DE1250569B - Mechanisches Filter, das mehrere rechteckfor mige Resonanzkorper aufweist - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H03h

Deutsche Kl.: 21 g - 34

Nummer: 1 250 569

Aktenzeichen: T 18889IX d/21 g

Anmeldetag: 24. August.

Auslegetag: 21. September 1967

Die Erfindung utiriift ein mechanisches Filter, das mehrere rechteckförmige Resonanzkörper aufweist.

Ziel der Erfindung ist es, die Herstellungsschwierigkeiten, die bei hohen Frequenzen bei den bekannten Filtern mit mehreren longitudinal oder torsional schwingenden Resonatoren auftreten, zu umgehen. Bei diesen bekannten Filtern weisen die Resonatoren eine charakteristische Größe von einer halben Wellenlänge der mechanischen Schwingung auf, so daß bei hohen Frequenzen wegen der Kleinheit der Bauelemente Schwierigkeiten beim Zusammenbau der Filter auftreten.

Nun ist es bekannt, daß sich beispielsweise Quarzplatten zu sehr hochfrequenten Dickenscherschwingungen erregen lassen, wobei lediglich die Dicke frequenzbestimmend ist und Höhe und Breite der Resonanzkörper beliebig groß sein können.

Es sind auch bereits mechanische Filter bekanntgeworden, die mit zu Dickenscherschwingungen erregten Quarzkristallen als Resonatoren arbeiten.

So ist beispielsweise durch die deutsche Patentschrift 755 220 ein Hochfrequenzfilter bekannt, das aus zwei mit ihren ebenen Flächen aufeinanderliegenden, zu Dickenscherschwingungen erregten Kristallplatten besteht, die zur elektrischen Abschirmung durch einen Metallschirm voneinander getrennt sind. Eine ähnliche Anordnung, bei der zwei oder mehr in parallelen Ebenen liegende plattenförmige Resonatoren verwendet werden, die zur Unterdrückung von Nebenwellen in bestimmter Weise dimensioniert sind, ist durch die deutsche Patentschrift 912 709 bekannt.

Die USA.-Patentschrift 2 358 087 beschreibt eine mechanische Filteranordnung, bei der longitudinal schwingende piezoelektrische Elemente, die hintereinander in einer Ebene liegen und von einem geschlossenen Gehäuse umgeben sind, dur^gh ein^jie umgebendes gasförmiges Medium miteinander verkoppelt werden.

Durch die USA.-Patentschrift 2 859 416 ist schließlich ein mechanisches Filter, bestehend aus mehreren rechteckförmigen Resonanzkörpern, bekannt, bei dem die Resonatoren in einer einzigen Ebene angeordnet sind, wobei sie ihre Schmalseite einander zuwenden. Die Resonanzkörper sind bei diesem bekannten Filter mit Hilfe von durchlaufenden Drähten gekoppelt.

Das erfindungsgemäße mechanische Filter ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender, an sich bekannter Maßnahmen:
a) die Resonatoren sind für die Anregung von Dickenscherschwingungen bemessen;

Mechanisches Filter, das mehrere rechteckförmige Resonanzkörper aufweist

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Dr. Manfred Börner, Ulm/Donau

b) die Resonatoren sind in einer einzigen Ebene angeordnet und mit Hilfe von durchlaufenden Drähten gekoppelt.
Es erzielt durch die zweckmäßige Kombination der an sich bekannten Merkmale bekannter Filteranordnungen mehrere wesentliche Vorteile: So ermöglichen die durchlaufenden Drähte als Koppelelemente eine sehr einfache Herstellbarkeit. Neben dem an sich schon bekannten Vorteil der Dickenscherschwinger, bei sehr hohen Frequenzen noch eine technisch realisierbare Größe zu besitzen, ermöglicht die erfindungsgemäße Filteranordnung es sehr einfach, vorteilhafte, elektromechanische Wandler an den Filterkörper zu koppeln. Bei den sehr hohen Frequenzen, bei welchen die Filteranordnung vorzugsweise Verwendung finden soll, haben sich im wesentlichen Quarzschwinger als elektromechanische Wandler bewährt. Um diese Quarzschwinger für diese hohen Frequenzen aber genügend niederohmig herzustellen — da sonst die Gefahr der zu hohen Abstrahlung und damit das Übersprechen vom Eingang zum Ausgang des Filters besteht —, müssen die elektrisch leitenden Beläge im Verhältnis zur Schwingkörpergröße groß sein. Gerade diese Forderung läßt sich aber bei den elektronisch anischen Wandlern für das erfindungsgemäße Filter, wie nachstehend noch näher erläutert wird, sehr einfach realisieren.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Filters, die sich aus seiner flächenhaften Ausbildung ergeben, sind die sehr günstige Form für den Einsatz in mikrominiaturisierten Schaltungen und die gute elektrische Abschirmung der flachen elektromechanischen Wandler gegeneinander durch die zwischen ihnen liegenden mechanischen Resonatoren.

Nachstehend sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der F i g. 1 und 2 näher erläutert werden.

709 646/279

Claims (3)

In dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 werden quaderförmige Resonatoren verwendet, die über longitudinal schwingende Koppelleitungen miteinander und mit den Wandlerelementen verkoppelt sind. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Resonatoren 1 und 2 verwendet. Zur Umwandlung der elektrischen in mechanische Energie und umgekehrt sind zwei Wandler 3 und 4 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß als Wandler die für hohe Frequenzen geeigneten Quarzschwinger Verwendung finden. Durch geeignetes Schneiden der Quarzkristalle in bezug auf die Kristallebenen kann man erreichen, daß die Quarzwandler ebenfalls in Dickenscherschwingungen schwingen. Die Beläge der beiden Wandler 3 und 4, von denen jeweils nur die oberen sichtbar sind, sind schraffiert dargestellt. An ihnen sind die Eingangs- und Ausgangsklemmen befestigt. Zur Verkopplung der Wandler mit den Resonatoren und der Resonatoren untereinander sind Drähte 5, 6, 7 und 8 vorgesehen, die hier longitudinal schwingen und an den Ecken der Wandler sowie an den Resonatoren befestigt sind. Während die Befestigung der Koppeldrähte an den Resonatoren zweckmäßig durch Punktschweißung erfolgt, sind im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 die Koppeldrähte mittels eines Klebers, insbesondere eines aushärtbaren Klebers an den Elektroden der Wandler befestigt. Dadurch wird vermieden, daß die Wandler über die Koppelglieder und Resonatoren kurzgeschlossen werden. Der Kurzschluß der Wandler kann aber auch dadurch vermieden werden, daß auf jeder Seite des Quarzwandlers zwei elektrisch voneinander getrennte Beläge vorgesehen sind, wobei an einem der Beläge einer Seite die Koppeldrähte angeschweißt sind und am anderen der elektrische Anschluß befestigt ist. Wie die Dickenscherschwingung aussieht, kann man an dem Resonator 1 erkennen, dort ist die eine Extremlage der Scherschwingung gestrichelt eingezeichnet. Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen mechanischen Filters zeigt die F i g. 2. Hier sind die in Dickenscherschwingung erregten Resonatoren über eine Biegekopplung miteinander verbunden. Die Resonatoren sind hier mit 9 und 10, die Wandler mit 11 und 12 bezeichnet. Die Extremlage der Dickenscherschwingung wird durch die gestrichelt gezeichneten Konturen des Resonators 9 veranschaulicht. Genauso schwingen der Resonator 10 und die Wandlern und 12. Zur Verkopplung der Resonatoren untereinander und mit den Wandlern sind hier ebenso wie im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 an den einzelnen Elementen befestigte Koppeldrähte 13, 14, 15 und 16 vorgesehen. Im-Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der Fig. 1 übertragen diese Koppeldrähte die Schwingungen von dem Wandler zu den Resonatoren, aber nicht longitudinal, sondern in Form einer Biegeschwingung. Die Kopplung zwischen den Resonatoren und den Wandlern kann im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen igemäß Fig. 1 auch über weniger als vier ίο Koppeldrähte erfolgen. An Stelle der beschriebenen und dargestellten Schwingungsmoden für die Kopplung können auch andere Koppelelemente, beispielsweise auch torsionale Koppelelemente, bei geeigneter Anordnung Verwendung finden. Desgleichen können auch andere Wandler, beispielsweise Ferritwandler, vorgesehen sein. Die Resonatorform ist nicht auf die Quaderform beschränkt, beispielsweise können die Resonatoren auch die an sich bekannte Form einer Linse aufweisen. Als Material für die Resonatoren kommt insbesondere Metall, Keramik oder Quarz in Frage. Patentansprüche:

1. Mechanisches Filter, das mehrere rechteckförmige Resonanzkörper aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, an sich bekannter Maßnahmen:

a) die Resonatoren (1, 2 bzw. 9, 10) sind für die Anregung von Dickenscherschwingungen bemessen;

b) die Resonatoren (1, 2 bzw. 9, 10) sind in einer einzigen Ebene angeordnet und mit Hilfe von durchlaufenden Drähten (5 bis 8 bzw. 13 bis 16) gekoppelt.

2. Mechanisches Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchlaufenden Drähte (13 bis 16) zu Biegeschwingungen anregbar sind.

3. Mechanisches Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchlaufenden Drähte (5 bis 8) zu Longitudinalschwingungen anregbar sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 755 220, 912 709;
schweizerische Patentschrift Nr. 277 467;
USA.-Patentschriften Nr. 2 358 087, 2 859 416;
Rint, »Handbuch für Hochfrequenz- und Elektro-Techniker«, II. Band, 1953;

»The Bell System Journal«, Vol. XXII, Nr. 2, S. 178 bis 223, Juli 1943.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 648/279 9.67 G Bundesdruckerei Berlin