-
Die Erfindung betrifft eine als Laufzeitkette verwendbare frequenzselektive
Anordnung nach Art eines elektromechanischen Filters mit mehreren miteinander in
Kettenschaltung mechanisch gekoppelten Schwingelementen, die in der Mehrzahl als
elektromechanische Wandler ausgebildet sind.
-
Es sind schon elektrische Laufzeitketten bekannt, die aus konzentrierten
elektrischen Elementen aufgebaut sind. Diese Art von Laufzeitketten sind in der
Herstellung allerdings sehr aufwendig und kostspielig, da die einzelnen Bauelemente,
die zum Aufbau dieser Laufzeitketten nötwehdig sind, sehr teuer sind.
-
Weiterhin gibt es elektrische Verzögerungsleitungen, die: den Nachteil_
aufweisen, daß sie bei nennenswertenVerzögerungszeiten sehr lang sein müssen. Da
es bekannt ist, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit. akustischer Wellen wesentlich
geringer ist als die der elektrischen Wellen, gibt es schon zahlreiche Versuche,
elektromechanische Verzögerungsleitungen zu entwickeln. Es werden beispielsweise
mechanische Verzögerungsleitungen, die aus einem Stab bestehen, über elektromechanische
Wandler zu torsionalen oder longitudinalen Schwingungen angeregt. Nach Durchlaufen
der Verzögerungsstrecke werden die akustischen Wellen wieder über elektromechanische
Wandler in elektrische Wellen verwandelt. Diesen mechanischen Verzögerungsleitungen
haftet immer noch der Nachteil an, daß sie trotz der bedeutend geringeren Länge,
die sie gegenüber der Länge von elektrischen Verzögerungsleitungen aufweisen, noch
sehr lang und damit schwierig einsatzbar sind. Außerdem können bei diesen mechanischen
Verzögerungsleitungen nur schwierig Laufzeitunterteilungen vorgenommen werden, da'
zwischen Ausgangs- und Eingangswandler keine Abgriffe vorgesehen werden köhnen.
-
Bandpaßfilter als Laufzeitketten zu verwenden, ist bereits bekannt.
Auch sind elektromechanische Filter bekannt, deren einzelne Schwingungselemente
aus elektrisch anschließbaren elektromechanischenWandlern bestehen, so daß durch
Einbeziehung einer unterschiedlichen Anzahl von Schwingelementen die Selektivität
des Filters geändert werden kann. Zur Verwendung als Laufzeitkette, insbesondere
für größere Verzögerungszeiten, ist ein solcher Filter nicht ohne weiteres geeignet.
Es ist ferner bekannt, elektromechanische Filter am Anfang und am Ende im wesentlichen
reflexionsfrei abzuschließen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte,
als Laufzeitkette verwendbare frequenzselektive Anordnung hinsichtlich der vorgenannten
Nachteile zu verbessern und -eine individuelle Abgleichung der Laufzeitkette zu
ermöglichen.
-
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Anordnung in an sich
bekannter Weise am Anfang und am Ende durch elektrische und/oder mechanische Mittel
für den zu übertragenden Frequenzbereich im wesentlichen reflexionsfrei abgeschlossen
ist und daß die als eleklromechariische Wandler ausgebildeten Schwingelemente, die
nicht als Eingangs-und Ausgangswandler geschaltet sind, mit ohmschen Widerständen
und/öder Reäktanzen derart beschaltet sind, daß die Laufzeitwerte individuell beeinflußbar
sind.
-
Im folgenden soll nun die Erfindung an Hand der in den F i g. 1 bis
4 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
-
F i g. 1 zeigt eine Laufzeitanordnung mit drei röhrenförmigen, metallischen
und magnetostriktiv anregbaren Resonatoren 1, 2 und 3, die in an sich bekannter
Weise durch Koppeldrähte 4, 5, 6 und 7 miteinander gekoppelt sind. Sie sind mit
Hilfe eines an sich bei mechanischen Filtern üblichen elektromechanischen Wandlers
8 und der longitudinal schwingenden Koppeldrähte 4, 5, 6 und 7 zu Torsionsschwingungen
anregbar. Ein weiterer elektromechanischer Wandler 9 verwandelt die verzögerte mechanische
Energie zurück in elektrische Energie. Gemäß der Erfindung ist es nun möglich, die
Laufzeitwerte durch elektrische Schaltelemente, die an die Anschlußklemmen der Wandler
geschaltet werden, zu beeinflussen. Durch elektrische ohmsche Widerstände werden
die Schwingelemente bedämpft und durch Reaktanzen in ihrer Eigenresonanz beeinflußt.
Die röhrenförmigen Resonatoren 1, 2 und 3 sind mit je einer Ringkernwicklung 10,
11 und 12 umgeben, an deren Kontakten 13, 14 und 15 elektrische Spannungen entsprechend
dem Schwingungszustand der Resonatoren 1, 2 bzw. 3 abgenommen werden können und
die wie vorstehend beschrieben beschaltet sind. Die notwendige Polarisierung des
Resonatormaterials übernehmen drei Dauermagneten 16, 17 und 18. Die Anzahl der Resonatoren
kann ohne weiteres je nach den Anforderungen, die an die Laufzeitkette gestellt
werden, größer oder kleiner, sein als die in der F i g. 1 dargestellte.
-
Selbstverständlich kann diese -elektromechanische Laufzeitkette ebenso
aus in einem anderen Mod anregbaren, beispielsweise aus' lopgitudinal schwing, fähigen
Resonatoren begs-tehen. Hierzu ist es im wesentlichen nur notwendig, andere Eingangs-
und Ausgangswandler 8 und 9 vorzusehen, die dann z. B. -über Biegekoppeldrähte die-Resonatoren
1, 2 -und 3 `zu Longitudinalschwingungen anregen.
-
F i g. 2 zeigt eine Anordnung, bei der die Resonatoren 1 und 3 mit
keiner zusätzlichen Ringwicklung und keinem Dauermagneten versehen sind, so daß
sie sich wie übliche, in einem mechanischen Filter angeordnete Resonatoreri-verhalten.
Alle Elemente in dieser Anordnung gemäß F i g: 2 haben dieselben .Bezugszeichen,
mit welchen sie bereits in der Anordnung gemäß F i g. 1 versehen sind.
-
F i g. 3 und 4 zeigen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Laufzeitkette;
wie sie mit Resonatoren aus piezoelektrischen oder elektrostriktiven Materialien
herstellbax ist. Auch diese Resonatoren sind zu longitudinalen bzw. radialen Schwingungen
anregbar. In F i g. 3 ist eine Laufzeitkette dargestellt, die aus drei röhrenförmigen
elektrostriktiven Schwingelementen 19, 20 und 21 besteht. Diese Schwingelemente
bestehen aus einer an sich bekannten elektrostriktiven Keramik, beispielsweise Bariumtitanat.
Ihr Innen- und Außenmantel sind ganz oder teilweise mit einer elektrisch leitenden
Schicht versehen. Gekoppelt sind die Schwingelemente mit Hilfe von durchgehenden
Koppeldrähten 22, 24 und 25, die gleichzeitig zur Kontaktierung der Außenbeläge
der Schwingelemente dienen, und zwar werden sie vorzugsweise geerdet. Die Innenbeläge
werden über besondere Kontaktierungen 26, 27 und 28 mit außerhalb des Filters befindlichen
elektrischen Schaltungselementen verbunden. Die Koppelelemente 22 bis 25 können
dann in Biege- bzw. Longitudinalschwingungen schwingen und verkoppeln so, wenn beispielsweise
das Schwingelement 19 als Eingangswandler verwendet wird, diesen mit den übrigen
Schwingelementen. Am Kontaktierungsdraht 27 kann darübt,
r hinaus
ein Bruchteil - im uezeigten Ausführungsbeispiel der halbe Betrag - der Gesamtlaufzeit
entnommen werden, während am Kontakt 28 das um den gewünschten Wert verzögerte Signal
erscheint. Natürlich kanp diese Anordnung gemäß Fig. 3 nach beiden Seiten hinaus
beliebig erweitert werden.
-
F i g. -1 zeigt dann eine Ausführungsform der erfi:,dutt@@s"emäßen
Laufzeitkette aus elektrostriktiven, runden Keramikplatten 29, 30 und 31. Diese
Platten, die beidseitig mit elektrisch leitenden Belägen versehen sind, führen mit
Hilfe von Wechselspannungen, die auf Kontaktierungsdrähte 32, 33 und 34 ge-Oeben
werden, radiale Pumpschwingungen aus. Mechanisch gekoppelt sind die einzelnen Platten
29, 30 und 31 mit einer Mehrzahl von Biegekoppeldrähten 35. Auch in dieser Anordnung
kann jedes beliebige der plattenförmigen Schwingelemente als Eingangs-, Ausgangs-
oder Zwischenwandler verwendet werden. Das nicht als Ein- und Ausgangswandler verwendete
Schwingelement 30 ist mit elektrischen Schaltelementen beschaltet. Auch in den Anordnungen
gemäß den F i g. 3 und 4 ist es möglich, nicht als Energiewandler ausgebildete Resonatoren
einzufüUen.
-
Wie schon oben erwähnt, ist für das einwandfreie Funktionieren der
erfindungsgemäßen Laufzeitkette entscheidend wichtig, daß am Anfang und am Ende
Mittel vorgesehen sind, die einen reflexionsfreien Abschluß gewährleisten. Diese
Mittel können besonders gut und sorgfältig abgeglichene elektromechanische Wandler
sein, die aus magnetostriktiven, piezoelektrischen oder elektrostriktiven Materialien
bestehen. Sie können aber auch teilweise durch Eintransformation von zusätzlichen
elektrischen Schaltelementen über die elektromechanischen Wandler realisiert werden.