DE2145342A1 - Elektromechanisches filter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Filter mit mehreren mechanischen Resonatoren, die über ein drahtförmig ausgebildetes Koppelelement mechanisch miteinander gekoppelt sind.

Elektroinechanische Filter bestehen bekanntlich aua mehreren mechanischen Resonatoren, deren Schwingungsanregung bzw. deren Schwingungsabnähme ein- und ausgangssei tig beispielsweise über mit elektrostriktiven Yfandlerelernenten versehene Endresonatoren erfolgen kann. Die Kopplung der einzelnen-Resonatoren läßt sich unter anderem dadurch bewerkstelligen, daß sämtliche Resonatoren des Filters über ein drahtförmig ausgebildetes Koppelelement mechanisch miteinander gekoppelt v/erden. Beispielsweise ist ein mit Biegeresonatoren realisiertes Filter dieser Art durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 922 551 bekannt geworden. Bei diesem Filter sind die einzelnen Resonatoren achsparallel zueinander angeordnet und das Koppelelement kann als durchgehender Koppeldraht ausgebildet sein, der senkrecht zur Längsachse der Resonatoren verläuft und zur Übertragung der Schwingungen somit ε-uf Zug und Druck beansprucht wird, d.h. das Koppelelement führt Längsschwingungen aus. Damit derartige Filter möglichst genau die vorgegebenen theoretischen Eigenschaften in ihrer Filtercharakteristik einhalten, ist bei ihrer Herstellung unter anderem darauf zu achten, daß ftir die Verkopplung der Resonatoren untereinander die freie Länge des Koppelelemerits sehr genau eingehalten wird. Wie sich zeigt, kann durch Herstellung^ toleranten der Resonatoren die Lage der Verbindungsstellen zwischen Resonator und Koppler je nach der trinchKn Form der Resonatoren unterschiedlich sein.

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Da sowohl die Resonatoren als auch die Koppler aus einem metallischen Material, insbesondere einem Stahl mit geringer Temperaturabhängigkeit bestehen, wird die Verbindung zwischen Resonatoren und Kopplern in der Regel durch Schweißen vorgenommen. Auch bei diesem Vorgang können Fertigungstoleranzen auftreten, wodurch sich ebenfalls die wirksame Länge des Koppelelements ändert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorerwähnten Schwierigkeiten in verhältnismä.ßig einfacher V/eise abzuhelfen; insbesondere soll eine spezielle Ausgestaltung der in solch hochwertigen mechanischen Filtern zu verwendenden Resonatoren angegeben werden, mit der die beispielsweise als Schweißstellen ausgebildeten Verbindungsstellen zwischen Resonatoren und Koppelelement möglichst genau fixiert und die mechanische Festigkeit in der Randzone der Verbindungsstelle erhöht werden kann.

Ausgehend von einem elektromechanischen Filter mit mehreren mechanischen Resonatoren, die über ein drahtförmig ausgebildetes Koppelelement mechanisch miteinander gekoppelt sind, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung in der Weise gelöst, daß die Resonatoren im Bereich der Kopplungsstellen mit zwei gegenüberliegenden, derart ausgebildeten Vertiefungen versehen sind, daß die Vertiefungen an den Berührungsstellen mit dem Koppelelement eine diesem gegenüber abgesetzte Kante bilden, und daß die Kanten der Vertiefungen zueinander parallel verlaufen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

Es zeigen in der Zeichnung:

Fig.1 einen abgeflachten Resonator mit ursprünglich kreisförmigem Querschnitt;

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Pig.2 einen Querschnitt eines Resonators gemäß Fig.i an der Koppelstelle;

Pig.3 einen Resonator kreisförmigen Querschnitts;

Fig.4 einen Querschnitt des Resonators nach Pig.3 an der Koppelstelle;

Fig.5 einen Ausschnitt eines mechanischen Filters mit längssehwingenden Resonatoren;

Fig.6 einen Ausschnitt eines mechanischen Filters ait Biegeschwingungen ausführenden Resonatoren;

Fig.7 einen Ausschnitt einefs Fillers mit Torsions-Schwingungen ausführenden Resonatoren.

Die Pig.1 und 2 lassen einen Resonator 10 erkennen, der im Bereich der Resonators!tte mit zv;ei gegenüberliegenden Vertiefungen 1 versehen ist, die zwei zueinander parallel verlaufende Flächen 2 aufv.-eißen. Diese Vertiefungen sind beispielsweise durch eine spanlose oder auch eine spanabhebende Formgebung herstellbar. Das spanlose Einbringen der Vertiefung hat gegenüber der spanabhebenden Formgebung den Vorteil, daß vom Resonator keine Masse entfernt wird und dadurch ungewollte Verschiebungen der Eigenfrequenz durch Massefehler vermieden v/erden, so daß die spanlose Formgebung sogar bei vorabgeglichenen Resonatoren ohne weiteres angewendet worden kann. Die Vertiefungen kr'mnon dabei beispielsweise durch einen geeigneten Prägestempel in einem einzigen Arbeitsgang an den Resonatoren angebracht werden. Der Resonator 10 besteht dabei aus einem Zylinder mit ursprünglich kreisförmigein Querschnitt und ist über seine gesamte Länge mit einer Abflachung 13 vorsehen. Diese Abflachung hat den Vorteil,

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daß bei Ausnützung dieses Resonators als Biegeresonator die Resonanzfrequenz der parallel zur Abflachung verlaufenden Richtung Biegeeigenschwingung 3e nach der Größe der Abflachung unterschiedlich gewählt werden kann gegenüber der. Resonanzfrequenz der senkrecht zur Abflachung verlaufenden Biegeeigenschwingung. Das Koppelelement 12 (vgl. Fig.2) verläuft senkrecht zur mittleren Längsachse des Resonators und wird beispielsweise über die gesamte Breite 9 der zwischen den Vertiefungsflächen 2 verbleibenden Breite mit dem Resonator verschweißt. Beim Schweißen über die annähernd rechtwinkelige scharfe Kante 11 der Vertiefung 1 wird somit die Begrenzung der Schweißstelle genau festgelegt und damit auch die wirksame Länge des Koppelelements zwischen den einzelnen Resonatoren eines Filters. Wird der in den Pig.1 und 2 dargestellte Resonator als Biegeresonator verwendet, dann kann durch diese Maßnahme die Toleranz der Sehnenlänge 6, die aus der Toleranz des Durchmessers 7 und der Abflachungshöhe 8 entsteht, weitgehend eliminiert werden und das zwischen den Vertiefungsflächen 2 auftretende Sehnenmaß 9 bleibt konstant. ■ _t '

Die vorstehenden Überlegungen treffen in analoger Weise auch auf den in den Fig.3 und 4 gezeigten Resonator kreisförmigen Querschnitts zu, bei dem die Vertiefungen 1 in der zylindrischen Mantelfläche des Resonators 10 im Bereich der Verbindungsstellen mit den jeweils erforderlichen Koppelelementen 12 vorgesehen sind.

In den Fig.5 bis 7 sind Anwendungsbeispiele derartiger Resonatoren in mechanischen Filtern gezeigt.

Fig.5 zeigt einen Ausschnitt aus einem Filter, dessen Resonatoren 3 Längsschwingung.en in Richtung der Doppelpfeile 13 und 13' ausführen, so daß also die beiden Koppelelemente 12 auf Biegung beansprucht und somit Biegeschwin-

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gungen ausführen.

Der in Pig.6 gezeigte Ausschnitt enthält zwei mit einer Abflachung versehene Biegeresonatoreri 4» die in Richtung * der Doppelpfeile 14 und 14' schwingen, so daß also beim SchwingungsVorgang die gestrichelt eingezeichneten Biegelinien zustande kommen. Das Koppelelement 12 ist dabei im Bereich des an den'Resonatoren hinsichtlich Biegeschwingungen auftretenden Schwingungsbauches mit den Resonatoren verbunden.

Bei dem in Pig.7 gezeichneten Ausschnitt führen die Resonatoren 5 Torsionsschwingungen in Richtung der Doppelpfeile 15 bzw. 15'-aus und die Kopplung der Resonatoren erfolgt im Bereich ihrer stirnseit-igen Randzonen., so daß also die Eoppelelemente 12 auf Zug und Druck beansprucht v/erden und somit Längsschwingungen ausführen.

Die vorstehend beschriebene Ausbildung der Resonatoren hat den Vorteil, daß die Empfindlichkeit des Schweißvorganges beim Verschweißen der KoppeIelemente mit den Resonatoren reduziert wird, wodurch insbesondere bei einer serienmäßigen Herstellung die Sicherheit und Reproduzierbarkeit für diesen Arbeitsvorgang erhöht werden kann. Auch ergibt sich eine höhere mechanische Festigkeit der Verbindungsstelle in der Randzone durch die an den Vertiefungen entstehenden scharfen Kanten 11 und es kann somit ein mit derartigen Resonatoren aufgebautes Filter verhältnismäßig hohen Schuttel- und Schlagbeanspruchungen standhal.ten, ohne daß sich dadurch nennenswerte Änderungen der Filtercharakteristik ergeben.

4 Patentansprüche
7 Figuren

BAD

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Claims (5)

1. P a t e η t ^J]
2. ' 1 ..
3. ElektroEiechanisches Filter mit mehreren .mechanischen Resonatoren, die über ein drahtförmig ausgebildetes Koppelelement mechanisch miteinander .gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren (10) im Bereich der Kopplungsstellen mit zwei gegenüberliegenden, derart ausgebildeten Vertiefungen (1) versehen sind, daß die Vertiefungen (1) an den Berührungsstellen mit dein Koppelelement (12) eine diesem gegenüber abgesetzte Kante (11) bilden, und daß die Kanten (11) der Vertiefungen (i) zueinander parallel verlaufen.
4. 2* El ektrome chanische s Tilter nach Anspruch 1₍ da ά υ r c h gekennzeichnet , daß die Resonatoren (IG) kreisförmigen Querschnitt haben.
5. 5. Elektromechanisch©s Filter nach An.fip.ruch 1, d a d u r c h gek-ennsieic h net _s daß die Resonatoren ('1O) aus einem ursprünglich kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Zylinder bestehen, der über die gesamte Resonatorlänge mit einer Abflachung (13) versehen ist, und daß die. Vertiefungen (1) an den Übergangsstellen von der .Abflachung (13) zur zylindrischen Begreri^urigi;-flache des Resonators (10) angebracht sind.

   4. Elektromechanisches Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (1) durch spanlose Formgebung, insbesondere durch Prägen, in die Resonatoren (10) eingebracht sind.

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