DE1254262B - Ultrasonic delay line - Google Patents
Ultrasonic delay lineInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. Cl..Int. Cl ..
Hü3iiHü3ii
Deutsche KL: 21g-34German KL: 21g-34
Nummer: 1254262Number: 1254262
Aktenzeichen: T 29787IX d/21 gFile number: T 29787IX d / 21 g
Anmeldetag: 13. November 1965Filing date: November 13, 1965
Auslegetag: 16. November 1967Opened on: November 16, 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschallverzögerungsleitung mit einem vorzugsweise stabförmigen, ultraschalleitenden Körper und einem elektrischen Eingangs- und Ausgangselement, die als mit dem ultraschalleitenden Körper fest verbundene Elektro-Ultraschallwandler ausgebildet sind.The invention relates to an ultrasonic delay line with a preferably rod-shaped, ultrasound-conductive body and one electrical input and output element that is firmly connected to the ultrasound conductive body Electro-ultrasonic transducers are formed.
Aus dem Buch »Introduction to RADAR SYSTEMS« von Merril I. Skolnik der McGraw-Hill Book Company, Ausgabe 1962, insbesondere S. 119 und 120, sind Ultraschallverzögerungsleitungen bekannt, deren Verzögerungsmedium aus Glas besteht und deren Elektro-Ultraschallwandler aus piezoelektrischen Kristallen bestehen. Die Elektro-Ultraschallwandler dienen zur Umwandlung von elektrischer Energie in Ultraschallenergie und umgekehrt und werden nachfolgend kurz Wandler genannt. From the book "Introduction to RADAR SYSTEMS" by Merril I. Skolnik of McGraw-Hill Book Company, 1962 edition, particularly pp. 119 and 120, are ultrasonic delay lines known whose delay medium consists of glass and whose electro-ultrasonic transducer is made of piezoelectric crystals exist. The electro-ultrasonic transducers are used to convert electrical energy into ultrasonic energy and vice versa and are referred to below as converters for short.
Wandler der vorbeschriebenen Art, insbesondere piezoelektrische Wandler besitzen im allgemeinen ein unter anderem durch die Bauweise und die Abmessungen bedingtes eingeprägtes Frequenzverhalten, das dem Frequenzverhalten eines Schwingkreises ähnlich ist. Das bedeutet, sie besitzen eine ausgeprägte Eigenresonanz. Zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades ist es erforderlich, Verzögerungsleitungen mit Wandlern, zumindest in der Nähe der Eigenresonanzfrequenz der Wandler zu betreiben.Transducers of the type described above, in particular piezoelectric transducers, generally have an impressed frequency behavior due to the construction and the dimensions, which is similar to the frequency behavior of a resonant circuit. That means they have a distinct Natural resonance. To achieve good efficiency it is necessary to have delay lines with converters, at least in the vicinity of the To operate the natural resonance frequency of the converter.
Für viele Zwecke ist es erwünscht, daß Ultraschallverzögerungsleitungen bei einem großen Frequenzband betrieben werden können. Diese Forderung steht im Gegensatz zu dem ausgeprägten Resonanzverhalten der Wandler. So ist es bereits bekannt, an die Wandler der Verzögerungsleitung elektrische Schwingkreise anzukoppeln, die zusammen mit dem Wandler Bandfilterkreise bilden.For many purposes it is desirable to have ultrasonic delay lines can be operated at a large frequency band. This requirement is in contrast to the pronounced resonance behavior of the converters. So it is already known to couple electrical resonant circuits to the converter of the delay line, which together form band filter circles with the converter.
Dadurch wird die Durchlaßkurve der an die Verzögerungsleitung angekoppelten Eingangs- bzw. Ausgangsschaltungen breitbandiger gemacht. Die der Verzögerungsleitung eingeprägte Durchlaßkurve wird durch diese bekannten Schaltungsmaßnahmen jedoch nicht nennenswert beeinflußt. Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine neuartige Ultraschallverzögerungsleitung vorzusehen, deren eingeprägte Durchlaßkurve eine vergrößerte Breitbandigkeit aufweist. This determines the transmission curve of the input and output circuits coupled to the delay line made broadband. The transmission curve impressed on the delay line becomes not significantly influenced by these known circuit measures. The invention makes set itself the task of developing a new type of ultrasonic delay line to be provided whose embossed transmission curve has an increased broadband.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zwecks Erzielung einer vergrößerten Übertragungsbandbreite die Eigenresonanzfrequenzen der Wandler voneinander abweichen.According to the invention it is proposed that, in order to achieve an enlarged transmission bandwidth, the natural resonance frequencies of the transducers differ from each other.
Es hat sich gezeigt, daß man die Ubertragungsbandbreite einer Ultraschallverzögerungsleitung wesentlich vergrößern kann, wenn man als Eingang UltraschallverzögerungsleitungIt has been shown that the transmission bandwidth of an ultrasonic delay line is essential can enlarge if one uses ultrasonic delay line as input
Anmelder:Applicant:
TelefunkenTelefunken
Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3Patentverwertungsgesellschaft mb H.,
Ulm / Danube, Elisabethenstr. 3
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Johannes Ritter,
Herrlingen bei Ulm/Donau;
Helmut Probst, Ulm/DonauNamed as inventor:
Dipl.-Ing. Johannes Ritter,
Herrlingen near Ulm / Danube;
Helmut Probst, Ulm / Danube
und Ausgang einer Ultraschallverzögerungsleitung Wandler vorsieht, die voneinander abweichende Re-and output of an ultrasonic delay line provides transducers, which differ from each other
ao sonanzfrequenzen besitzen. Dabei soll die Resonanzfrequenz des einen Wandlers auf der einen Seite und die Resonanzfrequenz des anderen Wandlers auf der anderen Seite der Mittenfrequenz des gewünschten, zu übertragenden Frequenzbandes liegen. Selbstverständlich dürfen die Resonanzfrequenzen der beiden Wandler nicht zu weit voneinander entfernt liegen, sondern die Resonanzfrequenz der beiden Wandler sind zweckmäßig derart aufeinander abzustimmen, daß sich ihre Resonanzkurven bis zu einem gewissen Grad überlappen. Es ist dabei aber zu beachten, daß durch die Verbindung der Wandler mit dem ultraschalleitenden Körper eine Dämpfung der Wandler auftritt, wodurch die Resonanzkurven der Wandler bereits abgeflacht werden, so daß die Resonanzkurve eines mit einer Verzögerungsleitung verbundenen Wandlers im allgemeinen flacher und damit breitbandiger ist als die Resonanzkurve eines Wandlers alleine.ao possess sonance frequencies. The resonance frequency of one transducer should be on the one hand and the resonance frequency of the other transducer on the other side of the center frequency of the desired one, frequency band to be transmitted. Of course, the resonance frequencies of the both transducers are not too far apart, but rather the resonance frequency of the two Converters are expediently coordinated with one another in such a way that their resonance curves are up to overlap to some extent. It should be noted, however, that the connection of the converter with the ultrasound conductive body a damping of the transducer occurs, whereby the resonance curves the transducer will already be flattened, making the resonance curve of one with a delay line connected transducer is generally flatter and thus broader than the resonance curve of a Converter alone.
Eine gemäß der Erfindung aufgebaute Verzögerungsleitung kann beispielsweise bei einer Mittenfrequenz von 4 MHz eine Bandbreite von etwa 2 MHz aufweisen.A delay line constructed according to the invention can, for example, be at a center frequency of 4 MHz have a bandwidth of about 2 MHz.
An Hand der in den F i g. 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wird der Erfindungsgegenstand nachfolgend näher erläutert.On the basis of the FIGS. 1 and 2 illustrated preferred embodiments of the present Invention, the subject matter of the invention is explained in more detail below.
Die F i g. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Ultraschallverzögerungsleitung. Der ultraschalleitende Körperl, der vorzugsweise aus einem Glas oder einem Ferrit besteht, weist an seinen Enden Wandler 3 und 4 auf. Als ultraschalleitender Körper können auch in einem Gehäuse befindlicheThe F i g. 1 schematically shows a cross section through an ultrasonic delay line. The ultrasound conductive one Body, which preferably consists of a glass or a ferrite, has on its End transducers 3 and 4. As an ultrasound conductive body can also be located in a housing
709 688/329709 688/329
2020th
flüssige Materialien, ζ. Β. Quecksilber, Anwendung finden. Die Wandler 3 und 4 sind vorzugsweise als piezoelektrische Wandler ausgebildet und sind, z. B. durch Löten, fest mit dem ultraschalleitenden Körper 1 verbunden. Die Wandler können auch magnetostriktiv ausgebildet sein. Der Wandler 4 besitzt die elektrischen Eingangsklemmen für' die Eingangsspannung U1 und der Wandler 3 die Klemmen für die Ausgangsspannung U2. Bevorzugt wird die gesamte Verzögerungsleitung in eine Vergußmasse 2, die gestrichelt dargestellt ist, eingebettet. Diese Vergußmasse besteht zweckmäßig aus einem Kunstharz.liquid materials, ζ. Β. Mercury, find application. The transducers 3 and 4 are preferably designed as piezoelectric transducers and are, for. B. firmly connected to the ultrasound conductive body 1 by soldering. The transducers can also be designed to be magnetostrictive. The converter 4 has the electrical input terminals for the input voltage U 1 and the converter 3 has the terminals for the output voltage U 2 . The entire delay line is preferably embedded in a potting compound 2, which is shown in dashed lines. This potting compound expediently consists of a synthetic resin.
In F i g. 2 ist ein Diagramm dargestellt, auf deren Abszisse die Frequenz/ und auf deren Ordinate das Verhältnis der Ausgangsspannung CZ2 zur Eingangsspannung U1 dargestellt ist. :l In Fig. 2 shows a diagram with the frequency on the abscissa and the ratio of the output voltage CZ 2 to the input voltage U 1 on the ordinate. : l
Die Mittenfrequenz des zu übertragenden Frequenzbandes ist mit fm, die untere Grenzfrequenz mit fgu und die obere Grenzfrequenz mit fgo bezeichnet. The center frequency of the frequency band to be transmitted is designated with fm, the lower limit frequency with fgu and the upper limit frequency with fgo .
Um nun ein derart breites, durch die Grenzfrequenzen fgu und fgo bestimmtes Frequenzband übertragen zu können, sind gemäß der Erfindung die Grenzfrequenzen der beiden Wandler 3 und 4 gegeneinander versetzt, und zwar in der Weise, daß die Resonanzfrequenz /4 des Wandlers 4 links der Grenz- ' frequenz fm und die Resonanzfrequenz /3 des Wandlers 3 rechts der Grenzfrequenz fm liegt.In order to be able to transmit such a wide frequency band determined by the cutoff frequencies fgu and fgo , according to the invention the cutoff frequencies of the two transducers 3 and 4 are offset from one another in such a way that the resonance frequency / 4 of the transducer 4 is on the left of the limit - 'frequency fm and the resonance frequency / 3 of the transducer 3 is to the right of the cutoff frequency fm .
Mit α ist ein höchst zulässiger Spannungsabfall bezeichnet, der üblicherweise auf einen Wert von 3 db genormt ist. Durch diesen zulässigen Spannungsabfall sind die Grenzfrequenzen fgu und fgo bestimmt. A maximum permissible voltage drop is designated by α , which is usually standardized to a value of 3 db. The limit frequencies fgu and fgo are determined by this permissible voltage drop.
Bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Resonanzfrequenzen /3 und /4 der beiden Wandler so weit auseinandergelegt, daß die Übertragungskurve 21 im Bereich der Mittenfrequenz bereits eine Einsattelung 22 aufweist. Würde man die beiden Resonanzfrequenzen /3 und /4 noch weiter auseinanderlegen, so würde die Einsattelung 22 noch tiefer werden und unter den zulässigen Wert von 3 db Spannungsabfall absinken. Im allgemeinen wird eine solch starke Einsattelung nicht erwünscht sein. Legt man die Resonanzfrequenz /3 und /4 der beiden Wandler etwas dichter aneinander, so kann man diese Einsattelung 22 vollständig zum Verschwinden bringen bzw. statt der Einsattelung eine Erhöhung der Ubertragungskurve 21 im Bereich der Mittenfrequenz/m erreichen, allerdings wird dadurch die ausnutzbare Ubertragungsbandbreite eingeengt werIn the case of the one shown in FIG. 2, the two resonance frequencies / 3 and / 4 of the two transducers are so far apart that the transmission curve 21 already has a dip 22 in the area of the center frequency. If the two resonance frequencies / 3 and / 4 were to be separated even further, the depression 22 would become even deeper and drop below the permissible value of 3 db voltage drop. In general, such a strong dip will not be desirable. If the resonance frequency / 3 and / 4 of the two transducers is placed somewhat closer to one another, this depression 22 can be made to disappear completely or, instead of the depression, an increase in the transmission curve 21 in the range of the center frequency / m can be achieved, but this increases the usable transmission bandwidth constricted who
40 den, d. h., die Grenzfrequenzen fgu und fgo werden sich einander nähern. 40 den, that is, the cutoff frequencies fgu and fgo will approach each other.
Claims (8)
»Electronics«, Bd. 22, Nr. 7, Juli 1949, S. 96 bis 100; 45 Publications considered:
Electronics, Vol. 22, No. 7, July 1949, pp. 96-100;
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1965T0029787 DE1254262B (en) | 1965-11-13 | 1965-11-13 | Ultrasonic delay line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1965T0029787 DE1254262B (en) | 1965-11-13 | 1965-11-13 | Ultrasonic delay line |
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|---|---|
| DE1254262B true DE1254262B (en) | 1967-11-16 |
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ID=7555147
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE1965T0029787 Pending DE1254262B (en) | 1965-11-13 | 1965-11-13 | Ultrasonic delay line |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1254262B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2045534A1 (en) * | 1969-09-17 | 1972-03-30 | Philips Nv | Electromechanical filter |
-
1965
- 1965-11-13 DE DE1965T0029787 patent/DE1254262B/en active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| None * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2045534A1 (en) * | 1969-09-17 | 1972-03-30 | Philips Nv | Electromechanical filter |
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