DE1616918C2 - Elektromechanisches Bandfilter - Google Patents
Elektromechanisches BandfilterInfo
- Publication number
- DE1616918C2 DE1616918C2 DE19611616918 DE1616918A DE1616918C2 DE 1616918 C2 DE1616918 C2 DE 1616918C2 DE 19611616918 DE19611616918 DE 19611616918 DE 1616918 A DE1616918 A DE 1616918A DE 1616918 C2 DE1616918 C2 DE 1616918C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- filter
- pole
- damping
- resonators
- mechanical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 230000000903 blocking Effects 0.000 claims description 17
- 230000001808 coupling Effects 0.000 claims description 11
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 11
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Description
25
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektromechanisches Bandfilter mit mehreren in Signalflußrichtung in
Kette geschaltete mechanischen Resonatoren, deren erster und letzter mit je zwei elektrischen Anschlüssen
versehen sind und bei dem in der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung elektrische Resonanzkreise vorgesehen
sind und bei dem zur Bildung eines im Sperrbereich liegenden Dämpfungspols vom Filtereingang
zum Filterausgang eine kapazitive Überkopplung vorgesehen ist.
Elektromechanische Bandfilter, die beispielsweise aus
mehreren mechanisch gekoppelten Quarzresonatoren bestehen oder aus Resonatoren anderen Materials, sind
an sich seit längerem bekannt. Derartige filter haben in der Regel eine relativ scharfe Begrenzung des
Durchlaßbereiches, doch ist es schwierig, die Dämpfungscharakteristik im Sperrbereich zu verstellen, d. h.
also Dämpfungspole im Sperrbereich des Filters zu erzeugen.
Es ist zwar durch die USA.-Patentschrift 27 74 042 bereits eine Lösung dieser Aufgabe für ein mechanisches
Filter bekanntgeworden, bei dem Dämpfungspole auf rein mechanische Weise erzeugt werden. Es handeil
sich hierbei um ein mechanisches Filter, dessen Filterresonatoren in Torsionsschwingungen erregt
werden. Die Gesamtanordnung ist dabei so gewählt, daß auch die den Dämpfungspol erzeugenden Resonatoren,
die in Form verhältnismäßig dünner kreisförmiger Scheiben ausgebildet sind, in Torsionsschwingungen
erregt werden. Abgesehen davon, daß bei dieser bekannten Anordnung die Erzeugung von Dämpfungspolen praktisch auf Filtei mit Torsionsschwingungen
•usführenden Resonatoren beschränkt ist, ist die Frequenzlage des Dämpfungspols durch die Abmessungen
des den Dämpfungspol erzeugenden Resonators festgelegt.
In der Praxis wird deshalb meist der Weg beschritten,
daß auf derartige Maßnahmen verzichtet und statt dessen die Anzahl der mechanischen Resonatoren
wesentlich erhöht wird.
Durch die USA.-Patentschrift 21 15 818 ist es ferner bekannt, bei elektromechanischen Filtern Dämpfungspole unter Zuhilfenahme elektrischer Überbrückungen
zu erzeugen. Die elektrische Überbrückung kann dabei als kapazitive Überkopplung ausgebildet sein, die mit
einer auf der Gegeninduktivität von Spulen beruhenden zusätzlichen Kopplung zusammenarbeitet. Zur Erzeugung
von Dämpfungspolen werden als Hilfsnetzwerke bezeichnete Netzwerke verwendet, die für sich als
Vierpolnetzwerke ausgebildet sind und die mit dem mechanischen Netzwerk zusammenarbeiten. Wenn bei
dieser Ausgestaltung des Gesamtfilters die erstrebte Wirkung erreicht werden soll, dann müssen das
mechanische und elektrische Netzwerk genau aufeinander abgestimmt sein. Insbesondere ist beim Abbau der
Schaltelemente aus den Irnpedanzfunkiionen darauf zu
achten, daß physikalisch realisierbare Zweipolnetzv.erke entstehen und daß die mechanischen Netzwerke b/w
die ihnen zugeordneten Wandlerelemente eine ihrer Natur entsprechende Form erhalten. Die zwangläufige
Folge davon ist. daß sowohl das elektrische als auch das mechanische Netzwerk die gesamte Filtercharakteristik,
wie z. B. die Breite des Durchlaßbereiches. die
Durchlaßdämpfung, die Höhe der Sperrdämpfung und die Frequenzlage der gegebenenfalls auftretenden
Dämpfungspole gleichermaßen mitbestimmen, wodurch der Entwurf des mechanischen Filters verhältnismäßig
starken Einschränkungen unterworfen ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorstehend geschilderten Schwierigkeiten in verhältnismäßig
einfacher Weise zu begegnen und einen Dämpfungspol, d. h. ein Maximum der Übenragungsdämpfung
wahlweise im oberen oder unteren Sperrbereich bei einem eine ungerade Anzahl Resonatoren
aufweisenden elektromechanischen Filter mit einer an sich beliebigen Frequenzlage zu erzwingen.
Ausgehend von einem elektromechanischen Bandfilter mil mehreren mechanischen Resonatoren, deren
erster und letzter mit je zwei elektrischen Anschlüssen versehen sind und bei dem in der Eingangsleitung und
der Ausgang* leitung elektrische Resonanzkreise vorgesehen sind und bei dem zur Bildung eines im
Sperrbereich liegenden Dämpfungspols vom Filiereingang
zum Filterausgang eine kapazitive Überkopplung vorgesehen ist, wird diese Aufgabe gemäß der
Erfindung in der Weise gelöst, daß bei einem Filier mit (2n+l) mechanischen Resonatoren (n=\, 2, 3...) die
Überkopplung über einen Kondensator erfolgt, der zur Bildung eines im frequenztieferen Sperrbereich gelegenen
Dämpfungspols zwischen gegenphasigen oder zur Bildung eines im frequenzhöheren Sperrbereich gelegenen
Dämpfungspols zwischen gleichphasigen Anschlüssen vorgesehen ist.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß sich durch eine über einen Kondensator gieich-
oder gegenphasig auf den Eingang vom Ausgang eines unversteuerten mechanischen Filters übergekoppelte
Spannung auf einfache Weise ein Dämpfungspol erzeugen läßt. Die Polfrequenz hängt dabei vom
Kapazitätswert des Kondensators ab. je größer dieser Kapazitätswert gewählt wird, um so näher liegt die
Polfrequenz an der Grenze des Durchlaßbereiches im Sperrbereich. Die für die Polbildung erforderliche Phase
0 oder η läßt sich durch einfaches Umpolen, d. h. durch
Wahl des entsprechenden Anschlusses des Filterausgangs, einstellen.
Zwei Ausführungsbeispiele sind in den Fig. I und 2
zusammen mit den entsprechenden Durchlaßkurven gezeigt. Bei der Fig. 1 ist ein mechanisches Filter Fmit
einer ungeraden Anzahl Resonatoren vorgesehen. Die Endresonatoren dieses lediglich symbolisch angedeutelen
mechanischen Filters sind mit Wandlern vorzugsweise auf elektrostriktiver Basis versehen, und diese
Anschlüsse sind eingangs- und ausgangsseitig zu farallelresonanzkreisen EK unc1 AK ergänzt. An Stelle
dieser Parallelresonanzkreise können zumindest eingangsseitig auch Serienresonanzkreise vorgesehen sein.
Der Ausgang des Filters ist mit einem Übertrager mit dem Übersetzungsverhältnis 1 : -1 versehen, und von
der Sekundärwicklung des Übertragers führt eine kapazitive Überkopplung zum Filtereingang, die bei der
F i g. 1 als gegenphasig angenommen ist. Die kapazitive Überkopplung erfolgt über den Kondensator C. Für ein
derartiges Filter ergibt sich ein Verlauf der Übertragungsdämpfung a in Abhängigkeit von der Frequenz in
der in der F i g. 1 gezeigten Weise, d. h. im frequeoztiefer gelegenen Sperrbereich tritt ein Dämpfungspol auf. Die
entsprechende Frequenz ist mit fp bezeichnet.
Die für die Bildung eines Dämpfungspols im frequenzhöheren Sperrbereich erforderliche Schaltung
ist in der Fig. 2 wiedergegeben. Hier hat der Übertrager am Ausgang des Filters das Übersetzungsverhältnis
1 : +1, so daß die kapazitive Überkopplung fiber den Kondensator Cgleichphasig ist. Es ergibt sich
ein Übertragungsverhalten, bei dem die Polfrequen/ fp'
im frequenzhöheren Sperrbereich liegt.
In beiden Fällen wird die Lage der Polfrequen/ durch
den Kapazitätswert des Kondensators C bestimmt. In beiden Fällen ist der Übertrager am Ausgang des Filters
entbehrlich, wenn ein Anschluß des Fiherausgangs mit einem entsprechenden gegenphasigen oder gleichphasigen
Anschluß des Filtereingangs über den Kondensator Cund die beiden verbleibenden Anschlüsse unmittelbar
durchverbunden werden. Auch durch Umkehrung der Polarisationsrichtung des elektromechanischen Wandlers
kann die Phase der Ausgangsspannung umgepolt werden.
Bei der Untersuchung eines derartigen Filters ist vom
Bartlcttschen Satz auszugehen, da mechanische Filter sich gewöhnlich durch einen Schnitt in zwei spiegclsymmetrische
Hälften zerlegen lassen. Bei gegcnphasiger Überkopplung ist der erweiterte Bartlettsche Satz
anzuwenden. Dieser ermöglicht die Umwandlung eines spiegelsymmetrischen Filters in ein Brückenfilter.
Dämpfungspole treten auf, wenn die Brückenzweigireaktanzen
gleich werden. Es ist also zu untersuchen, ob und wo die Zweige des in eine Brücke verwandelten
Filters gleich werden. Dazu ist in der Fig. 3 das Ersatzbild eines in zwei gleiche Teile zerlegten
mechanischen Filters mit zwei Resonatoren aufgezeichnet. Die elektrischen Endkreise UQ, des mechanischen
Filters erzeugen keine Dämpfungspole. Sie können daher abgespalten und der Kern des Filters allein nach
der Bartlettschen Vorschrift behandelt werden, wobei Cv zunächst außer acht gelassen wird.
Am Reaktanzverlauf der so gewonnenen Brückenzweige erkennt man folgendes:
a) IV1 läuft stets über Wr. Wk und W, schneiden sich
nichi.
b) Schaltet man CJI Wh so müssen zwei Schnittpunkte
mit IV*. einer im oberen und einer im unteren
Sperrbereich entstehen.
cj Schaltet man CJI Wk, so entstehen keine Schnittpunkte
mit W*
Durch Wahl der Phase der Überkopplung hai man es in der Hand, G entweder an Wi oder an \Vk zu legen.
Wird mit der Phase 0 gekoppelt, so ist der einfache Bartlettsche Satz anzuwenden, und G- liegt // V, k
(Fall c). Bei der Phase tc hingegen ist der erweiterte
Bartleusche Satz anzuwenden, und G liegt ■-'/ /u W,
(Fall b). Sind drei mechanische Resonatoren gegeben, so ist die Sachlage wesentlich anders, wie aus der F i g. 4 /0
sehen ist. Hier tritt im Gegensatz zu oben in jedem Fall ein Schnittpunkt auf, und zwar erhält man bei
gleichphasiger Überkopplung einen Pol im frequenzhöheren, bei gegenphasiger Überkopplung einen Pol im
frequenzlieferen Sperrbereich.
Daß sich die Fälle Resonatorzahl n = 2 und /;=3 so
wesentlich unterscheiden, hat offenbar folgenden Grund: Schreibt man die Bedingung für die Gleichheil
der Reaktanzen an. so hat man ein Poiynom in o>2 als
Bestimmungsgleichung, welches ah höchste Potenz ir)2"
enthüll, wobei η die Zahl der Resonatoren bedeutet. Ist
nun η eine ungerade Zahl, /?= 1,3,5 usw., so hat nach den
Regeln der Algebra dieses Polynom mindestens eine reelle Lösung für o>2. Für n = 2. 4, 6 usw. kann der Fall
eintreten, daß keine reelle Lösung, d. h. kein Pol existiert. Eine reelle Lösung allein ist nich·. möglich, es
müssen mindestens zwei reelle Lösungen, d. h. zwei Pole auftreten. Das bedeutet, daß je nach Phase der
Überkopplung bei allen geraden Resonatorzahlen durch G- kein Pol oder (mindestens) zwei Pole entstehen,
wahrend bei allen ungeraden Resonatorzahlen in jedem
Fall ein Pol auftritt. Für die Verläufe der Zweigreaktanzen im Sperrbereich bei höheren Resonatorzahlen
ändert sich gegenüber dem Fall /) = 2 und /7=3 nichts Wesentliches, d. h., die Zahl der Schnittpunkte und ihre
Lage im linken bzw. rechten Sperrbereich bleiben erhalten. Die Minimalzahlen der auftretenden Pole,
nämlich einer bzw. zwei, werden daher auch bei großer Anzahl von Resonatoren nicht überschritten.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Elektromechanisches Bandfilter mit mehreren in Signalflußrichtung in Kette geschaltete mechanisehen Resonatoren, deren erster und letzter mit je zwei elektrischen Anschlüssen versehen sind und bei dem in der Eingangsleitung und der Ausgangsleitung elektrische Resonanzkreise vorgesehen sind und bei dem zur Bildung eines im Sperrbereich liegenden Dämpfungspols vom Filtereingang zum Filterausgang eine kapazitive Überkopplung vorgesehen ist. dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Filter mit (2n + 1) mechanischen Resonatoren (n=\. 2, 3 ...) die Überkopplung über einen Kondensator ^iQ erfolgt, der zur Bildung eines im frequenztieferen Sperrbereich gelegenen Dämpfungspols (fp) zwischen gegenphasigen oder zur Bildung eines im frequenzhöheren Sperrbereich gelegenen Dämpfungspols (fp) zwischen gleichphasigen Anschlüssen vorgesehen ist.
Priority Applications (9)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL283486D NL283486A (de) | 1961-09-22 | ||
BE622704D BE622704A (de) | 1961-09-22 | ||
DE1961S0075882 DE1616918B1 (de) | 1961-09-22 | 1961-09-22 | Elektromechanisches Bandfilter |
CH1032662A CH395364A (de) | 1961-09-22 | 1962-08-30 | Elektromechanisches Bandfilter |
FR908897A FR1341576A (fr) | 1961-09-22 | 1962-09-07 | Filtre de bande électromécanique |
GB35789/62A GB990299A (en) | 1961-09-22 | 1962-09-20 | Improvements in or relating to electro-mechanical filters |
US225967A US3287669A (en) | 1961-09-22 | 1962-09-21 | Electromechanical band filter having bridging capacitor for providing attenuation pole |
NL62283486A NL140680B (nl) | 1961-09-22 | 1962-09-21 | Elektromechanisch bandfilter met meerdere mechanisch gekoppelde, mechanische resonatoren. |
SE10202/62A SE309638B (de) | 1961-09-22 | 1962-09-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1616918C2 true DE1616918C2 (de) | 1976-05-13 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1025176B (de) | Schwingkreis mit nichtlinearen Schaltelementen, angewendet als Speicher- und Schaltkreis | |
DE819437C (de) | Schaltungsanordnung zur elektrischen Beeinflussung der Fortpflanzungs-geschwindigkeit (Phasengeschwindigkeit) eines uebertragenden Vierpols | |
DE2706373C3 (de) | Mischstufe | |
DE2748525B2 (de) | Elektrische Maschine mit mehreren Rotoren auf ein und derselben Achse | |
WO1980000644A1 (en) | Filter for electrical oscillations comprised of switches,condensors and amplifiers | |
DE1616918C2 (de) | Elektromechanisches Bandfilter | |
DE2607879B2 (de) | Elektromechanisches Filter, bei welchem mehrere, parallelachsig angeordnete, stabförmig ausgebildete mechanische Biegeresonatoren vorgesehen sind | |
DE1616918B1 (de) | Elektromechanisches Bandfilter | |
DE2145703C3 (de) | Bandsperre für elektrische Schwingungen unter Verwendung von Quarzen und kapazitiven Widerstandsübersetzungen in Form eines als überbriicktes T-Glied ausgebildeten Allpaßgliedes vierter Ordnung | |
DE1814954C3 (de) | Elektrische Filterweiche, bestehend aus zwei elektromechanischen Filtern mit unterschiedlicher Bandbreite | |
AT228845B (de) | Elektromechanisches Bandfilter | |
DE2608540A1 (de) | Filterschaltung fuer elektrische wellen, bestehend aus elektronischen leitungen | |
DE2214252C3 (de) | Bandfilter fur elektrische Schwingungen | |
DE1616687C3 (de) | Elektrisches Filter in Abzweigschaltung mit einem wenigstens einen elektromechanischen Schwinger enthaltenden Querzweig | |
DE680436C (de) | Wellenfilter, insbesondere von erdunsymmetrischer Form, mit einem im Durchlass- und Sperrbereich konstanten und reellen Wellenwiderstand | |
DE1541723C (de) | Hochleistungs-Mikrowellenschalter mit hohem Schaltverhältnis | |
DE1276238B (de) | Mechanisches Filter | |
DE2511800B2 (de) | Mikrowellenfilter mit im Dual-Mode betriebenen Hohlraumresonatoren und zusätzlichen Überkopplungen | |
DE2245476C3 (de) | Oszillator für hohe Frequenzen mit integrierten Logikbausteinen | |
DE897457C (de) | Tief- oder Hochpass mit wenigstens zwei Schwingkristallen | |
DE1257990B (de) | Bandsperre fuer elektrische Schwingungen | |
DE1268289B (de) | Allpass hoeherer Ordnung fuer elektrische Schwingungen und seine Verwendung zur Verwirklichung einer Bandsperre | |
DE1908719C (de) | Kristall Kammfilter | |
DE1302926C2 (de) | Elektrisches wellenfilter, das als differentialbrueckenfilter aufgebaut ist | |
DE510460C (de) | Schaltung zur UEbertragung und Verstaerkung mehrerer voneinander getrennter Frequenzbaender |