DE1257993B

DE1257993B - Mechanisches Frequenzfilter

Info

Publication number: DE1257993B
Application number: DE1961T0019734
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Manfred B Dipl-Phys
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1961-02-28
Filing date: 1961-02-28
Publication date: 1968-01-04

Description

Mechanisches Frequenzfilter Die Erfindung betrifft ein mechanisches Frequenzfilter, welches aus mindestens drei Resonatoren besteht, die über mechanische Koppelleitungen in Kette geschaltet sind, und welches durch Umwegkopplung herbeigeführte Dämpfungspole aufweist.
Ein derartiges mechanisches Filter ist durch die USA.-Patentschrift 2115 818 bekanntgeworden, wobei zur Verringerung der Verluste und zur Erzielung einer günstigeren Filtercharakteristik, insbesondere einer größeren Bandbreite, die mechanische Filteranordnung durch zusätzliche elektrische- Glieder ergänzt wurden. Mit diesen bekannten Filtern ist es -möglich, mittels einer elektrisch aufgebauten Umwegkopplung schmalbandige Dämpfungsmaxima, d. h. Polstellen an den Flanken der Filtercharakteristik zu erzeugen, um damit eine Versteilerung des Dämpfungsanstiegs zu erreichen.
Es ist weiter durch die--USA.-Patentschrift 2 856 588 eine mechanische Filteranordnung bekannt, bei der Polstellen der Filtercharakteristik mit rein mechanischen Mitteln erreicht werden. Der Nachteil dieses bekannten Filters ist darin zu sehen, daß die Mittel zur Erzielung der Polstellen zu kompliziert sind und daß sich mit ihnen die für den praktischen Einsatz der Filter geforderte Genauigkeit besonders im Dauerbetrieb nicht erreichen läßt.
Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile dieses Filters ebenso zu vermeiden wie die gemischte Technik des an erster Stelle genannten mechanischen Frequenzfilters. Zur Erzeugung von Polstellen in der Filtercharakteristik wird gemäß der Erfindung ein mechanisches Frequenzfilter vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Umwegkopplung durch mechanische Verbindung nicht unmittelbar aufeinanderfolgender Resonatoren durch eine oder mehrere zusätzliche Koppelleitungen verwirklicht ist.
An Hand des elektrischen Ersatzschaltbildes ist die Erfindung in den F i g. 1 und 2 der Zeichnungen für drei bzw. vier Resonatoren dargestellt. Das mechanische Frequenzfilter, dessen elektrisches Ersatzschaltbild in F i g. 1 wiedergegeben ist, besteht aus drei Resonatoren, die in üblicher Weise durch K12 und K23 untereinander gekoppelt sind. Zur Erzeugung von Polstellen erfolgt nun noch eine zusätzliche Kopplung des ersten mit dem dritten Resonanzkreis durch die Kopplung K13. Bei dem vierkreisigen Filter, dessen Ersatzschaltbild in F i g. 2 wiedergegeben ist, sind zusätzlich -zu den Koppelleitungen K12, K23 und K34 noch die Kopplungen K13 und K24 vorhanden.
Bei dem Filter gemäß F i g. 1 entsteht ein Pol oberhalb oder unterhalb des Durchlaßbandes des Filters. Die Entscheidung, ob dieser Pol oberhalb oder unterhalb entsteht, ist abhängig von der Anzahl der Phasendrehungen, die auf der Gesamtlänge der Resonatoren und/oder Koppelleitungen auftreten.
In den nunmehr zu beschreibenden F i g. 3 bis 19 sind Ausführungsbeispiele für mechanische Frequenzfilter dargestellt, welche zur Erzeugung von Polstellen zusätzliche Verkopplungen aufweisen.
In F i g. 3 ist ein mechanisches Frequenzfilter dargestellt, bestehend aus drei Longitudinalschwingern 1, 2 und 3. Diese drei Resonator@n, sind durch ebenfalls longitudinalschwingende Koppelleitungen K12 und K13 miteinander gekoppelt. Die Polstelle wird erzeugt durch die zusätzliche Kopplung K23, welche ebenfalls longitudinal schwingt.
Grundsätzlich ist es für alle diese Frequenzfilter zweckmäßig, bei einer Länge der Koppelleitungen aufeinanderfolgender Resonatoren von etwa den zusätzlichen Koppelleitungen eine Länge zu geben, die etwa einem ungeraden Vielfachen von entspricht, dabei sind Abweichungen um zulässig Wenn also bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Koppelleitungen K12 und K23 lang sind, so empfiehlt es sich, der Koppelleitung K13 die Länge zu geben. In F i g. 4 ist ein dreikreisiges Longitudinalfilter mit Biegekopplung dargestellt, wobei dann auch die zusätzliche Koppelleitung K13 in Biegekopplung erregt wird.
F i g. 5 zeigt ein Torsionsfilter mit torsionaler Kopplung, wobei der zusätzliche Koppler K13 zwischen den Resonatoren 1 und 3 als Biegekoppler ausgebildet ist. In F i g. 6 ist ein Biegefilter, bestehend aus den drei in Biegeschwingungen erregbaren Resonatoren 1, 2 und 3, wiedergegeben, bei dem die Koppelelemente als Biegekoppler ausgebildet sind. Auch die zusätzliche Koppelleitung K13 ist als Biegekoppler ausgebildet.
In F i g. 7 ist ein Scherfilter mit Biegekopplung und ebenfalls Biegekopplung der zusätzlichen Koppelleitung K13 angegeben, während in F i g. 8 ein Torsionsfilter mit Biegekopplung sowohl zwischen den Resonatoren 1 und 2 sowie 2 und 3 als auch zwischen den Resonatoren 1 und 3 dargestellt ist.
In den F i g. 9 und 10 sind zwei Ausführungsbeispiele für ein Biegefilter angegeben. Bei dem Filter nach F i g. 9 führen die einzelnen Resonatoren eine konzentrische Biegung durch, während es sich bei den Resonatoren nach F i g. 10 um eine Stabbiegung handelt. In beiden Fällen ist eine longitudinale Kopplung benachbarter Resonatoren sowie auch der nicht benachbarten Resonatoren vorgesehen.
F i g. 11 zeigt ein Torsionsfilter, bestehend aus den drei Resonatoren 1, 2 und 3, welche untereinander durch Longitudinalkoppler K12 und K23 verbunden sind. Auch die zusätzliche Koppelleitung K13 gemäß der Erfindung ist als Longitudinalkoppler ausgebildet.
In den F i g. 12, 13 und 14 sind drei Ausführungsformen für ein Scherfilter wiedergegeben. F i g. 12 zeigt ein Scherfilter mit longitudinaler Kopplung der unmittelbar nebeneinander liegenden Resonatoren sowie der nicht unmittelbar nebeneinander liegenden Resonatoren. In F i g, 13 sind die drei Resonatoren 1, 2 und 3 durch Scherkoppler miteinander verbunden, während die beiden Resonatoren 1 und 3 zusätzlich durch einen Biegekoppler K13 miteinander gekoppelt sind.
In F i g. 14 ist schließlich ein Scherfilter mit Scherkopplung und longitudinaler Kopplung der Resona toren 1 und 3 dargestellt.
Für -alle an Hand der F i g. 3 bis 14 erläuterten Filtertypen liegt die Polstelle für den Fall der Gleichheit der Kopplungen K12 und K23 bei einer Verstimmung vco von der Bandmitte des Filters entfernt: In den F i g. 15 bis 19 sind nunmehr Ausführungsbeispiele für Filter dargestellt, welche aus insgesamt vier Resonatoren bestehen. Diese Resonatoren sind zunächst nach Art einer Kettenschaltung in üblicher Weise hintereinandergeschaltet. So ist in F i g. 15 ein Longitudinalfilter, bestehend aus den Resonatoren 1, 2, 3 und 4 und den ebenfalls - löngitudinal schwingenden Kopplem K12, K23 und K34, wiedergegeben. Die zusätzliche Verkopplung zwischen den Resonatoren 1 und 3 sowie 2 und 4 erfolgt über die Koppelleitungen K13 und K24, welche longitudinal schwingen.
In F i g. 16 ist ein Longitudinalfilter mit Biegekopplung sämtlicher Koppelleitungen wiedergegeben und in F i g. 17 ein Torsionsfilter mit Torsionskoppel leitengen K12, K23 und K34 sowie Biegekopplern K13 und K24.
Bei einem geschachtelten Aufbau nach Ersatzschaltbild 2 hat man folgenden Abstand voo = 2 4 a) oo der je nach Anzahl der im Filter auftretenden 1: -1-Phasenumkehrungen.
Man kann ohne weiteres die bisher erläuterten Anordnungen durch einfaches Hinzufügen weiterer Kreise erweitern, wodurch dann die zusätzliche Kopplung über mehr als einen Kreis wirkt. Für den speziellen Fall, daß die zusätzliche Kopplung sich über zwei Kreise erstreckt, sind in den F i g. 18 und 19 noch zwei Ausführungsbeispiele dargestellt. So ist in F i g. 18 ein vierkreisiges Longitudinalfilter mit Biegekopplung zwischen unmittelbar benachbarten Resonatoren und einer zusätzlichen Biegekopplung zwischen den Resonatoren 1. und 4 dargestellt.
In F i g. 19 ist ein Torsionsfilter mit longitudinaler Kopplung unmittelbar benachbarter Resonatoren und ebenfalls longitudinaler Kopplung zwischen den Resonatoren 1 und 4 wiedergegeben. Bei den in F i g. 18 und 19 eingezeichneten Koppellängen liegen die beiden Pole bei Es sei abschließend erwähnt, daß geringfügige Abweichungen der Koppellänge von dem Wert möglich sind, ohne daß am Prinzip der oben angegebenen Ausführungsformen etwas geändert ist. Es treten dann lediglich Verstimmungen an den Resona toren auf, die man durch entsprechende Frequenzkorrekturen ausgleichen kann. Längenabweichungen von sind ohne Schwierigkeiten noch auszugleichen.

Claims

Patentansprüche: 1. Mechanisches Frequenzfilter, welches aus mindestens drei Resonatoren besteht, die über mechanische Koppelleitungen in Kette geschaltet sind, und welches durch Umwegkopplung herbeigeführte Dämpfungspole aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Umwegkopplung durch mechanische Verbindung nicht unmittelbar aufeinanderfolgender Resonatoren durch eine oder mehrere zusätzliche Koppelleitungen verwirklicht ist.
2. Frequenzfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Länge der Koppelleitungen aufeinanderfolgender Resonatoren von etwa die zusätzlichen Koppelleitungen eine Länge haben, die etwa ein ungerades Vielfaches von beträgt.
3. Frequenzfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Longitudinalschwingungen erregbaren Resonatoren und Biegekopplern auch die zusätzlichen Koppelleitungen als Biegekoppler ausgebildet sind.
4. Frequenzfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Torsionsschwingungen erregbaren Resonatoren und torsionaler Kopplung die zusätzlichen Koppelleitungen als Biegekoppler ausgebildet sind.
5. Frequenzfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Scherschwingungen erregbaren Resonatoren und Biegekopplern auch die zusätzlichen Koppelleitungen als Biegekoppler ausgebildet sind.
6. Frequenzfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Scherschwingungen erregbaren Resonatoren und Scherkopplern die zusätzlichen Koppler als Longitudinalkoppler ausgebildet sind.
7. Frequenzfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Longitudinalschwingungen erregbaren Resonatoren und Longitudinalkoppelleitungen auch die zusätzlichen Koppelleitungen als Longitudinalkoppler ausgebildet sind. B.
Frequenzfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Biegeschwingungen erregbaren Resonatoren und Biegekopplern auch die zusätzlichen Koppelleitungen als Biegekoppler ausgebildet sind.
9. Frequenzfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Scherschwingungen erregbaren Resonatoren und Biegekopplern auch die zusätzlichen Koppelleitungen als Biegekoppler ausgebildet sind.
10. Frequenzfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Torsionsschwingungen erregbaren Resonatoren und Biegekopplern auch die zusätzlichen Koppelleitungen als Biegekoppler ausgebildet sind.
11. Frequenzfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Biegeschwingungen erregbaren flächen- oder stabförmigen Resonatoren und Longitudinalkopplern auch die zusätzlichen Koppelleitungen als Longitudinalkoppler ausgebildet sind.
12. Frequenzfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Torsionsschwingungen erregbaren Resonatoren und Longitudinalkopplern auch die zusätzlichen Koppelleitungen als Longitudinalkoppler ausgebildet sind.
13. Frequenzfilter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in Scherschwingungen erregbaren Resonatoren und Longitudinalkopplern auch die zusätzlichen Koppelleitungen als Longitudinalkoppler ausgebildet sind.
14. Frequenzfilter nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von vier oder mehr Resonatoren, von denen jeweils benachbarte Resonatoren miteinander gekoppelt sind, eine zusätzliche Koppelleitung zwischen den beiden äußersten Resonatoren vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA: Patentschriften Nr. 2 856 588, 2115 818.