DE1616692B1 - Als Laufzeitkette verwendbare frequenzselektive Anordnung nach Art eines elektromagnetischen Filters - Google Patents

Als Laufzeitkette verwendbare frequenzselektive Anordnung nach Art eines elektromagnetischen Filters

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DE1616692B1
DE1616692B1 DE1962T0021809 DET0021809A DE1616692B1 DE 1616692 B1 DE1616692 B1 DE 1616692B1 DE 1962T0021809 DE1962T0021809 DE 1962T0021809 DE T0021809 A DET0021809 A DE T0021809A DE 1616692 B1 DE1616692 B1 DE 1616692B1
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DE
Germany
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resonators
arrangement
manner
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electromechanical
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Application number
DE1962T0021809
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English (en)
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Manfred Dipl-Phys Boerner
Hans Dipl-Ing Schuessler
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Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Telefunken Patentverwertungs GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/62Filters comprising resonators of magnetostrictive material
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/48Coupling means therefor
    • H03H9/50Mechanical coupling means

Description

  • 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.

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1. 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, d adurch gekennzeichnet, 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 elektromechanische Wandler ausgebildeten Schwingelemente (13, 14, 15). die nicht als Eingangs- und Ausgangswandler geschaltet sind, mit ohmschen Widerständen und/ oder Reaktanzen derart beschaltet sind, daß die Laufzeitwerte individuell beeinflußbar sind. ?. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwingelemente zu Torsionsschwingungen anregbare @Resonatoren vorgesehen sind, die in an sich bekannter Weise mit zu Longitudinalschwingungen anregbaren Drähten gekoppelt sind, daß die Resonatoren aus einem magnetostriktiv anregbaren Material bestehen und daß sie mit einer Bohrung versehen sind, durch die eine Ringkernwicklung angeordnet ist und daß die Resonatoren in axialer Richtung durch einen Permanentmagneten vormagnetisiert sind (F i g. 1, 2). 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwingelemente radial oder longitudinal schwingende, aus einer piezoelelCtrischen oder elektrostriktiven Keramik bestehende Resonatoren vorgesehen sind, die in an sich bekannter Weise miteinander gekoppelt sind (F i a. 3, 4). 4. Anordnung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zum reflexionsfreien Abschluß vorgesehenen Mittel aus elektromechanischen Wandlern bestehen, die durch Eintransformation von elektrischen Widerständen eine Korrektur des Reflexionsfaktors ermöglichen.
DE1962T0021809 1962-03-22 1962-03-22 Als Laufzeitkette verwendbare frequenzselektive Anordnung nach Art eines elektromagnetischen Filters Pending DE1616692B1 (de)

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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2543246A (en) * 1946-06-21 1951-02-27 Rca Corp Signal delay device
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DE969549C (de) * 1951-07-02 1958-06-19 Philips Nv Torsionsschwingungen ausfuehrender elektromechanischer Vibrator
US2840640A (en) * 1955-12-14 1958-06-24 Collins Radio Co Mechanical filter frequency discriminator
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US2955267A (en) * 1958-08-20 1960-10-04 Bell Telephone Labor Inc Electromechanical torsional band pass wave filter

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