DE1948977C - Piezoelectric resonator on order - Google Patents

Piezoelectric resonator on order

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DE1948977C DE19691948977 DE1948977A DE1948977C DE 1948977 C DE1948977 C DE 1948977C DE 19691948977 DE19691948977 DE 19691948977 DE 1948977 A DE1948977 A DE 1948977A DE 1948977 C DE1948977 C DE 1948977C
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Description

lcnteil 20 bzw. 21 erkennen läßt. Die Verschiebung der Nebenwellenteile 20 und 21 für die beiden Teilfilter ergibt sich aus dem verschiedenen Kopplungsmode, der bei diesen beiden Teilfiltern Anwendung findet.Part 20 or 21 can be seen. The postponement of the secondary shaft parts 20 and 21 for the two sub-filters results from the different coupling mode that is used in these two sub-filters finds.

Durch die Hintereinanderschaltung dieser beiden Teilfilter erfolgt nun im Bereich der Nebenwellen eine zumindest Xilweise Kompensation, so daß man eine Gesamtdurchgangskurve erhält, die durch die Kurve 22 mit dem Teil 23 im Nebenwcllenbereich darstellbar ist. Man erkennt aus dieser Darstellung die verbesserte Charakteristik bezüglich der Nebenwellen. The series connection of these two sub-filters now takes place in the area of the secondary waves an at least Xil-wise compensation, so that one obtains an overall passage curve which is determined by the Curve 22 with part 23 in the secondary wall area can be represented. This illustration shows the improved characteristics with regard to the secondary waves.

In der Erfindung wird von diesem Prinzip Gebrauch gemacht, wobei jedoch der Nachteil vermieden wird, daß man zwei gesonderte Teilfilter mit einer doppelten Transformation von elektrischer in mechanische Energie und umgekehrt benötigt.This principle is used in the invention, but the disadvantage is avoided becomes that one has two separate sub-filters with a double transformation from electrical to mechanical energy and vice versa.

Is wild von einer piezoelektrischen Resonatoranoriluung in vorzugsweise monolitischer A !sfülnung, bestehend aus einem plattenförmigen Schwingkristall oder einer plattenförmigen Piezokeramik, ausgegangen, auf der eingangs- und ausgangsseitig beidseitige Belage für die Eingangs- und Ausgangswandler sowie gegebenenfalls dazwischenliegende beidseitige Beläge zur Begrenzung von vorgegebenen Resonatoren aufgebracht sind.Is wild about a piezoelectric resonator arrangement in a preferably monolithic filling, consisting of a plate-shaped oscillating crystal or a plate-shaped piezoceramic, assumed, on the input and output sides on both sides Coverings for the input and output transducers and, if necessary, intermediate ones on both sides Coverings are applied to delimit predetermined resonators.

Gemäß der Erfindung sind die vom Eingang bis zum Ausgang aneinander anschließenden Beläge auf der Platte zum Zwecke der Nebenweilenunterdrükkung in mindestens zwei annähernd senkrecht zueinander verlaufenden Reihen angeordnet.According to the invention, the output to the input each from subsequent pads are au f of the plate for the purpose of Nebenweilenunterdrükkung in at least two approximately mutually perpendicular rows.

Sofern die Begrenzung der Wandler a^ Stelle von aufgebrachten Belägen durch in die Platte eingebrachte Querschnittssprünge erfolgt, müssen die Querschnittssprünge in der Platte derart eingebracht werden, dab auf der Platte mindestens annähernd senkrecht zueinander verlaufende Reihen von Resonatoren gebildet werden.Unless the limitation of the converter a ^ place of applied coverings takes place through cross-sectional jumps made in the plate, the Cross-sectional jumps are introduced in the plate in such a way that on the plate at least approximately mutually perpendicular rows of resonators are formed.

Dabei werden unter Querschnittssprüngen Veränderungen der Plattendicke verstanden, die z. B. durch Materialahtragung mittels Fornr.äUen erzeugt werden können.Here, cross-sectional jumps are understood to mean changes in the plate thickness, which z. B. by Material transfer can be generated by means of molds.

Mit einer solchen piezoelektrischen Resonatoranordnung erzielt man bei Anwendung in Filtern die gleiche Durchlaßcharal.teristik wie sie in Fig. 2 etwa durch die Durchlaßkurve 22, 23 dargestellt ist. Man hat hierbei jedoch den Vorteil, daß man lediglich eine einzige Schwingkristallplatte oder eine entsprechende Platte aus Piezokeramik benötigt mit einem einzigen Eingangs- und Ausgangswandler.With such a piezoelectric resonator arrangement, when used in filters, the same passage characteristics as in Fig. 2 approximately is represented by the transmission curve 22, 23. However, this has the advantage that one only a single oscillating crystal plate or a corresponding plate made of piezoceramic required with one single input and output converter.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 3 dargestellt, in der die Platte mit 24 bezeichnet ist. An den Eingangswandler 25 mit seinen Anschlußklemmen 30 und 31 schließt sich ejne Reihe von Resonatoren 26 an. Senkrecht dazu verläuft eine Reihe von Resonatoren 28, an die sich der Ausgangswandler 29 mit den Anschlüssen 32 und 33 an-An embodiment of the invention is shown in FIG. 3, in which the plate is designated 24 is. Ejne row is connected to the input transducer 25 with its terminals 30 and 31 of resonators 26. A row of resonators 28, to which the output transducer is attached, runs perpendicular to this 29 with connections 32 and 33

schließt. Der Resonator 27 ist beiden Reihen gemeinsam. Bei diesem Aufbau verläuft die erstgenannte Reihe in der kristallographischen z'-Richtung, die zweitgenannte Reihe in der kristallographischen Λ'-Richtung.closes. The resonator 27 is common to both rows. In this structure, the former takes place Row in the crystallographic z 'direction, the second-named row in the crystallographic Λ 'direction.

Diese Ausführungsform ist dann besonders vorteilhaft, wenn die Resonatoren rechteckig ausgebildet sind, wobei die Längsachse mit der .t-Achse übereinstimmt. In diesem Fall ist es möglich, bei der aus der Filtertheorie bekannten Kc ,ilungsverieilung in einem mehrkreisigen Filter etwa mit gleichen Abständen zwischen den einzelnen Resonatoren auszukommen. This embodiment is particularly advantageous when the resonators are rectangular with the longitudinal axis coinciding with the .t axis. In this case it is possible to use the distribution distribution in a multi-circuit filter with approximately equal intervals get along between the individual resonators.

In Fig.4 ist eine Weiterbildung der Erfindung dargestellt, bei der insgesamt drei in U-Form verlau-In Figure 4 is a development of the invention shown, with a total of three U-shaped

»5 fende Reihen von Resonatoren vorgesehen sind. Die Platte ist mit 24 bezeichnet, die drei Reihen von Resonatoren tragen die Bezugsziffern 35, 36 und 37. Zum Zwecke der akustischen Entkopplung der Resonatoren 35 und 37 ist zwischen diesen beiden Reihen von Resonatoren ein Querschnittssprung 38 vorgesehen. Dieser Querschnittssprung wird zweckmäßig in Form eines elektrisch leitenden Belages aufgebracht, was den Vorteil hat, daß dieser Belag gleichzeitig zur einseitigen Erdung der Resonatoren verwendet werden kann.»5 rows of resonators are provided. the Plate is designated 24, the three rows of resonators are designated 35, 36 and 37. For the purpose of acoustic decoupling of the resonators 35 and 37 is between these two rows A cross-sectional jump 38 is provided by resonators. This cross-sectional jump is useful in Applied in the form of an electrically conductive coating, which has the advantage that this coating is used at the same time one-sided grounding of the resonators can be used.

Bei dieser Ausführungsform des Filter- ergibt -..ich der weitere Vorteil, daß Eingang und Ausgang nahe beieinander liegen, was schaltungsmäßig Vorteile haben kann.In this embodiment of the filter - the result is - .. i the further advantage that the input and output are close to each other, which has advantages in terms of circuitry can.

Abschließend sei darauf hingewiesen, daß man zweckmäßig bei Verwendung eines plattenförmigen Schwingkristalls aus Quarz die Platte als AT-Schnitt ausführen wird, und zwar so, daß die Plaitenkanten parallel zu den kristallographischen .v- und z'-Achsen verlaufen.Finally, it should be noted that it is expedient when using a plate-shaped Oscillating crystal made of quartz will perform the plate as an AT-cut, in such a way that the plaite edges parallel to the crystallographic .v and z 'axes get lost.

Bei der Verwendung einer plattenförmigen Piezokeramik müßte die Platte in der Plattenebene, vorzugsweise parallel zu einer Plattenkante, vorpolarisiert sein.When using a plate-shaped piezoceramic, the plate would have to be in the plane of the plate, preferably parallel to a plate edge, be pre-polarized.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (9)

1 2 den kristallographischen .ν- und ;'-Achsen verPatentansprüche: laufen. 10. Piezoelektrische Resonatoranordnung nach1 2 the crystallographic .ν and; 'axes patent claims: run. 10. Piezoelectric resonator arrangement according to 1. Piezoelektrische Resonatoranordnung in Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise monolithischer Ausführung, beste- 5 bei Verwendung einer plattenförmigen Piezokehend aus einem plattenförmigen Schwingkristall ramik die Platte (24) in der Plattenebene, vor- oder einer plattenförmigen Piezokeramik, auf der zugsweise parallel zu einer Plattenkaute, vorpolaeingangs- und ausgangsseitig beidseitige Beläge risiert ist.1. Piezoelectric resonator arrangement in claim I or 2, characterized in that preferably monolithic design, best when using a plate-shaped piezokehend from a plate-shaped oscillating crystal ramik the plate (24) in the plate plane, before- or a plate-shaped piezoceramic, on which preferably parallel to a plate chew, pre-pole input and on the output side, linings on both sides are grooved. für die Eingangs- und Ausgangswandler sowie
gegebenenfalls dazwischenliegende beidseitige iofor the input and output converters as well
if necessary, intervening bilateral ok Beläge zur Begrenzung von vorgegebenen Reso- Coverings for the limitation of given reso- natorcn aufgebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die vom E.ngang bis
zum Ausgang aneinander anschließenden Belägenatorcn are applied, characterized in that the from E.ngang to
Adjacent coverings to the exit (25 bis 29) auf der Platte zum Zwecke der Ne- 15 Die Erfindung betrifft eine piezoelektrische Reso-(25 to 29) on the plate for the purpose of ne- 15 The invention relates to a piezoelectric reso- benwellenunterdrückung in mindestens zwei an- natorenanordnung in vorzugsweise monolithischerBenchtop wave suppression in at least two fan arrangements, preferably monolithic nähernd senkrecht zueinander verlaufenden Rei- Ausführung.approximately perpendicular to each other running Rei execution. Ik 11 angeordnet sind (Fig. 3). Bei monolithischen Quarzfiltern erfolgt die Anord-Ik 11 are arranged (Fig. 3). In the case of monolithic quartz filters, the arrangement 2. Piezoelektrische Resonator anordnung in nung der Resonatoren in der Regel entlang einer vorzugsweise monolithischer Ausführung, beste- 20 Achse, wobei die Elektrodenformen, die durch Behend aus einem plattenförmigen Schwingkristall läge oder durch Querschnittssprünge gebildet sein oder einer plattenförmigen Piezokeramik, auf der können, rechteckig, wie z. B. in der deutschen Paeingangs- und ausgangsseitig beidseitige Beläge tentschrift 1274 675 oder kreisförmig, wie etwa in für die Eingangs- und Ausgangswandler sowie der USA.-Patentschrift 3 222 622, ausgebildet sind, gegebenenfalls dazwischenliegende beidseitige 25 Nach einem in der Offenlegungsschrift 1948 735 be-Querschnittsspiünge zur Begrenzung von vorge- schriebenen Vorschlag kann man auch elliptisch ausgebenen Resonatoren vorgesehen sind, dadurch gebildete Elektrodenformen benutzen,
gekennzeichnet, daß die Querschnitlssprünge in Das Problem bei solchen Quarzfiltern ist immer die Platte derart eingebracht sind, daß auf der wieder die Verminderung der unerwünschten Neben-Plutte zum Zwecke der Nebenwellenunterdrük- 30 wellen, wofür bereits zahlreiche Vorschläge gemacht kung mindestens zwei annälv.-rnd senkrecht worden sind. Dieses Problem liegt auch der Erfinzucinander verlaufende Reihen von Resonatoren dung zugrunde. Sie geht von einem weiteren, in dem (26 bis 28) gebildet sind (Fig. 3). Aufsatz »Development of High Pen:>rmance Filters2. Piezoelectric resonator arrangement in voltage of the resonators usually along a preferably monolithic design, best axis, the electrode shapes, which would be made of a plate-shaped oscillating crystal or formed by cross-sectional jumps or a plate-shaped piezoceramic on which can be rectangular such as B. in the German Pa input and output sides double-sided coverings tentschrift 1274 675 or circular, such as in for the input and output transducers as well as the United States patent 3 222 622, optionally intermediate two-sided 25 according to one in the laid-open specification 1948 735 be cross-sectional dimensions to limit the prescribed proposal, one can also use elliptically designed resonators, use electrode shapes formed thereby,
The problem with such quartz filters is always the plate are inserted in such a way that the undesired secondary plates are reduced for the purpose of secondary wave suppression, for which numerous suggestions have already been made at least two annually have become perpendicular. This problem is also the basis of the series of resonators running in accordance with the invention. It goes from another in which (26 to 28) are formed (Fig. 3). Article »Development of High Pen:> rmance Filters 3. Piezoelektrische Resonatoranordnung nach Using Acoustically Coupled Resonators on Al-Cut Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 35 Quartz Crystals« von J. F. Werner, A. J. Day a die Platte (24) etwa quadratische Abmessungen und J. Birch in »Proceedings jf the 23rd Annual aufweist. Symposium on Frequency Control«, 1969 (April),3. Piezoelectric resonator arrangement according to Using Acoustically Coupled Resonators on Al-Cut claim I or 2, characterized in that 35 Quartz Crystals "by JF Werner, AJ Day a the plate (24) approximately square dimensions and J. Birch in" Proceedings jf the 23 rd annual. Symposium on Frequency Control ", 1969 (April), 4. Piezoelektrische Resonatoranordnung nach beschriebenen Vorschlag aus, bei dem ein Filter aus Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dnß die Be- zwei in Serie geschalteten Teilfiltern zusammengeläge oder Querschnittssprünge so ausgebildet 40 setzt ist. Zur Dämpfung von Nebenwellen verläuft sind, daß die dadurch gebildeten Wandler (25, bei dieser bekannten Anordnung bei dem einen Teil-29) und Resonatoren (26, 27, 28) rechteckige, filter die Filterachse in Richtung der kristallographivorzugsweise quadratische Form besitzen. sehen i-Aehse und die Filterachse des anderen 7'eil-4. Piezoelectric resonator arrangement according to the proposal described, in which a filter is made Claim 3, characterized in that the two series-connected partial filters would lie together or cross-sectional jumps formed 40 is set. For damping secondary waves runs are that the transducers formed thereby (25, in this known arrangement in the one part-29) and resonators (26, 27, 28) rectangular, filter the filter axis in the direction of the crystallographic preferably have a square shape. see i-axis and the filter axis of the other 7'eil- 5. Piezoelektrische Resonatoranordnung nach filters in Richtung der kristallographischen ;'-Achse Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 45 Da die Frequenzlage der Nebenwellen vom Koppinsgesamt drei in U-Form verlaufende Reihen lungsmode abhängt, erreicht man für die Kombinavon Resonatoren (35, 36, 37) vorgesehen sind tion der beiden Kopplungsarten eine Reduzierung (F i g. 4). der Nebenwellen.5. Piezoelectric resonator arrangement according to filters in the direction of the crystallographic; '- axis of claim I or 2, characterized in that 45 Since the frequency position of the secondary waves depends on the coupling mode, a total of three U-shaped rows are achieved for the combinations of resonators (35, 36, 37) a reduction of the two coupling types are provided (FIG. 4). de r spurious. 6. Piezoelektrische Resonatoranordnung nach In Fig. I der Zeichnung ist eine solche bekannte Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum 50 Anordnung, die aus den beiden erwähnten Teilfiltern Zwecke der akustischer, Entkopplung der im Be- besteht, dargestellt. Die beiden Filterplatten dieses reich der U-Schenkei liegenden Resonatoren (35, Filters sind mit 1 und 2 bezeichnet. Beide Teilfiltcr 37) zwischen den Schenkeln ein Querschnitts- besi.zen jeweils Eingangs-und Ausgangswandler3, 4 sprung (38) vorgesehen ist. bzw. 6, 7 sowie zwischen diesen Wandlern angeord-6. Piezoelectric resonator arrangement according to FIG. I of the drawing, one such is known Claim 5, characterized in that for the 50 arrangement consisting of the two sub-filters mentioned Purposes of acoustic, decoupling of the existing, shown. The two filter plates of this The resonators (35, filters are labeled 1 and 2 near the U-legs. Both partial filters 37) a cross-sectional configuration between the legs, each of the input and output transducers3, 4 jump (38) is provided. or 6, 7 and between these converters 7. Piezoelektrische Resonatoranordnung nach 55 nete Resonatoren 5 bzw. 8.7. Piezoelectric resonator arrangement according to 55 named resonators 5 and 8, respectively. Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Während die Achsrichtung der Platte 1 des erstenClaim 6, characterized in that the While the axial direction of the plate 1 of the first Querschnittssprung als aufgebrachter elektrisch Teilfilters mit der kristallographischen x-Achse desCross-sectional jump as an applied electrical partial filter with the crystallographic x-axis of the leitender Belag (38) ausgebildet ist. verwendeten Quarzmaterials zusammenfällt, ist dieconductive coating (38) is formed. The quartz material used is the 8. Piezoelektrische Resonatoranordnung nach Platte 2 des zweiten Teilfilters so geschnitten, daß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die 60 ihre Filterachse mit der kristallographischen z'-Achse Resonatoren (35, 36, 37) und gegebenenfalls die des verwendeten Quarzkristalls zusammenfällt. Die Wandler (1, n) mit einem Pol mit diesem Belag beiden Teilfilter sind nun in der dargestellten Weise (38) elektrisch leitend verbunden sind. hintereinandergeschaltet.8. Piezoelectric resonator arrangement according to plate 2 of the second partial filter so cut that claim 7, characterized in that the 60 coincides their filter axis with the crystallographic z'-axis resonators (35, 36, 37) and optionally that of the quartz crystal used. The transducers (1, n) with one pole with this coating, both partial filters, are now connected in an electrically conductive manner in the manner shown (38). connected in series. 9. Piezoelektrische Resonatoranordnung nach Die Wirkungsweise dieses bekannten Filters ergibt Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 65 sich aus der graphischen Darstellung gemüß F i g. 2, bei Verwendung eines plattenförmigen Schwing- in der die Dämpfunga über die Frequenz/ aufgetrakristalls aus Quarz die Platte (24) als AT-Schnitt gen ist. Jedes der beiden Teilfilter gemäß Fig. 1 beausßcführt ist und die Plattenkanten parallel zu sitzt eine Durchlaßkurve 19, welche den Nebenwel-9. Piezoelectric resonator arrangement according to The mode of operation of this known filter results Claim 1 or 2, characterized in that 65 result from the graphic representation according to F i g. 2, when using a plate-shaped oscillation in which the damping is based on the frequency / aufgetrakristall the plate (24) is made of quartz as an AT cut gene. Each of the two sub-filters according to FIG. 1 acts is and the plate edges parallel to sits a passage curve 19, which the Nebenwel-
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