DE2205394A1 - ELECTROMECHANICAL FILTER - Google Patents
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Description
STANDARD ELEKTRIK LORENZ AGSTANDARD ELEKTRIK LORENZ AG
D.Klein-1D. Klein-1
Elektromechanisches Filter.Electromechanical filter.
Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Filter, bestehend aus achsparallel zueinander angeordneten zylinderförmigen Biegeresonatoren, die in den Schwingungsknoten mit Haltedrähten auf einer Grundplatte befestigt sind und die durch einen in den Schwingungsbäuchen angeschweißten Koppeldraht miteinander verbunden sind.The invention relates to an electromechanical filter consisting of cylindrical filters arranged axially parallel to one another Flexural resonators, which are attached to a base plate in the vibration node with retaining wires and which are connected to one another by a coupling wire welded into the antinodes.
Elektromechanisch^ Filter der vorbeschriebenen Art sind durch den Artikel von H.Albsmeier "Ein Vergleich der Realisierungsmöglichkeit elektromechanischer Kanalfilter im Frequenzbereich 12 kHz bis lO MHz", Frequenz, 25 (1971) 3,Seite 74 bis 79, insbesondere Seite 79, Bild 13, bekannt. Diese Ausführung ist so ausgelegt, daß Herstellung und Abgleich der einzelnen Resonatoren sowie die Montage in einem automatisierten Fertigungsprozeß erfolgen können. Abgleicharbeiten am fertig montierten Filterteil sollen dabei nicht mehr erforderlich sein.Electromechanical ^ filters of the type described above through the article by H.Albsmeier "A comparison of the possibility of realization electromechanical channel filter in the frequency range 12 kHz to 10 MHz ", Frequency, 25 (1971) 3, page 74 to 79, in particular page 79, Fig. 13, known. These Execution is designed so that the production and adjustment of the individual resonators as well as the assembly in an automated Manufacturing process can take place. Adjustment work on the fully assembled filter part should not be done more may be required.
Geeignete Materialien, bei denen die Streuungen von Charge zu Charge im zulässigen Toleranzbereich liegen, sind nur sehr schwer und mit hohen Kosten zu beschaffen. Bei den üblichen Materialien tritt beim Wechsel einer Materialcharge eine Beeinflussung der Filterbandbreite auf, die eine nachträgliche Abgleicharbeit erfordert, da, je nachdem, welche Materialien bei der Filterherstellung verwendet werden, bestimmte EigenschaftenSuitable materials for which the variation from batch to batch is within the permissible tolerance range are only very difficult and expensive to obtain. With the usual materials, when a material batch is changed, the filter bandwidth is influenced Requires subsequent adjustment work, since, depending on which materials are used in the filter manufacture, certain properties
28.Januar 1972 ./.January 28, 1972 ./.
vHy/An 309833/0604vHy / An 309833/0604
D.Klein-1 - «sr -D. Klein-1 - «sr -
von Charge zu Charge mehr oder weniger stark schwanken.fluctuate more or less strongly from batch to batch.
Bei einer modernen Fertigung von elektromechanischen Filtern der vorbeschriebenen Art hat man die Herstellung der Resonatoren bezüglich Länge und Querschnitt sowie den Abgleich auf die Resonanzfrequenz voll in der Hand. Jeaoch sind der Elastizitätsmodul und die Materialdichte, die den Schwingwiderstand der Resonatoren bestimmen, gewissen Schwankungen unterworfen. Der Elastizitätsmodul schwankt innerhalb einer Charge nur um wenige Promill, von Charge zu Charge dagegen um ^ bis ^ Prozent. Die Schwankungen der Materialdichte liegen von Charge zu Charge bei etwa *1 Prozent.In a modern production of electromechanical filters of the type described above, the production of the Resonators in terms of length and cross-section as well as the adjustment to the resonance frequency fully in your hand. Yeah The modulus of elasticity and the material density, which determine the oscillation resistance of the resonators, are certain Subject to fluctuations. The modulus of elasticity fluctuates within a batch by only a few parts per thousand, from batch to batch, however, by ^ to ^ percent. The fluctuations in the Material density is around * 1 percent from batch to batch.
Anders verhält es sich beim Koppeldraht. An die Gleichmäßigkeit des Drahtquerschnitts werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Vielfach finden Ni-Fe-Mo-Legierungen für Koppeldrähte Verwendung. Derartige Materialien weisen gute Zieheigenschaften auf und damit geringe QuerschnittStreuungen. Drähte aus solchen Materialien haben jedoch den großen Nachteil, daß ihr Elastitzitätsmodul stark temperatur- und alterungsabhängig ist. Konstant-Modul-Legierungen, wie z.B. Ni-Fe-Mo-Be-Legierungen, haben dagegen einen konstanten Elastizitätsmodul über einen weiten Temperaturbereich. Bei diesen Legierungen besteht jedoch die Schwierigkeit, den Drahtquerschnitt von Charge zu Charge mit der erforderlichen Genauigkeit herzustellen.The situation is different with the coupling wire. Very high demands are placed on the uniformity of the wire cross-section posed. Ni-Fe-Mo alloys are often used for coupling wires. Such materials have good drawing properties on and thus low cross-sectional spread. However, wires made from such materials have the major disadvantage that their modulus of elasticity is strongly dependent on temperature and age. Constant modulus alloys, e.g. Ni-Fe-Mo-Be alloys, on the other hand, have a constant modulus of elasticity over a wide temperature range. at However, these alloys have the difficulty of matching the wire cross-section from batch to batch with the required Establish accuracy.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektromechanisches Filter zu schaffen, bei dem die von Charge zu Charge schwankenden Eigenschaften des Resonator- und Koppeldrahtmaterials bei der Montage berücksichtigt und ausgeglichen werden.The invention is therefore based on the object of an electromechanical To create filters in which the properties of the resonator and coupling wire material fluctuate from batch to batch must be taken into account and compensated for during assembly.
309833/0604 ·'·309833/0604 · '·
D.Klein-1D. Klein-1
2205'3*§42205'3 * §4
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Breite der Schweißstelle in Abhängigkeit von den schwankenden Eigenschaften der Biegeresonatoren und des Koppeldrahtes gewählt ist.According to the invention, this object is achieved in that the width of the weld point depends on the fluctuating Properties of the bending resonators and the coupling wire is selected.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird dann bei Filtern mit abgeflachten Resonatoren die Breite der Schweißstelle größer als die Breite der Abflachung gewählt.According to a further development of the invention, the width of the weld is then in the case of filters with flattened resonators chosen larger than the width of the flat.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, daß bei der automatisierten Herstellung elektromechanischer Filter Materialien mit den vorher beschriebenen Schwankungen ihrer Eigenschaften verwendet werden können.The advantages achieved by the invention are that in the automated production of electromechanical Filter materials with the previously described fluctuations in their properties can be used.
Die Erfindung wird in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below in conjunction with the drawings. Show it:
Fig.l ein bekanntes elektromechanisches Filter in Perspektivdarstellung;Fig.l shows a known electromechanical filter in perspective;
Fig.2a undFig.2a and
2b die Frontansichten zweier zylindrischer Resonatoren, die über einen Koppeldraht miteinander verbunden sind.2b the front views of two cylindrical resonators, which are connected to one another via a coupling wire are connected.
Fig. 3a undFig. 3a and
3b die Frontansichten zweier mit einer Längsabflachung versehener, zylindrischer Resonatoren, die über einen Koppeldraht miteinander verbunden sind.3b the front views of two cylindrical resonators provided with a longitudinal flattening, which are connected to one another via a coupling wire.
Fig. 1 stellt ein an sich bekanntes elektromechanisches Filter dar. Eine Anzahl abgeflachter zylindrischer Biegeresonatoren 2,4, sind über in den Schwingungsknoten angreifende Haltedrähte 6 achsparallel zueinander auf einer Grundplatte 1 befestigt. Die Endresonatoren 2 sind dabei mitFig. 1 shows an electromechanical filter known per se. A number of flattened cylindrical flexural resonators 2, 4, are axially parallel to one another on a base plate via holding wires 6 that engage in the vibration node 1 attached. The end resonators 2 are with it
309833/0604 ./.309833/0604 ./.
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' einer quer zur Schwingungsrichtung verlaufenden Abflachung 2a versehen, auf welcher jeweils ein elektrostriktiv wirkendes Wandlerelement 3 befestigt ist.'a flat area 2a running transversely to the direction of oscillation, on each of which an electrostrictive Converter element 3 is attached.
Die eigentlichen Filterresonatoren 4 sind dagegen mit einer Abflachung 4a versehen, welche parallel zur Schwingungsrichtung an der Unterseite dieser Resonatoren angeordnet ist.The actual filter resonators 4, however, are with a Flattened area 4a is provided, which is arranged parallel to the direction of oscillation on the underside of these resonators.
Sowohl die Endresonatoren 2 als auch die Pilterresonatoren 4 werden vor der Montage auf die Resonanzfrequenz abgeglichen.Both the end resonators 2 and the pilter resonators 4 are adjusted to the resonance frequency before assembly.
Die Kopplung der einzelnen Resonatoren erfolgt über einen durchgehenden Koppeldraht'5 mit rundem Querschnitt, welcher im Bereich der Schwingungsbäuche an den Abflachungen 4b mit den Resonatoren 4 verschweißt ist. Bei den Endresonatoren erfolgt die Verschweißung mit der zylindrischen Mantelfläche.The individual resonators are coupled via a continuous coupling wire 5 with a round cross-section, which is welded to the resonators 4 in the area of the antinodes on the flats 4b. At the end resonators the welding takes place with the cylindrical outer surface.
Es wurden nun bei einem so aufgebauten elektromechanischen Filter umfangreiche Untersuchungen darüber angestellt, wie mit einfachen Mitteln die durch Änderungen der Materialeigenschaften hervorgerufenen Abweichungen der Filterbandbreite ausgeglichen werden könnten. Zwar könnte ein solcher Ausgleich durch ein Ändern der Länge der Koppeldrähte erfolgen, jedoch ist es infolge der bei einer automatischen Fertigung verwendeten Vorrichtungen und Lehren nicht möglich, eine solche Längenänderung ohne erhebliche Änderungen der Fertigungsvorrichtungen durchzuführen. Die vorliegende Erfindung schlägt deshalb vor, durch Ändern der Schweißparameter die effektiv wirksame Länge der Koppeldrähte zu verändern .Extensive investigations have now been made on how an electromechanical filter constructed in this way the deviations in the filter bandwidth caused by changes in the material properties by simple means could be offset. It is true that such a compensation could be achieved by changing the length of the coupling wires take place, however, due to the devices and gauges used in automatic production, it is not possible to carry out such a change in length without significant changes to the manufacturing equipment. The present invention therefore suggests changing the effective length of the coupling wires by changing the welding parameters .
Die Fig. 2a und 2b zeigen die Auswirkung dieser Maßnahme an einem Resonatorpaar mit kreisförmigem Querschnitt. Fig.2a stellt den einen Extremfall dar, bei dem die Verbindung zwischen den Resonatoren 4 und dem Koppeldraht 5 nahezu punktförmig ist. Die sich hierbei ergebende wirksame2a and 2b show the effect of this measure on a pair of resonators with a circular cross-section. Fig.2a represents the one extreme case in which the connection between the resonators 4 and the coupling wire 5 is almost is punctiform. The resulting effective
309833/0604 ./.309833/0604 ./.
D.Klein-l §* .D. Klein-l § *.
Koppellänge \.,Λ läßt sich durch Ändern mindestens einesCoupling length \., Λ can be changed by changing at least one
J\-LJ \ -L
Schweißparameters (Druck, Temperatur, Zeit) in der Weise einstellen, daß der Koppeldraht 5 eine flächige Verbindung mit den Resonatoren 4 eingeht und hierbei entsprechend der Eindringtiefe über einen gewissen Winkelbereich mit dem Umfang der Resonatoren 4 verschweißt ist. Die sich dabei ergebende wirksame Koppellänge !„. ist im anderen Extremfall um 2 A1K1 kürzer als die Koppellänge 1K1· °ie variable Länge 2 Δ1K1 ist in diesem Fall aufgrund der flach ansteigenden Oberflächenwölbung der Resonatoren an der Verbindungsstelle relativ groß.Set welding parameters (pressure, temperature, time) in such a way that the coupling wire 5 forms a flat connection with the resonators 4 and is welded to the circumference of the resonators 4 over a certain angular range in accordance with the penetration depth. The resulting effective coupling length! ". is in the other extreme case by 2 A1 K1 shorter than the coupling length 1 K1 · ° ie the variable length 2 Δ1 K1 is relatively large in this case due to the gently rising surface curvature of the resonators at the connection point.
Eine andere Möglichkeit zeigen die Figuren 3a und 3b. In diesem Fall sind die Resonatoren 4 mit Abflachungen 4a versehen. In dem einen Extremfall ist der Koppeldraht 5 gemäß Fig. 3a flach auf und quer zu den Abflachungen 4a der Resonatoren 4 mit letzteren linienförmig verschweißt. Hierbei ergibt sich eine wirksame Länge l„p des Koppeldrahtes 5· Mit einer Änderung mindestens eines Schweißparameters geht der Koppeldraht 5 bei entsprechender Eindringtiefe eine zunehmend flächige Verbindung mit den Resonatoren 4 ein, wo bei diese dann auf die an die Abflachung 4a angrenzende Mantelfläche der Resonatoren gemäß Fig. 3b übergreift. Die sich in diesem anderen Extremfall ergebende wirksame Koppellänge 1K2, ist um 2 Δ 1K2 kürzer als die Koppellänge 1K2 # Another possibility is shown in FIGS. 3a and 3b. In this case, the resonators 4 are provided with flats 4a. In the one extreme case, the coupling wire 5 according to FIG. 3a is welded flat on and across the flattened areas 4a of the resonators 4 to the latter in a linear manner. This results in an effective length l "p of the coupling wire 5. With a change in at least one welding parameter, the coupling wire 5 forms an increasingly flat connection with the resonators 4 with a corresponding penetration depth, where these then contact the surface of the resonators adjacent to the flat 4a overlaps according to FIG. 3b. The effective coupling length 1 K2 resulting in this other extreme case is shorter by 2 Δ 1 K2 than the coupling length 1 K2 #
Die variable Länge 2 Δ 1R2 ist bei gleicher Eindringtiefe gegenüber der variablen Länge 2 Δ 1«. wesentlich geringer, da die Wölbung der Resonatormantelfläche im Anschluß an die Abflachung 4a gegenüber der Waagerechten einen steileren Verlauf hat als im Berührungsbereich bei der Ausführung gemäßWith the same penetration depth, the variable length 2 Δ 1 R2 is compared to the variable length 2 Δ 1 «. significantly less, since the curvature of the resonator jacket surface adjacent to the flat 4a has a steeper course relative to the horizontal than in the contact area in the embodiment according to FIG
309833/0604309833/0604
D.Klein-l A - Sr- D. Klein-l A - Sr-
Pig. 2b. Dadurch wirken sich bei dem Beispiel der Figuren 3a und 3b geringe Schwankungen der Schweißparameter um ihre Sollwerte praktisch nicht aus. Andererseits reicht der Variationsbereich von 2 Δ l„p bei entsprechender Auslegung der Filter völlig aus.Pig. 2 B. As a result, in the example of FIGS. 3a and 3b, there are slight fluctuations in the welding parameters around their Setpoints practically do not work. On the other hand, the range of variation extends from 2 Δ l “p with a corresponding design the filter completely off.
Patentansprüche
Bl. ZeichnungenClaims
Bl. Drawings
309833/0604309833/0604
Claims (1)
vHy/AnJanuary 28, 1972
vHy / An
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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