DE2037209B2 - Mechanisches filter mit mehreren, achsparallel angeordneten torsionsresonatoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mechanisches Filter mit mehreren, achsoar^llel angeordneten Torsionsresonatoren, dessen Endresonatoren mit elektromechanischen Wandlern zum Obergang von elektrischen auf mechanische bzw. zum Obergang von mechanischen auf elektrische Schwingungen verbunden sind und dessen einzelne Resonatoren über wenigstens ein Längsschwiugungen ausführendes, als durchgehender Draht mit über seine gesamte Länge gleichbleibendem Querschnitt ausgebildetes Koppelelement gekoppelt sind, das senkrecht zu den Längsachsen der Resonatoren verläuft und mit den einzelnen Resonatoren an den jeweiligen Kopplungsstellen kraftschlüssig verbunden ist, und bei dem weiterhin zur Erzielung einer vorgegebenen Filtercharakteristik die Kopplung zwischen aufeinanderfolgenden Resonatoren in der Weise unterschiedlich gewählt ist, daß die Abstände zwischen einander benachbarten Kopplungsstellen unterschiedlich sind.

Bekanntlich haben mechanische Filter in der modernen Nachrichtentechnik deshalb eine große Bedeutung erlangt weil sie in dem für sie geeigneten Frequenzbereich gegenüber den mit konzentrierten Schaltelementen aufgebauten Filtern eine Reihe von Vorteilen aufzuweisen haben, wie beispielsweise die hohe Schwinggüte der einzelnen Resonatoren, den geringen Raumverbrauch des Filters sowie geringe Temperaturabhängigkeit. Es ist beim Aufbau solcher Filter möglich, verschiedene mechanische Schwingungsformen heranzuziehen, wovon unter anderem Torfionsschwingungen der Resonatoren und Längsschwingungen der Koppelelemente eine mögliche Kombination darstellen. In diesem Zusammenhang ist es durch die Zeitschrift »Archiv der elektrischen Übertragung« (AEÜ), Band 17, März 1963, Seiten 103 bis 107 bereits bekanntgeworden, bei einem derartigen Filter die einzelnen, achsparallel zueinander angeordneten Torsionsresonatoren durch Längsschwingungen ausführende Koppelelemente in einer solchen Weise miteinander zu verbinden, daß der Abstand der Koppelstellen direkt benachbarter Resonatoren ein Viertel der im Koppelelement auftretenden Wellenlänge beträgt. Beim Entwurf eines Filters nach den Regeln der sogenannten Betriebsparametertheorie zeigt sich, daß zur Erzielung einer vorgegebenen Filtercharakteristik, wie beispielsweise einer maximal flachen oder einer Tschebyscheffschen-Charakteristik, der Kopplungsgrad benachbarter Resonatoren unterschiedlich ausgebildet werden muß, was durch Verwendung von Koppelelement-Abschnitten unterschiedlichen Durchmessers, oder bei Verwendung untereinander gleicher Koppelelement-Abschnitte durch unterschiedliche Resonatormassen, die beim bekannten Filter durch in einigen Resonatoren vorgesehenen Längsbohrungen erzeugt werden, erzielbar ist. Gegebenenfalls

_l8ssen ach benacbtürte Resonatoren auch durch destbaulängen nicht zu unterschreiten,
zusätzliche Koppetetemente unterschiedlich verkop- Durch die deutsche Patentschrift 12 57 993 ist ferner ^pdn' ^ ^, ΛΤί« u 1'^{Se die deutsche} ein mechanisches Frequenzfilter bekannt, welches aus Austegeschnft Π«-*» bekannt geworden ist Der mindestens drei Resonatoren besteht, die über mechani-Aufbaii solcher Hlter erfordert jedoch zusätzliche 5 sehe KoppeUeitungen in Kette geschaltet sind, und fertigungstechnische Maßnahmen insofern, als zur welches durch Umwegkopplung herbeigeführte Dämp-Erzielung unterschiedlicher Kopplungen zwischen auf- fungspole aufweist Bei diesem Filter wird die einanderfolgenden Resonatoren entweder verhältnis Umwegkopplung durch mechanische Verbindung nicht mäßig genau tolerierte Bohrungen in einigen Resonato- unmittelbar aufeinanderfolgender Resonatoren durch ren vorgesehen werden müssen, oder es müssen bei io eine oder mehrere zusätzliche KoppeUeitungen verVerwendung von Resonatoren gleicher Resonatormas- wirklicht Eine bevorzugte Ausführungsform dieses se wenigstens em zusätzlicher, der direkten Verkopp- bekannten FUters ist darin zu sehen, daß bei einer Länge lung benachbarter Resonatoren dienender Koppelele- der Koppelleitungen aufeinanderfolgender Resonatoment-Abschmtt zwingend vorgesehen werden. Wegen ren von etwa λ/4 die zusätzlichen Koppelleitungen eine der fest vorgegebenen Länge der einzelnen Koppelele- 15 Länge haben,die etwa ein ungerades Vielfaches von λ/4 mente läßt sich somit eine von der Anzahl der beträgt In der DT-OS 14 41 269 sind für solche Filter Resonatoren abhängige Mindestbaulänge nicht unter- Möglichkeiten zur Erzeugung von Polstellen in der schreiten. Darüber hinaus wird bei den bekannten Filtercharakteristik angegeben. Es werden dabei nicht Filtern eine Halterung verwendet, bei denen sämtliche unmittelbar aufeinanderfolgende Resonatoren durch Resonatoren durch einen gemeinsamen Haltedraht 20 zusätzliche Koppelleitungen mechanisch derart miteinmiteinander verbunden sind, der an sich in Schwin- ander verbunden, daß sich Polstellen bei nicht reellen, gungsknoten der Resonatoren angreift Wenn, bedingt nicht physikalischen Frequenzen ergeben. Insbesondere durch unvermeidliche Herstellungstoleranzen, der Hai- haben bei Verwendung von in Torsionsschwingungen ledraht nicht mehr genau im Schwingungsknoten erregbaren, angenähert achsparallel angeordneten befestigt ist dann wird er in den Schwingungsvorgang 25 Resonatoren und longitudinaler λ/4-Kopplung die einbezogen und wirkt damit als zusätzlicher Koppler, zusätzlichen Koppelleitungen eine Länge von 3 Λ/4. was durch den die ursprünglich gewünschte Kopplung jedoch ebenfalls zur Folge hat daß bei einem derartigen verfälscht wird. Aufbau eine gewisse Mindestbaulänge nicht zu unter-

Es sind durch die deutsche Gebrauchsmusiorschrift schreiten ist.

19 54 102 bereits mechanische Frequenzfilter mit 30 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

zylindrischen oder prismatischen, mit ihrer Längsachse mechanisches Filter mit längsgekoppelten Torsionsre-

quer zur Filterachse angeordneten Resonatoren, die sonatoren anzugeben, bei dem eine an sich beliebige

durch geradlinig durchlaufende Koppeldrähte miteinan- Filtercharakteristik erzielbar ist und das bei möglichst

der verbunden sind, bekannt geworden, bei denen zur einfacher Herstellung gleichzeitig eine erhebliche

Einstellung des Kopplungsfaktors zwischen benachbar 35 Verkürzung der Baulänge bei einer möglichst vollstän-

ten Resonatoren die wirksame Länge der Koppeldrähte digen Entkopplung der Resonatoren durch die Halte-

zwischen den Resonatoren unterschiedlich gewählt ist. rung ermöglicht und darüber hinaus die Forderung

Eine mögliche Ausgestaltung solcher Filter besteht erfüllt, daß der Abstand der Koppelstellen mit hoher

dann, daß die Resonatoren zu Torsionsschwingungen Genauigkeit eingehalten wird.

und die Koppeldrähte zu LongUudinalschwingungen 40 Ausgehend von einem mechanischen Filter mit

anregbar sind. Als spezielle Bemessungsvorschrift und mehreren, achsparallel angeordneten Torsionsresona-

zugleich bevorzugte Ausführungsform solcher Filter toren, dessen Endresonatoren mit elektromechanischen

wird dabei angegeben, daß der im Filter auftretende Wandlern zum Übergang von elektrischen auf meehani-

maximale Abstand zweier benachbarter Koppelstellen sehe bzw. zum Übergang von mechanischen auf

etwa eine Viertelwellenlänge beträgt, was für den 45 elektrische Schwingungen verbunden sind und dessen

speziellen Fall bedeutet, daß die mittleren Resonatoren einzelne Resonatoren über wenigstens ein Längs-

des Filters durch eine etwa λ/4 lange Koppelleitung schwingungen ausführendes, als durchgehender Draht

miteinander verbunden sind. Solche Bemessungen mit über seine gesamte Länge gleichbleibendem

haben aber zur Folge, daß eine gewisse Mindestbaulän- Querschnitt ausgebildetes Koppelelement gekoppelt

ge nicht zu unterschreiten ist und es zeigt sich ferner. 50 sind, das senkrecht zu den Längsachsen der Resonato-

daß im Koppelelement parasitäre Biegeeigenschwin ren verläuft und mit den einzelnen Resonatoren an den

gungen auftreten. Je größer aber die Länge der jeweiligen Kopplungsstellen kraftschlüssig verbunden

Koppelelemente ist, um so geringer ist der Frequenzab- ist. und bei dem weiterhin zur Erzielung einer

stand benachbarter parasitärer Biegeeigenschwingun- vorgegebenen Filtercharakteristik die Kopplung zwi-

gen, was auch eine stärkere Störung der Filtercharakte- 55 sehen aufeinanderfolgenden Resonatoren in der Weise

ristik mit sich bringt, da ja auch parasitäre Koppel- unterschiedlich gewählt ist, daß die Abstände zwischen

schwingungen die Resonatoren eines Filters miteinan- einander benachbarten Kopplungsstellen unterschied-

der verkoppeln. lieh sind, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung

In der US-Patentschrift 29 55 267 ist ferner ein dadurch gelöst, daß der im Filter auftretende größte

elektromechanisches Bandpaßfilter angegeben, dessen 60 Abstand zwischen wenigstens zwei benachbarten

Resonatoren Torsionsschwingungen ausführen und Kopplungsstellen um wenigstens 35% kürzer als ein

dessen Koppelelemente als Längskoppler wirken. Viertel der im Koppelelement zwischen den einzelnen

Wesentlich für dieses Filter ist jedoch, daß die Länge der Kopplungsstellen auftretenden Wellenlänge ist, daß die

Koppelelemente gleich ist einer halben Wellenlänge, da Resonatoren zumindest an den Kopplungsstellen mit

nämlich hierdurch Serienresonanzkreise nachgebildet 65 einer Abflachung versehen sind, daß zur Halterung des

werden, die im Längszweig einer elektrischen Abzweig- Filters an wenigstens einigen der Resonatoren wenig-

schaltung liegen. Aufgrund der Verwendung von stens ein Haltedraht angebracht ist, der einerseits im

λ/2-Kopplungen sind also gewisse vorgegebene Min- Bereich des Schwingungsknotens am jeweiligen Reso-

nator angreift und der andererseits in einer Halteplatine verankert ist

Eine 'vorteilhafte Ausgestaltung des vorerwähnten Filters ist darin zu sehen, daß die Abstände einander benachbarter Koppelstellen zur Filtermitte hin zunehmen.

Zur Erzeugung von Dämpfungspolen ist es möglich, daß einander nicht unmittelbar benachbarte Resonatoren durch wenigstens ein zusätzliches, Längsschwingungen ausführendes Koppelelement miteinander gekoppelt sind. Hierbei kann der Abstand der Kopplungsstellen überbrückter Resonatoren kleiner sein als der Abstand zu den Kopplungsstellen der ihnen unmittelbar benachbarten Resonatoren.

Für die Herstellung polerzeugender Filter ist es ij günstig, wenn das zusätzliche Koppelelement parallel zum durchgehenden Koppeldraht verläuft oder wenn das zusätzliche Koppelelement an den Stirnseiten von zwei der Resonatoren befestigt ist und wenn dabei die Befestigungspunkte auf verschiedenen Seiten der allen jo Resonatoren gemeinsamen Mittelebene liegen. Die Filtercharakteristik läßt sich noch dadurch beeinflussen, daß überbrückte Resonatoren einschließlich von wenigstens einem ihnen unmittelbar benachbarten Resonator durch wenigstens ein weiteres Koppelelement überbrückt sind.

Vorteilhafte mechanische Ausgestaltungen lassen sich dadurch erzielen, daß die Durchmesser sämtlicher Resonatoren gleich groß und kleiner als der kleinste auftretende Abstand zweier benachbarter Kopplungsstellen sind.

Zur Beeinflussung der Filtercharakteristik ist es ferner möglich, den Durchmesser von wenigstens einem Resonator unterschiedlich gegenüber dem Durchmesser der übrigen Resonatoren zu wählen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

Es zeigen in der Zeichnung:

F i g. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel in perspektivischer Darstellung;

F i g. 2 einen Ausschnitt aus einem mechanischen Filter in der Draufsicht unter Verwendung zusätzlicher Überkopplungen;

F i g. 3 einen Ausschnitt in der stirnseitigen Ansicht unter Verwendung einer zusätzlichen Überkopplung;

Fig.4 einen Ausschnitt aus einem mechanischen Filter mit unterschiedlichen Resonatoren.

Im Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist ein aus sieben Torsionsresonatoren 1 bis 7 bestehendes mechanisches Filter dargestellt dessen einzelne Torsionsresonatoren über die Koppelelemente 9 und 9' miteinander gekoppelt sind. Gegebenenfalls läßt sich mit bereits einem Koppelelement, beispielsweise dem Koppelelement 9, eine aasreichende Kopplung zwischen den einzelnen Resonatoren erzielen, bzw. sind bei dünner Ausbildung der einzelnen Koppeldrähte zwei weitere Koppeldrähte auf der Unterseite der Resonatoren anbringbar, so daß sich eine vollständig symmetrische Ausführung ergibt Das Koppelelement 9 ist über die Endresonatoren 1 und 7 hinausgeführt und endet in elektromechanischen Wandlern 8 und 8', die derart ausgebildet sein müssen, daß sie in der Lage sind, an ihnen anliegende elektrische Schwingungen in mechanische Längsschwingungen umzuwandeln, so daß die Koppelelemente 9 mechanische Längsschwingungen ausführen, wie dies durch die Weile 19 kenntlich gemacht ist Elektromechanische Wandler, die derartige Bedingungen erfüllen, sind an sich bekannt und können ¹ErUs

beispielsweise Yffis Längsresonatoren bestehen. Im einzelnen soll an dieser Stelle nicht näher darauf eingegangen werden, da an sich beliebige, geeignete Wandlerelemente verwendbar sind, wenn nur dafür gesorgt ist, daß beispielsweise der elektromechanische Wandler 8 elektrische Schwingungen in mechanische Längsschwingungen umwandelt, die im elektromechanischen Wandler 8' in elektrische Schwingungen zurückverwandelt werden.

Die einzelnen Torsionsresonatoren 1 bis 7 bestehen aus zylindrischen Körpern, die derart angeordnet sind, daß ihre mittleren Längsachsen zueinander parallel verlaufen. Der einzelne Koppeldraht 9 bzw. 9' verläuft senkrecht zu den Längsachsen der Resonatoren und ist mit diesen an den jeweiligen Koppelstellen 21 bis 27, die im Ausführungsbeispiel auf Mantellinien der Resonatoren 1 bis 7 liegen, kraftschlüssig verbunden. Wenn die Resonatoren und die Koppelelemente aus einem metallischen Material bestehen, wird man zweckmäßig die kraftschlüssige Verbindung durch Schweißen herstellen.

Bei Torsionsresonatoren bildet sich bekanntlich entlang ihrer Mittelebene, die durch die doppelt strichpunktierte Linie 17 kenntlich gemacht ist ein Schwingungsknoten aus, d. h. an dieser Stelle führen die Resonatoren praktisch keine Bewegung aus. In diesen Stellen greifen Haltedrähte 11 an. die andererseits in einer Halteplatine 10 verankert sind. Vorzugsweise versieht man jeden der Resonatoren 1 bis 7 mit einem derartigen Haltedrant und es kann gegebenenfalls auf der Unterseite des Filters eine weitere Halteplatine vorgesehen sein, so daß sämtliche Resonatoren beidseitig gestützt bzw. aufgehängt sind. Als Halteplatine 10 benutzt man zweckmäßig gleich das Filtergehäuse oder eine Grundplatte. Die Länge der Haltedrähte 11 kann an sich beliebig kurz gewählt werden, wodurch die Höhenabmessungen des Filters nur wenig größer als der Durchmesser der Resonatoren werden. Es muß nur dafür gesorgt sein, daß die Torsionsresonatoren 1 bis 7 in Verbindung mit den Koppelelementen 9, 9' frei schwingen können.

Wenn durch den elektromechanischen Wandler 8, der im Ausführungsbeispiel den Eingangswandler darstellen soll, der Resonator 1 zu Torsionsschwingungen entsprechend der durch den Pfeil 20 kenntlich gemachten Schwingungsrichtung angeregt wird, dann haben diese Torsionsschwingungen Längsschwingungen im Koppelelement 9 bzw. 9' zur Folge. Diese Längsschwingungen regen auch die Resonatoren 2 bis 7 zu Torsionsschwingungen an und es können schließlich im elektromechanischen Wandler 8" die mechanischen Schwingungungen in elektrische Schwingungen zurückverwandelt werden. Die Frequenzlage des Durchlaßbereichs des mechanischen Filters gemäß F i g. 1 wird bekanntlich im wesentlichen von der Eigenresonanzfrequenz der Torsionsresonatoren 1 bis 7 bestimmt die wiederum im wesentlichen von der Länge des einzelnen Resonators abhängig ist Für die Bandbreite und die Fätercharakteristik ist außerdem die Stärke der Kopplung zwischen den einzelnen Resonatoren bestimmend und es können je nach der Kopplung an sich beliebige Filtercharskteristiken, wie beispielsweise ein maximal flacher oder ein Tschebyscheffscher Dämpfungsverlauf, erzielt werden. Für die Starke der Kopplung ist einerseits die Querschnittsabmessung des Koppeldrahtes 9 bzw. 9' sowie der Abstand b des Koppeldrahtes 9 bzw. 9" vom Schwingungsknoten 17 maßgebend, da nämlich mit zunehmendem Abstand b

de an wi Bt

ti r s c t ι

der Koppeldraht 9 in Bereiche größerer Schwingungsamplituden gelangt und damit die Kopplung verstärkt wird. Abgesehen von diesen fest vorgegebenen Bemessungen wird die Stärke der Kopplung durch den Abstand einander benachbarter Kopplungsstellen bestimmt In F i g. 1 ist bereits ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel insofern dargestellt, als der Abstand einander benachbarter Kopplungsstellen zur Filtermitte hin zunimmt. So haben die Kopplungsstellen 21 und 22 bzw. die Kopplungsstellen 26 und 27 den Abstand a 1, die Kopplungsstellen 22 und 23 bzw. die Kopplungsstellen 25 und 26 den Abstand a 2 und schließlich die Kopplungsstellen 23 und 24 bzw. 24 und 25 den Abstand a 3. Wie eingangs bereits erwähnt ist die Stufung, d.h. also die unterschiedliche Wahl der Stärke der Kopplung einander benachbarter Resonatoren immer dann erforderlich, wenn es darauf ankommt, bei einem beispielsweise nach der Betriebsparametertheorie berechneten Filter eine vorgegebene Filtercharakteristik zu erzielen. Im allgemeinen wird vorzugsweise eine Filtercharakteristik mit maximal flachem Verlauf oder mit einem Tschebyscheffschen Verlauf angestrebt, bei dem sämtliche Maxima die gleiche Höhe hinsichtlich der Dämpfung bzw. des Reflexionsfaktors besitzen. Um eine möglichst gedrängte Bauweise hinsichtlich der Längenabmessung des Filters zu erzielen, ist ferner dafür geso.gt. daß selbst der größte Abstand einander benachbarter Kopplungsstellen, im Ausführungsbeispiel also der Abstand a 3. kleiner als ein Viertel der im Koppelelement, beispielsweise zwischen den Koppelstellen 23 und 24 auftretenden Wellenlänge ist. Es ist ferner darauf geachtet daß der kürzeste Abstand benachbarter Kopplungsstellen. z. B. der Abstand a I. um wenigstens 35% kurzer als ein Viertel der im Koppelelement 9, 9' zwischen den einzelnen Koppelstellen 21 bis 27 auftretenden Wellenlänge gewählt ist. Für die technische Realisierbarkeit des Filters läßt sich ein gewisser Mindestdurchmesser der einzelnen Resonatoren selbstverständlich nicht unterschreiten. Wenn sich dabei zur Erzielung der erforderlichen Kopplung zeigt, daß der Abstand benachbarter Kopplungsstellen kleiner als der Resonatordurchmesser werden muß, dann läßt sich der Kopplungsabstand um λ/2 vergrößern, wobei der Kopplungsgrad erhalten bleibt. Dabei ist λ die im jeweiligen Kopplungsabschnitt auftretende Wellenlänge. Bei dieser Maßnahme kann es sich ergeben, daß der Abstand benachbarter Koppiungsstel- len um wenigstens 35% größer als ein Viertel der im Koppelelement-Abschnitt auftretenden Wellenlänge wird.

Wenn es darauf ankommt sogenannte Polstellen, d. h. komplexe oder reelle Polstellen in der Filtercharakteristik zu erzeugen, besteht die Möglichkeit einander nicht unmittelbar benachbarte Resonatoren durch wenigstens ein zusätzliches, Längsschwingungen ausführendes Koppelelement miteinander zu koppeln. Entsprechende Ausführungsbeispiele sind in den Fig.2 und 3 schematisch dargestellt und es können dabei Polstellen entweder bei reellen oder bei komplexen Frequenzen oder bei beiden erzeugt werden. Polstellen bei reellen Frequenzen haben bekanntlich Pole im Dämpfungsverhalten zur Folge, während sich Polstellen bei komplexen Frequenzen auf das Laufzeitverhalten eines Filters, das häufig ebenfalls vorgegeben ist auswirken.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist lediglich ein Ausschnitt aus dem Filter nach F i g. 1 mit den Resonatoren 3 bis 7 in der Draufsicht dargestellt und es sind deshalb funktionsgleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Zur Erzeugung von Polstellen in der Filtercharakteristik sind einander nicht unmittelbar benachbarte Resonatoren durch das zusätzliche Koppelelement 12 miteinander gekoppelt, im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 also die Resonatoren 4 und 7, so daß die Resonatoren 5 und 6 durch das Koppelelement 12 überbrückt sind. Wenn Polstellen in der Dämpfungscharakteristik erzeugt werden sollen, dann zeigt sich bei der Berechnung eines derartigen Filters,

ίο daß die Kopplung zwischen überbrückten Resonatoren verhältnismäßig fest sein muß und es ist deshalb der Abstand a 2' der überbrückten Resonatoren 5 und 6 kleiner gewählt als der Abstand a Γ bzw. a 3' der ihnen unmittelbar benachbarten Resonatoren 4 bzw. 7. Das Koppelelement 12 ist dabei so angebracht, daß es parallel zu den durchgehenden Koppeldrähten 9 bzw. 9' verläuft. Je nach der Anzahl der überbrückten Resonatoren und der gewählten Länge der Koppelelement-Abschnitte und damit der Länge des zusätzlichen Elements 12 ergeben sich entweder Polstellen in der Filtercharakteristik bei reellen oder bei komplexen Frequenzen.

Eine weitere Möglichkeit zur Anbringung wenigstens eines zusätzlichen Koppelelements, das einander nicht unmittelbar benachbarte Resonatoren miteinander verbindet, ist schematisch in F i g. 3 dargestellt die in stirnseitiger Ansicht einen Ausschnitt mit den Resonatoren 4 bis 7 aus F i g. 1 zeigt. Dabei wird das zusätzliche Koppelelement 12' an den Stirnseiten der Resonatoren 5 und 7 in der Weise befestigt, daß die Befestigungspunkte auf verschiedenen Seiten der allen Resonatoren gemeinsamen Mittelebene 15 liegen. Das zusätzliche Koppelelement ist mit der Bezugsziffer 12' bezeichnet und führt ebenfalls überwiegend Längsschwingungen aus. Die Stärke der zusätzlichen Kopplung, durch die die Frequenzlage der Polstellen bestimmt wird, läßt sich, abgesehen von den Abmessungen und den Materialeigenschaften, durch den Abstand der Befestigungspunkte vom Mittelpunkt M regulieren, wobei vorzugsweise die Befestigungspunkte in einer durch die Mittelpunkte M gehenden Linie liegen, die senkrecht auf die gemeinsame Mittelebene 15 steht.

Je nach Anzahl der überbrückten Resonatoren und der gewählten Länge der Koppelelement-Abschnitte und damit der Länge des zusätzlichen Elements 12 ergeben sich entweder Polstellen in der Filtercharakteristik bei komplexen oder bei reellen Frequenzen, d. h also lediglich in umgekehrter Zuordnung wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 2 und 2 lassen sich Pole bei reellen und komplexen Frequenzen d.h. also Dämpfungspole und die Beeinflussung dei Laufzeit noch in der Weise vornehmen, daß Oberbrückt« Resonatoren einschließlich von wenigstens einem inner

SS unmittelbar benachbarten Resonator durch wenigsten ein weiteres Koppelelement überbrückt werden. Em< entsprechende Ausführung ist in Fi g. 2 gezeigt in de zusätzlich die Resonatoren 3 und 7 durch da Koppelelement 13 überbrückt sind.

te In den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 2 und können die zusätzlichen Koppelelemente 12,12' und 1, an sich eine beliebige Anzahl von Resonatore überbrücken, oder es können auch weitere zusätzlich Überbrückungen vorgesehen sein, die beispielsweise ir

⁶S Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 zusätzlich zwische den Resonatoren 1 und 4 liegen.

Im allgemeinen bemißt man die Resonatoren so. da ihre Durchmesser untereinander gleich groß shv

709509/1

jedoch kleiner als der kleinste auftretende Abstand benachbarter Kopplungsstellen. Auf diese Weise erhält man ein Filter, das eine verhältnismäßig geringe Baulänge erforderlich macht und das hinsichtlich der Anforderungen bei der Fertigung am besten zu beherrschen ist.

Es ist jedoch auch möglich, wie in F i g. 4 gezeigt, bei wenigstens einem Resonator den Durchmesser unterschiedlich gegenüber den Durchmessern der übrigen Resonatoren zu wählen, falls dies durch die für die Erzielung der Filtercharakteristik erforderliche Kopplung gewünscht ist. Bemißt man nämlich den Durchmesser eines einzelnen Resonators unterschiedlich gegenüber dem Durchmesser der ihm benachbarten Resonatoren, dann ergibt sich dadurch ebenfalls die Möglichkeit, eine unterschiedliche Kopplung aufeinanderfolgender Resonatoren einzustellen, und zwar deshalb, weil bei gleichbleibendem Kopplungsdraht und gleichbleibendem Kopplungsabstand die Masse des den kleineren Durchmesser aufweisenden Resonators geringer ist, was zwingend auf die Stärke der Kopplung zurückwirkt.

Bei der Verschweißung der Koppelelemente 9 bzw. 9' mit den Resonatoren 1 bis 7 zeigen sich mitunter nicht exakte Schweißstellen in den Bereichen, in denen die Koppelelemente gewissermaßen eine Tangente der Resonatoren bilden. Wenn solche Schweißstellen beispielsweise durch eine Stoßbeanspruchung aufgelöst werden, dann ändert sich dadurch der Abstand der Koppelabschnitte und damit der Kopplungsgrad. Um dies zu vermeiden, versieht man die einzelnen Resonatoren zumindest in den Bereichen der jeweiligen Kopplungsstellen mit einer Abflachung, wie dies in F i g. 4 ebenfalls zu erkennen ist Aui" diese Weise ergeben sich verhältnismäßig scharfe Übergänge zwischen den einzelnen Resonatoren und dem Koppelelement, und es entstehen an jedem Resonator zwei besonders ausgeprägte Schweißstellen, die in F i g. 4 mit den Bezugsziffern 24 bis 27 bzw. 24' bis 27' kenntlich gemacht sind und die an den Übergangssteilen von der Abflachung zur kreisförmigen Kontur der Resonatoren liegen. Anstelle der Anbringung der Abflachung im Bereich der Koppelstellen ist auch eine Abflachung über die gesamte Resonatorlänge möglich. Abgesehen von der durch diese Maßnahme exakt erzielbaren Kopplung

ίο läßt sich eine weitere Verringerung des Kopplungsabstandes erzielen.

Wie bereits erwähnt, läßt sich bei dem beschriebenen Filter trotz einer möglichst geringen Baulänge, die durch einen sehr engen Abstand der einzelnen

is Resonatoren möglich wird, an sich jede gewünschte Filtercharakteristik einstellen. Durch die zusätzlichen Koppelelemente können erforderlichenfalls Pole in der Filtercharakteristik erzielt werden, wodurch die Anzahl der Resonatoren möglichst gering gehalten werden

ίο kann. Da weiterhin jeder einzelne Resonator für sich gehaltert ist, wird die zwischen den Resonatoren erforderliche Kopplung auch dann nicht verfälscht, wenn aufgrund der Herstellungstoleranzen die Haltedrähte Ii nicht exakt in den Schwingungsknoten

J5 angreifen und somit geringfügig in das Schwingungsgeschehen der Resonatoren einbezogen werden. Die sich daraus ergebende Abweichung der Resonanzfrequenz des Resonators läßt sich beim Abgleich ohne weiteres in den Resonator einstimmen. Weiterhin stellt die Halteplatine 10 eine gegenüber den Halteelementen 11 derart große Masse dar, daß auf sie auftreffende Schwingungen praktisch nicht übertragen werden, und somit die ursprünglich eingestellte Kopplung erhalten bleibt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. Patentansprüche:

   L Mechanisches Filter mit mehreren, achsparallel angeordneten Torsionsresonatoren, dessen Endresonatoren mit elektromechanischen Wandlern zum Obergang von elektrischen auf mechanische bzw. zum Übergang von mechanischen auf elektrische Schwingungen verbunden sind und dessen einzelne Resonatoren über wenigstens ein Längsschwingungen ausführendes, als durchgehender Draht mit über seine gesamte Länge gleichbleibendem Querschnitt ausgebildetes Koppelelement gekoppelt sind, das senkrecht zu den Längsachsen der Resonatoren verläuft und mit den einzelnen Resonatoren an den jeweiligen Kopplungsstellen kraftschlüssig verbunden ist, und bei dem weiterhin zur Erzielung einer vorgegebenen Filtercharakteristik die Kopplung zwischen aufeinanderfolgenden Resonatoren in der Weise unterschiedlich gewählt ist daß die Abstände zwischen einander benachbarten Kopplungsstellen unterschiedlich sind, dadurch gekennzeichnet, daß der im Filter auftretende größte Abstand (z. B. a 3) zwischen wenigstens zwei benachbarten Kopplungsstellen (z. B. 23, 24) um wenigstens 35% kürzer als ein Viertel der im Koppelelement (9, 9') zwischen den einzelnen Kopplungsstellen auftretenden Wellenlänge ist daß die Resonatoren (1 bis 7) zumindest an den Kopplungsstellen (21 bis 27) mit einer Abflachung versehen sind, daß zur Halterung des Filters an wenigstens einigen der Resonatoren (2, 4, 6) wenigstens ein Haltedraht (11) angebracht ist der einerseits im Bereich des Schwingungsknotens (17) am jeweiligen Resonator (2, 4, 6) angreift und der andererseits in einer Halteplatine (10) verankert ist.
2. 2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Abstände (a I, al. a3) einander benachbarter Koppelstellen (21 bis 27) zur Filtermitte hin zunehmen.
3. 3. Filter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß einander nicht unmittelbar benachbarte Resonatoren durch wenigstens ein zusätzliches. Längsschwingungen ausführendes Koppelelement (12,12') miteinander gekoppelt sind.
4. 4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der Abstand (a 2') der Kopplungsstellen (25,

   26) überbrückter Resonatoren (5, 6) kleiner ist als der Abstand (a\\a 3') zu den Kopplungsstellen (24,

   27) der ihnen unmittelbar benachbarten Resonatoren{4,7).
5. 5. Filter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Koppelelement (12) parallel zum durchgehenden Koppeldraht (9,9') verläuft.
6. 6. Filter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet daß das zusätzliche Koppelelement (12') an den Stirnseiten von zwei (5, 7) der Resonatoren (1 bis 7) befestigt ist, und daß die Befestigungspunkte auf verschiedenen Seiten der allen Resonatoren (1 bis 7) gemeinsamen Mittelebene (15) liegen.
7. 7. Filter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß überbrückte Resonatoren (5, 6) einschließlich von wenigstens einem ihnen unmittelbar benachbarten Resonator (4) durch wenigstens ein weiteres Koppelelement (13) überbrückt sind.
8. 8. Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser sämtlicher Resonatoren (1 bis 7) gieich groß und kleiner als der kleinste auftretende Abstand (a V, a Ύ) zweier benachbarter Kopplungsstellen sind.
9. 9. Filter nach einem der Ansprüche i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser von wenigstens einem Resonator (4' bzw. 7') unterschiedlich gegenüber dem Durchmesser der übrigen Resonatoren (1,2,3,5,6) gewählt ist