DE1241920B

DE1241920B - Aus mechanisch angeregten und mechanisch gekoppelten Torsionsschwingungen ausfuehrenden Resonatoren aufgebautes Filter kleinen Raumbedarfs

Info

Publication number: DE1241920B
Application number: DE1960S0067813
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Eugen Traenkle
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-03-30
Filing date: 1960-03-30
Publication date: 1967-06-08

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03h

Deutsche KL: 21g-34

Nummer: 1241920

Aktenzeichen: S 67813IX d/21 g

Anmeldstag: 30. März 1960

Auslegetag: 8. Juni 1967

Die Erfindung betrifft ein aus mechanisch angeregten und mechanisch gekoppelten, Torsionsschwingungen ausführenden Resonatoren aufgebautes Filter mit kleinem Raumbedarf und mit relativ tiefer Resonanzfrequenz.

Mechanische Filter werden besonders in der Nachrichtentechnik, z. B. in der Trägerfrequenztechnik angewendet, um besonders erwünschte Frequenzen aus einem Frequenzspektrum auszusieben und weiter zu übermitteln.

Derartige mechanische Filter sind in bekannter Weise aus Resonatorkörpern aufgebaut, die eine bestimmte Resonanzfrequenz haben. Falls mehrere solche Resonatorkörper erforderlich sind, werden diese, wie ebenfalls bekannt, miteinander durch besondere Kopplungselemente gekoppelt und durch magnetostriktive oder piezoelektrische Schwingungserzeuger zu mechanischen Schwingungen angeregt. In der gleichen Weise kann dann bekanntermaßen die besondere Resonanzfrequenz wieder durch solche magnetostriktive oder piezoelektrische Elemente in elektrische Energie umgewandelt und weitergeleitet werden.

Der Nachteil solcher mechanischer Bauelemente besteht darin, daß sie einen großen Raumbedarf haben und ihre Resonanzfrequenz, d. h. ihre Filtereigenschaften, ganz von den mechanischen Bedingungen, z. B. den Abmessungen der Resonatorkörper abhängig sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisches Filter der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das bei vorgegebenen Abmessungen eine tiefere Resonanzfrequenz hat bzw. bei vorgegebener Resonanzfrequenz nur einen geringen Raum beansprucht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das aus mechanisch angeregten und mechanisch gekoppelten, Torsionsschwingungen ausführenden Resonatoren aufgebaute Filter erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren die Form langgestreckter Rahmen aufweisen.

Es hat sich nämlich herausgestellt, daß solche Rahmen besonders günstige Eigenschaften besitzen, weil ihre Torsionssteifigkeit (Drillungswiderstand) besonders gering ist.

Diese geringe Torsionssteifigkeit wird dadurch erzielt, daß der Querschnitt dieser Resonatorkörper entsprechend gewählt wird. Bei besonders günstigen Querschnittsformen gegenüber durch andere Querschnittsform charakterisierte Resonatorkörper gleieher Querschnittsfläche kann ein geringerer Raumbedarf erreicht werden. Verzichtet man auf den Aus mechanisch angeregten und mechanisch
gekoppelten Torsionsschwingungen ausführenden Resonatoren aufgebautes Filter
kleinen Raumbedarfs

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:

DipL-Phys. Eugen Tränkle, München

Vorteil eines geringeren Raumbedarfes, dann können die nach der Erfindung hergestellten mechanischen Filter bei gleichem Raumbedarf eine gegenüber derartigen bekannten Anordnungen entsprechend niedrigere Resonanz- und damit Betriebsfrequenz aufweisen. Der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen mechanischen Filter ist dadurch ohne größeren Raumbedarf beträchtlich erhöht.

Im einzelnen sieht die Erfindung vor, daß die geringe Torsionssteifigkeit durch eine rechteckige oder flachelliptische Querschnittsfläche der Rahmenstäbe der Resonatorkörper erzielt wird. Nach der Erfindung werden die langgestreckten Rahmen eines solchen Querschnitts durch an sich bekannte Kopplungselemente, z. B. Drähte, Bolzen oder Streifen, miteinander gekoppelt, um die Resonanzbedingungen zu verbessern. Die Resonatorkörper sind dabei entweder nebeneinander oder ineinandergeschachtelt angeordnet, so daß die Resonatorkörper mit den Kopplungselementen ein mechanisches, schwingungsfähiges System bilden. Die Kopplungselemente werden vorzugsweise an Stellen großer Schwingungsamplitude der Resonatoren mit diesen mechanisch verbunden.

Die Figuren stellen einige Beispiele der Erfindung dar.

In F i g. 1 ist ein Resonator 1 geringer Torsionssteifigkeit dargestellt, der in Form eines langgestreckten Rahmens mit rechteckförmigem Querschnitt der Rahmenschenkel ausgebildet ist. Die Längsseite 2 ist bedeutend größer als die Breitseite 3.

F i g. 2 zeigt den Querschnitt der Rahmenstäbe eines in F i g. 1 dargestellten Resonators als Rechteck.

F i g. 3 zeigt den flachelliptischen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Resonators.

709 589/297

Claims

F i g. 4 zeigt die Anordnung mehrerer Resonatorrahmen 1 und ihrer gegenseitigen Kopplung durch draht- bzw. bolzenförmige Kopplungselemente 4. In F i g. 5 sind im Schnitt Resonatoren 1 mit schleifenförmigen Kopplungselementen (5) dargestellt. In der F i g. 6 ist ein Resonatorsystem angegeben, das aus in einer Ebene ineinandergeschachtelten rahmenförmigen Resonatoren 6 und den an ihren Eckpunkten miteinander mechanisch verbundenen bandförmigen Kopplungselementen 4 aufgebaut ist. Die F i g. 7 zeigt als Beispiel die Anordnung eines Schwingungserzeugers, der mit einem Resonator verbunden ist. Der Torsionsschwinger 7, der durch ein permanentes Gleichfeld 8 (s. Pfeilrichtung) und ein magnetisches Wechselfeld 9 zu mechanischen Torsionsschwingungen erregt wird, überträgt diese Schwingungen durch die bolzenförmigen Kopplungselemente 4 auf den Resonator 1. Die Schwingungsrichtung ist durch Pfeile 10 angegeben. F i g. 8 zeigt die Schwingungserregung eines erfindungsgemäß aufgebauten mechanischen Resonatorsystems mittels magnetostriktiver Längsschwinger 11, deren Bewegungsrichtung durch Pfeile 12 dargestellt ist. Die Resonatorplatten 1 sind durch drahtförmige Elemente 4 verbunden. F i g. 9 zeigt die schematische Anordnung des gesamten mechanischen Filters. Die elektrische Energie wird am Eingang £ durch einen magnetostriktiven oder piezoelektrischen Schwingungserzeuger I in mechanische Schwingungen umgewandelt und auf das Resonatorsystem II übertragen. Von dort wird die Resonatorfrequenz mittels magnetostriktiver oder piezoelektrischer Elemente III wieder abgegriffen und in Form elektrischer Energie am Ausgang A auf die abgehende Leitung wieder abgegeben. Patentansprüche:

1. Aus mechanisch angeregten und mechanisch gekoppelten, Torsionsschwingungen ausführenden Resonatoren aufgebautes Filter kleinen Raumbedarfs, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren die Form langgestreckter Rahmen aufweisen.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenstäbe einen rechteckigen Querschnitt aufweisen.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenstäbe einen elliptischen Querschnitt aufweisen.

4. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren hintereinander aufgebaut sind.

5. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren in einer Ebene ineinandergeschachtelt angeordnet sind (F i g. 8).

6. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Resonatoren verbindenden Kopplungselemente an den Stellen größter Schwingungsamplitude der Resonatoren mit diesen verbunden sind.

7. Filter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungselemente aus Drähten, Bändern oder Bolzen bestehen.

8. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schwingungsanregung der Resonatoren magnetostrictive oder piezoelektrische Anregungselemente mit dem Resonatorsystem mechanisch verbunden sind.

9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anregungselemente an Stelle großer Schwingungsamplitude der Resonatoren mit diesem verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 1 933 306, 2 184 321,
2 607 216, 2 647 948,2 518 311;

französische Patentschrift Nr. 1105 963;
Sass und Bouche, »Dubbels Taschenbuch für den Maschinenbau«, 11. Auflage, Bd. I, 1953, S. 377/378;

»The Marconi Review«, Vol. XXII Nr. 134, S. 119 bis 143;

»Hochfrequenztechnikund Elektroakustik«, Bd.56, Heft 3, S. 65 bis 87;

A. und W. Föppl, »Drang und Zwang«, 2. Band, 3. Auflage 1944, S. 74.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 589/297 S. 67 @ Bundesdruckerei Berlin