darauf an, dass die Anzahl der in den Sperrbereichen vorzusehenden Dämpfungspole nicht begrenzt ist, wie bei der bekannten Methode mittels wenigstens einer Überbrückung.
Ausgehend von einem elektromechanischen Bandfilter, bei dem an eine als durchgehendes mechanisches Kopplungsglied ausgebildete mechanische Übertragungsleitung mehrere mechanische Resonatoren angekoppelt sind, wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Resonatoren in ihren Querschnittsabmessungen und in ihrer Länge so gewählt sind, dass sie in wenigstens einem der Sperrbereiche der Frequenzcharakteristik des Filters einen Dämpfungspol erzeugen, und dass dem einzelnen mechani-
<Desc/Clms Page number 2>
sehen Resonator an der Ankopplungsstelle an die mechanische Übertragungsleitung eine mechanische Blind- leitung zugeordnet ist, deren Querschnitt und Länge so gewäh1 sind,
dass der an die Anschlussstelle des mechanischenResonators transformierte Blindleitwert dieser Blindleitung zusammen mit dem Blindleitwert des mechanischen Resonators eine Anpassungsstelle im Durchlassbereich der Frequenzcharakteristik des Filters ergibt.
Vorteilhaft ist es, wenn der mechanische Resonator über einen kurzen Koppelleitungsabschnitt und nicht unmittelbar an die mechanische Übertragungsleitung angekoppelt ist, denn hiedurch lässt sich eine weitere Anpassungsstelle oder ein weiterer Pol in der Frequenzcharakteristik des Filters erreichen.
Vorteilhaft können für die mechanische Übertragungsleitung, die Blindleitung, den Resonator und gegebenenfalls das diesem zugeordnete Kopplungsstück die gleichen Schwingungsarten bei den Betriebsfrequenzen vorgesehen werden.
Vorteilhaft ist es unter anderem auch, wenn wenigstens für eines der Filterelemente (mechanische Übertragungsleitung, Resonator, Blindleitung und gegebenenfalls Kopplungsstück) die Längsschwingung als Über- tragungsform der Energie vorgesehen ist. Vorteilhaft ist unter anderem auch, wenigstens für eines der Filterelemente (mechanische Übertragungsleitung, Resonator, Blindleitung und gegebenenfalls Kopplungsstück), die Torsionsschwingung als Übertragungsform der Energie anwendbar.
Entsprechend vorteilhaft kann für wenigstens eines der Filterelemente (mechanische Übertragungslei- - tung, Resonator, Blindleitung und gegebenenfalls Kopplungsstück) auch die Biegeschwingung als Übertragungsform der Energie vorgesehen werden.
Es ist an sich durch die brit. Patentschrift Nr. 865, 093 ein elektromechanisches Filter bekannt, bei dem an einen durchgehenden Stab aus Quarz über kurze Kopplungsstücke parallel zur Stabachse liegende stabförmige Resonatoren angekoppelt sind, die für sich jeweils eine Länge von einer halben mechanischen Wellenlänge A im Stabmaterial haben. Diese Resonatoren und die Kopplungsstücke bestehen bei der bekannten Filtereinrichtung ebenfalls aus Quarz und sind vorzugsweise ein Stück. Durch einen geringfügig ausserhalb der Resonatormitte gewählten Ankopplungspunkt des Kopplungsstückes an dem einzelnen Resonator wird bei dieser bekannten Anordnung erzwungen, dass über das Kopplungsstück zwei in ihrer mechanischen Länge etwas unterschiedliche Viertelwellenlängen-Resonatoren entstehen.
Zur Erklärung ist hiebei zu sagen, dass die gesamten Resonatoren und auch das stabförmige Kopplungselement, das eine mechanische Übertragungsleitung bildet, in Längsschwingungen arbeiten. Es'wird durch diese bekannte Ausbildung eines mechanischen Filters erreicht, dass sozusagen über ein kurzes Kopplungsstück jeweils ein oberhalb und unterhalb der Bandmittenfrequenz einen Dämpfungspol erzeugender mechanischer Resonator von je einer Viertelwellenlänge bei der jeweiligen Polfrequenz angekoppelt ist.
Abgesehen davon, dass diese Ausführung eines mechanischen Filters äusserst kompliziert in mechanischer Hinsicht i .,bringt diese- Ausführung noch den Nachteil mit sich, dass die beiden Dämpfungspole frequenzmässig miteinander in enger Beziehung stehen und somit ein vorgegebenes Toleranzschema der Übertragungsdämpfung nur schwierig realisierbar ist. Beim erfindungsgemässen Filter treten diese Schwierigkeiten praktisch nicht auf. Es ist bei innerhalb sehr weiter Grenzen beliebig wählbarer Halbwertsbreite des einzelnen Dämpfungspoles und bei einer beliebig wählbaren Anzahl von Dämpfungspolen, die wenigstens der Anzahl der Resonatoren entspricht, ein mechanisch einfacher Aufbau sichergestellt.
Es ist weiterhin durch die USA-Patentschrift Nr. 2, 342, 869 ein elektromechanisches Filter bekannt, bei dem Dämpfungspole durch seitlich an einen stabförmig ausgebildeten Resonator angesetzte Stäbe in den Sperrbereichen des Filters erzwungen werden. Hiebei handelt es sich aber im Grunde genommen um die Ankopplung besonderer Resonatoren, die auf die Frequenzen der Dämpfungspole für sich abgestimmt sein müssen und die das Frequenzverhalten des gesamten Filters im gewissen Sinne störend beeinflussen.' Es beruht dies darauf, dass unerwünschte Resonanzen in den Sperrbereichen auftreten können, die sich gerade durch die zusätzlichen Resonatoren erst bilden.
Beim Erfindungsgegenstand werden nicht nur diese Schwierigkeiten vermieden, sondern es wird zusätzlich noch der Vorteil erhalten, dass wählbare Anpassungsstellen im Durchlassbereich des Filters erzielbar sind. Diesem Umstand kommt ganz besondere Bedeutung deshalb zu, weil elektromechanische Filter für viele Anwendungszwecke nicht nur eine möglichst hohe Sperrdämpfung bei hoher Flankensteilheit, sondern auch möglichst frei wählbare Anpassungsstellen im Durchlassfrequenzbereich haben müssen. Diese Forderung ist vor allem dann gegeben, wenn das elektromechanische Filter in der Trägerfrequenztechnik zur Aussiebung von Frequenzbändern Verwendung findet, beispielsweise im Eingang und im Ausgang von Modulatoren.
Als Material für das Filtersystem, vorzugsweise für alle Elemente des Filters (mechanische Übertra-
EMI2.1
<Desc/Clms Page number 3>
entsprechend elektrostriktives Material, wie Barium-Titanat vorzusehen. Hinsichtlich des Materials für die Filterelemente ist vor allem an Stahl mit geringem Temperaturkoeffizienten und auch an dielektrische Materialien, wie Quarz, gedacht.
EMI3.1
Querschnitt hat, jedoch auch kreisförmigen oder hievon abweichenden Querschnitt aufweisen kann.
Nach dem in der Zeichnung links gelegenen Ende und dem rechts gelegenen Ende hin ist die mechanische Übertragungsleitung l abgebrochen und die an diesen Leitungsenden anschliessenden Filterteile, wie weitere Resonatoren und die Wandler zum Übergang von den elektrischen Schwingungen auf die mechanischen Schwingungen in der mechanischen Übertragungsleitung und umgekehrt zum Übergang von den mechanischen Schwingungen in der mechanischen Übertragungsleitung auf die elektrischen Schwingungen im Filterausgang, sind aus Gründen der Übersichtlichkeit fortgelassen. Als Wandler empfehlen sich vor allem elektrostriktive Wandler. Es ergibt sich dadurch ein besonders einfacher Filteraufbau. An die mechanische Übertragungsleitung 1 ist ein mechanischer Resonator 2 angekoppelt.
Die Länge des Resonators 2 ist derart, dass dieser bei der imWert vorgegebenenpolfrequenz des elektromechanischen Filters an der Übergangsstelle in die mechanische Übertragungsleitung 1 wie ein Serienresonanzkreis wirkt. Unter einer Polfrequenz wird hiebei die Frequenz in dem Frequenzschema des Filters verstanden, bei der ein Maximum an Übertragungsdämpfung vom Filtereingang zum Filterausgang zu geben ist. Weiterhin ist an der Ankopplungsstelle des Resonators 2, u. zw. beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 diesem gegenüberliegend eine mechanische Blindleitung vorgesehen. Diese hat die Aufgabe, den mechanischen Blindleitwert bei der gewünschten bzw. geforderten Durchlassfrequenz des Filters, wie er durch den Resonator 2 angeboten wird, zu einem Parallelresonanzkreis zu ergänzen.
Das dieser Ausbildung entsprechende elektrische Ersatzschaltbild ist in Fig. 1 ebenfalls mit dargestellt. Soll die Anpassungsstelle, d. h. die Frequenz, bei der die Parallelschaltung des Resonanzkreises 2 mit der Blindleitung 3 wie ein Parallelresonanzkreis wirkt, fre- quenzmnässig oberhalb der Polfrequenz liegen, so ist es erforderlich, dass der Blindleitwert, der auf der Blindleitung 3 beruht und im Ersatzschaltbild mit jX bezeichnet ist, kapazitiv ist. Soll die Anpassungsstelle frequenzmässig unterhalb der Polfrequenz liegen, so ist der Blindleitwert jX induktiv zu wählen.
EMI3.2
lenlänge im Material der Blindleitung ist. Ist die mechanisch wirksame Länge grösser als eine Viertelwellenlänge, so wird das Blindleitungsstück an der Anschaltungsstelle kapazitiv.
Dabei ist nur der Längenbereich zwischen Null und einer halben Wellenlänge betrachtet. Das induktive bzw. kapazitive Verhalten wiederholt sich periodisch mit einer Verlängerung der Blindleitung über eine halbe Materialwellenlänge hinaus.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Resonator 2, der bei der Polfrequenz als Serienresonanzkreis wirken soll, als relativ dünner Stab gezeichnet, während die Blindleitung 3 einen relativ grossen Querschnitt hat. Diese Unterschiede in den Querschnittsabmessungen wurden gewählt, um einen wesentlichen Sachverhalt zum Ausdruck zu bringen. Ein nur an einem Ende angekoppelter Stab wirkt bei einer wirksamen Länge von einem Viertel der anregenden Wellenlänge wie ein Serienresonanzkreis, der die anregende Leitung überbrückt und ergibt einen Dämpfungspol. Wird die Frequenz der Betriebswelle weiter erhöht, so tritt bei einer Länge des Resonators von einer halben Betriebswellenlänge am Ankoppelpunkt praktischdieWirkung einesParallelresonanzkreises auf.
Bei weiterer Erhöhung erfolgtwieder eineserienre- sonanz und das ganze wiederholt sich periodisch mit Erhöhung der Betriebsfrequenz. Beim Erfindungsgegenstand sind zwei stabförmige Leitungsstücke 2,3 an die mechanische Übertragungsleitung angesetzt. Beide haben also periodisch sich wiederholende Parallel- und Serienresonanzen am Ankoppelpunkt.
Stimmen die Serienresonanzen der beiden Teile 2, 3 nicht überein, so ergibt sich das Ersatzschaltbild, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, mit der Massgabe jedoch, dass jX die bei der betrachteten Betriebsfrequenz auftretende Blindkomponente des Stabes 3 ist, der aber bei einer andern Frequenz für sich ebenfalls als Serienresonanzkreis wirkt, u. zw. liegt diese Serienresonanz stets frequenzmässig auf der Seite der geforderten Anpassungsfrequenz, die der Serienresonanz des Resonators 2 gegenüberliegt. Man kann also, frequenzmässig betrachtet, das Schema des Grundvierpoles nach Fig. 1 etwa so charakterisieren, dass zwischen zwei relativ sehr stark frequenzverschiedenen Serienresonanzen eine Anpassungsfrequenz liegt.
Ob nun diese Anpassungsfrequenz der einen oder der andem Serienresonanzfrequenz stärker benachbart ist, hängt vom Wellenwiderstandsverhältnis der Teile 2, 3 zueinander ab. Wird der eigentliche Resonator 2 relativ dünn ausgebildet und der Blindleitungsabschnitt 3 relativ dick im Querschnitt, so wandert mit zunehmender Dicke der Blindleitung 3 und abnehmendem Querschnitt des Resonators 2 die Anpassungsstelle in Richtung der Serienresonanz des Resonators 2. Man kann also, wie für die Praxis wesentlich, die Anpassungsfrequenz und eine Polfrequenz relativ frequenz-
<Desc/Clms Page number 4>
nahe zueinander legen.
Die andere (zweite Polfrequenz) liegt dann frequenzmässig so weit ab, dass sie die Filtercharakteristiknichtnachteilig beeinflusst. Man kann diese Polstelle aber auch zur Erhöhung der Sperrdämpfung in einem der Sperrbereiche des Filters mit ausnutzen. Würde das Querschnittsverhältnis umgekehrt, also der Resonator 2 im Querschnitt stark und die Blindleitung 3 im Querschnitt demgegenüber relativ dünn ausgebildet, so vertauschen sinngemäss für die vorstehenden Betrachtungen Resonator und Blindleitung ihre Rolle.
In Fig. l ist fernerhin noch die mechanisch wirksame Länge L desAbschnittes der mechanischen Übertragungsleitung 1 eingetragen, der dem Filter zugehörig ist. Fernerhin ist in Fig. l sowohl in der mechanischen Ausführung als auch im elektrischen Ersatzschaltbild noch die Länge 11 bzw. 12 mit eingetragen.
Diese Längen bestimmen den Abstand derAnschaltungsstelle der Parallelschaltung vom Anfang des Filtergrundgliedes aus gerechnet.
In Fig. 2 ist eine Weiterbildung der Erfindung in der Weise dargestellt, dass der Resonator 2 über ein Kopplungsstück 4 an die mechanische Übertragungsleitung 1 angeschaltet ist. Dieses mechanische Kopplungsstück verhält sich je nach seiner Länge ebenfalls wie ein kapazitiver oder induktiver Blindwiderstand.
Ist dieses Kopplungsstück kleiner als eine Viertelwellenlänge, so wirkt es induktiv ; ist es länger, so wirkt es kapazitiv. Dabei ist nur der Längenbereich zwischen Null und einer halben Wellenlänge im Material des Kopplungsstückes betrachtet. Das induktive bzw. kapazitive Verhalten wiederholt sich periodisch mit einer Verlängerung des Kopplungsstückes über eine halbe Wellenlänge im Material des Kopplungsstückes hinaus.
Es ergibt sich damit ein Ersatzschaltbild, wie es in Fig. 2 mit gezeigt ist. Man kann in diesem Fall den Resonator 2 für die Betriebsfrequenz beispielsweise so bemessen, dass er im Durchlassbereich Parallelresonanzverhalten zeigt. DieserParallelresonanzkreis ist im Ersatzschaltbild mit 2'bezeichnet. Er ist über eine Impedanz jXl an die gemeinsame mechanische Übertragungsleitung angeschaltet. Parallel zu dieser Reihenschaltung liegt der durch die Blindleitung 3 gebildete Blindleitwert jX2, Es ergibt sich damit frequenzmässig betrachtet nach höheren Frequenzen hin zunächst eine erste Anpassungsfrequenz, auf die eine Polfrequenz folgt, der sich nach höheren Frequenzen hin eine weitere Anpassungsfrequenz anschliesst.
Wird der Resonator 2 in seiner elektrischen Länge so bemessen, dass er mit oder ohne dem Kopplungsstück 4 wie ein Serienresonanzkreis für eine erste Polfrequenz wirkt und gleichzeitig die elektrische Länge der Blindleitung 3 so gross gewählt, dass diese bei einer zweiten, hievon frequenzverschiedenenBetriebsfrequenz einen Dämpfungspol ergibt, so tritt zwischen den beiden Polfrequenzen wieder eine Anpassungsfrequenz auf. Entsprechend kann auch die Blindleitung 3 über einen Koppelabschnitt an die Leitung 1 angeschaltet werden, wie es für den Resonator 2 gezeigt ist.
BeimAusführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 wird als Übertragungsform der mechanischen Schwingungsenergie in der mechanischen Übertragungsleitung 1 eine Biegungsschwingung verwendet, die derart orientiert ist, dass die Schwingungsrichtung in der durch die Übertragungsleitung 1, den plattenförmigen Resonator 2 in Verbindung mit der Blindleitung 2 bzw. dem Kopplungsstück 4 bestimmten Ebene verläuft.
Weiterhin sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Blindleitung 3, der Resonator 2 bzw. das Kopplungsstück 4 so an der Übertragungsleitung 1 befestigt, dass sich in der Blindleitung 3, dem Resonator 2 und im Kopplungsstück 4 eine Kompression in Richtung auf den Resonator 2 ergibt, wenn die mechanische Übertragungsleitung 1 in ihren Biegeschwingungen erregt wird. Die Anregung des Resonators 2 und der Blindleitung 3 erfolgt damit in Kompressionsschwingungen, die man in der Fachsprache auch als Längsschwingungen bezeichnet, u. zw. in Richtung der eingezeichneten Pfeile.
An Stelle der Anregung von Kompressionsschwingungen im Kopplungsstück, im Resonator und in der Blindleitung und der Biegeschwingungen in der mechanischen Übertragungsleitung 1 sind auch andere Schwingungsarten anwendbar. Dies zeigt in Form einer Übersicht schematisch die Fig. 3. Es ist dort tabel- lenmässig dargestellt, wie für ein Filter ohne Kopplungsstück die drei Teile, nämlich mechanische Übertragungsleitung 1, Resonator 2 und Blindleitung 3 zueinander anzuordnen sind, damit sich unter der Voraussetzung einer Biegeschwingung in der Übertragungsleitung l, im Resonator 2 und/oder imBlindleitungsabschnitt 3 eineKompressionsschwingung, eine Torsionsschwingung oder eine Biegungsschwingung anregen lassen. Das rechte untere Bild der Tabelle nach Fig. 3 entspricht z. B. der Fig. l.
Entsprechend ist auch die Übertragungsleitung in einer Kompressionsschwingung bzw. Längsschwingung betreibbar. In diesem Fall können sowohl das Blindleitungsstück als auch der Resonator in einer der drei Schwingungsarten, also Biegeschwingung, Kompressionsschwingung oder Torsionsschwingung betriebenerden. Dies zeigt ebenfalls in Form einer Tabelle die Fig. 4.
Bei Verwendung der Torsionsschwingung in der mechanischen Übertragungsleitung 1 lassen sich schliesslich ebenfalls im Resonator bzw. im Blindleitungsstück die erwähnten drei Schwingungsarten
<Desc/Clms Page number 5>
realisieren. Die hiefür bei einem erfindungsgemässen Bandfilter möglichen Formen für die Betriebsweise der einzelnen Filterelemente (mechanische Übertragungsleitung, Resonator, Blindleitung) sind in Fig. 5 tabellarisch zusammengestellt.
Für die Verwendung einesKopplungsstückes zum Anschluss des Resonators 2 an die mechanische Übertragungsleitung 1 ist ebenfalls eine Reihe von Möglichkeiten gegeben, indem auch für dieses Kopplungsstück 4 die drei vorerwähnten Schwingungsarten zur Anwendung kommen können. Um dies zu verdeutlichen, sind in drei weiteren Zeichnungsblättern in den Fig. 6,7 und 8 jeweils nur das mechanische Leitungsstück, das Kopplungsstück und der Resonator dargestellt und es ist jeweils entsprechend den Fig. 3, 4 und 5 noch das Blindleitungsstück an der Anschaltungsstelle des Kopplungsstückes 4 angekoppelt zu denken.
Wie bereits erwähnt, ist man hinsichtlich der Querschnittsform für die einzelnen Filterelemente im wesentlichen frei und kann diese in der für die jeweilige Schwingungsform günstigsten Weise wählen. Um dies in der Zeichnung anzudeuten, sind in den Fig. 3-8 für Torsionsschwingungen im wesentlichen kreisförmige Querschnitte und für Biege- bzw. Kompressionsschwingungen im wesentlichen quadratische und rechteckige Querschnitte gewählt. Es ist natürlich möglich, eine Torsionsschwingung beispielsweise in einem Stab mit quadratischem Querschnitt anzuregen bzw. eine Kompressionsschwingung oder eine Biegeschwingung in einem Stab mit kreisförmigem Querschnitt.
In den Fig. 3-8 sind in den einzelnen Bildern die mechanische Übertragungsleitung und die mechani- sehen Resona toren, bei manchen Bildern auch dieBlindleitungen und/oderdieKopplungsstücke spitzwinke- lig zueinander geneigt dargestellt, um zu demonstrieren, dass theoretisch nur in einem Punkt zwischen den entsprechenden Elementen Berührung vorhanden ist. Diese spitzwinkelige Bauweise ist dadurch vermeidbar, dass eines der jeweils aneinanderstossenden beiden Filterelemente geringfügig abgewinkelt oder mit einem entsprechenden Ansatz versehen wird. In diesem Fall sind dann beispielsweise die Resonatoren und auch die Blindleitung entsprechend zueinander ausrichtbar.
EMI5.1
spielen sind weiterhin die Resonatoren jeweils an dem der Übertragungsleitung abgewandten Ende frei- stehend gezeigt.
Es ist jedoch möglich, durch eine Verlängerung des einzelnen Resonators um eine me- chanische Viertelwellenlänge bei der jeweiligen Schwingungsart des Resonators, die einzelnen Resonatoren an dem der mechanischen Übertragungsleitung 1 abgewandten Ende einzuspannen, da bei dieser Art der
Verlängerung des mechanischen Resonators dann das verlängerte Resonatorende sozusagen mechanisch tot oder praktisch stillstehend ist.
Wie in Fig. 9 noch an Hand eines Beispieles erläutert, lassen sich die Filtergrundabschnitte nach den
Fig. 1-8 zu einemKettenfilter zusammensetzen, wobei die mechanisch wirksame Länge L eines einzelnen Filterabschnittes so zu wählen ist, dass sich die geforderte Bandpasscharakteristik ergibt und l bzw. 12 so zu wählen sind, dass das jeweilige Wandlersystem W voll in das Filter - hinsichtlich der Filtercharakteri- stik-mit einbezogen ist. Die Längen 11 und 12 in Fig. 9 können wesentlich freier gewählt werden, wenn das einzelne Wandlersystem W wesentlich weniger selektiv ist als das eigentliche mechanische Filter- system, bestehend aus den Resonatoren in Verbindung mit den Kopplungsstücken, den Blindleitungen und der mechanischen Übertragungsleitung.
Weiterhin empfiehlt es sich, das Filtersystem über die Wandler W in Verbindung mit dem Innenwiderstand der elektrischen Schwingungsquelle einerseits und dem Verbrau- cherwiderstand anderseits reflexionsfrei abzuschliessen. Die Wandler W an beiden Enden des elektrome- chanischen Filters sind vorzugsweise elektrostriktive Wandler, die die elektrischen Schwingungen in die entsprechenden mechanischenSchwingungen bzw. die mechanischenschwingungen in elektrischeschwin- gungen umwandeln. Bei Verwendung des Filters als Zweipol kann einer der Wandler wegfallen.
In Fig. 10 ist noch eine Dämpfungscharakteristik gezeigt, die sich mit einem Filter nach Fig. 9 durch
Wahl der Abmessungen der Resonatoren, der Blindleitungen, der Koppelstücke und der Übertragungslei- tungen einschliesslich der Wandler erreichen lässt. Schraffiert ist ein Toleranzschema der Übertragungs- dämpfung ab eingezeichnet. Zwei Dämpfungspole sind beispielsweise im frequenztieferen Sperrbereich und drei Dämpfungspole in den frequenzhöheren Sperrbereich gelegt.
Trotzdem nur drei Resonatoren vorhanden sind, sind fünf Dämpfungspole in den Sperrbereichen ausgenutzt, indem von zwei Filtergrundab- schnitten von den beiden möglichen Dämpfungspolen jedes Filtergrundabschnittes der eine in den fre- quenztieferen und der andere in den frequenzhöheren Sperrbereich gelegt ist, unter Plazierung der ent- sprechenden Anpassungsstelle im Durchlassbereich. Von einem Filtergruhdabschnitt ist nur ein Dämpfungs- pol im gezeigten Dämpfungsschema wiedergegeben, u. zw. der im frequenzhöheren Sperrbereich. Der
<Desc/Clms Page number 6>
ardcre Dämpfungspol kann bei ganz tiefen Frequenzen liegen.
Im Durchlassbereich sind fünf Anpassungsstellen erreicht, von denen drei Stellen den drei Filtergrundabschnitten und zwei den entsprechenden mit 11 und l, ergänzten Wandlern W zugeordnet sind. In der Fig. 9 sind aus Vereinfachungsgründen dieKopplungsstücke gleich lang gezeichnet und ebenso die Resonatoren und Blindleitungsabschnitte untereinander gleich dargestellt. Diese Filterelemente sind entsprechend den erwähntenFrequenzlagen an Hand der vorstehenden Ausführungen unterschiedlich auszubilden.
DieHalterung des Filtersystems kann in der Weise erfolgen, dass das Filtersystem über den oder über die Wandler gehalten wird. Die einzelnen Resonatoren sind dann an ihrem der mechanischen Übertragungsleitung abgewandten Ende frei. Mit Vorteil ist jedoch eine Halterung des Filtersystems auch dadurch möglich, dass Haltestützen in neutralen Zonen wenigstens einiger der Resonatoren angreifen. Werden beispielsweise als Resonatoren Längsschwinger der wirksamen Länge ^/2 (^=Wellenlänge im Schwingermaterial) verwendet, so können diese in der Entfernung von etwa 14 vom freien Ende mit dem Stützorgan fest verbunden werden, das seinerseits in-einem Filterschutzgehäuse verankert werden kann.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromechanisches Bandfilter, bei dem an eine als durchgehendes mechanisches Koppelglied ausgebildete mechanische Übertragungsleitung mehrere mechanische Resonatoren angekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Resonatoren in ihren Querschnittsabmessungen und in ihrer Länge so gewählt sind, dass sie in wenigstens einem der Sperrbereiche der Frequenzcharakteristik des Filters einen Dämpfungspol erzeugen, und dass dem einzelnen mechanischen Resonator an der Ankopplungsstelle an die mechanische Übertragungsleitung eine mechanische Blindleitung zugeordnet ist, deren Querschnitt und Länge so gewählt sind,
dass der an die Anschlussstelle des mechanischen Resonators transformierte Blindleitwert zusammen mit dem Blindleitwert des mechanischen Resonators eine Anpassungsstelle im Durchlassbereich der Frequenzcharakteristik des Filters ergibt.