DE2131150A1 - Breitenbiegeresonator und gekoppeltes Wellentypfilter - Google Patents

Description

PATENTANWALT
DlPL-INO.

HELMUT GÖRTZ

22. Juni 1971 Gzh/Ha.

Clevite Corporation, I7ooo Si;. Clair Avenue, Cleveland, U.S.A.

Breitenbiegeresonator und gekoppeltes Wellentypfilter

Die Erfindung "betrifft Resonatoren und elektrische Wellenfil-

^eines Auffängenergieresona-

ipf
torsVsowie gekoppelte Bandpaßfilter, die solche Resoiöoren verwenden. Diese Anmeldung bezieht sich auf eine andere Anmeldung "Breitenausdehnungsresonator und gekoppeltes Wellentypfilter", die gleichzeitig eingereicht wurde und von demselben Erfinder stammt.

Bekannte Filter der gekoppelten Art haben eine Mehrzahl ähnlicher dickengesteuerter Resonatoren, die auf einer einzigen

-AUS,

Platte ptemelektrisehern Kristall, typischerweise Quarz oder piezoelektrischem Keramik gebildet sind. Jeder Resonator wird von einem Paar kleiner Registrierelektroden auf gegenüberliegenden Flächen der Platte gebildet· Die Resonanzschwingungen jedes Resonators, die Dicken-Ausdehnungs- oder Dicken-Scher-Schwingungen sein können, sind auf den Bereioh unter den Elektroden beschränkt und umgeben die Elektroden diielrfc aufgrund des Auffängenergieprinzips. Solche eingeschlossesenenYBesonatoren sind bisher nur für den Typ der Dickenschwingungen bekannt. Schwingungsarten mit einer Verbreitung in der Ebene der Platte, in den Fällen, in denen dies durch die kristallografieehe Symmetrie erlaubt ist, werden durch die Elektrodenkonfigurationen bekannter Art nur sehr wenig erregt·

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Die bekannten Dickenschwingungsresonator en werden ausreichend nahe zusammengesetzt, so daß eine akustische Kopplung zu beinachbarten Resonatoren vorhanden ist, wodurch die Bandpaßcharakteristik erzeugt wird, Für eine detailliertere Behandlung der gekoppelten Dickenschwingungsfilter wird auf die folgenden Veröffentlichungen verwiesen:

Mr. Onoe and H. Jumonji, Analysis of Piezoelectric Resonators Vibrating in Trapped-Energy Modes, Electronics and Oomm, Eng, (Japan), ΫόΓ; 48 7^9» Sept. 1965, pp. 84-93.

R. A. Sykes, W. Xi. Smith, W« J. Spencer, Monolithic Crystal Filters, 1967 IEEE International Convention Record, Part II, pp. 78-93.

Bekannte monolithische gekoppelte Filter bieten die Vorteile, einer kleinen Größe, Verläßlichkeit und geringerer Kosten. J£~ dooh worden sie durch praktische Überlegungen auf Frequenzen allgemein über 4 mHz beschränkt«

Bandpaßfilter, die bei niedrigeren Frequenzen arbeiten, werden vielfach verwendet. Sie sind aus Induktivitäten und Kapazitäten gebildet oder sie verwenden eine Vielzahl individueller piezoelektrischer keramischer Resonatoren, die zu einem Filter verbunden sind· Eine erfolgreiche Form eines solchen piezoelektrischen Resonators für niedrige Frequenzen istv%.em US-Patent No. 3 423 7oo offenbart. Die große Anzahl individueller Komponenten, die eine individuelle Handhabung erfordern, führt zu Kosten-, Größen- und VerläßlichkeitsProblemen. Darüber hinaus sind bekannte piezoelektrische Resonatoren für eine Arbeite—

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m. 3 ~

weise unter Bedingtingen harter Stöße oder Vibrationen schwierig zu halten· Es ist sehr wünschenswert· die Vorteile monolithi-

BeI
scher Filterausführungen diesen niedrigeren Frequenzen zu haben und außerdem Resonatorausführungen zu haben, die bekiesen Frequenzen arbeiten, die an TJmfangsbereichen ohne Störung der erwünschten Resonanzschwingungen gehalt en. werden können·

Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen neuen Resonatortyp und einen neuen Typ eines monolithischen gekoppelten Filters zu schaffen, die für den Gebrauch bei niedrigeren Frequenzen geeignet sind und die Vorteile einer kleinen Größe und geringer . Kosten haben.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Resonator und ein monolithisches Filter zu schaffen, die starken mechanischen Erschütterungen und Schwingungen ohne Beschädigung widerstehen können.

Die Erfindung schafft einen piezoelektrischen Resonator, der zunächst eine langgestreckte Platte, von der wenigstens ein Teil entfernt von ihren Enden piezoelektrisch ist und in Ausdehnung parallel.zur Breite der Platte schwingen kann, wenn er einem wechselnden piezoelektrischen Feld ausgesetzt wird» Eine zweite langgestreckte Platte, die an der ersten Platte in Flächen £u Flächenlage befestigt ist, ist angepaßt, um die Breitenausdehnungsschwingungen zurückzuhalten und erzeugt dadurch Breitenbiegeschwingungen. Eine Elektrodeneinrichtung ist an der ersten Platte angebracht und angepaßt, um ein elektrisches Feld durch einen piezoelektrischen Bereioh entfernt von den Plattenenden in einer Richtung zu erzeugen, die solche Breitenauedehnungssohwingungen in Abwesenheit der zurückhaltend angeordneten zweiten Platte erzeugen würde. Die

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Elektrodeneinrichtung, der Teil dee piezoelektrischen Gebietes nahe den Elektroden und die zweite Platte wirken zusammen, um einen Breitenbiegeresonator zu erzeugen. Die Anordnung kann an den Enden getragen werden, die bei Arbeitsresonanz : : "■-■·!;■ des Resonators nicht schwingen. Die Träger können aus energieabsorbierendem Material sein, um unerwünschte längenbeisögene Schwingungen zu verhindern. Zusätzliche Elektrodeneinrichtungen können vorgesehen sein, um zusätzliche Breitenbiegeresonatoren zu bilden; und der Abstand zwischen benachbarten Resonatoren kann ausreichend klein für eine elastische Kopplung sein, um ein Bandpaßfilter zu bilden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der neuen Erfindung ergeben sich aus den beiliegenden Darstellungen von Ausführungsbeispielen sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigen; '

Fig. 1 einen Resonator, der entsprechend der Erfindung konstruiert und in einer Teetschaltung angeordnet ist,

Fig. 1a eine geeignete Ausrichtung einer Quarzkristallplatte, die für den Resonator in Fig. 1 verwendet werden kann,

Fig. 2 wechselnde Ausriehtungen von Polungsachse und korrespondierende? Elektrodenverbindungen für Keramikplatten, die bei der Anordnung nach Fig. 1 verwendet werden können,

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Pig. 3 die Hatur und Verteilung der Br-eitenbiegearbeitsweise dieser Erfindung,

Pig· 4. einen Resonator mit einer anderen Elektrodenanordnung,

Pig· 5 ein gekoppeltes Filter mit zwei Resonatoren des in Pig. 1 gezeigten Typs,

Pig· 6 ein gekoppeltes Pilter aus zwei Resonatoren mit einer anderen Elektrodenanordnung und

Pig. 7 ein gekoppeltes Pilter ähnlich dem Pilter in Pig. 5, jedoch mit vier Resonatoren.

Pig· 1 zeigt eine Resonatoranordnung 1, die gemäß der Erfindung konstruiert ist. Sie enthält zwei Platten 2, 3, die . . :'.:. :. in Plächen- zu Plächenlage mit einer dünnen Metallkontaktplatte 4 zwischen ihnen aneinander befestigt sind. Die Platten 2, 3 können passend aus einem piezoelektrischen Kristall geschnitten sein oder aus geeignetem keramischen Material gebildet sein und in der Dickenrichtung,wie im folgenden im Zusammenhang mit der Pig· 2 beschrieben,polarisiert sein. Unter geeigneten keramischen Materialien sind feste Lösungen von BTeizirkonat und Bleititanat, Bariumtitanat und Bleimetaniobat. Eine modifizierte Bleizirkonat-Bleititanat-Zusammensetzung, die sich für diesen Gebrauch besonders eignet, ist in den US-Patentschriften No. 3 oo6 857 und HOv 3>179 594 offenbart.

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Die Elektrode 7 ist in der Mitte der unbedeckten Placke der Platte 2 "befestigt, und die Elektrode 8 ist in der Mitte der Platte 3 "befestigt· Die Elektroden können mittels verschiedener bekannter Elektrodentechniken, wie ... der Vakuunmietallablagerungstechnik, gebildet werden. Falls die Platten 2, 3 aus Material mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante bestehen, kann die Kontaktplatte 4 als Gegenelektrode für die nebenliegenden Flächen der beiden Platten wirtel· Die Platte 4 und die Elektrode 7 stellen, eine Elektrodeneinrichtung zum Anlegen eines elektrischen Wechselfeldes an einen Teil der Platte 2 dar. Die Platte 4 und die Elektrode 8 bilden eine Einrichtung zur Anlegung eines elektrischen Wechselfeldes an die Platte 3· Falls die Dielektrizitätskonstante des Materials groß ist, ist es vorzuziehen, die Gegenelektroden direkt an jede Platte gegenüber den Elektroden 7, 8 anzubringen, oder die nebenliegenden Flächen der beiden Platten können mit einem Elektrodenmaterial auf ihren gesamten Flächen beschichtet werden. Die Metallplatte 4 schafft dann die elektrischen Verbindungen zu solchen Gegenelektroden·

Die Anordnung .1: kann mittels eines Klebstoffes, wie z.B. Epoxydharz, zusammengehalten werden· Um gute elektrische Kontakte zwischen der Kontaktplatte 4 und Gegenelektrodeneinrichtungen auf anliegenden Flächen der Platten 2 und 3 sicherzustellen, kann die Epoxydmaese mit leitenden Partikeln versetzt sein·

Eine andere Möglichkeit, die Platten aneinander zu befestigen, besteht darin, daß die Platten mit einer Schicht bedeckt werden, die völlig zerkleinertes Glas und völlig zerkleinertes Silber in einem Tragefahrzeug hängend enthält, die Anordnung dann zusammenzudrücken und danach auf eine Temperatur zu er-

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hitzen, die ausreicht, um das Glas zu sintern. Dieses Verfahren ist in dem US-Patent ίο· 2 771 969 ausführlich "beschrieben. Wenn dieses Verfahren durchgeführt wurde, können getrennte Gegenelektroden entfallen, da das erhitzte Silber einen engen Kontakt mit den Oberflächen der Platten 2, 3 herstellt. Es ist günstig, die gleiche Schicht zu benutzen, um die Elektroden 7» 8 zu bilden. Wenn eine äußere Verbindung zu den Gegenelektroden nicht erforderlich ist, kann die Kontaktplatte 4 fortfallen.

Die Elektrode 7 ißt durch einen dünnen Draht 1o mit dem Anschluß 14 verbunden. Der Draht kann an der Elektrode durch leitenden Klebstoff oder durch ein Lö-tattfcel befestigt werden, vorzugsweise etwa ein Viertel des Weges-von einer der Kanten der Platte nach innen. Die Elektrode 8 ist mittels des Drahtes 11 mit dem Anschluß 15 verbunden· Die Kontaktplatte 4 ist in der Darstellung mit dem Anschluß 16 verbunden, jedoch kann diese Verbindung unter Umständen entfallen, wie in Verbindung mit Fig· 2 näher beschrieben werden wird. Die Anschlüsse sind in schematischer Form dargestellt. In der Praxis können geeignete Anschlüsse von den Wänden eines nicht gezeigten Schutzgehäuses und gleichzeitigen Trägers für die Anordnung 1 gehalten werden und sich durch sie erstrecken.

Falls die Platten 2 und 3 aus keramischem Material bestehen, können sie durch Benutzung der Elektroden 7, 8 und die über die Platte 4 angeschlossenen Gegenelektroden polarisiert werden. Dies hat zur Folge,daß lediglich die Teile der Platten 2, 3 zwischen den Elektroden 7, 8 und nahe darum herum polarisiert und dadurch piezoelektrisch werden. Alternativ können vorübergehend Elektroden an die Platten angebracht oder gegen

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sie gepreßt werden, um mehr oder das gesamte keramische Material zu polarisieren. Falls nicht die Hoehtemperaturverbindung der Anordnung "benutzt wird, können die Platten vor dem Zusammenbringen polarisiert werden.

Der Prozeß des Polarisierens einer keramischen Platte ist bekannt und braucht hier nicht näher beschrieben zu werden. Kurz gesagt wird dabei eine geeignet hohe Gleichspannung eine vorgeschriebene Zeitlang an die Elektroden der Platte angelegt. Für die Anordnung nach Fig· 1 bestehen verschiedene Möglichkeiten, die Elektroden für eine bestimmte Polung und den Gebrauch anzuschließen. Diese Möglichkeiten sind in Fig. 2 dargestellt.

Incüig. 2a sind die Platten 2, 3 während des Polens in Serie geschaltet· Die Verbindung von dem Anschluß 16 zum Mittelpunkt der Polarisierunga-GleichepannungfivaBcrgang 19 ist nicht erforderlich, aber wünschenswert, weil sie für gleichgroße Spannungen über den beiden Platten sorgt, auch, wenn diese verschiedene Ableitwiderstände haben· Eine so polarisierte Anordnung wird für den Gebrauch parallel geschaltet, wie in Fig. 2b gezeigt· Eine Platte ist daher beim Gebrauoh entgegengesetzt piezoelektrisch im Hinblick auf die andere·

die Fig. 2c zeigt die andere Polungsverbindung, bei deryrlatten parallel sind* Eine so gepolte Anordnung wird für die Benutzung in Reihe geschaltet, wie aus Fig· 2d zu sehen. Wiederum ist eine Platte entgegengesetzt piezoelektrisch im Hinblick auf die andere·

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In Fig. 2d wird der Anschluß 16 nicht "benutzt. Wenn daher eine Serienarbeitsweise erwünscht ist« kann der Anschluß 16 vollständig entfallen, und eine vorübergehende Verbindung kann für die Polung an die Platte 4 angeschlossen werden.

Die Wahl zwischen Parallel- und Serienver"bindung ist eine Sache der elektrischen Impedanz· Die Serienverbindung hat die vierfache Impedanz der Parallelverbindung· In Fig. 1 ist eine Serienverbindung gezeigt.

Wenn das Wechselspannungesignal vom Generator 2o zwischen den Anschlüssen 14 und 15, wie in Pig· 1 gezeigt, angelegt wird, bewirkt der bekannte piezoelektrische Effekt eine Tendenz des piezoelektrischen Materials, synohrom mit dem Signal in der Gegend zwischen den Elektroden in jeder Platte zu schwingen· Für keramisohe, in der beschriebenen Weise gepolte Platten ist die interessierende Sohwingneigung die Neigung, des abwechselnden Ausdebene und Zusammenziehens sowohl in der Länge ale^tSrder Breite. Da jedoch eine Platte piezoelektrisch entgegengesetzt ist als die andere, wirkt jede Platte als Rückhalteeinrichtung für die andere und verhindert eine Ausdehnungeschwingung in Längen- und Breitenrichtung. Daher treten Biege-Bohwingungen auf. Wenn die Frequenz des Generators 2o über einen ausreichend großen Bereich variiert wird, können eine Vielzahl Biegeresonanzen nacheinander erregt und als Stromspitzen sichtbar gemacht werden, die vom Heßgerät 21 angezeigt werden. Wenn die Platten aus keramischem Material bestehen und die Anordnung 1 an' den Enden frei ist, ist die niedrigste Resonanzfrequenz eine Längendehnungsresonanz· Bei höheren Frequenzen können Längendehnungsobereohwingungen erregt werden·

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- 1ο -

Bei einer Frequenz erheblich über der Läng end ehnungsgrundresonanz kann eine Breitendehnungeresonanz erregt werden. Diese Arbeitsweise wird bei der vorliegenden Erfindung benutzt· Breitenbiegeobers chwingungen können ebenfalls benutzt werden. Bedingt durch Energieauf fang treten die Br ei tenbieges öhwingungen nur unter und relativ nahe den Elektroden auf« Daher bilden die Elektroden 7, 8 zusammen mit dem dazwischen liegenden piezoelektrischen Material und dem zurückhaltenden Einfluß jeder Platte auf die andere einen Breitendehnungsresonator·

In Fig. 1 kann die Platte 3 entfallen. Dann wird die Dicke der Platte 4 vorzugsweise in die Größenordnung der Platte 2 erhöht. Bei dieser Anordnung wirkt die Platte 4 als Rückhalteeinriohtung für die Platte 2, und ähnliche Breitenschwingungsresonanzen können erzeugt werden·

Fig« 3 illustriert in stark vergrößerter Form die iJatur und Verteilung der Auffangenergiebtaiienbieges öhwingungen in der Grundarbeit·weise·

Fig· 3a ist eine Sohnittaneioht durch den Resonator entlang den Linien 3a-3a der Fig· 1. Sie ausgezogenen Linien zeigen die Spitze der Biegeneigung in eine Richtung, und die gestrichelten Linien zeigen den entgegengesetzten Höchstwert der Biegung.

Fig· 3b, eine Anficht entlang den Linien 3b-3b in Fig. 1, gerade hinter der Kante der Elektrode 7, zeigt eine ähnliche Biegung, jedoch mit einer stark reduzierten Amplitude.

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Pig, 3c, eine Ansicht entlang der Linie 3c-3e in Pig· I entfernt von den Elektroden, zeigt leine erkennbare Verbiegung an.

Sie Länge der Platten sollte so ausgewählt werden, daß Längenbiegeoberschwingungen nicht nahe der erwünschten Breitenbiegeresonanz auftreten. Darüber hinaus können Längenbiegeechwingungen mittels Kissen oder Blöcken aus schwingungsabsorbierendem Material 25 gedämpft werden, die an den Endbereichen der Anordnung 1 angebracht oder gegen sie gepreßt werden, wi,e in Pig. 1 gezeigt. Kissen 25 können aus Silikongummi bestehen, der eine stark schwingungsabsorbierende Eigenschaft hat, z.B. SYLGARD Ho. 188 von Dow Corning· Die Kissen können außerdem die Halteeinrichtung für die Anordnung in einem nicht gezeigten Schutzgehäuse bilden· Dies entlastet die Leitungen 1o, 11 davon, die Anordnung zu tragen und schafft einen Eesonator, der einer starken mechanischen Erschütterung und Vibration ohne Beschädigung widerstehen kann.

Da die Breitenschwingungsweise beim Betrieb dieses Resonators benutzt wird, kann die Anordnung mit einer leichten Übergröße in der Breite hergestellt werden, und die endgültige Prequenzjustierung kann durch Schleifen oder andere Arten der Materialentfernung von den Kantenoberflächen in der Nachbarschaft des Resonators erfolgen.

Diese Erfindung ist nicht auf die Benutzung keramischer Platten beschränkt· Jedes geeignete piezoelektrische Material kann benutzt werden ζ·Β. Platten aus X-Schnitt-Quarz, wie in Pig. 1a gezeigt. Hit zu der X-Achse senkrechten Elektroden, wie gezeigt, ist eine Ausdehnung entlang den Y- und X-Achsen die einzige

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piezoelektrische .Erregung in Quarz. Die Platten sind so orientiert, daß die Y-Achse parallel zur Breite verläuft. Dadurch können die erwünschten Breitenbiegesehwingungen induziert werden« Diese Anordnung minimalisiert Schwierigkeiten durch Längenbiegesehwingungen, da eine piezoelektrische Erregung entlang der Z-Achse nicht existiert· Für ParallelverMndungen sollten zwei identische Platten übereinandergestapelt werden· Pur eine Serienverbindung sollte eine Platte umgedreht werden, um den erwünschten entgegengesetzten piezoelektrischen Effekt zu erhalten. '

In allen Figuren ist gezeigt, daß sich die Elektroden "bis an die Kanten der Oberflächen, auf denen sie montiert sind, erstrecken. Jedoch kann *es aus Herstellungsgründen wünschenswert sein, die Elektroden etwas kleiner zu gestalten, so daß sie jene Kanten nicht ganz erreichen« In den Ausführungen der Fig. 1, 5, 7 kann diese Reduzierung der Elektrodenausdehnung auch deshalb erwünscht sein, weil sie die elektromechanische Kopplung des Resonators etwas verbessert«

Bei Anwendungen, wo eine höhere elektrische Impedanz erwünscht ist, können die piezo el ektriechen Platten mit Elektroden auf den Kantenflächen, wie in Fig. 4 gezeigt, versehen werden, Falls die Platten 2, 3 aus Kristallmaterial geschnitten sind, muß die Orientierung passend ausgewählt sein, um eine entgegengesetzte piezoelektrische Wirkung in der Breitenschwingerweise zu erzeugen. Wenn die Platten keramisch sind, sollten sie über die Breite entgegengesetzt polarisiert sein. Längenbiegeresonanzen können duroh Dämpferkissen gemäß Fig. 1 unterdrückt werden.

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Eine der Platten in Pig· 4 kann aus nicht piezoelektrischem, isolierendem Material sein· In diesem Fall sind die Elektroden vorzugsweise auf die piezoelektrische Platte "beschränkt.

Pig· 5 zeigt ein gekoppeltes Pilter mit zwei Resonatoren ähnlich dem Resonator der Pig· 1, jedooh unter Verwendung nur einer piezoelektrischen· Platte, Eine piezoelektrische Keramik- oder Kristallplatte 2 ist mit einer Metallplatte 32 verbunden, die elektrisch als gemeinsame Gegenelektrode wirken kann oder als Kontaktplatte für eine Gegenelektrodeneinriehtung, die auf der unteren Fläche der Platte 2 abgelagert sein kann· Mechanisch wirkt die Platte 32 als Rückhalteeinrichtung für die piezoelektrische Platte 2, um die Breitenausdehnungs-Zusammenziehneigung dieser Platte in eine Biegung zu überführen.

Die Elektrode 33 auf der oberen Fläche der Platte 2 bildet mit dem piezoelektrischen Material nahe der Elektrode und der R.üokhalteeinrichtung 32 einen Breitenbiegeresonator, der der Eingangeresonator ist· In ähnlicher Weise wird ander Elektrode ein Ausgangsresonator gebildet«

Ein dünner Draht 39 verbindet die Elektrode 33 mit dem Eingangeanschluß 4o, und ein Draht 41 verbindet die Elektrode 37 mit dem Ausgangsansohluß 42· Ein gemeinsamer Eingangs-Ausgangs-Anschluß 43 ist mit der Platte 32 verbunden. Eine Signalquelle 43 mit einem Widerstand 46, der für einen geeigneten Abschluß des Filters ausgewählt 1st, ist in Verbindung mit dem Resonator, der von der Elektrode 33 gebildet wird, über die Eingangsanschlüsse 4o, 43 gezeigt· Der Absehlußwiderstand 47 ist mit dem Resonator, der von der Elektrode 36 gebildet wird, über die Ausgangeanschlüsse 42, 43 verbunden. Die Anordnung

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-H-

kann auf Dämpfungskis sen, wie in Fig· 1 gezeigt, gehalten werden, um Längend ehnungs schwingung en zu unterdrücken.

Bedingt duroh die Nähe der Resonatoren besteht eine elastische Kopplung zwischen ihnen· Wenn der Eingangsresonator von dem Generator 45 "bei der ausgewählten Breitenresonanzfrequenz oder nahe daran erregt wird, wird Energie elastisch auf den Ausgangsresonator übergekoppelt, der ein elektrisches Signal über der Last 47 erzeugt. Wenn der Abstand zwischen den Resonatoren ausreichend klein ist, schafft die kritische oder überkritische Kopplung Bandpaßeigenschaften·

Pig. 6 zeigt ein Filter mit zwei Resonatoren des in Pig. 4 gezeigten Typs, um eine höhere elektrische Impedanz zu erhalten· Die Anordnung kann in der gleichen Weise, wie in Mg· 1 gezeigt, gehalten werden.

Pig· 7 zeigt ein Filter ähnlich dem Pilter der Pig. 5, jedoch mit vier Resonatoren· Die Platte 2 aus Kristall oder Keramik ist an der Metallplatte 22, wie in Pig. 5, befestigt· Die vier Resonatoren entsprechen den Elektroden 5o, 51, 52, 53· Die Ausführung eines gekoppelten Filters mit mehr als zwei gekoppelten Resonatoren erfordert gewöhnlich, daß die zwischenliegenden Resonatoren kurzgeschlossen werden· Daher, sind die Elektroden 51, 52 über Leitungen 56, 57 und Anschlüsse 58, 59 an Masse gelegt.-

Eine Metallrückhalteplatte 32 in den Pig. 5 und 7 kann durch eine piezoelektrische Platte ersetzt werden mit oder ohne eine Kontaktplatte, wie der Platte 4 in Fig· 1. Im letzteren Fall können getrennte Gegenelektroden für jeden Resonator verwendet

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werden, die eine Serienbetriebsweise der piezoelektrischen Platten bei jedem Resonator ermöglichen. Mit einer gemeinsamen Gegenelektrode sollte die Parallelverbindung benutzt werden, um die Erdung der Gegenelektrode zuzulassen. In einer noch weiteren Abänderung kann die Platte 32 durch eine nicht leitende, nicht piezoelektrische Platte ersetzt werden, und auch hierbei ist es möglich, getrennte Gegenelektroden zu verwenden.

Eine gemeinsame und getrennte Gegenelektrode sind im wesentlichen äquivalent. Gemeinsame Elektroden bieten Vorteile bei der Fabrikation und Installation, während getrennte Elektroden eine unerwünschte zusammenhängende Impedanzkopplung zwischen Eingang und Ausgang reduziexsu Ein leicht unterschiedlicher Resonatorenabstand kann für eine gleiche Bandbreite in beiden Fällen erforderlich sein.

Die Resonatoren und Filter dieser Erfindung unterscheiden sich strukturell vom bekannten Aufißangenergieresonator und gekoppelten Filtern dadurch, daß die Elektroden dieser Erfindung sich an beide Kanten oder nahe an die Kanten der Oberfläche erstrecken, an der sie befestigt sind.

Funktionell unterscheidet sich die Wirkung der Resonatoren dieser Erfindung von bekannten darin, daß die vorliegenden Resonatoren in ihrer ausgewählten Betriebsweise Biegeschwingungen ausführen, wohingegen Auffangenergieresonatoren der bekannten Art in ihrer ausgewählten Betriebsweise Schwingungen in Diokenrichtung ausführen·

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Für "beste Resultate sollten die Breite und die Dicke der Filteranordnungen über die Länge einheitlich, sein in der Hachbarschaft der Resonatoren innerhalb eines sehr kleinen Prozentsatzes verglichen mit der Prozentbandbreite der Filter· Abweichungen von einer einheitlichen Länge der Anordnung haben wenig oder keinen Effekt auf die Ausführung der Filter. Im Gegensatz dazu brauchen für ein gekoppeltes Filter der Dickenschwingweise (bekannte Sypen) die seitlichen Ausdehnungen nicht sorgfältig kontrollieren, jedoch muß die Dicke in sehr engen Grenzen gehalten werden.

Die Erfindung, wurde anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert, die in verschiedener Hinsicht abgewandelt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims (1)

1. - 17 -

   Patentansprüche:

   Piezoelektrischer Resonator, gekennzeichnet durch eine erste langgestreckte Platte, von der wenigstens ein Teil einfernt von ihren Enden piezoelektrisch ist •and für Dehnungsschwingungen parallel zur Breite der Platte geeignet ist, wenn er einem elektrischen Wechselfeld ausgesetzt wird,

   eine zweite langgestreckte Platte, die auf der ersten Platte Fläche auf Fläche liegend befestigt ist und geeignet ist, die Breitendehnungsschwingungen zurückzuhalten und dadurch Breitenbiegesohwingungen zu erzeugen,

   eine Elektrodeneixirichtung, die an einer ersten Platte befestigt ist und geeignet ist, ein elektrisches Weohselfeld an das piezoelektrische Gebiet der ersten Platte entfernt von ihren Enden in einer solchen Eiohtung anzulegen, daß BreitendehnungsBchwingungen erzeugt werden, ohne die von der zweiten Platte ausgeübte Rübkhaltewirkung,

   ein Zusammenwirken der Elektrodeneinrichtung mit dem piezoelektrischen Material, das sich in der Sähe befindet und mit der zweiten Platte, um einen Breitenbiegeresonator zu bilden·

   2· Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Dämpfungseinrichtung, die die Platten an ihren Eadbereiohen erfaßt, um längenbezogene Schwingungen zu unterdrücken·

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   3. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Platte ähnlich der ersten Platte ist und eine Elektrodeneinrichtung, wie auf der ersten Platte, darauf befestigt ist.

   4. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinrichtungen an den Hauptflächen der beiden Platten befestigt sind.

   5. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinrichtungen an den langen Kantenflachen der beiden Platten befestigt sind.

   6· Piezoelektrischer Resonator naoh Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Metallplatte zwisohen der ersten und der zweiten Platte.

   7· Piezoelektrischer Resonator naoh Anspruch 6, daduroh gekennzeichnet» daß die Metallplatte elektrische Verbindungen zu den Elektrodeneinrichtungen herstellt, die auf benachbarten Flächen der ersten und zweiten Platte befestigt sind«

   8· Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 6, daduroh gekennzeichnet, daß die Metallplatte als Elektrodeneinrichtung für benachbarte Flächen der ersten und zweiten Platte wirkt.

   9. Piezoelektrischer Resonator naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die EO. ektro den einrichtung an den Hauptflächen der ersten Platte befestigt ist und daß die zweite Platte eine Metallplatte ist.

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   10. Piezoelektrischer Resonator nach .Anspruch S₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte eine elektrische Verbindung zur Elektrodeneinrichtung der "benachbarten Fläche der ersten Platte schafft.

   11. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß die Metallplatte als Elektrodeneinrichtung für die benachbarte Fläche der ersten Platte wirkt.

   12. Piezoelektrischer Resonator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte aus Bleizirkonat-Bleititanat zusammengesetzt ist.

   13· Piezoelektrischer Resonator nach .Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte eine X-Schnitt-Quarz-Kristallplatte ist, deren Breite parallel zur Y-Achse verläuft·

   14. Piezoelektrisches Bandpaßfilter, gekennzeichnet durch: eine erste langgestreckte Platte von im wesentlichen einheitlicher Breite und Dicke, von der wenigstens ein Teil entfernt von ihren Enden piezoelektrisch ist und geeignet ist, Dehnungeschwingungen parallel zur Breite auszuführen, wenn er einem elektrischen Weehaelf eld ausgesetzt wird, eine zweite langgestreckte Platte von einheitlicher Breite und Sicke, die an der ersten Platte in Fläche- auf Flächenlage befestigt ist und geeignet ist, die Breitendehnungsschwingungen zurückzuhalten und dadurch Breitenbiegeschwingungen zu erzeugen,

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   - 2ο -

   eine Mehrzahl τοη Elektrodeneinrichtungen, die an der ersten Platte befestigt sind und von denen jede geeignet ist, ein elektrisches Weehselfeld durch ein piezoelektrisches Gebiet der ersten Platte entfernt- von ihren Enden in einer Richtung anzulegen, daß die Breitendehnungs schwingung en erzeugen würde^ ohne die von der zweiten" Platte ausgeübte Rückhaltewirkung, ein Zusammenwirken jeder der Elektrodeneinrichtungen mit dem piezoelektrischen Material in ihrer Höhe und mit der zweiten Platte, um einen Biegeschwingungsresonator zu bilden,

   einen Abstand zwischen benachbarten Resonatoren, der ausreichend klein für eine elastisohe Kopplung zwischen benachbarten Resonatoren ist, wodurch eine Bandpaß charakteristik erzielt wirdi

   15· Piezoelektrisches Bandpaßfilter nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch Dämpfungsmittel, die .'. . die Platten an ihren Endgebieten erJ&ssaö, um längenbezogene Schwingungen zu unterdrücken.

   16. Piezoelektrisches Bandpaßfilter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß* die zweite Platte ähnlich der ersten Platte ist und daß eine Elektrodeheinrichtung daran wie an der ersten Platte befestigt ist.

   17· Piezoelektrisches Bandpaßfilter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinriohtungen an den Hauptflächen der beiden Platten befestigt sind.

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   18. Piezoelektrisches Bandpaßfilter nach. Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinrichtungen an den Längskantenflächen der beiden Platten befestigt sind.

   19. Piezoelektrisches Bandpaßfilter nach Anspruch 17# gekennzeichnet durch eine Metallplatte zwischen der ersten und der zweiten Platte.

   20. Piezoelektrisches Bandpaßfilter nach Anspruch I9_r dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte elektrische Verbindungen zu den Elektrodeneinrichtungen, die. an benachbarten Flächen der ersten und zweiten Platte befestigt sind, schafft.

   21. Piezoelektrisches Bandpaßfilter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte als Elektrodeneinrichtung für benachbarte Flächen der ersten und zweiten Platte wirkt. . '

   22· Piezoelektrisches Bandpaßfilter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodeneinrichtung an den Hauptfläohen der ersten Platte befestigt ist und die zweite Platte eine Metallplatte ist.

   23· Piezoelektrisches Bandpaßfilter naoh Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte eine elektrische Verbindung zur Elektrodeneinrichtung benachbart der Fläche der ersten Platte schafft.

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   24· Piezoelektrisches Bandpaßfilter nach. Anspruch 22, dadurch, gekennzeichnet, daß die Metallplatte als Elektrodeneinrichtung für die "benachbarte Fläche der ersten Platte wirkt·

   25. Piezoelektrisches Bandpaßfilter nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte aus Bleizirkonat-Bleititanat zusammengesetzt ist.

   26« Piezoelektrisches Bandpaßfilter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Platte eine X-Schnitt-Quarz-Kristallplatte ist, deren Breite parallel zur Y-Achse verläuft.

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