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Elektromechanisches Bandfilter
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Plattenränder an den einzelnen Platten befestigt sind. Abgesehen davon, dass die Befestigung der Koppelelemente zusätzlichen Aufwand deshalb erfordert, weil einerseits die Koppelelemente durch in den Platten vorgesehene Bohrungen hindurchgeführt werden müssen und weil anderseits jeweils aufeinanderfolgende Koppelelemente an gegenüberliegenden Plattenrändern befestigt sind, tritt bei diesem bekannten Filter noch eine zusätzliche unerwünschte Kopplung dann auf, wenn die einzelnen Platten einander sehr eng benachbart werden müssen. In diesem Fall wirkt nämlich ausser der gewünschten Kopplung über die Koppelelemente eine weitere Kopplung über den zwischen den einzelnen Platten gelegenen Luftraum.
Durch die österr. Patentschrift Nr. 249119 sind ferner elektromechanische Filter bekanntgeworden, deren Resonatoren als Biegeschwinger arbeiten, die über im Bereich der Schwingungsmaxima liegende Koppelelemente miteinander gekoppelt sind. Bei diesen bekannten Filtern sind die einzelnen Resonatoren mit Abplattungen in der Weise versehen, dass in den Resonatoren zwei aufeinander senkrechte Biegeeigenschwingungen entstehen, die über die Abplattungen in vorgegebenem Mass zur Erzielung der erforderlichen Filterbandbreite gekoppelt sind. Wie sich zeigt, erhält man schon bei verhältnismässig geringen Abplattungen eine verhältnismässig starke Kopplung zwischen den aufeinander senkrecht stehenden Biegeeigenschwingungen, was insbesondere bei der Realisierung schmalbandiger Filter störend in Erscheinung tritt.
Darüber hinaus geht eine nachträgliche Korrektur der Abplattung auch auf die Frequenzlage der in den Resonatoren angeregten Eigenschwingungen ein und es ergeben sich auch fertigungstechnische Probleme bei der Halterung der Filter auf einer Grundplatte, da auch in den Halteelementen mehrere Eigenschwingungen auftreten.
Weiterhin ist es beispielsweise durch die österr. Patentschrift Nr. 236061 für sich bereits bekanntgeworden, Biegeschwingungen ausführende Resonatoren eines mechanischen Filters durch auf Torsion beanspruchte Koppelelemente in einem Gehäuse od. dgl. zu haltern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den einleitend geschilderten Schwierigkeiten in verhältnismässig einfacher Weise abzuhelfen. Insbesondere soll ein Weg zum Aufbau eines mechanischen Filters angegeben werden, das sich weitgehend automatisch herstellen lässt, ohne dass eine Minderung der Obertragungsqualität eintritt ; dabei soll gleichzeitig eine möglichst geringe Exemplarstreuung erreicht werden, so dass der für den Filterabgleich erforderliche Aufwand möglichst gering bleibt.
Bei einem elektromechanischen Bandfilter mit mehreren mechanischen Biegeresonatoren, die aus mit einer Abplattung versehenen zylindrischen Stäben metallischen Materials bestehen und die derart angeordnet sind, dass ihre Längsachsen zueinander parallel verlaufen, und bei dem die einzelnen Resonatoren über ein Längsschwingungen ausführendes Koppelelement miteinander gekoppelt sind, das jeweils im Bereich eines Schwingungsbauches an den einzelnen Biegeresonatoren befestigt ist, und bei dem weiterhin zumindest die Endresonatoren mit elektrostriktiv wirkenden elektromechanischen Wandlerelementen versehen sind, wird diese Aufgabe gemäss der Erfindung durch die Kombination folgender Merkmale gelöst : a) die einzelnen Biegeresonatoren sind über in den Schwingungsknoten angreifende, auf Torsion beanspruchte Halteelemente auf einer Grundplatte befestigt ;
b) die Befestigung der Biegeresonatoren an der Grundplatte erfolgt in der Weise, dass die an den Biegeresonatoren vorgesehenen Abplattungen zur Grundplatte parallel oder senkrecht verlaufen, und dass die Befestigungspunkte für das Koppelelement in einer zu den Resonatoren tangentialen Ebene liegen ; c) das Koppelelement ist in Form eines durchgehenden Drahtes ausgebildet, der senkrecht zu den Längsachsen der Biegeresonatoren verläuft.
In verhältnismässig einfacher Weise lassen sich Dämpfungspole im Sperrbereich der Filtercharakteristik in der Weise erzeugen, dass wenigstens ein zusätzliches Koppelelement an einander nicht unmittelbar benachbarten Biegeresonatoren befestigt ist, das entweder gleichphasig oder gegenphasig schwingende Abschnitte dieser Resonatoren miteinander verbindet.
Wie der Erfindung zugrunde liegende Untersuchungen gezeigt haben, ist es hinsichtlich der Eindeutigkeit der auftretenden Schwingungsformen günstig, wenn die Abmessungen der an den Biegeresonatoren vorgesehenen Abplattungen derart gewählt sind, dass die senkrecht zur Abplattung und die parallel zur Abplattung auftretenden Biegeeigenschwingungen hinsichtlich ihrer Frequenzlage sich um wenigstens ein Prozent unterscheiden.
An Hand eines Ausführungsbeispieles wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert.
Die Fig. 1 zeigt schematisch ein mechanisches Filter, dessen Resonatoren --3-- als z} lindrische Stäbe eines metallischen Materials ausgebildet sind. Als Material eignet sich insbesondere Stahl mit einem verhältnismässig geringen Temperaturkoeffizienten der Frequenz. Die einzelnen Stäbe sind mit
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die Abplattungen--4--der Grundplatte--7--zugewandt sind. Die Endresonatoren--3'--sind an sich in der gleichen Weise wie die Resonatoren --3-- ausgebildet. Zur Umwandlung der elektrischen Schwingungen in mechanische Schwingungen bzw. umgekehrt der mechanischen in elektrische Schwingungen, sind die Endresonatoren--3'--mit einem elektrostriktiv wirkenden Wandlersystem versehen, dessen Wirkungsweise im einzelnen später noch erläutert wird.
Zur Kopplung der einzelnen Resonatoren ist ein durchgehender Koppeldraht--10--vorgesehen, der insbesondere kreisförmigen Querschnitt hat und der im Bereich eines Schwingungsbauches--11--an der der Abplattung --4-- diametral gegenüberliegenden Mantellinie--9--an den Biegeresonatoren--3-bzw. den Endresonatoren --3'-- befestigt ist. Zur Verbindung des Koppeldrahtes-10-mit den einzelnen Resonatoren eignet sich besonders eine Schweissverbindung. In Fig. 2 ist dieser besondere Aufbau nochmals in einer Seitenansicht dargestellt, aus der zu erkennen ist, dass der Koppeldraht --10-- praktisch nahezu punktförmig an den Resonatoren--3--aufliegt, so dass für den Schwingungsvorgang eine Behinderung der Resonatoren durch das Koppelelement praktisch nicht möglich ist.
Die Anregung der Biegeschwingungen erfolgt in der Weise, dass die einzelnen Resonatoren in Richtung des Doppelpfeiles--20--, also parallel zur Grundplatte schwingen, so dass das Koppelelement reine Längsschwingungen ausführt. Wegen der Befestigung des Koppelelementes im Schwingungsmaximum ergibt sich bereits eine verhältnismässig starke Kopplung. Ausserdem wirkt der Längskoppler, da seine Koppelwirkung durch Zug-und Druckkomponenten zustande kommt, von Haus aus als fest koppelndes Koppelelement, so dass sich mit verhältnismässig dünnen Querschnitten des Koppelelements bereits eine verhältnismässig starke Kopplung und somit eine verhältnismässig grosse Bandbreite des Filters erzielen lässt.
Wegen des geringen Querschnittes, der für das Koppelelement - erforderlich ist, werden unerwünschte Nebenschwingungen, wie beispielsweise Biege-oder Scherkomponenten, vom Koppelelement --10-- praktisch nicht übertragen, so dass unerwünschte Nebenwellen selbst dann nahezu nicht auf nachfolgende Resonatoren bzw. auf den Filterausgang weitergeleitet werden, wenn in einzelnen Resonatoren von der Biegeschwingung abweichende Schwingungsformen auftreten würden, die das Koppelelement--10--in einer von der Längsschwingung abweichenden Schwingungsform beanspruchen.
Zur Nebenwellenfreiheit trägt ferner ein elektrostriktiv wirkendes, elektromechanisches Wandlersystem bei, wie es in den Endresonatoren --3'-- eingezeichnet ist. Die Endresonatoren - sind hiezu durch die aus elektrostriktivem Material, wie beispielsweise einer Bleikeramik, bestehenden Klötzchen --12, 12', 13 und 13'-unterteilt.
Zwischen den Klötzchen-12, 12' und 13, 13'-- ist englang der neutralen Faser ein Spalt --14-- freigelassen. Ferner sind die aus elektrostriktiv aktivem Material bestehenden Klötzchen--12, 12', 13, 13'-- mit einer Vorpolarisation in der Weise versehen, dass sich die auf der einen Seite der neutralen Faser liegenden Klötzchen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes in Richtung der Längsachse--8--ausdehnen, während sich gleichzeitig die auf der andern Seite der neutralen Faser liegenden Klötzchen zusammenziehen. Im einzelnen ist die Vorpolarisation so gewählt, dass jeweils auf der gleichen Seite der neutralen Faser liegende Klötzchen in Richtung der Resonatorlängsachse betrachtet, entgegengesetzt polarisiert sind.
Diese Polarisation ist durch die Pfeile-15, 15', 16 und 16'-angedeutet. Vom Mittelteil des
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--3'-- führtOber die aus metallischem Material bestehenden Haltedrähte--6--liegt somit die an die Eingangsklemmen--l und 2--angelegte Spannung zwischen dem Mittelteil und den beiden äusseren
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Anlegen einer Wechselspannung an die Anschlussklemmen--l und 2--werden in der einen Halbwelle wegen der entgegengesetzt gerichteten Vorpolarisation beispielsweise die Klötzchen--12 und 12'-ausgedehnt und gleichzeitig die Klötzchen--13 und 13'--zusammengezogen.
In der nächsten Halbwelle der elektrischen Wechselspannung kehrt sich dieser Vorgang um, so dass der mit den Eingangsklemmen --1 und 2-- verbundene Endresonator --3'-- ausgeprägte Biegeschwingungen immer dann ausführt, wenn seine Eigenresonanzfrequenz mit der Frequenz der angelegten Wechselspannung übereinstimmt. Diese Biegeschwingungen werden durch das Koppelelement--10-auf die nachfolgenden Resonatoren --3-- übertragen und gelangen schliesslich an den den
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Ausgangsklemmen-l', 2'-- zugewandten Endresonator--3'--. Dieser zweite Endresonator ist genauso aufgebaut wie der Eingangsresonator.
Wegen der vom zweiten Endresonator ausgeführten Biegeschwingungen werden die in ihm vorgesehenen elektrostriktiven Wandlerelemente Dehnungen und Verkürzungen unterworfen, so dass zwischen dem Mittelteil und den beiden Aussenteilen eine elektrische Wechselspannung entsteht, die an den Ausgangsklemmen --1'und 2'-- als Ausgangswechselspannung abgenommen werden kann.
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ebenso wie das eigentliche Koppelelement --10-- an den der Abplattung --4-- diametral gegenüberliegenden Mantellinie--9--an den Resonatoren befestigt ist.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das zusätzliche Koppelelement--18--in der Weise angebracht, dass eine geradzahlig Anzahl von Resonatoren überbrückt wird, und dass die Befestigung an gegenphasig schwingenden Abschnitten zweier nicht unmittelbar benachbarter Resonatoren erfolgt. Durch diese Ausbildung lassen sich ein Dämpfungspol unterhalb und ein Dämpfungspol oberhalb des Filterdurchlassbereiches erzielen, deren Abstand vom Durchlassbereich durch die Stärke der zusätzlichen Verkopplung, d. h. also im wesentlichen durch den Querschnitt des zusätzlichen Koppelelements--18--, eingestellt werden kann. Je nach der Lage der gewünschten Dämpfungspole können auch eine ungerade Anzahl von Resonatoren überbrückt werden.
Dabei können gleichphasig oder gegenphasig schwingende Abschnitte einander nicht unmittelbar benachbarter Resonatoren zusätzlich miteinander verkoppelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise einen Dämpfungspol entweder unterhalb oder oberhalb des Filterdurchlassbereiches zu erzielen. Je nach der Ausbildung der zusätzlichen Verkopplung lassen sich auch Dämpfungspole bei nicht reellen Frequenzen erzeugen, wodurch sich die Laufzeit eines das Filter durchlaufenden Signals beeinflussen lässt.
Im einzelnen ergeben sich durch den erfindungsgemässen Aufbau des Filters noch folgende Vorteile.
Das gezogene Halbzeug für Resonatoren und Koppelelemente lässt sich einfach und gleichmässig herstellen. Die tangentiale Verschweissung zweier runder Teile, deren Längsachsen zumindest annähernd senkrecht zueinander stehen, ergibt eine sehr gleichmässige Schweissstelle und damit eine sehr gleichmässige Verkopplung zwischen dem Koppelelement und den Resonatoren. Dadurch wird wieder Abgleicharbeit an den Koppelelementen eingespart oder unter Umständen ganz erübrigt. Da die Schweissung im Bereich der neutralen Faser erfolgt, werden durch den Schweissvorgang im Resonator keine für das Schwingungsverhalten massgebenden Zonen nachteilig beeinflusst. Die näherungsweise runden Resonatoren--3--haben den weiteren Vorteil, dass sie selbst bei sehr gedrängtem Aufbau sich nicht gegenseitig durch Luftschall unzulässig stören.
Die Querschnittsform der im Beispiel in Fig. 1 gezeigten Resonatoren wird durch Anschleifen von zunächst runden Stäben erzeugt. Durch die Abplattung--4--lassen sich die auch bei Resonatoren kreisförmigen Querschnitts infolge von Inhomogenitäten des Materials und des Querschnitts stets auftretenden zwei orthogonalen Eigenschwingungen auf einen definierten Abstand bringen, und somit eine eindeutige Orientierung der beiden Schwingungsebenen--19, 20-- erreichen. In der Praxis zeigt sich, dass die im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 nicht ausgenutzte Eigenschwingung --19-- einen Frequenzabstand von wenigstens einem Prozent gegenüber der ausgenutzten Schwingung--20-haben sollte bzw. ausreichend ausserhalb des Filterdurchlassbereiches liegen sollte.
Gegenüber der in Fig. 1 gezeichneten Lage können nämlich die Resonatoren um 900 um ihre Längsachse gedreht sein, wodurch sich die in Fig. 3 dargestellte Anordnung ergibt. In diesem Fall bilden die Abplattungen --4-- mit der Grundplatte--7--einen Winkel von 900. Sowohl bei einem Aufbau nach Fig. 1 als auch bei einem Aufbau nach Fig. 3 bilden die Abplattungen --4-- eine definierte Anlagefläche, die eine genaue Ausrichtung des Resonatoren beim Zusammenbau gestattet. Dadurch wird eine eindeutig reproduzierbare Anbringung des Koppelelements und der Haltedrähte erreicht. Die abgeplattete Querschnittsform lässt sich auch unmittelbar beim Ziehvorgang der für die Resonatoren-3, 3'- verwendeten Stäbe erzeugen.
Filter in der beschriebenen Form haben trotz der starken Unsymmetrie praktisch keine störenden Nebenwellen. Dazu trägt wesentlich die Verwendung solcher Endresonatoren bei, die über den longitudinalen Piezoeffekt zu Biegeschwingungen angeregt werden und die somit ausschliesslich auf Biegeschwingungen ansprechen, wie es im einzelnen für die Endresonatoren--3'--beschrieben ist.
Durch die gewählte Form des Filters lässt sich ein wesentlicher Teil der zu seiner Herstellung notwendigen Arbeiten in einem verhältnismässig einfachen Automaten verrichten. Dazu gehört das Anschweissen der Haltedrähte--6--, der Abgleich der aus Metall, insbesondere aus Stahl bestehenden Resonatoren, das Zusammenschweissen der Stahl-und Endresonatoren mit dem Koppeldraht-10-
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und das Einschweissen des Filtersystems in eine Grundplatte --7-- bzw. in ein Gehäuse.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektromechanisches Bandfilter mit mehreren mechanischen Biegeresonatoren, die aus mit einer Abplattung versehenen zylindrischen Stäben metallischen Materials bestehen und die derart angeordnet sind, dass ihre Längsachsen zueinander parallel verlaufen, und bei dem die einzelnen Resonatoren über ein Längsschwingungen ausführendes Koppelelement miteinander gekoppelt sind, das jeweils im Bereich eines Schwingungsbauches an den einzelnen Biegeresonatoren befestigt ist, und bei dem weiterhin zumindest die Endresonatoren mit elektrostriktiv wirkenden elektromechanischen Wandlerelementen versehen sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale : a) die einzelnen Biegeresonatoren (3, 3') sind über in den Schwingungsknoten (5) angreifende, auf Torsion beanspruchte Halteelemente (6) auf einer Grundplatte (7) befestigt ;
b) die Befestigung der Biegeresonatoren (3, 3') an der Grundplatte (7) erfolgt in der Weise, dass die an den Biegeresonatoren (3, 3') vorgesehenen Abplattungen (4) zur Grundplatte (7) parallel oder senkrecht verlaufen, und dass die Befestigungspunkte für das Koppelelement (10) in einer zu den Resonatoren tangentialen Ebene liegen ; c) das Koppelelement ist in Form eines durchgehenden Drahtes (10) ausgebildet, der senkrecht zu den Längsachsen (8) der Biegeresonatoren (3, 3') verläuft.
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Electromechanical belt filter
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Panel edges are attached to the individual panels. Apart from the fact that the attachment of the coupling elements requires additional effort because, on the one hand, the coupling elements have to be passed through holes provided in the plates and, on the other hand, because successive coupling elements are attached to opposite plate edges, an additional undesired coupling then occurs with this known filter when the individual plates have to be very closely spaced. In this case, in addition to the desired coupling via the coupling elements, a further coupling acts via the air space located between the individual plates.
Furthermore, electromechanical filters have become known through the Austrian patent specification No. 249119, the resonators of which work as flexural oscillators which are coupled to one another via coupling elements located in the region of the oscillation maxima. In these known filters, the individual resonators are provided with flattened areas in such a way that two mutually perpendicular natural bending vibrations arise in the resonators, which are coupled via the flattened areas to a predetermined extent in order to achieve the required filter bandwidth. As can be seen, even with a relatively small amount of flattening, a relatively strong coupling is obtained between the inherent flexural vibrations that are perpendicular to one another, which is particularly disturbing when implementing narrow-band filters.
In addition, a subsequent correction of the flattening also takes into account the frequency position of the natural vibrations excited in the resonators and there are also manufacturing problems when holding the filter on a base plate, since several natural vibrations also occur in the holding elements.
Furthermore, it has already become known, for example through Austrian patent specification No. 236061, to hold resonators of a mechanical filter that carry out bending vibrations in a housing or the like by means of coupling elements subjected to torsion.
The invention is based on the object of remedying the difficulties described in the introduction in a relatively simple manner. In particular, a way of constructing a mechanical filter is to be specified which can be produced largely automatically without a reduction in the transmission quality occurring; At the same time, the aim is to achieve the lowest possible specimen scatter, so that the effort required for filter matching remains as low as possible.
In the case of an electromechanical band filter with several mechanical bending resonators, which consist of cylindrical rods of metallic material provided with a flattening and which are arranged in such a way that their longitudinal axes run parallel to one another, and in which the individual resonators are coupled to one another via a coupling element that carries out longitudinal vibrations is attached to the individual bending resonators in the area of an antinode, and in which at least the end resonators are furthermore provided with electrostrictively acting electromechanical transducer elements, this object is achieved according to the invention by the combination of the following features: a) the individual bending resonators are over acting in the vibration nodes , Torsionally stressed retaining elements attached to a base plate;
b) The bending resonators are fastened to the base plate in such a way that the flattened areas provided on the bending resonators run parallel or perpendicular to the base plate, and the fastening points for the coupling element lie in a plane that is tangential to the resonators; c) the coupling element is designed in the form of a continuous wire which runs perpendicular to the longitudinal axes of the bending resonators.
In a relatively simple way, damping poles in the blocking range of the filter characteristic can be generated in such a way that at least one additional coupling element is attached to not directly adjacent bending resonators, which connects sections of these resonators that vibrate either in phase or in opposite phase.
As the investigations on which the invention is based have shown, with regard to the clarity of the oscillation forms that occur, it is beneficial if the dimensions of the flattening provided on the bending resonators are selected in such a way that the natural bending vibrations occurring perpendicular to the flattening and parallel to the flattening are at least about their frequency position differ one percent.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.
Fig. 1 shows schematically a mechanical filter, the resonators --3-- are designed as z} cylindrical rods of a metallic material. Steel with a relatively low temperature coefficient of frequency is particularly suitable as a material. The individual bars are with
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the flattened areas - 4 - face the base plate - 7 -. The end resonators - 3 '- are designed in the same way as the resonators --3--. To convert the electrical vibrations into mechanical vibrations or, conversely, the mechanical into electrical vibrations, the end resonators - 3 '- are provided with an electrostrictive transducer system, the mode of operation of which will be explained in detail later.
To couple the individual resonators, a continuous coupling wire - 10 - is provided, which in particular has a circular cross-section and which, in the region of an antinode - 11 - on the surface line - 9 - diametrically opposite the flattening - 4 - the bending resonators - 3 or. the end resonators - 3 '- is attached. A welded connection is particularly suitable for connecting the coupling wire 10 to the individual resonators. In Fig. 2, this particular structure is shown again in a side view, from which it can be seen that the coupling wire --10-- rests practically almost point-like on the resonators - 3 - so that the resonators are hindered for the oscillation process is practically not possible by the coupling element.
The flexural vibrations are excited in such a way that the individual resonators vibrate in the direction of the double arrow - 20 -, i.e. parallel to the base plate, so that the coupling element performs pure longitudinal vibrations. Because of the attachment of the coupling element in the vibration maximum, there is already a relatively strong coupling. In addition, the longitudinal coupler, since its coupling effect comes about through tension and pressure components, inherently acts as a firmly coupling coupling element, so that a comparatively strong coupling and thus a comparatively large bandwidth of the filter can be achieved with comparatively thin cross-sections of the coupling element.
Because of the small cross-section that is required for the coupling element, undesired secondary vibrations, such as bending or shear components, are practically not transmitted by the coupling element --10--, so that undesired secondary waves even then almost not to subsequent resonators or to the Filter output are forwarded if in individual resonators of the flexural oscillation deviating oscillation forms would occur, which claim the coupling element - 10 - in an oscillation form deviating from the longitudinal oscillation.
An electrostrictive, electromechanical converter system, as shown in the end resonators --3 '- also contributes to the absence of secondary waves. The end resonators - are for this purpose subdivided by blocks made of electrostrictive material such as lead ceramic --12, 12 ', 13 and 13'.
Between the blocks -12, 12 'and 13, 13' - there is a gap --14-- left along the neutral fiber. Furthermore, the blocks made of electrostrictively active material - 12, 12 ', 13, 13' - are provided with a pre-polarization in such a way that the blocks on one side of the neutral fiber move under the influence of an electric field in the direction of the longitudinal axis - 8 - while at the same time the blocks on the other side of the neutral fiber contract. In detail, the pre-polarization is chosen so that each block lying on the same side of the neutral fiber, viewed in the direction of the longitudinal axis of the resonator, is polarized in opposite directions.
This polarization is indicated by the arrows 15, 15 ', 16 and 16'. From the middle part of the
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The voltage applied to the input terminals 1 and 2 is between the middle part and the two outer ones via the holding wires made of metallic material - 6
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Applying an alternating voltage to the connection terminals - 1 and 2 - in one half-wave, because of the oppositely directed pre-polarization, for example, the blocks - 12 and 12 '- are expanded and at the same time the blocks - 13 and 13' - are drawn together.
In the next half-wave of the electrical alternating voltage, this process is reversed, so that the final resonator -3 'connected to the input terminals --1 and 2-- always executes pronounced flexural vibrations when its natural resonance frequency corresponds to the frequency of the applied alternating voltage . These flexural vibrations are transmitted through the coupling element - 10 - to the following resonators --3 - and finally reach the
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Output terminals-1 ', 2' - facing end resonator - 3 '-. This second end resonator has the same structure as the input resonator.
Because of the flexural vibrations carried out by the second end resonator, the electrostrictive transducer elements provided in it are subjected to expansions and shortenings, so that an electrical alternating voltage is generated between the central part and the two outer parts, which is taken off as output alternating voltage at the output terminals - 1 'and 2' can.
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just like the actual coupling element --10-- is attached to the surface line - 9 - diametrically opposite the flattening --4-- on the resonators.
In the exemplary embodiment in FIG. 1, the additional coupling element - 18 - is attached in such a way that an even number of resonators is bridged and that it is attached to sections of two resonators that are not directly adjacent that vibrate in opposite phase. With this design, a damping pole below and a damping pole above the filter pass-through area can be achieved, the distance of which from the pass-through area is determined by the strength of the additional coupling, ie. H. thus can be set essentially by the cross section of the additional coupling element - 18 -. Depending on the position of the desired damping poles, an uneven number of resonators can also be bridged.
Sections of resonators that are not directly adjacent to one another can additionally be coupled to one another here in phase or in opposite phase. In this way it is possible, for example, to achieve a pole of attenuation either below or above the filter passage area. Depending on the design of the additional coupling, attenuation poles can also be generated at non-real frequencies, whereby the transit time of a signal passing through the filter can be influenced.
In particular, the structure of the filter according to the invention results in the following advantages.
The drawn semi-finished product for resonators and coupling elements can be easily and uniformly produced. The tangential welding of two round parts, the longitudinal axes of which are at least approximately perpendicular to one another, results in a very uniform weld point and thus a very uniform coupling between the coupling element and the resonators. As a result, adjustment work on the coupling elements is again saved or, under certain circumstances, completely unnecessary. Since the welding takes place in the area of the neutral fiber, the welding process in the resonator does not adversely affect any zones that are decisive for the vibration behavior. The approximately round resonators - 3 - have the further advantage that they do not interfere inadmissibly with one another through airborne noise, even with a very compact structure.
The cross-sectional shape of the resonators shown in the example in FIG. 1 is produced by grinding initially round rods. Due to the flattening - 4 - the two orthogonal natural oscillations that always occur even in resonators with a circular cross section due to inhomogeneities in the material and the cross section can be brought to a defined distance, and thus a clear orientation of the two oscillation planes - 19, 20 - to reach. In practice, it has been shown that the natural oscillation --19-- which is not used in the exemplary embodiment in FIG. 1 should have a frequency difference of at least one percent compared to the used oscillation --20- or should be sufficiently outside the filter passband.
Compared to the position shown in FIG. 1, the resonators can namely be rotated by 900 about their longitudinal axis, which results in the arrangement shown in FIG. 3. In this case, the flattenings --4-- form an angle of 900 with the base plate - 7 -. Both in a structure according to FIG. 1 and in a structure according to FIG. 3, the flattenings --4-- form one defined contact surface that allows precise alignment of the resonators during assembly. This achieves a clearly reproducible attachment of the coupling element and the retaining wires. The flattened cross-sectional shape can also be produced directly during the drawing process of the rods used for the resonators 3, 3 ′.
Filters in the form described have practically no disturbing secondary waves, despite the strong asymmetry. The use of such end resonators, which are excited to flexural vibrations via the longitudinal piezo effect and which therefore respond exclusively to flexural vibrations, as described in detail for the end resonators - 3 '- makes a significant contribution to this.
Due to the selected shape of the filter, a substantial part of the work necessary for its manufacture can be carried out in a relatively simple machine. This includes welding the retaining wires - 6 -, aligning the resonators made of metal, especially steel, welding the steel and end resonators together with the coupling wire-10-
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and welding the filter system into a base plate --7-- or into a housing.
PATENT CLAIMS:
1. Electromechanical band filter with several mechanical bending resonators, which consist of cylindrical bars of metallic material provided with a flattening and which are arranged in such a way that their longitudinal axes run parallel to one another, and in which the individual resonators are coupled to one another via a coupling element that executes longitudinal vibrations, each of which is attached to the individual bending resonators in the area of an antinode, and in which at least the end resonators are furthermore provided with electrostrictive electromechanical transducer elements, characterized by the combination of the following features: a) the individual bending resonators (3, 3 ') are connected to the vibration nodes ( 5) engaging retaining elements (6) subjected to torsion are attached to a base plate (7);
b) the bending resonators (3, 3 ') are fastened to the base plate (7) in such a way that the flattened areas (4) provided on the bending resonators (3, 3') run parallel or perpendicular to the base plate (7), and that the fastening points for the coupling element (10) lie in a plane tangential to the resonators; c) the coupling element is designed in the form of a continuous wire (10) which runs perpendicular to the longitudinal axes (8) of the bending resonators (3, 3 ').
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