DE2434682B2 - Elektromechanisches zungenfilter mit hoher frequenzstabilitaet - Google Patents

Description

dungsleitung und Zungenfilter und damit zur Beeinträchtigung der Eigenfrequenz des Zungenfilters. Verbindungsleitungen mit zu kleinem Durchmesser sind dagegen bei anomaler Stoöeinwirkung auf das Zungenfilter bruchempfindlich.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem elektromechanischen Zungenfilter, das eine Vibrationszunge als Frequenzfilterelement verwendet, insbesondere bei einem Zungeiifilter in Miniaturbauart, die durch äußere Stoßeinwirkungen und/oder erhöhte Umgebungstemperaturen verursachte Verformung der Verbindungsleitungen und/oder das Mitschwingen dieser Verbindungsleitungen zu verhindern, so daß die durch die Verformung bzw. das Mitschwingen verursachten Störeinflüsse auf die Eigenfrequenzschwingung der Zungenelemente auf ein Minimum verringert bzw. ganz ausgeschaltet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem elektromechanischen Zungenfilter der eingangs erwähnten Gattung jede der Verbindungsleitungen mit einer Einrichtung zur Dämpfung der Resonanzschwingungen und/oder zur Verhinderung einer Deformation dieser Verbindungsleitungen versehen ist.

Dadurch werden die von den Verbindungsleitungen an den mechanisch mitschwingenden Zungenelementen verursachten Störresonanzen unterbunden, so daß die Zungenelemente nunmehr mit ihrer Eigenfrequenz und frei vom Einfluß von Störschwingungen schwingen können. Die den Zungenelementen überlagerten, von den mitschwingenden Verbindungsleitungen herrührenden Störschwingungen, welche insbesondere bei Miniatur-Zuiigenfiltern die Eigenfrequenzschwingung des Zungenfilters erheblich beeinträchtigen, können so auf einfache Weise beseitigt werden.

Vorzugsweise kann diese die Störschwingungen der Verbindungsleitungen verhindernde Einrichtung aus einem Klumpen elastischen Klebstoffs bestehen, der in irgendeiner Position zwischen den Kontaktpunkten der Verbindungsleitung mit dem Wandler und dem Anschlußelement angeordnet ist. Dieser elastische Klebstoff kann sowohl auf den Kontaktpunkten der Verbindungsleitung mit dem Wandler als auch auf einem Zwischenteil der Verbindungsleitung und auf dem Basiselement, insbesondere bei einer parallel zu dem Basiselement angeordneten Stimmgabel, angeordnet sein. Nach einer anderen Ausführungsform ist der elastische Klebstoff auf den Kontaktpunkt der Verbindungsleitung mit dem Anschlußelement aufgebracht. Vorteilhaft ist auch eine Anordnung, bei der eine Hilfsstütze an dem Basiselement befestigt ist und die Vcrbindungsleitung mit dieser Hilfsstütze verbunden ist, wobei der elastische Klebstoff auf den Kontaktpunkt der Stütze mit der Verbindungsleitung aufgebracht ist. Als elastischer Klebstoff eignet sich insbesondere Silikonkautschuk. Der elastische Klebstoff schrankt die genannten Frequenzabweichungen ein, ohne daß er einen negativen Einfluß auf die mechanischen Schwingungseigenschal'ten tier Zungen elemente ausübt. Die elastische Befestigung ist bei Miniatur-Zlungenfiltern von besonderem Vorteil, weil eine starre Befestigung andererseits die Resonanzcharakteristik der Stimmgabel in einer solchen Weise beeinträchtigt, als ob Verbindungsleitungcn mit großem Durchmesser verwendet würden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Endbereich einer jeden Verbindungsleitung mit dem entsprechenden Anschlußelement verbunden und in seinem ersten Teil eng um das Anschlußelement gewunden, wobei er mit diesem eine Einheit bildet, während er mit seinem übrigen Teil federspiralartig und berührungsfrei um das Anschlußelement gewunden ist, so daß eine wirksame Schwingungsdämpfung an den Endteilen der Verbindungsleitungen eintritt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der

ίο Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen

Fig. la und Ib Darstellungen zur Veranschaulichung von Verformungen der Verbindungsleitungen, die zum Verbinden der Anschlußelemente und Wandler des Zungenfilters vorgesehen sind,

Fig. 2 eine graphische Darstellung des Verhältnisses der Eingangs- und Ausgangssignale als Funktion der Frequenz bei Überlagerungen von Störfrequenzen,

Fig. 3 eine Ansicht des Zungenfilters nach Fig. 1, wobei elastischer Klebstoff auf die Kontaktpunkte der Verbindungsleitungen mit den Wandlern aufgebracht ist,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig 3,

Fig. 5 eine Ansicht des Zungenfilters in einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine Ansicht des Zungenfilters in einer gegenüber der Anordnung nach Fig. 5 abgeänderten Form,

Fig. 7 eine perspektivische Teilansicht des Zungenfilters in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Fig. la bzw. Ib zeigt ein elektromechanisches Zungenfilter, das ein Paar langgestreckte, mechanisch

mitschwingende Metallzungenelemente 1 und 1' aufweist. Diese Elemente sind einstückig mit einem Steg 2 ausgebildet, der an einem Metalltragelement 3 befestigt ist. Dieses Element ist fest auf einem Basiselement 4 angebracht. Elektromechanische Wand-

ler 5 und 5', wie piezoelektrische Elemente, sind an den Seiten der Zungenelemente 1 und 1' zwischen dem Steg 2 und den freien Enden der Zungen, vorzugsweise in an den Steg 2 angrenzenden Positionen, befestigt. Anschlußelemente 6, 7 und 8 erstrecken

sich durch das Basiselement 4 aus Isolierstoff und sind darin befestigt. Verbindungsleitungen 9 und 10 verbinden die Elektroden der elektromechanischen Wandler 5 und 5' mit den Anschlußelementen 7 bzw. 8. Das Anschlußelement 6 ist an das Metall'ragelement 3 angeschlossen und dient als Erdverbindung. Leicht verformbare Drähte kleinen Durchmessers werden als elektrische Verbindungen verwendet, um die Zungenelemente frei von Störungen zu halten, die durch die verbindenden Zuleitungsdrähte verursach!

werden. Die Verwendung von Drähten kleinerer Durchmessers würde die Möglichkeit des Brechen; der Drähte bei anomaler Stoßeinwirkung vergrößern während die Verwendung von Drähten mit großen Durchmesser Änderungen der Grundfrequenz um des Q-Wertes der Zungenelemente hervonrufei würde. Wenn anomaler Stoß auf das Zungenfilter aus geübt wird, werden die Zungcnelemente 1 und Γ zi starken Schwingungen veranlaßt, die Verformung oder Durchbiegung der Zuleitungsdrähte verursa chen, wie dies in Fig. la und Ib gezeigt ist. Wem der Draht in Berührung mit dem Zungenelement 1 gemäß Fig. la gebracht ist, wird bewirkt, daß da Zungenelement 1' seine Grundfrequenz und seine

Ö-Wert ändert. Außerdem besteht, wenn ein Gehäuse 17 für das Filter vorhanden ist, die Möglichkeit, daß die Drähte in Berührung mit den Innenwänden des Gehäuses 17 infolge der anomalen Stoßeinwirkung kommen, und sogar eine solche Berührung mit dem Gehäuse würde zur Änderung der Frequenz und des ß-Wertes der Zungenelernente führen. Wenn die Drähte in einer solchen Weise verformt werden, daß sie seitlich ausbeulen, wie in Fig. Ib gezeigt ist, wirken die verformten Drähte in der Weise, daß sie die Zungenelemente 1 und 1' aus deren Längsachse wegziehen, so daß eine Änderung der Grundfrequenz und des Q-Wertes der Zungenelemente erfolgt. Auch kann eine solche Verformung infolge einer erhöhten Umgebungstemperatur auftreten.

Es können auch Schwingungen der Verbindungsleitungen 9 und 10 mit einer durch ihre Länge und Form bestimmten Eigenfrequenz durch die Schwingung der Zungenelemente 1 und 1' verursacht werden. Eine solche Schwingung der Verbindungsleitungen erzeugt eine Störresonanz, die eine Spitze (b) in der Eingangs-Ausgangs-Signalkennkurve in Fig. 2 neben der von den Zungenelementen verursachten Hauptresonanzspitze (a) hervorruft. Bei abnehmender Größe des Zungenfilters wird die Möglichkeit der Störschwingung, die eine Fehlfunktion der Ausgangsschaltung verursacht, groß.

In Fig. 3 und 4 wird erfindungsgemäß eine kleine Menge elastischen Klebstoffs, wie Silikonkautschuk, in Form von Klumpen 11 und 11' auf den Kontaktpunkt der Verbindungsleitungen 9 und 10 aufgebracht. Mit dieser Anordnung wird die Schwingung der Verbindungsleitungen 9 und 10 von dem elastischen Klebstoff absorbiert, so daß die obenerwähnte Störresonanz wesentlich vermindert wird und auch der Kontaktfehler durch die Klumpen 11 und 11' vermieden wird, da die von außen einwirkende anomale Stoßkraft auf die vergrößerte Kontaktfläche zwischen dem Klebstoff und dem piezoelektrischen Element verteilt wird.

Der elastische Klebstoff kann auf jeden Teil der Verbindungsleitungen 9 und 10 aufgebracht werden, soweit er Sicherheit gegen die Störschwingungen und die Verformung dieser Verbindungsleitungen gewährleistet. In Fig. 5 verlaufen die Zungenelemente 1 und 1' parallel zu der Ebene des Basiselements 4; der elastische Klebstoff, wie Silikonkautschuk, wird in Form von Klumpen 12 und 13 aufgebracht, welche die Verbindungsleitungen 9 und 10 elastisch an ihren Mittelpunkten mit dem Basiselement 4 festhalten. Der elastische Klebstoff kann auch auf die oberen Enden der Anschlußelemente 7 und 8 aufgebracht werden, mit denen die Verbindungsleitungen 9 und 10 verbunden sind. In Fig. 6 verlaufen die Anschlußelemente 7 und 8 durch das Basiselement 4 parallel zu der Längsachse der Zungenclemente 1 und 1' zu einem an die elektromechanischen Wandler S und 5' angrenzenden Punkt. Klumpen 14 und 15 des elastischen Klebstoffs werden auf die oberen Enden der Anschlußelemente 7 und 8 aufgebracht, so daß die Verbindungsleitungen 9 und 10 in ihrer Lage an ihren Mittelpunkten elastisch gehalten werden. Anstatt der Erweiterung der Anschlußelemente 7 und 8 können Hilfsstützen in einer an die elektromechanischen Wandler angrenzenden Lage vorgesehen werden, um die Verbindungsleitungen 9 und 10 elastisch festzu-

»5 halten. Mit diesen vorstehend beschriebenen Anordnungen werden die Zungenelemente 1 und 1' von den Verbindungsleitungen 9 und 10 weit weniger im Sinne einer Grundfrequenzänderung beeinflußt, und die von den Verbindungsleitungen verursachte Störschwingung wird wirksam unterdrückt.

Fig. V veranschaulicht eine andere Ausführungsform, wobei die Verbindungsleitung 9 mit dem Anschlußelement 7 derart verbunden ist, daß ein Teil 9e von mehreren Windungen des Endes der Verbindungsleitung 9 an das Ende Ta des Anschlußelements 7 gelötet und auf diese Weise mit ihm integriert ist, während der restliche Teil 9b der Windungen federspiralenartig und berührungsfrei um das Anschlußelement 7 gewunden ist, so daß dieser restliche Teil 9b eine Dämpfungswirkung ausübt. Die gleiche Anordnung ist bei der Verbindungsleitung 10 mit Bezug auf das Anschlußelement 8 vorgesehen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektromechanische Zungenfilter mit hoher Frequenzstabilität, insbesondere in Miniaturbauart, bestehend aus einem Basiselement, einem Paar langgestreckte, mechanisch mitschwingende Zungenelemente, wobei die einen Endbereiche der Zungenelemente aneinander und an dem Basiselement befestigt sind, elektromechanischen Wandlern, von denen jeder an der Seitenfläche des Zungenelements befestigt ist, Anschlußelementen an dem Basiselement und Verbindungsleitungen, deren entgegengesetzte Enden mit den Anschlußelementen und den elektromechanisehen Wandlern verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Verbindungsleitungen (9, 10) mit einer Einrichtung zur Dämpfung der Resonanzschwingungen und /oder tür Verhinderung einer Deformation dieser Verbindungsleitungen (9, 10) versehen ist.

2. Elektromechanisches Zungenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung aus einem Klumpen elastischen Klebstoffs besteht und in irgendeiner Position zwischen den Kontaktpunkten der Verbindungsleitung (9, 10) mit dem elektromechanischen Wandler (5, 5') und dem Anschlußelement (7, 8) angeordnet ist.

3. Elektromechanisches Zungenfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klumpen (11,11) elastischen Klebstoffs auf den Kontaktpunkt der Verbindungsleitung (9,10) mit dem elektromechanischen Wandler (5, 5') aufgebracht ist.

4. Elektromechanisches Zungenfilter nach An-Spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klumpen (14,15) elastischen Klebstoffs auf einen Zwischenteil der Verbindungsleitung (9, 10) und auf ein Ende des Anschlußelements (7,8) aufgebracht ist.

5. Elektromechanisches Zungenfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klumpen (12,13) elastischen Klebstoffs auf einen Zwischenteil der Verbindungsleitung (9, 10) und auf das Basiselement (4) aufgebracht ist.

6. Elektromechanisches Zungenfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Klumpen (11,11) elastischen Klebstoffs auf den Kontaktpunkt der Verbindungsleitung (9,10) mit dem Anschlußelement (7, 8) aufgebracht ist.

7. Elektromechanisches Zungenfilter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfsstiitze an dem Basiselement (4) befestigt ist und die Verbindungsleitung (9, 10) mit dieser Hilfsstütze verbunden i*t und daß der Klumpen (11, 11') elastischen Klebstoffs auf den Kontaktpunkt der Stütze mit der Verbindungsleitung (9,10) aufgebracht ist.

8. Elektromechanisches Zungenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endbereich einer jeden Verbindungsleitung (9, 10) mit dem entsprechenden Anschlußelement (7, 8) verbunden und in seinem ersten Teil (9a) eng um das Anschlußelement (7 bzw, 8) gewunden ist und mit diesem eine Einheit bildet, während er mit sqinem übrigen Teil {9b) federspiralenartig und berührungsfrei um das Anschlußelement (7 bzw. 8) gewunden ist.

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Zuneenfilter mit hoher Frequenzstabihtät, insbesondere in Miniaturbauart, bestehend aus einem Basiselement, einem Paar langgestreckte, mechanisch mitschwingende Zungenelemente, wobei die einen Endbereiche der Zungenelemente aneinander und an dem Basiselement befestigt sind, elektromechanischen Wandlern, von denen jeder an der Seitenfläche des Zungenelements befestigt ist, Anschlußelementen an dem Basiselement und Verbindungsleitungen, deren entgegengesetzte Enden mit den Anschlußelementen und den elektromechanischen Wandlern verbunden sind. . .

Derartige bekannte Zungenfilter smd in Form einer Stimmgabel (DT-OS 2046737, DT-OS 2156691; US-PS 3 683 2 U, US-PS 3 697 789) oder auch m Form eines in seinem Schwerpunkt aufgehängten Schwineungsstabes (DT-OS 2 101 634) ausgebildet.
' In dem Miniatur-Stimmgabel-Zungenfilter nach der DT-OS 2046737 dient die elektrische Verbindungsleitung zwischen den Elektrodenanschlüssen und den Zungenelementen zugleich zur erschütterungsfreien Halterung bzw. Lagerung des Zungenfilters wobei die Halterung bei anomalen äußeren Stoßeinwirkungen verhindern soll, daß das Zungenfiiter gegen die Wände des umgebenden Gehäuses gestoßen und dabei zerstört wird. Die Gefahr der Zerstörung ist bei diesem Zungenfilter aus Kristall besonders groß so daß das Zungenfilter an relativ massiv ausgebildeten, einseitig starr eingespannten Verbindungsleitungen taumelnd aufgehängt ist. Diese relativ massiv ausgebildeten Verbindungsleitungen beeinträchtigen durch ihre Eigenresonanz, welche von der Länge, dem Durchmesser, der Art des Werkstoffs, der Gestaltung usw. abhängt, die Resonanzcharakteristik des Miniatur-Zungenfilters ganz erheblich, wenn das Zungenfilter Eingangssignale empfängt, die der natürlichen Frequenz der Verbindungsleitungen entsprechen, wobei diese Eigenfrequenzschwingungen der Verbindungsleitungen wieder an die Zungenelementc des Zungenfilters rückübertragen werden und dann die Eigenfrequenz des Zungenfilters überlagern.

Eine ähnliche, stoßabsorbierende Aufhängungsvorrichtung für ein Zungenfilter mit federnden Metallbügelelementen ist aus der DT-OS 2156691 bekannt.

Bei dem Zungenfilter nach der US-PS 3 683 213 bestehen die elektiischen Verbindungsleitungen aus dünnen Film-Elektroden, die außer der Tatsache, daß sie extrem dünn und damit gegen anomale Stoßeinwirkungen wieder sehr bruchempfindlich sind, auch den anderen Nachteil aufweisen, daß sie noch schlechter definierbare Eigenschwingungen erzeugen, die dei Schwingung des Zungenfilters als Störresonanz überlagert werden und damit ein einwandfreies Arbeiter des Zungenfilters als Frequenzfilterelement verhindern.

In den meisten Fällen bestehen die elektrischer Verbindungsleitungcn aus üblichen Leitungsdrähtei (USA.-Patentschriften 2 989 578, 3 805 348). Aucl durch diese beliebig verlegten Leitungsdrähte ergeber sich die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten durcr die Überlagerung der Eigenfrequenzen von Zungen filtern und Vcrbindungsieitungen, die sich insbcson dere bei zu kurzen Drähten oder bei Drähten mi zu großem Durchmesser sehr nachteilig auswirken Andererseits kommt es bei zu großer Länge der Ver bindungsleitungen zu Berührungen zwischen Verbin