DE2142332A1 - Mechanisches filter und verfahren zur herstellung des filters - Google Patents

Mechanisches filter und verfahren zur herstellung des filters

Info

Publication number
DE2142332A1
DE2142332A1 DE2142332A DE2142332A DE2142332A1 DE 2142332 A1 DE2142332 A1 DE 2142332A1 DE 2142332 A DE2142332 A DE 2142332A DE 2142332 A DE2142332 A DE 2142332A DE 2142332 A1 DE2142332 A1 DE 2142332A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
resonators
filter according
sheet metal
coupling
electromechanical
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.)
Granted
Application number
DE2142332A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2142332C2 (de
Inventor
Manfred Dipl Phys Dr R Boerner
Hans Dr Ing Schuessler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority to DE2142332A priority Critical patent/DE2142332C2/de
Priority to GB3722072A priority patent/GB1394289A/en
Priority to IT28085/72A priority patent/IT963927B/it
Priority to IL40139A priority patent/IL40139A/xx
Priority to SE7210932A priority patent/SE382726B/xx
Priority to US00283277A priority patent/US3808563A/en
Priority to FR7230245A priority patent/FR2151391A5/fr
Priority to JP47084963A priority patent/JPS4830841A/ja
Publication of DE2142332A1 publication Critical patent/DE2142332A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2142332C2 publication Critical patent/DE2142332C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/46Filters
    • H03H9/48Coupling means therefor
    • H03H9/50Mechanical coupling means
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H3/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
    • H03H3/007Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/42Piezoelectric device making

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Description

Lic en tia Patentverwaltung s-GmbH . 6000 Frankfurt (Main) 70, Theodoje-otern-Eai 1
Ulm (Donau), 13. August 1971 PT-UL/Scha/kö UL 71/146
"Mechanisches Filter ya& Verfahren zur HeretelltmK des Filters'1
Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Filter, bestehend aus Resonatoren vom Biegeschwingungstyp und longitudinal schwingenden Koppelelementen sowie piezoelektrisch wirkenden Wandlerresonatoren am Eingang und am Ausgang.
Mechanische Filter bei einer Frequenz von 50 kHz und einer Bandbreite von 5 kHz sind in letzter Zeit durch den Umstand besonders wichtig geworden, daß ein Trägerfrequenzsystem auf der Basis von Kanalfiltern bei dieser Frequenz zur Einführung vorgesehen ist. Damit hat sieh bei den Mechanischen Filtern eine wirtschaftlich eminent wichtige Situation ergeben. Während bisher vorwiegend technische Qualitäten interessant waren und den Gang der Arbeiten auf diesem Gebiete beherrschten^ ist nunmehr in extremer vieise die (Technik dieser- Filter im Zusammenhang mit ihrer Fro-
- 2 ORIGINAL INSPECTED
214233
- 2 - Uli 71/146
duktionstechnik und deren weitgehender Automatisierbarkeit zu sehen.
Die Erfindung hat daher zum Ziele, bei Erreichung von gewissen Mindestanforderungen an die Filter deren Konzept so zu fassen» daß eine extreme Rationalisierung der Fertigung erreicht wird» Schwierige Fertigungsgänge sind zu -eliminieren, notfalls unter Außerachtlassung höherer ^ Qualität» wenn diese die Mindestanforderungen an die Filtertoleranzen zu weit übertreffen würde.
Es hat sich gezeigt, daf es eine Reihe von bisher nicht bekannten Praktiken und Konstruktionen gibt, die eine Vereinfachung der Fertigung und sogar noch eine Verbesserung der Qualität in einiger Einsicht erlauben. Dadurch ist es ' möglich, an anderen Stellen im Filtergesamtkonzept mit den Qualitätsanforderungen nachzulassen. Die Erfindung besteht daher in einer Kombination von Merkmalen, die den P Filtergesamtentwurf in der gewünschten Weise optimiert.
Es wird von einem elektromechanischen Filter ausgegangen, bestehend aus Resonatoren vom Biegeschwingungstyp und longitudinal schwingenden Koppelelementen sowie piezoelektrisch wirkenden ¥andlerresonatoren am Eingang und Ausgang.
309SQ9/O971
2H2332
- 3 -' · ■ UL 71/146
Die Erfindung besteht in der-Kombination der folgenden Merkmale:
a) Die Hesonatoren und Wandlerresonatoren sind parallel zueinander angeordnet und durch Koppeleleiaente in Form dünner Koppeldrähte miteinander verbunden.
b) Wenigstens zwei Koppeldrähte sind an den Endflächen, vorzugsweise den Stirnflächen der Resonatoren und Wandlerresonatoren in der «/eise befestigt, daß die im.Zuge des Filters aufeinanderfolgenden Endflächen durch mindestens einen durchgehenden Draht miteinander verbunden sind. -
c) Die Resonatoren und Wandlerresonatoren sind zur Halterung auf dünnen Blechstreifen befestigt, wobei die Abmessungen von Dicke und Länge dieser Blechstreifen etwa der Gleichung
12 .' % Ϊ1
entsprechen (d = Dicke, 1 = Länge des Blechstreifens, 'uQ = rittenkreisfrequenz des Filters,
3 0,9 IJ 0 9 /09 7 1
- 4 - HL 71/146
9 * Dickte und E = Elastizitätsmodul des Merkstoffes des Blechstreifens
α β 0,62 für λ/4 artiges Verhalten α * 0,11$ für 3λ/4 artiges Verhalten α » 0,046 für 5λ/4 artiges Verhalten).
Figur 1 zeigt das Gesamtkonzept des Filters, und es soll anhand dieser Figur der wirtschaftlich-technische Vorteil der Erfindung erläutert werden. Jedes elektromechanische Filter besteht aus elektromechanischen Wandlern und einer mechanischen FiIterstruktur, die rein mechanische Wellen überträgt (übertragungsbereich) oder reflektiert (Sperrbereich). Um. das zu erreichen, sind zwischen dem Eingangsresonator 1 und dem Ausgangsresonator 1' noch eine Reihe anderer Resonatoren 2, die im allgemeinen ^us einer speziellen Metallegierung bestehen, angeordnet. Alle Resonatoren sind entweder der Reihe nach mit Koppelelementen 3» z.B. dünnen Drähten, verbunden, oder es werden zusätzlich noch nichtbenachbarte Resonatoren (1, 1', 2) in durchaus vielfältiger Weise miteinander verkoppelt.Im ersten Fall zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild die Eigenschaften eines Polynomfilters. Bei beliebigen Kopplungen kann mpa. Dämpfungspole bei reellen und komplexen Frequenzen erzeugen. Hierbei spielt noch eine Rolle, wie lang die Koppeldrähte, bezogen auf die ",/ellenlange der übertragenen Schwingung, ist.
- 5 309809/0 97 1
2H2332
- 5 - Ό! 71/14-6 '
Eine ganz entscheidende Rolle spielt die mechanische Halterung 4 der Resonatoren. Folgende Gesichtspunkte sind dabei mit durchaus gleichem Gewicht von Bedeutung?
a) Die Halterung muß möglichst vollständig vom Gehäuse entkoppeln
b) Die Halterung muß stabil sein
c) Die Halterung muß billig sein
d) Resonatoren dürfen nicht oder nur reprodu- ' j zierbar verstimmt werden.
e) Die Resonatoren dürfen durch die Halteelemente keine zusätzlichen Resonanzstellen (Nebenwellen) erhalten, vorhandene unerwünschte Resonanzen sollen im Gegenteil geschwächt oder in nichtstörende Frequenzgebiete verlagert werden.
Dem Gehäuse 6 kommt ebenfalls Bedeutung zu„ auch wegen der Nebenwellen, besonders danns wenn im Filter Biege- *
resonatoren verwendet werden, deren Schall-abstrahlung ge«» rade im Bereich von 50 kHz nicht vernachlässigbar ist. Im allgemeinen kann man sich hier aber auf bewährte Konstruktionen verlassen.
309809/097
- 6 - UL 7V14-6
Damit kommt man zu den Problemen, die im Zusammenhang mit einem Filter bei einer Frequenz von etwa 50 kHz besonders berücksichtigt werden müssen. Da die Abmessungen von den bekannten Longitudinal- und Torsionsresonatoren zu groß werden (Längen 50 mm oder 28 mm) kommen nur Biegeschwinger in Betracht. Hier liegt ein Vorschlag vor, diese Resonatoren mit einem einzigen Draht (Fig. 2), der longitudinal schwingt, zu verkoppeln (DBP 1 100 834- oder CS 1 922 551 oder auch OS 1 54-1 975). An dieser Stelle setzt nun eine zweifache Kritik an, die zu einem ersten Teilaspekt der hier dargelegten Erfindung führt. Da die λ/4—Länge der Longitudinalschwingung im Koppeldraht bei einer Frequenz von 50 kHz bei 25 mm liegt, muß man, um Baulänge zu sparen mit einer Koppellänge «25 mm arbeiten, praktisch etwa mit einer Länge von. 5
Wenn man nun bei einem solchen Filter berechnet, wie groß der Einfluß des Temperaturkoeffizienten der löngitudinalen Schallgeschwindigkeit auf die Lage der Filterflanken ist, so stellt man fest, daß man als Koppeldraht für diesen Zweck nur eine spezielle Nickel-Eisenlegierung (z.B. Ni-Span-C, Thermelast o.a.) nach Ausführung einer speziellen iv'ärmebehandlung verwenden kann. Hätte man die λ/4—Kopplung verwendet, wäre man ohne diese Speziallegierungen ausgekommen. Für die Praxis der Anwendung bedeutet das nun über
- 7 309809/0971
- 7 - ' UL 71/146
die Wärmebehandlung hinaus, die man gut beherrschen kann, daß man von dieser Legierung Drähte mit sehr geringen Durchmessertoleranzen herstellen muß (etwa £ 1 ja in der Charge). Das gelingt aber verglichen mit Drähten aus einer ITickel-Sisen-LIolybdän-Legierung, die man in der Röhrentechnik als Α-Draht bezeichnet und die bei λ/4—Kopplung sich hervorragend bewährt hat, nicht mit einer für die !fertigung ausreichenden Gleichmäßigkeit. Ein Merkmal der Erfindung ist es deshalb, 2 Koppeldrähte zu verwenden, wobei diese beiden Drähte aus den vorhandenen verschiedenen Ziehchargen so zusammengestellt sind, daß die Summe der Querschnitte beider Drähte dem für die Größe der genau einzuhaltenden Gesamtkopplung verantwortlichen G-esamt-Koppeldrahtquerschnitt entsprechen.
Zu diesem einen Merkmal tritt ein weiteres hinaus Bei der Verwendung nur eines Drahtes zur Kopplung erscheint es zunächst durchaus vorteilhaft, diesen in der Mitte der Biegeresonatoren (IFig. 2) anzubringen. Betrachtet man aber die Wirksamkeit einer solchen Kopplung, so stellt man fest, daß man zur Erzielung einer bestimmten Bandbreite
1 in der Mitte der Resonatoren einen um den Faktor «-?« - 2,7 größerem Koppeldrahtquerschnitt benötigt (Fig. 3)? wie man auch aus einer Veröffentlichung in der Zeitschrift AEt 16 (1962), S. 355 - 258 entnehmen kann. Erfahrungsge-
- 8 309809/0971
2U2332
- 8 - UL 7V146
maß liegt nun bei einem Kanalfilter bei einer Frequenz von 50 kHz bei Verwendung eines einzigen Drahtes in der Mitte (Ip = 1.) der Resonatoren der Durchmesser des Koppeldrahtes bei etwa 0,45 mm. Verwendet man nun stattdessen 2 Drähte an den beiden Enden des Resonators, so ergibt sich für diese Drähte jeweils ein Durchmesser von 0,4-5 " -- i ~- mm = 0,19 mm. Diese Verringerung des Durchmessers ist nun in anderer Hinsicht sehr entscheidend.
In Fig. 4.ist aufgezeichnet, wie stark sich die Frequenzen der oberen und unteren Bandkante (f , f ) und die Bandmittenfrequenz fjß verschieben, wenn die Länge der Koppelleitung Iß- von λ/4 abweicht. Die Frequenzen sind auf die Vorabgleichfrequenz fR der Resonatoren normiert, die die Resonatoren vor dem Anschweißen der Koppeldrähte besitzen« IC ist die Kopplung der Resonatoren. Man kann nun unmittelbar aus der starken Steigung der Kurven für f und fy, bei Ig- « λ/4 sehen, daß die Einhaltung einer genauen Koppellänge sehr kritisch ist. Für ein 50 kHz Kanalfilter bei 1K = 5 ΐαΐα ( -^ -«« ) errechnet man aus den zulässigen ' Toleranzen für das Filter eine Genauigkeit für die Länge Ig in der Fertigung -von Δ Ig- ~ +_ 4 μ,
Entsprechend genau muß die Lage des öchweißpuiiktes beim Anschneissen de? Koppeldrahtes an den Biegeresonator sein.
0 9 8 0 9/0971
2H2332
- 9 - " ' UL 71/146·
Man sieht hier sofort den Vorteil der Verwendung von zwei Koppeldrähten des Durchmessers von 190 μ an Stelle von einem Draht mit einem Durchmesser von 450 p.. Grundsätzlich kann ein Draht von 190 ti nämlich viel genauer geschweißt werden als ein solcher von 450 p. Zu.diesem Vorteil gesellt sich nun noch ein weiterer, wenn man die vor·- geschlagenen 2 Koppeldrähte auf die beiden Stirnflächen der Resonatoren aufschweißt. Bezüglich der Stärke der Verkopplung, die ein Koppeldraht zwischen 2 Sesonatoren bewirkt, ist zwar die Länge des Koppeldrahtes und seine Stärke von ausschlaggebender Wirkung, nicht aber die genaue Lage auf der Stirnfläche. Bei der Verwendung nur eines Drahtes, der in der Mitte des Resonators angreift, geht nach Fig. 3 auch die genaue Lage dieser Stelle ein (bei loa* 1^). Der tfert K = KLa__ wird also bei der erfin-
C. I IEdJi.
dungßgemaßen Anordnung über die gesamte Stirnfläche mit Sicherheit erreicht. Das hat dann für die Fertigung von Filtern wieder eine entscheidende Bedeutung. Ein Filter nach Fig. 1 wird man so herstellen, daß man zunächst alle Teile nach Fig. 1 mit Ausnahme der Koppeldrähte 3, miteinander verbindet, beispielsweise durch elektrisches Punktschweißen, Löten oder Kleben. Anschließend folgt der genaue Frequenzabgleich an den Sinzelresonatoren 2 und den Wandlerresonatoren 1 und 11. Die Schweißlehre, in der die Resonatoren 2 und l'andlerresonatoren 1 und 1' mit der Halte-
- 10 309809/0971
2H2332
rung 4- verschweißt wird, braucht jedoch keinen extremen Genauigkeitsanforderungen au genügen. Eine Abstandstoleranz von etwa +0,1 mm der Justierung der Teile zueinander ist bei der erfindungsgemäßen Art von Filtern ausreichend. Der ganz entscheidende Prozeß des Anschweissens der Koppeldrähte mit vorgeschriebener Länge Ig. +_ 4 u kann dann hochpräzise z.B. über Endmaße gesteuert durch-'geführt werden. Dabei hat man aber nicht gleichzeitig mehr auf die genaue Lage des Schweißpunktes auf dem Resonator zu achten.
Nachdem so die Bedeutung der .anordnung der Resonatoren und Koppeldrähte in Fig. 1 deutlich ist, kommt als weiterer Punkt, der dieser Anordnung erst zum praktischen Erfolg verhilft, die Halterung von Resonatoren 2 und ./andlerresonatoren 1 und 11 hinzu.
Auch hier liegt die Schwierigkeit wieder darin, kurze Halteelemente zu erzielen. Grundsätzlich bereiten sich nämlich entlang der Halteelemente immer Ultraschallschwingungen aus. Je nachdem, ob diese sich ausbreitende Energie nun reflektiert oder absorbiert wird, werden die gehalterten Resonatoren verstimmt oder gedämpft. Die G-röße dieser Effekte kann vermindert werden, indem man bei möglichst einem zur Halterung gerade noch ausreichenden Querschnitt
- 11 309809/0971
2U2332
- 11 -' · ■ TJL 71/146
der Halteelemente die Verkopplung der Resonatoren mit dem Gehäuse dadurch verringert, daß man die akustisch wirksame Länge dieser Halteelemente etwa λ,/4 lang macht. Das ist nun in einer Anordnung wie sie etwa in der Offenlegungsschrift 1 922 550 dargestellt ist (4, in Fig. 1 und Fig.2) nur möglich, wenn die Länge der Haltestifte etwa 14 mm beträgt. Dann wären die in den Stiften übertragenen Torsionsschwingungen optimal vom Gehäuse entkoppelt.
In der erfindungsgemäßen Auslegung des Filters nach Fig. wird daher ein neuartiger Weg gegangen, der mit Hilfe von Fig. 1 erläutert wird. Das Halteelement 4 in Fig. 1 besteht sehr wesentlich aus dem in Fig. 5 vergrößert herausgezeichneten eigentlichen Halteelement der Länge L, der Breite b und der Dicke d. Dieses Element wird durch die Biegeschwingungen in der Ebene der Resonatoren ausführenden Resonatoren auf Torsion beansprucht. Denkt man sich dieses Halteelement entlang der in Fig. 5 gestrichelten Linien aufgetrennt in parallele Stücke, so führen die einzelnen Teilstege Biegeschwingungen aus. Am Mechanismus dieser Schwingungen ändert sich in erster Näherung (bei klc-incr Amplitude) nichts, vienn man die Auftrennung unterläßt, bit Hilfe einer bereits veröffentlichten Untersuchung (Zeitcchrift ALXI 15 (1961), H, 4, L 175 bis 180, dort die GIn. (1a) und (2Oa)) kann man beispielsweise bei
- 12 -309809/0971 BADORIG)NAL
- 12 - UL 71/146
vorgegebener .Länge die Größe d bei λ/4-artiger Kopplung bestimmen. Es gilt
-rp c
Dabei ist v·^ = ~ 'S 5 · 1Cr cm/sec, die Schallgeschwindigkeit für longitudinale Wellen (E = Elastizitätsmodul, $ = Dichte),
ωο = 2πί0 (f0 = Mittenfrequenz des Filters) und α J^LL-St β _12
wobei J das Flächenträgheitsmoment eines Querschnittselementes nach Fig, 5 mit der Breite Ab und der Tiefe d um eine Achse in Richtung der Ab-langen Kante ist. Man sieht, daß die Größe b, bzw. Ab aus den Berechnungen der λ/4-Länge herausfällt, und das begründet nochmals die Annahme, daß ein Halteelement nach Figur 5 in der durch die gestrichelten Linien angedeuteten Weise in Segmente separiert werden kann. Aus obigen Gleichungen folgt mithin:
"I = ωο Ins * °»62' bei λ/4-artiger Kopplung
(d, 1 in cm) (2)
- 13 3 0 9809/0971
2U2332
wählt man 1 = 0,5 cm, so folgt also bei einer Frequenz
5° kHz ^ ά = 0*035 cm.
In völlig analoger Weise ergeben sieh die entsprechenden Formeln für die Verhältnisse z.B. bei *^ und ^ „ artiger Kopplung, d.h. also
0, 115 bei 2| -artiger Kopplung
E" · 0»046 bei ^ -artiger Kopplung.
Eine vorteilhafte ",/eiterbildung des Halteelementes 4 ist in Fig. 6 dargestellt. Das Halteelement besteht zumindest in seinem auf Torsion beanspruchten Bereich aus einem Hahmen, der etwa folgende Innenmaße aufweist;
L« * L, b1 = 2 L1 bis S L1
Durch diese Ausbildung des Halteelementes kann eine noch bessere Entkopplung zwischen den Resonatoren bswa Wand» lerresonatoren und dem Gehäuse erzielt werden.
- 14 30 9809/097 1
2H233J
UL
Die Breite b paßt man der der Resonatoren 2 oder der der Wandlerresonatoren an. Praktisch ergibt sich ein b von ungefähr 2 mm. !Damit kann dann neben der optimalen Entkopplung auch für eine gehörige Stabilität des gesamten Aufbaues gesorgt werden.
Vorteilhafterweise wird man die λ/4· langen Halteelemente nach Figur 5 oder 6 entsprechend dem Konstruktionsprinzip des Filters und der Anordnung der Resonatoren so aus einem gemeinsamen Blechstück herausarbeiten ..: z.B. durch StanzerD so biegen, daß ein einheitlicher Körper nach Figur 7 daraus entsteht. Dadurch ergibt sich schon während der ersten Fertigungsstufen eine gute Stabilität.
Dies© Stabilität ist besonders wichtigs da nach dem Zusammenbau der Teile von Fig, 1, oder vor dem Anschweissen der Koppeldrähte $ die Resonatoren2 und die Wandlerresonatoren 1 und 1 * abgeglichen werden müssen. Zuvor haben * sie entweder durch präzise Herstellung oder durch einen ersten Vorabgleich vor dem Verschweissen mit der Halterung 4 schon eine annähernd stimmende Frequenzlage. Jedoch ist der erste Ansehweißprozeß so mit Streuungen behaftet, daß ein Nachabgleich auf wenige Hertz an dieser Stelle im allgemeinen nötig ist. Auch ergeben sich durch die beim elektrischen Schweissen entstehenden Magnetfelder Beein-
- 15 309809/0971
2H2332
• 15 - · UL 7V146
flussungen der Eigenfrequenz, die ebenfalls durch, einen Entmagnetisierungsprozeß beseitigt werden müssen.
Der eigentliche Abgleichprozeß kann durch Schleifen mit einer feinen hoentourigen Schleifscheibe vorgenommen werden. Am besten schleift man am Ende der Resonatoren und erhöht auf diese weise die Frequenz. Dabei bleibt nämlich der charakteristische Widerstand Z der Resonatoren erhalten und damit auch die Stärke der Kopplung zu den benachbarten Resonatoren bei vorgegebenem Querschnitt der Koppelleitungen. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß man die Kopplung zwischen den Resonatoren nach den Erfordernissen der Filtertheorie einstellen muß; im allgemeinen nimmt die Kopplung zwischen den äußeren Resonator-Paaren zu den inneren hin um den Faktor 2 oder mehr abe Bei konstantem Abstand 1^- zwischen den Resonatoren und bei konstantem Querschnitt der Koppelleitungen J kann man .das nur über eine Variation des Querschnittes der Resonatoren erreichen.
Viol praktischer ist es jedoch, durch leichte Variation der Längen 1^- zwischen den Resonatoren die Kopplung einzustellen. Die Abgleichfrequenzen der Resonatoren 2 untereinander und der viandlerresonatoren 1 und 1 · sind dann auch etwas unterschiedlich. Im allgemeinen ist der dadurch
- 16 309809/0971
2H2332
- 16 - UL 71/146
bedingte Längenunterschied so gering (einige 1/10 mm), daß der Zusanmienschweißprozeß insbesondere beim Anschweissen der Koppeldrähte,davon nicht Hotiz zu nehmen braucht. Hur bei den Wandlerresonatoren 1 und 11 kann der Fall eintreten, daß sie merklich kürzer werden, da durch die aufgebrachte /andlerkeramik 8, die der Erregung und der Abnahme der mechanischen Schwingungen dient, die Eigenfrequenz bei gleicher Länge wie die normaler Resofc natoren, stark erniedrigt wird. Man muß dann zum Ausgleich die lüetallteile des Wandlers bis zu etwa 2 mm kürzen. ο
Um hier Schwierigkeiten mit der geraden Drahtführung für die Koppeldrähce zu vermeiden, kann vorteilhaft ein V/andlerresonator wie in Fig. 8 verwendet werden. Durch Ansätze 9 viird dort erreicht, daß die Gesamtlänge der 'Wandlerresoiiatoren 1 und 1' etwa gleich der der Resonatoren 2 ist. Die Form dieser Ansätze ist nahezu beliebig, P Praktisch führt man den metallischen Teil der v/andler» resonatoren 1 und 1' z.B. als Drehteil aus, einschließlich der Ansätze 9, jedoch können diese Ansätze auch aufgeschweißt werden. Von Vorteil ist hierbei, daß die aufgeschweißten ünsätze nicht unbedingt aus temperaturkompensiertem Material sein müssen.
- 17 309809/097 1
2U2332
Die Länge der Wandlerresonatoren kann jedoch auch gleich derjenigen der Resonatoren gewählt werden, wenn zugleich der Durchmesser der i/andlerresonatoren erhöht wird. Bei entsprechender Wahl von Länge und Durchmesser bleibt die Biegeeigenfrequenz erhalten, allerdings -muß der Abstand der \7andlerr6sonatoren zu den benachbarten Resonatoren wegen abnehmender Kopplung verringert werden.
Die Anpassung der Länge kann weiterhin durch eine leichte Krümmung der auf den Endflächen befestigten Koppeldrähte erfolgen (Fig. 9) oder auch durch eine Veränderung der Längen sowohl der Wandlerresonatoren als such der Resonatoren, wodurch das Filter etwa entsprechend Figur TO aufgebaut ist.
- 18 -303809/0971

Claims (1)

  1. 2H2332
    - 18 - UL 71/146
    Patentansprüche
    ( 1.) Elektromechanisches Filter, bestehend aus Resonatoren vom Biegeschwingungstyp und longitudinal schwingenden Koppel elementen sowie piezoelektrisch wirkenden V/andlorresonatoren am Eingang und Ausgang, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
    a) Die Resonatoren und tfandlerresonatoren sind parallel zueinander angeordnet und durch Koppelelemente in Form dünner Koppeldrähte miteinander verbunden.
    b) wenigstens zwei Koppeldrähte sind an den Endflächen, vorzugsweise den Stirnflächen der Resonatoren und Wandlerresonatoren in der sieise befestigt, daß die im Zuge des Filtere aufeinanderfolgenden Endflächen durch mindestens einen durchgehenden Draht miteinander verbunden sind.
    c) Die Resonatoren und Wandlerresonatoren sind zur Halterung auf dünnen Blechstreifen befestigt, wobei die Abmessungen von Dicke und Länge dieser Blechstreifen etwa der Gleichung
    - 19 -309809/0971
    19 - · UL 71/146
    ? α
    entsprecher (d = Dick®, 1 = Länge des Blech-Streifens, ω = Mittenkreisfrequenz des Filters,, ^ = Dichte und Ξ * Elastizitätsmodul des Werkstoffes des Blechstreifens
    α = G, 62 für λ/4-artiges Verhalten α = 0,115 für 5X/4~artiges Verhalten cc = 0,046 für 5\/4-artiges Verhalten)»
    2* Elektromechanisches Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtquerschnitt der an den Endflächen befestigten Eoppeldrähte einen vorbestimmten Wert aufweist.
    3. Elektromechanisches Filter nach Anspruch 1 oder 20 dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeldrähte etwa parallel zueinander und etwa rechtwinkelig au den Längsachsen der Resonatoren und »Vandlerresonatoren angeordnet sinde
    4. Elektromechanisches Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Dämpfungspolen bei reellen oder komplexen Frequenzen dünne Koppeldrähte an beliebigen Punkten der Oberfläche der 'Resonatoren und/oder der »/andlerresonatoren aufgebracht sind, durch die nichtbenachbarte Resonatoren miteinander verkoppelt werden.
    - 20 309809/0971.
    - 20 - UL 71/146
    5. Elektromechanisches Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechstreifen zumindest in ihrem auf Torsion beanspruchten Bereich in Form eines Rahmens ausgebildet sind.
    6. Elektromechanisches Filter nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Eö'ho der vom Rahmen umschlossenen Öffnung annähernd gleich der Länge eines Blechstreifens und die Breite der öffnung etwa 1/3 bis 1/2 der Länge des Blechstreifens ist.
    7. Elektromechanisches Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Endflächen der Wandlerresonatoren und Resonatoren befestigten Koppeldrähte zur Anpassung an unterschiedliche Längen der Wandlerresonatoren und Resonatoren bei gleicher Resonanzfrequenz eine geringe Biegung aufweisen.
    8. Elektromechanisches Filter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Endflächen der ,/andlerresonatoren und Resonatoren befestigten Koppeldrähte gerade verlaufen und die viandlerresoiiatoren und Resonatoren bei Einhaltung gleicher Resonanzfrequenz in ihrer Länge einander angepaßt sind.
    - 21 309809/0971
    - 21 - UL 71/146 '
    2H2332
    9. Elelrtromechanisches Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächen der Wandlerresonatoren mit Ansätzen versehen sind, deren Querschnitt kleiner als derjenige der Wandlerresonatoren ist.
    10. Elektromechanisches Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Wandlerresonatoren, größer als die der Resonatoren sind.
    11. Elektromechanisches Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die im Zuge des Filters hintereinanderliegenden „vandlerresonatoren und Resonatoren zunehmende Längen und Durchmesser aufweisen,
    12.. Verfahren zur Herstellung eines elektromechanischen Filters nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinabgleich der Resonatoren und viandlerresonatoren nach dem Zusammenschmeißen mit der Halterung und/oder vor dem Anschweißen der Koppeldrähte durch mechanischen Materialabtrag erfolgt.
    13. Verfahren zur Herstellung eines elektromechanischen Filters nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Halterung dienenden dünnen Blechstreifen aus der Randzone eines gemeinsamen Blechstückes herausgearbeitet werden.
    - 22 309809/0971
    - 22 - UL 71/146
    2U2332
    . Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Handzone stehenbleibenden dünnen Blechstreifen durch Stanzen oder Herausätzen der dazwischenliegenden Bereiche und nachfolgendes Biegen der Blechstreifen herausgearbeitet werden.
    15· Verfahren zur Herstellung eines elektromechanischen !Filters nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, ^ dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Resonatoren und Wandlerresonatoren auf den Blechstreifen durch elektrisches Punktschweißen, Löten oder Kleben erfolgt.
    16. Elektroiaechanisches Filter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung des Filters als Kanalfilter in einem Trägerfrequenzsystem.
    309809/0971
    Leerseife
DE2142332A 1971-08-24 1971-08-24 Mechanisches Filter und Verfahren zur Herstellung des Filters Expired DE2142332C2 (de)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2142332A DE2142332C2 (de) 1971-08-24 1971-08-24 Mechanisches Filter und Verfahren zur Herstellung des Filters
GB3722072A GB1394289A (en) 1971-08-24 1972-08-09 Mechanical filter and method for manufacturing the filter
IT28085/72A IT963927B (it) 1971-08-24 1972-08-10 Filtro meccanico e procedimento per la fabbricazione del filtro
IL40139A IL40139A (en) 1971-08-24 1972-08-16 Electromechanical filter and method for manufacturing same
SE7210932A SE382726B (sv) 1971-08-24 1972-08-23 Elektromekaniskt filter och sett att framstella filtret.
US00283277A US3808563A (en) 1971-08-24 1972-08-24 Filter and method for its manufacture
FR7230245A FR2151391A5 (de) 1971-08-24 1972-08-24
JP47084963A JPS4830841A (de) 1971-08-24 1972-08-24

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2142332A DE2142332C2 (de) 1971-08-24 1971-08-24 Mechanisches Filter und Verfahren zur Herstellung des Filters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2142332A1 true DE2142332A1 (de) 1973-03-01
DE2142332C2 DE2142332C2 (de) 1983-07-14

Family

ID=5817620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2142332A Expired DE2142332C2 (de) 1971-08-24 1971-08-24 Mechanisches Filter und Verfahren zur Herstellung des Filters

Country Status (8)

Country Link
US (1) US3808563A (de)
JP (1) JPS4830841A (de)
DE (1) DE2142332C2 (de)
FR (1) FR2151391A5 (de)
GB (1) GB1394289A (de)
IL (1) IL40139A (de)
IT (1) IT963927B (de)
SE (1) SE382726B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2729839A1 (de) * 1977-07-01 1979-01-04 Siemens Ag Traegerfrequentes nachrichtenuebertragungssystem mit vormodulation

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1437288A (en) * 1973-06-11 1976-05-26 Kokusai Electric Co Ltd Mechanical filter
JPS5512254B2 (de) * 1973-07-03 1980-03-31
JPS5528021Y2 (de) * 1973-08-04 1980-07-04
JPS5645223Y2 (de) * 1975-04-19 1981-10-22
JPS53105032A (en) * 1977-02-25 1978-09-12 Hazama Gumi Method of excavating subbase using high pressure water jet
FR2396456A1 (fr) * 1977-07-01 1979-01-26 Telecommunications Sa Perfectionnements aux filtres electromecaniques

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1100834B (de) * 1957-04-06 1961-03-02 Telefunken Gmbh Mechanisches Frequenzfilter
DE1541975A1 (de) * 1967-05-12 1969-12-11 Siemens Ag Elektromechanisches Bandfilter
DE2001337A1 (de) * 1969-01-13 1970-07-30 Centre Electron Horloger Vorrichtung zum Aufhaengen von Biegeschwingern
DE1922550A1 (de) * 1968-05-29 1971-01-14 Siemens Ag Elektromechanisches Filter

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2647949A (en) * 1949-10-27 1953-08-04 Rca Corp Adjustable tuning for mechanical resonators
US2870521A (en) * 1955-02-24 1959-01-27 Gulton Ind Inc Method of adjusting the resonant frequency of a vibrating system
US2845697A (en) * 1957-03-11 1958-08-05 Zenith Radio Corp Method of manufacturing a longitudinal mode mechanical vibrator
NL114041C (de) * 1957-12-12
US3717828A (en) * 1971-04-07 1973-02-20 N Arleevskaya Multisection electromechanical band pass filter with resonators and transducers mechanically connected together and to the filter baseplate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1100834B (de) * 1957-04-06 1961-03-02 Telefunken Gmbh Mechanisches Frequenzfilter
DE1541975A1 (de) * 1967-05-12 1969-12-11 Siemens Ag Elektromechanisches Bandfilter
DE1922550A1 (de) * 1968-05-29 1971-01-14 Siemens Ag Elektromechanisches Filter
DE2001337A1 (de) * 1969-01-13 1970-07-30 Centre Electron Horloger Vorrichtung zum Aufhaengen von Biegeschwingern

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Archiv der elektrischen Übertragung (A.E.Ü.) Band 16, Heft 7, S.355-358 (Juli 1962), Band 15, Heft 4, S.175-180 (April 1961) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2729839A1 (de) * 1977-07-01 1979-01-04 Siemens Ag Traegerfrequentes nachrichtenuebertragungssystem mit vormodulation

Also Published As

Publication number Publication date
FR2151391A5 (de) 1973-04-13
JPS4830841A (de) 1973-04-23
SE382726B (sv) 1976-02-09
GB1394289A (en) 1975-05-14
IL40139A0 (en) 1972-10-29
DE2142332C2 (de) 1983-07-14
US3808563A (en) 1974-04-30
IT963927B (it) 1974-01-21
IL40139A (en) 1975-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3108166C2 (de) Stimmgabelquarzkristallschwinger mit Schwingungskopplung
EP1125364A1 (de) Oberflächenwellenanordnung mit zumindest zwei oberflächenwellen-strukturen
DE2839271A1 (de) Elektromechanischer resonator und elektromechanisches filter
DE2158858C3 (de) Elektromechanischer Wandler
DE2712519C3 (de) Vorrichtung für elastische Oberflächenwellen
DE2142332A1 (de) Mechanisches filter und verfahren zur herstellung des filters
DE3009531A1 (de) Piezoelektrischer dickenschwinger
DE1219600B (de) Mechanisches Frequenzfilter
DE1215272B (de) Elektromechanische Verzoegerungsleitung
DE2139218C3 (de) Monolithisches Kristallfilter
DE1541975C3 (de) Elektromechanisches Bandfilter
DE2804499C2 (de) Elektromechanisches Filter
DE2214252C3 (de) Bandfilter fur elektrische Schwingungen
DE3423498C2 (de)
DE1265883C2 (de) Mechanisches filter mit mehreren miteinander gekoppelten, mehrfach ausgenutzten schwingern
DE2037209C3 (de) Mechanisches Filter mit mehreren, achsparallel angeordneten Torsionsresonatoren
DE2945787C2 (de) Mechanisches Filter mit mehreren stabförmig ausgebildeten Resonatoren vom gleichen Schwingungstyp
DE2145342A1 (de) Elektromechanisches filter
DE4042436C2 (de) Longitudinal schwingendes mechanisches Koppelfilter und Verfahren zum Herstellen eines solchen Koppelfilters
DE1276238B (de) Mechanisches Filter
DE1766086C (de) Verzögerungsleitung mit frequenzabhängiger Laufzeit
DE2604452C3 (de) Quarzkristallresonator mit einem abgeschrägte Flächen aufweisenden Kristallkörper
DE2209585C3 (de) Elektrisches Filter nach dem Oberflächenwellenprinzip
DE1916008A1 (de) Anordnung zur Messung des mechanischen Blindwiderstandes eines mechanischen Schwingers
DE2256817A1 (de) Lauffeldroehre mit selektiver daempfung

Legal Events

Date Code Title Description
OD Request for examination
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee